El agua, sustancia y mezcla

El agua en nuestro planeta

La Tierra es el único planeta del Sistema Solar en el que existe agua en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Pero no siempre fue así. En los primeros tiempos, cuando la Tierra era un lugar extremadamente caliente, la atmósfera debió contener una gran cantidad de vapor de agua. Al enfriarse muy lentamente, el vapor comenzó a condensarse y se produjeron las tormentas más largas y abundantes de la historia del planeta. Entonces, el agua líquida fue ocupando las zonas más bajas y se formaron los océanos.

Distribución y aprovechamiento del agua

El agua cubre las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra. De toda esa agua, el 97,5% es salada y se encuentra en océanos y mares, el 2,5% restante es agua dulce.
A pesar de su cantidad se dice que el agua es un recurso limitado.

El agua en nuestro cuerpo

El 70% de nuestro cuerpo está formado por agua, la cual es necesaria para la distribución de los nutrientes y para la eliminación de productos de desechos, por ejemplo.
Cuando nos alimentamos, en cierta manera, aprovechamos el agua. Pero además eliminamos agua por la orina, por las heces y en menor grado por el sudor y por el aliento.
Para no deshidratarnos necesitamos beber de uno a tres litros diarios de agua.

La sustancia agua: H2O

El agua es una sustancia formada por dos átomos de hidrógenos a uno de oxígeno. Su fórmula química molecular es H2O.

Por sus propiedades organolépticas, la podemos caracterizar como inodora, incolora e insipida. Sin embargo, en estado sólido o líquido y en grandes masas aparenta cierta tonalidad azulada debido a la luz que la atraviesa, así se el Glaciar Perito Moreno. En cambio, en el Río de la Plata pareciera ser amarronada debido a las partículas del suelo que están en suspensión.

Punto de ebullición alto y punto de fusión bajo

El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura que debe alcanzar para hervir y pasar de estado líquido al estado gaseoso.
El punto de fusión es la temperatura a la cual pasa del estado sólido al estado líquido.

El punto de ebullición del agua es 100°C o 60°C?
En general se dice que a 100°C alcanza la ebullición pero no siempre es así. Depende de la presión atmosférica del lugar en el que esté ubicada. Si es pura, solo H2O y se encuentra a nivel del mar con una presión de 1 atm, ebullirá a los 100°C. Si está sobre una montaña tan alta como el pico del Everest donde la presión atmosférica es menor alcanzar´´a la ebullición a los 60°C.

Si se colocan cubitos de hielo en un bol y medimos su temperatura, se puede observar que pasa muy rapido de -20°C a 0°C y comenzará a transformarse en agua líquida. Pero además, la temperatura permanecerá constante a 0°C hasta que todo el hielo desaparezca. Este es su punto de fusión.
Estos valores de temperatura, fusión y ebullición, determinan que, en las condiciones ambientales de nuestro planeta, la mayor parte de agua esté en estado líquido. No olvidemos que la vida puede existir solamente dentro de una gama de temperaturas muy estrechas, desde aproximadamente 0°C hasta 50°C con pocas excepciones.

Al congelarse, se expande

El agua es una de las pocas sustancias que al congelarse se expande.
Sucede que en el agua congelada, las moléculas se ubican más alejadas entre sí que cuando se encuentra líquida. Esta estructura la hace más liviana y es por eso que el hielo flota.

Alta capacidad calorífica

El agua tiene una gran capacidad para almacenar energía térmica casi sin aumentar demasiado su temperatura.
Por ejemplo: Si se pone a calentar la misma cantidad de agua y aceite durante el mismo tiempo, la temperatura que alcanza el aceite es mayor que la del agua, sin embargo al aumentar su temperatura más lentamente, el agua tiene más alta capacidad calorífica que el aceite porque retiene calor por más tiempo, mientras que el aceite lo pierde (se enfría) más rápidamente.
Esta alta capacidad calorífica del agua es fundamental para reducir en nuestro planeta los cambios bruscos de temperatura, ya que actúa como regulador térmico del clima.
Por ejemplo: Al anochecer, en la playa, la arena está fría mientras que el agua mantiene el calor absorbido durante el día.
El enfríamiento gradual del agua ayuda a que las temperaturas en los océanos puedan ser bastantes estables. Esto favorece la vida marina y la nuestra, ya que nosotros estamos hechos principalmente de agua, teniendo mayor capacidad para resistir los cambios estacionales que si estuvieramos compuestos por otro líquido con menos capacidad para almacenar calor.

Alto calor de vaporización

El agua sirve para regular la temperatura de nuestro cuerpo. Cuando transpiramos y cuando se evapora la transpiración, nos enfríamos. Esto sucede porque para pasar de líquido a vapor de agua necesita calor, y como está sobre nuestra piel, lo toma de nuestro cuerpo.

Alta tensión superficial

Las moléculas de agua tienen una alta tensión superficial, se atraen entre sí tan fuerte que tienden a comportarse como si fueran una delgada película elástica. Este nivel de tensión produce que las gotas tengan forma esférica antes de que por acción de la gravedad se alarguen.

