1) Distribución del agua en el planeta

El agua existe en forma sólida (hielo), líquida y gaseosa (vapor de agua) que podemos observar en océanos, ríos, nubes, lluvia y otras formas de precipitación en frecuentes cambios de estado. Así, el agua superficial se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se infiltra en el suelo y corre hacia el mar. Al conjunto de procesos involucrados en la circulación y conservación del agua en el planeta se le llama ciclo hidrológico o, de manera más precisa, ciclo geohidrológico.

El 97.5% del agua en la tierra se encuentra en los océanos y mares de agua salada, únicamente el restante 2.5% es agua dulce. Del total de agua dulce en el mundo, 69% se encuentra en los polos y en las cumbres de las montañas y se encuentra en un estado sólido.

El 30% del agua dulce del mundial, se encuentra en la humedad del suelo y en los acuíferos profundos.

Solo el 1% del agua dulce en el mundo, escurre por las cuencas hidrográficas en forma de arroyos y ríos y se depositan en lagos, lagunas y en otros cuerpos superficiales de agua y en acuíferos.

Esta es agua que se repone regularmente a través del ciclo hidrológico.

2) Estado en que se encuentra el agua en la naturaleza

El agua se encuentra en la naturaleza en tres formas o estados diferentes:

En estado sólido, como en el hielo, el granizo o la nieve.

En estado líquido, como el agua que consumimos y el agua de los mares, ríos y lagos.

En estado gaseoso, cuando forma las nubes o el vapor que sale del agua hirviendo.

3) Ciclo hidrológico

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención de reacciones químicas, y el agua se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.

El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de este agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitación. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son

almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltración. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva.

4) Principales fuentes de agua AGUA DE LA SUPERFICIE: El noventa y siete por ciento del agua de la superficie del

mundo está en los océanos, cubriendo el 71 por ciento de la superficie del globo. El agua dulce en lagos y ríos da cuenta del otro 1 por ciento. El agua del océano es 220 veces más salada que el agua dulce. De acuerdo con el Servicio Geológico de EE.UU. (USGS, por sus siglas en inglés), evaporar 1 pie cúbico (0,02 m cúbicos) de agua de mar produce 2,2 libras (0,99 kg) de sal, mientras que una muestra similar de un lago de agua dulce producirá sólo una centésima parte de una libra. La sal en los océanos es una combinación de sales minerales y materia biológica decaída que se ha acumulado por tanto como 500 millones de años.

AGUA SUBTERRANEA: El agua que cae al suelo en forma de lluvia, aguanieve y nieve empapa hasta almacenarse en la arena y la grava por debajo de la superficie, los acuíferos y ríos subterráneos. El filtrado del agua llena gradualmente el material poroso por debajo de la superficie, aumentando gradualmente el nivel de saturación hacia la superficie. El límite superior de esta zona de saturación se conoce como la tabla de agua. La gente hace los pozos para extraer agua del suelo perforando debajo del nivel freático y bombea las aguas subterráneas a la superficie. La filtración natural de la Tierra mantiene el agua subterránea limpia y utilizable.

VAPOR DE AGUA: La cantidad de vapor de agua en el aire varía desde cantidades ínfimas hasta aproximadamente un 4 por ciento, dependiendo de la aridez y la temperatura de la región. Tiende a ser menor en las zonas más frías con poca agua superficial y mayor en las regiones tropicales húmedas. Cuando la concentración supera el 4 por ciento, el vapor se condensa y cae a la tierra en forma de lluvia o nieve. Si bien es esencial para la reposición de aguas superficiales y de aguas subterráneas, el vapor de agua de la atmósfera es también el gas de efecto invernadero más abundante. Atrapa la energía para aumentar la temperatura de la superficie de la Tierra al tiempo que hace que la atmósfera tenga su característico color azul.

HIELO: Los dos polos de la Tierra están cubiertos de hielo, y de algún modo ese hielo podría haber existido por tanto como 8 millones de años. La Antártida tiene la mayor cantidad de hielo del mundo, casi el 90 por ciento, mientras que el hielo del casquete glacial de Groenlandia representa un 10 por ciento. La fusión de la capa de hielo del Polo Norte alimenta de agua dulce los océanos y los ríos que a su vez alimentan de agua dulce los sistemas lacustres como los Grandes Lagos. Los glaciares cubren el 10 por ciento de toda la masa terrestre del planeta y representan el pequeño porcentaje restante de hielo del mundo. Si todo el hielo de la Tierra se derritiera a la vez, el USGS estima que el nivel del mar se elevaría en 230 pies (70 m).

