La necesidad de agua para el soporte vital

EL AGUA

1. Introducción

Casi tres cuartos de la superficie de la tierra se cubren con agua. Quizás el líquido más importante del mundo, el agua es generalmente fácil de conseguir de la lluvia, de los ríos, y de los lagos. Como vapor, el agua está también presente en el aire, donde se condensa a menudo en las nubes. Los seres vivos contienen una proporción grande de agua. Por ejemplo, el agua abarca cerca de 60 por ciento del peso del cuerpo humano.

El agua es necesaria para la vida; el crecimiento de las cosechas que el hombre necesita para su alimento depende del agua. Una planta de maíz completamente crecida utiliza más que un galón de agua al día.

El agua líquida es la única sustancia común que cuando se congela se expande, al contrario de lo que ocurre con las demás sustancias, y en consecuencia el agua sólida (hielo) tiene una densidad menor que el agua líquida, debido a que forma enlaces por puente de hidrógeno y se forma una estructura hexagonal. Esta propiedad del agua hace que el hielo flote en el agua líquida y en consecuencia las grandes cantidades de agua se congelan de arriba hacia abajo, lo que hace posible la vida acuática en los lugares de clima frío (calor de fusión del hielo 79.7 cal/g). Otras consecuencias de la expansión del agua al congelarse son las cuarteaduras en rocas, suelo, calles, ruptura de tuberías y grietas en los motores de autos en lugares de climas fríos (para evitarlo se utilizan anticongelantes en el sistema de refrigeración de los autos).

El agua líquida tiene un calor de vaporización muy grande (539.6 cal/g), lo que significa que absorbe 539.6 calorías por cada gramo de agua que se evapore y la libera al condensarse. Esta es la razón por la que el proceso de evaporación en plantas y animales es un proceso de enfriamiento eficiente, se percibe la sensación de frescura cuando se evapora el sudor de la piel. Los procesos de evaporación y condensación del agua contribuyen a la distribución del calor en la tierra.

2. Componentes del agua natural

Fuente En suspensión En dispersión coloidal En solución

Litosfera arenas, arcillas, limos arcillas, limos Iones: Na1+, K1+, Ca2+, Mg2+, Fe2+,

Cl1-,

SO42-, HCO31+, NO31+, PO43-, F1-

Atmósfera partículas, polvos partículas, polvos O2, N2, CO2, H3O 1+, HCO31+

Biosfera algas, bacterias,

plantas y animales macromoléculas

orgánicas, virus CO2-, O2, N2, H2S, CH4, NH41+,

NO31+, SO42-,

macromoléculas orgánicas

3. El ciclo del agua

Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por las aguas de los océanos, lagos, ríos, arroyos y manantiales. Al perforar el subsuelo, por lo general, se puede encontrar agua. Ésta se halla a profundidades diversas (agua subterránea o mantos freáticos).

El proceso conocido como "ciclo del agua" es aquel por el cual el agua de los océanos se evapora y precipita en la tierra, donde se distribuye en ríos y lagos, principalmente, asegurando la recarga de mantos freáticos. Esta agua es la que utilizan plantas, animales y el hombre.

Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve. Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias:

En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia, así como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo, una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos, de donde pasa a los océanos y a las masas de agua continentales; el resto se infiltra en el suelo.

Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo, y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se conoce como nivel freático.

En condiciones normales, el nivel freático crece de forma intermitente según se va rellenando o recargando, y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desagües naturales como son los manantiales.

4. Estructura del Agua

La molécula de agua está formada por dos átomos de Hidrógeno unidos a un átomo de Oxígeno por medio de dos enlaces covalentes.

4.1 La Geometría del Agua

La molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes al átomo de oxígeno. Cada enlace covalente implica la compartición de dos electrones entre los átomos de hidrógeno, en que cada átomo aporta un electrón. Por lo tanto, los electrones puestos en juego en ambos enlaces covalentes son cuatro. Estos electrones enlazantes, se suelen representar por pares de puntos o trazos, de manera que la molécula de agua puede representarse por los símbolos de los elementos de hidrógeno y oxígeno unidos por trazos:

H-O-H. Esta fórmula sugiere una estructura lineal.

Además existen en el átomo de oxígeno dos pares de electrones, que no participan en enlace, situados en un nivel de menor energía, o última capa. Al considerar todos los 8 electrones situados en la última capa del oxígeno, 2 pares enlazantes y 2 pares no enlazantes, la teoría de Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia, predice la forma de la molécula de agua. Esta teoría establece que los pares electrónicos del nivel de valencia, que corresponden a la última capa energética, se sitúan en el espacio de manera que entre ellos exista la mínima repulsión ocasionada por su carga negativa. Si los cuatro pares fuesen de igual naturaleza se podría predecir una estructura tetraédrica regular para el agua, porque la mejor manera de acomodar cuatro cargas negativas en el espacio, para que exista entre ellas la mínima interacción, es situándolas en los vértices de un tetraedro, cuyos lados mostrarían un ángulo de 109,5°. Puesto que sólo dos pares de electrones son enlazantes, éstos están compartidos entre los núcleos de Oxígeno e Hidrógeno y por lo tanto estos electrones están mas cerca a ambos núcleos. Los dos pares no enlazantes están sólo localizados sobre el átomo de O por lo que tienden a ocupar mayor espacio alrededor de este átomo y en consecuencia a restarle espacio a los pares enlazantes. Por lo tanto, el ángulo que muestran las dos uniones oxígeno-hidrógeno es 104,5°, menor que el ángulo tetraédrico.

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