Solvente universal

El agua líquida presenta la capacidad de disolver una gran cantidad de sustancias por lo que se denomina como "solvente universal". Es el líquido que más sustancias disuelve y transporta.
Tanto el agua de mar como la de los ríos, lagos y lagunas son soluciones por agua (el solvente) y una gran cantidad de sustancias disueltas (los solutos). Entre los solutos hay sales minerales, como el cloruro de sodio, que conocemos como la sal de mesa.
Las sales disueltas en el agua son escenciales para los seres vivos y también otros compuestos orgánicos y gases que hacen posible las funciones vitales. El gas oxígeno por ejemplo.
Se cree que el oxígeno que respiran los peces es el oxígeno que forma parte de la molécula de agua (H2O), pero la realidad es que está disuelto en el agua al igual que el gas dióxido de carbono, de la misma manera que estan disueltas las sales.

El agua como mezcla

Mientras que el aire es una mezcla de gases diferentes, cada uno con un tipo de molécula característica, el agua es una sustancia que tiene un solo tipo de moléculas. El agua es una mezcla homogénea o solución ya que contiene pequeñas cantidades de sales disueltas.

Los usos del agua

Las grandes ciudades superan los 200 litros de consumo diario por persona, llegando en algunos casos a 500 litros.
Los seres humanos también utilizan el agua para practicar deportes, en las industrias, en la agricultura, ganadería, etc.

El agua potable

Para que el agua se considere potable, es decir, apta para el consumo, tiene que ser limpida, sin un contenido excesivo de sales, de sabor agradable, inolora, sin productos químicos tóxicos, o con ellos pero en una mínima proporción y sin gérmenes patógenos.

Potabilización del agua

Cuando el agua no reune las características necesarias para el consumo, es necesario potabilizarla.
Su potabilización comprende los siguientes pasos:

- La captación: a cierta distancia de la costa se ubican las torres de toma con rejillas para retener los materiales sólidos de mayor tamaño, como maderas o plásticos; y las bombas aspirantes que succionan y suben el agua para que después siga su camino por propia gravitación hacia la planta de potabilización.

-La coagulación y la decantación: en una inmensa cámara, se le agrega una sustancia química, el coagulante, para que el limo suspendido en el agua se aglutine y caiga. Cuando pasa a los piletones decantadores descansa para que el limo que todavía lleva caiga y el agua se torne transparente.

-La alcalinización: como el coagulante torna ácida el agua, se le agrega un antiácido, la "cal" que evita el mal sabor y que la cañerías se dañen.

-La filtración: el agua pasa por los filtros de diferentes grosores de arena para que las últimas partículas de suciedad y limo queden retenidas allí.

-La cloración: se almacena en enormes depósitos y se le agrega cloro para eliminar los microorganismos. Luego se controla la calidad del producto.

Distribución del agua potable

Desde la planta potabilizadora se descarga el agua procesada, hacia enorme túneles llamados ríos subterráneos. Luego el agua es empujada con fuerzas, por bombas que la hacen circular a través de un sistema de tuberías que se va angostando a medida que se aleja de la cañería principal. Así, esa gran masa de agua se va distribuyendo por diferentes ramales de cañerías a través de las calles de cada barrio para terminar de bajo de nuestra puerta hasta llegar a nuestras canillas.

En el campo, a veces se utiliza agua de napas subterráneas. Si la napa es muy profunda puede obtenerse agua dura (agua que contiene gran cantidad de minerales). A su vez, si la napa es muy superficial puede estar contaminada con plaguicidas o con excrementos de animales. Otra forma de obtener agua es: agua de lluvia.

Las aguas residuales

Este tipo de agua van a otro sistema de caños que luego de pasar por debajo de las ciudades llega al gran tubo llamado tronco de la cañería de las cloacas generales, que se adentra varios kilometros, en el mar o en el río, y allí descarga. También llegan toneladas y toneladas de aguas residuales industriales
La incorporación de materias extrañas al agua deteriora su calidad.

Los principales contaminantes del agua son:

- Los restos de seres vivos o desechos orgánicos como la materia fecal, que al ser descompuestos por bacterias agotan el oxígeno y terminan con la vida de sus habitantes naturales. Pero también, transforman el agua en un vehículo de enfermedades como el cólera, la hepatitis, la fiebre tifoidea y diversas parasitosis entre otras cosas.

- Las sustancias orgánicas como el petróleo derramado al mar, la gasolina, los plásticos, los plaguicidas y otros productos químicos utilizados en el campo, y los disolventes y detergentes vertidos a la red, que son difíciles de degradar por los microorganismos.

- El agua caliente que se vierte de las industrias o centrales de energía eleva la temperatura de los ríos y embalses afectando a los seres vivos que lo habitan.

- Los sedimentos, sustancias suspendidas y desechos inorgánicos (ácidos, sales y metales tóxicos, como el mercurio y el plomo), provenientes de detergentes y otros productos de limpieza, residuos arrastrados por las tormentas y ellos producidos en las explotaciones mineras, por ejemplo.

Depuración de las aguas cloacales

Para depurar los efluentes cloacales o aguas servidas antes de devolver el agua a los cursos naturales, primero se pasa el agua por un sistema de rejas, que separa las basuras de mayor tamaño. Después se desarena y desengrasa.
La arena cae por su propio peso y a la grasa que queda en suspensión se la retira aspirandola. Luego, se vuelve a sedimentar y al agua superficial se le inyecta aire, para que aumente la colonia de bacterias que procesan los residuos orgánicos que hubieran quedado (tratamiento biológico). Por último, se le agrega un bactericida y por medio de grandes caños se devuelve en mejores condiciones a la Naturaleza.