5) Propiedades físicas y químicas del agua Físicas: a) Estado físico: solida, liquida y gaseosa.b) Densidad 1 g./c.c. a 4°Cc) Punto de Congelación 0°C

d) Punto de Ebullición 100°Ce) Presión Crítica: 217,5 atmf) Temperatura Crítica: 274°C

El agua químicamente pura es un líquido inodoro e insípido; incoloro y transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a través de espesores de seis y ocho metros, porque absorbe las radiaciones rojas. Sus constantes físicas sirvieron para marcar los puntos de referencia de la escala termométrica Centígrada. A la presión atmosférica de 760 milímetros el agua hierve a temperatura de 100°C y el punto de ebullición se eleva a 374°, que es la temperatura critica a que corresponde la presión de 217,5 atmósferas; en todo caso el calor de vaporización del agua asciende a 539 calorías/gramo a 100°.

Mientras que el hielo funde en cuanto se calienta por encima de su punto de fusión, el agua líquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de la temperatura de cristalización (agua sub-enfriada) y puede conservarse liquida a –20° en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo. La solidificación del agua va acompañada de desprendimiento de 79,4 calorías por cada gramo de agua que se solidifica. Cristaliza en el sistema hexagonal y adopta formas diferentes, según las condiciones de cristalización.

A consecuencia de su elevado calor especifico y de la gran cantidad de calor que pone en juego cuando cambia su estado, el agua obra de excelente regulador de temperatura en la superficie de la Tierra y más en las regiones marinas.

El agua se comporta anormalmente; su presión de vapor crece con rapidez a medida que la temperatura se eleva y su volumen ofrece la particularidad de ser mínimo a la de 4°. A dicha temperatura la densidad del agua es máxima, y se ha tomado por unidad. A partir de 4° no sólo se dilata cuando la temperatura se eleva, sino también cuando se enfría hasta 0°: a esta temperatura su densidad es 0,99980 y al congelarse desciende bruscamente hacia 0,9168, que es la densidad del hielo a 0°, lo que significa que en la cristalización su volumen aumenta en un 9 por 100.

Las propiedades físicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por puente de hidrógeno, los cuales se presentan en mayor número en el agua sólida, en la red cristalina cada átomo de la molécula de agua está rodeado tetraédricamente por cuatro átomos de hidrógeno de otras tantas moléculas de agua y así sucesivamente es como se conforma su estructura. Cuando el agua sólida (hielo) se funde la estructura tetraédrica se destruye y la densidad del agua líquida es mayor que la del agua sólida debido a que sus moléculas quedan más cerca entre sí, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas del agua líquida. Cuando se calienta agua sólida, que se encuentra por debajo de la temperatura de fusión, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura de fusión se debilita el enlace por puente de hidrógeno y la densidad aumenta más hasta llegar a un valor máximo a la temperatura de 3.98ºC y una presión de una atmósfera. A temperaturas mayores de 3.98 ºC la densidad del agua líquida disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con los otros líquidos.

Químicas:

1) Reacciona con los óxidos ácidos2) reacciona con los óxidos básicos3) reacciona con los no metales4) reacciona con los metales

5) se une en las sales formando hidratos

Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.

Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej.: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).

El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.

En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.

Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuescente, tal es el caso del cloruro cálcico.

El agua como compuesto químico: Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.

El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados, para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2 orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2 orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno. Esto cumple con el principio de exclusión de Pauli y con la tendencia de los electrones no apareados a separarse lo más posible.

6) Propiedades órgano eléctricas del agua Olor:

Tal y como hemos señalado anteriormente, las aguas carecen de olor, es decir, son inodoras. El agua potable no debe tener olor, ni en el momento de toma de muestra ni después de un período de diez días a 26ºC en recipiente cerrado. Se puede dar el caso que el agua pueda oler, en tal caso, esto se puede deber a una serie de posibles motivos que, a continuación, detallamos:

Productos químicos inestables. Materia orgánica en descomposición. Plancton: algas y protozoos. Bacterias.

Igualmente, el olor de un agua puede ser indicador de contaminación de la misma, bien sea por algún producto químico, o bien, por sufrir ésta un proceso de eutrofización.

El olor desagradable puede deberse a la presencia simultánea de varios elementos productores de olor, ya que tienen una acción sinérgica aditiva.

