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IENCIAS
Ciencias Naturales El agua
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Unidad Nº2: “El agua”
EI agua como sustancia. Propiedades del agua. Fuentes de obtención de agua. Usos del agua: industriales, cotidianos, tecnológicos.
Peligros y procesos que causan su contaminación. El agua y la vida. Agua destilada, agua potable, agua corriente de red. Procesos de
potabilización.
l agua es la sustancia vital para todas las formas de vida en la Tierra. Su composición es dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Puede encontrarse en distintos estados: líquido, sólido y gaseoso. En el primero de los casos, el agua se presenta a temperaturas moderadas en ríos, lagos, mares y océanos. En su estado sólido, el agua está siempre a temperaturas inferiores o iguales a 0ºC (grados Celsius), como nieve o hielo, de manera visible en los polos y en las cimas de las montañas. Finalmente, en su estado gaseoso, integra la atmósfera terrestre como vapor de agua.
El agua es la sustancia que por sus particulares propiedades tanto físicas como biológicas es indispensable para la existencia de cualquier organismo viviente. De hecho, todo organismo vivo contiene una elevada proporción de agua, alcanzando entre el 50% y el 90% de la masa de los seres vivos. Esta gran variación encuentra al ser humano con un 70% de su cuerpo compuesto por agua, mientras que en algas o medusas esa proporción llega al 90%. Entre las funciones biológicas del agua se cuentan: su capacidad de disolver sustancias; participar en reacciones químicas en el interior de las células y permitir el movimiento de partículas en el interior de los organismos, lo que la convierte en el principal medio de transporte de nutrientes. Su calidad de excelente regulador térmico permite la vida en regiones de diferentes climas.
En este segundo núcleo estudiaremos el agua y sus propiedades, su composición química y algunos factores que impactan sobre estos elementos.
Propiedades del agua
Es muy común que cuando se menciona la palabra agua, todos piensen en el líquido que se emplea en la higiene o el que utilizamos para beber. Sin embargo, el agua que llega a los hogares es una solución acuosa de minerales y gases. Desde el punto de vista químico, cuando hacemos referencia al agua pura estamos hablando de agua sin otra sustancia en solución, por ejemplo: el agua destilada. El agua tiene diferentes propiedades que le confieren características particulares. Éstas se clasifican en organolépticas y en fisicoquímicas.
1. Propiedades organolépticas
Son las que percibimos con nuestros sentidos. Según estas propiedades, el agua es: Inodora (no tiene olor), incolora (no tiene color), e insípida (no tiene sabor).
2. Propiedades fisicoquímicas
Además de las propiedades como densidad, punto de fusión y punto de ebullición, el agua pura posee otras propiedades que la convierten en una sustancia particular, como las siguientes:
• Capacidad calorífica: El agua tiene una alta capacidad calorífica, comparado con otras sustancias como el aceite. Almacena energía térmica casi sin aumentar demasiado su temperatura, y a pesar de que aumenta su temperatura más lentamente retiene el calor más tiempo. Por ejemplo, en los días de verano, en la playa, hace mucho calor pero, cuando cae el sol, el aire se enfría rápidamente. En cambio, si comparamos la temperatura del agua al mediodía y al anochecer, comprobaremos que ha variado muy poco, a pesar de que la arena está fría, el agua mantiene el calor absorbido durante el día.
Esta propiedad ayuda a regular la temperatura del planeta. Por eso, los lugares que están alejados de cuerpos de agua, como la provincia de Catamarca, tienen grandes diferencias entre la temperatura del día y de la noche. En cambio, en los lugares próximos a las costas esto no ocurre. El enfriamiento gradual del agua ayuda a que las temperaturas en los oceanos puedan ser bastante estables, favoreciendo la vida marina.
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• Tensión superficial: es un fenómeno a través del cual el agua pareciera tener una película resistente en su superficie, las moléculas de agua se atraen tanto que tienden a comportarse de esta manera. Si se llena un vaso de vidrio con agua, hasta que no quepa más una gota, se puede observar esa superficie que no es plana sino más bien cóncava. La tensión superficial permite que muchos insectos puedan posarse sobre el agua sin hundirse, mediante adaptaciones en sus patas.
• Capacidad de disolución: el agua es considerada como un solvente universal, debido a que tiene la capacidad de disolver otros tipos de sustancias. Las sales disueltas en agua son esenciales para los seres vivos. Y no solo las sales minerales, sino también otros compuestos y gases que hacen posible las funciones vitales Es por ello que nuestro cuerpo necesita agua para poder llevar a cabo procesos importantes como la circulación y la excreción.
• Cambios de estado: como recordarán, el agua se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso El agua cambia con facilidad de un estado a otro porque las moléculas pierden o reciben calor. Si el agua líquida se enfría a 0ºC, se solidifica, es decir, se convierte en hielo. La temperatura a la cual el agua se transforma en hielo se llama punto de fusión, en cambio la temperatura a la cual el agua pasa de un estado líquido a gaseoso se denomina punto de ebullición
Otra característica muy peculiar
El agua es una de las pocas sustancias, que al congelarse, en vez de “encogerse” se expande. Si sumerges tu anillo de metal en agua helada difícilmente podrás colocártelo nuevamente, esto se debe a
que el metal se contrae. Al agua le pasa todo lo contrario, debido a que cuando está congelada, las partículas se ubican más alejadas entre sí que cuando el agua se encuentra líquida. Esta estructura la hace más liviana y es por ese motivo que el hielo flota. Por suerte para la vida, también lo hace sobre mares, lagos y lagunas, que al actuar como un grueso techo de hielo, aísla el agua líquida que está debajo, y los seres que viven en ella del aire helado del ambiente.
El ciclo del agua
En la Tierra, el agua circula y su circulación se llama ciclo del agua. Si bien puede moverse de un lugar a otro o sufrir cambios de estado, la cantidad de agua del planeta es la misma.
El agua líquida de la superficie terrestre se transfiere a la atmósfera por evaporación debido al calor de la radiación solar. El 80% del agua de evaporación proviene de los océanos; y el 20%, de las aguas continentales y de la
transpiración de los seres vivos. La evaporación es mayor en las zonas cálidas, desde las cuales el vapor de agua es llevado a otras zonas gracias a los vientos, es decir, los movimientos de las masas de aire.
El aire, que contiene vapor de agua, asciende y se enfría y por condensación se originan pequeñas gotas de agua que forman las nubes. El agua atmosférica regresa a la superficie terrestre por precipitación, esto es, por la caída de agua líquida (lluvia) o sólida (nieve o granizo).
Una parte del agua que precipita sobre los continentes pasa por infiltración al subsuelo y constituye el agua subterránea. Esta queda almacenada o se desplaza hasta una zona de descarga superficial, de modo que puede evaporarse y reiniciar el ciclo. Otra parte sufre escurrimiento superficial, es decir, recorre la superficie hasta alcanzar un río, un lago o el
mar, donde a su vez puede evaporarse.
Por último, la lluvia que se deposita en las montañas se transforma en hielo por solidificación, y la nieve que cae, así como el hielo acumulado, pasa por fusión al estado líquido.
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1. ¿Cuáles son los elementos que conforman una molécula de agua? 2. ¿Qué es el agua destilada? ¿Cómo se obtiene?
3. Explica la siguiente frase:
4. A parte de la adaptación que posee en las patas el mosquito zapatero ¿Qué es lo que permite a este insecto caminar sobre el agua? ¿Por Qué?
5. ¿Por qué el hielo flota en el agua?
6. ¿Qué es el punto de fusión y el punto de ebullición? 7. Completa el siguiente cuadro:
Sustancias Punto de fusión Punto de ebullición Temperatura trabajada Estado
Agua 65ºC
Alcohol -114ºC 78ºC 150ºC
Aceite de oliva -41ºC 215ºC -10ºC
8. Completa los espacios en blanco con los pasos que se cumplen en el ciclo del agua, luego describe cada paso.
1. ___________________________________________________________________________________ 2. ___________________________________________________________________________________ 3. ___________________________________________________________________________________ 4. ___________________________________________________________________________________ 5. ___________________________________________________________________________________ 6. ___________________________________________________________________________________
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EL AGUA POTABLE
Para que el agua potable sea apta para el consumo humano debe reunir una serie de condiciones establecidas legalmente, por ejemplo no debe contener bacterias patógenas para el hombre, ni productos tóxicos o partículas en suspensión. Existen distintos tipos de agua potable: el agua corriente, que siguió un proceso de potabilización; las aguas minerales naturales; las aguas de manantial y las aguas mineralizadas artificialmente. El agua mineral
envasada es agua potable, bacteriológicamente apta para ser consumida, con sustancias disueltas, por ejemplo, sodio (Na). A pesar de tratarse de una bebida sana hay que tener cuidado, ya que para algunas personas, como las que padecen hipertensión, el alto contenido de sodio es perjudicial. Las aguas minerales, además, poseen sustancias disueltas que determinan su sabor, por ejemplo, algunas son ricas en cloruros y sodio.
LA POTABILIZACIÓN
Como dijimos con anterioridad, para que el agua sea potable debe reunir determinadas
condiciones. Veamos el proceso de
potabilización.
LA DUREZA DEL AGUA
Esta característica del agua la encontramos en aguas obtenidas por perforación directa, es decir, de las napas subterráneas. Las rocas poseen minerales, como magnesio y calcio, y si el agua llegara a ser ligeramente ácida (pH menor que 7), al pasar por entre las rocas se producirían reacciones químicas que en lugar de eliminar sustancias, las añadirían. El resultado de este proceso es un agua con una
concentración de minerales disueltos
excesivamente altas. A esta agua que contiene exceso de calcio, magnesio o hierro se la denomina agua dura y no es muy aconsejable su consumo.
LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA
1.
Los más grandes contaminantes del agua son las bacterias, virus, protozoos, y los gusanos parásitos que se integranen los sistemas de aguas residuales.
2.
Otro tipo de contaminantes del agua son los llamados “agentes consumidores de oxígeno”, que descomponen lasbacterias.
Cuando hay grandes poblaciones de bacterias, la descomposición de residuos hace que se consuma demasiado oxígeno, y esto puede causar que se agote el oxígeno disuelto en el agua, causando que los organismos que viven en el agua (como los peces) mueran.
3.
Otra clase de agentes contaminantes son los inorgánicos, solubles en agua, como ácidos, sales y metales tóxicos.Estos elementos en exceso provocan que el agua sea inapropiada para beber, y producen la muerte de los organismos que viven en el agua.
4.
Un cuarto tipo de agentes contaminantes del agua son los nitratos y fosfatos solubles en agua, estos nutrientesagotan la fuente de oxígeno, matando peces, y, en el agua potable produce daños en los humanos, sobre todo en niños. El agua también se puede contaminar con aceite, plástico o pesticida, que hacen daño a seres humanos, así como a plantas y a la vida acuática.
5.
Otro tipo de contaminación, es el sedimento suspendido, muy peligroso también porque causa que disminuya laabsorción de la luz por el agua, y las partículas hacen que se separen compuestos peligrosos como pesticidas.
Además, también hay que tener precaución con los compuestos radioactivos solubles en agua, ya que estos pueden ser causa de cáncer, defectos de nacimiento y daños genéticos, lo que lo convierte en la contaminación más peligrosa que puede haber en el agua.
La contaminación del agua afecta tanto las aguas superficiales como las subterráneas; asimismo, la contaminación de la atmósfera puede incidir en las precipitaciones.
Desde hace mucho tiempo, los seres humanos depositamos nuestros residuos en el agua, en el suelo y en el aire; y los residuos que no se tratan de forma adecuada causan contaminación. Sin embargo, en la actualidad, se ha cobrado conciencia de que la contaminación del agua es un problema grave para nuestra salud y que es necesario realizar acciones para minimizar los efectos perniciosos de nuestras actividades sobre el ambiente.
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contaminación del agua superficialSe produce principalmente por el vertido de desechos tanto domiciliarios como industriales en los cuerpos de agua continentales: ríos, arroyos, lagos y lagunas. En la provincia de Buenos Aires, se encuentran las dos cuencas hídricas más contaminadas de todo el país, la del río Matanza-Riachuelo, y la del río Reconquista, que abarcan grandes extensiones correspondientes a la región más densamente poblada de la Argentina, dentro del área metropolitana de Buenos Aires. Ambos sistemas fluviales aportan gran cantidad de contaminantes (metales pesados, microorganismos patógenos) al Río de la Plata, donde desembocan; lo que provoca la muerte de distintas especies de peces, y ponen en riesgo la salud de millones de personas.
El río Matanza-Riachuelo, con sus 64 km de largo, es el tercero más contaminado del mundo y el primero de nuestro país. En el área de su cuenca, unos 2.240 km, viven 3.500.000 personas; y se estima que hay alrededor de 20.000 industrias que se hallan radicadas en la zona, que vierten sus desechos en la cuenca. Una gran proporción de los establecimientos fabriles no realizan ningún tipo de tratamiento para sus residuos. Aunque ha habido distintos anuncios oficiales sobre el saneamiento de este río, no se ha avanzado en su limpieza, a pesar de los diversos estudios que alertaron sobre las consecuencias de la contaminación para los habitantes de los sectores ribereños, en especial, para la población infantil.
El río Reconquista es el segundo más contaminado del país, tiene 82 km de longitud; y su cuenca presenta una superficie de 167.000 km. La principal fuente de contaminantes son los desechos cloacales domiciliarios, los industriales sin tratamientos previos, y el agua del escurrimiento superficial, que arrastra fertilizantes y plaguicidas empleados en los campos cultivados. Se estima que más de 2.600.000 personas y más de 12.000 industrias vierten sus desechos en la cuenca de este río.
La contaminación de las aguas subterráneas
Las aguas subterráneas se contaminan por la infiltración de sustancias nocivas desde la superficie. En el Gran Buenos Aires, las redes de cloacas deficientes, a las cuales gran parte de la población ni siquiera tiene acceso, son una de las principales causas de contaminación de los acuíferos. Este es un problema grave, ya que estos últimos constituyen la fuente de agua potable para las personas de esa misma región.
Un alto porcentaje de la población descarga sus desechos domiciliarios en pozos ciegos o pozos negros, excavaciones en el terreno cubiertas de paredes perforadas, que reciben la descarga de las aguas residuales y los desechos orgánicos: la parte líquida se filtra en el terreno y lo contamina; la sólida se acumula hasta que se descompone.
Los desechos industriales, los fertilizantes y los plaguicidas también son contaminantes de importancia, que ingresan por infiltración desde las aguas contaminadas de los cuerpos de agua superficiales.
La lluvia ácida
Muchas veces cuando hablamos de lluvia ácida se la suele representar de un color amarillento, capaz de quemarte la ropa o los objetos con el primer contacto, tal como se puede observar en un capítulo de los Simpson, cuando de repente comienza a llover y a homero prácticamente se le desintegra la camisa que le habían regalado.
La verdad es que la lluvia ácida se ve, se siente y sabe igual que la lluvia limpia. La lluvia ácida no causa daños directos a los seres humanos. Las consecuencias se observan con el tiempo. Por eso caminar bajo la lluvia ácida o incluso nadar en un lago ácido no es más peligroso que caminar o nadar en agua limpia.
Los gases nocivos, como los óxidos de nitrógeno y el óxido de azufre, generados por las industrias y los vehículos que queman combustibles fósiles, contaminan el aire. En la atmósfera, se combinan con el vapor de agua y forman ácidos nitrosos y ácido sulfúrico.
Estas sustancias pueden ser trasladadas por los vientos a grandes distancias, hasta que caen a la superficie junto con las precipitaciones, fenómeno que se denomina lluvia ácida. Esta produce importantes deterioros en el ambiente y corroe distintas estructuras: afecta al acero, al bronce, a las pinturas y al mármol.
La lluvia ácida perjudica de forma directa a la vegetación, en especial, a los bosques, elimina los microorganismos del suelo que fijan nitrógeno, y aumenta la acidez de los cuerpos de agua, lo que incrementa la mortalidad de peces y de otros organismos acuáticos.
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1. ¿Qué condiciones debe cumplir el agua para ser considerado potable?
2. Enumera y describe brevemente cuáles son los pasos necesarios para que se lleve a cabo la potabilización del agua.
3. ¿A qué se denomina agua dura?
4. ¿A qué llamamos aguas residuales? ¿Cuál es la función principal del tratamiento de las aguas residuales? 5. Enumera y explica brevemente los pasos seguidos para el tratamiento de las aguas residuales.
6. ¿Cómo se contaminan las aguas subterráneas? 7. Reflexiona sobre la siguiente imagen
9. Lluvia ácida
¿Qué es la lluvia ácida?
¿Cuáles son las principales causas que favorecen la aparición de la lluvia ácida?
¿Qué efectos puede producir en el medio ambiente? ¿Y a nivel arquitectónico? ¿Estos efectos se dan a corto plazo o a largo plazo?
Analiza la siguiente imagen, más allá de que se trata de un dibujo animado, ¿Podría pasar en la vida real?
10.
Explica de qué manera se da la contaminación en aguas superficiales y subterráneas.
Realiza una investigación acerca de la contaminación del río Matanza-Riachuelo.
¿Cuáles son las principales enfermedades a las que están expuestas las personas que viven a
orillas del Río matanza-riachuelo.