Sabor:

Un agua potable debe tener un sabor débil y agradable. Las aguas muy puras tienen un sabor menos agradable, debido a que contienen una cantidad menor de sales minerales. Esto hace que su sabor sea más soso.

Salvo el sabor debido a la mineralización del agua, que es fácilmente apreciable, el resto de los sabores son indicadores de contaminación o de la existencia de algas u hongos. Así, ciertos actinomicetos producen un sabor terroso, las algas verde-azuladas producen un sabor podrido y las algas verdes producen sabor a hierba. Los cloruros dan sabor salobre, el magnesio amargo y el aluminio a terroso.

Para el agua, la apreciación sensitiva del sabor sólo deberá hacerse en los casos en que se conozca por su origen, que son seguras para bebidas. Nunca debe probarse un agua de la que se desconoce su origen.

Color:

La transparencia es una característica del agua de manantial.

Otra de las características físicas y organolépticas del agua es el color, que es incolora. El color aparente del agua se debe a las partículas en suspensión y disueltas, aunque el verdadero color se debe a las partículas disueltas.

Las algas provocan al agua un color verdoso, mientras que la presencia de formas solubles de hierro y manganeso le da un tono de amarillo a pardo. Los desechos de cromato le dan color amarillento.

La presencia de color es, por tanto, indicador de calidad deficiente.

Toda agua potable debe ser transparente y, por consiguiente, no poseer partículas insolubles en suspensión como limo, arcilla, materia mineral, algas, etc.

La turbidez:

Las aguas turbias son rechazadas por el consumidor y, por tanto, no recomendables para el consumo humano, a pesar de que fuesen potables a nivel químico y microbiológico. La medida

de la turbidez es fundamental para el control de los tratamientos del agua en las plantas potabilizadoras o estaciones de tratamiento de agua potable.

Las aguas de pozo o manantial suelen ser transparentes, mientras que las aguas superficiales como ríos o gargantas, suelen ser turbias debido al arrastre de partículas insolubles. Para las aguas turbias, la eficacia de la desinfección mediante cloro es menor que en las transparentes, ya que las partículas en suspensión, inorgánicas y orgánicas del plancton, engloban bacterias y virus que el cloro no puede destruir.

La legislación española establece la determinación de la conductividad dentro del análisis mínimo porque es un parámetro que nos permite conocer de una forma global y rápida la mineralización de un agua. En el control de calidad, tanto del agua bruta como distribuida para el consumo público, la medida de la conductividad, que depende de la actividad y del tipo de iones del agua, proporciona la información necesaria para poder detectar infiltraciones de aguas superficiales de mineralización diferente o detectar las infiltraciones de aguas contaminadas.

PH:

El pH de un agua mide su acidez o alcalinidad. la escala de valores es de 0 a 14 unidades de pH. Las aguas que tienen un pH inferior a 7 son acidas y las superiores a 7 son básicas.

Las aguas naturales rara vez tienen un valor de pH superior o inferior a los márgenes de potabilidad. El pH de las aguas naturales se debe a los caracteres de los suelos que atraviesa. Las aguas calcáreas tienen un pH elevado, las que discurren por terrenos pobres en caliza o silicatos tienen un pH próximo a 7 o inferior, y las aguas de ciertas regiones volcánicas suelen ser ácidas.

El conocimiento del valor de pH es importante, ya que influye en los procesos de potabilización, cloración, coagulación, ablandamiento y control de corrosión.

7) Características químicas del agua Aluminio: El aluminio es un componente natural de las aguas superficiales y

subterráneas. La mayoría de las autoridades del agua alrededor del mundo utilizan el sulfato de aluminio (alum) como agente floculante en el tratamiento de sus suministros de agua. Un agente floculante es una substancia que, añadida al agua, atrae las pequeñas partículas de materia inorgánica, bacterias, virus y otros organismos potencialmente peligrosos para los humanos, ayudando a su filtrado. Algunos suministros de agua no necesitan tratamientos con floculantes mientras que otros no son potables sin tratamiento debido a su contenido de lodos, compuestos químicos presentes de forma natural y bacterias y virus causantes de enfermedades.

Hierro: La presencia del hierro en el agua provoca precipitación y coloración no deseada. i bien el hierro es uno de los recursos más abundantes de la Tierra, cuando una gran cantidad se encuentra presente en el agua potable, plantea algunas preocupaciones. Aunque no es considerado peligroso para la salud, el agua demasiado rica en hierro puede requerir tratamiento para mejorar el sabor.

Dureza: es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de

calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes.