Contaminación del agua: pH y alcalinidad en el agua natural

Características del Agua Natural

La Molécula de Agua

· El agua es un compuesto químico con la fórmula química H2O. · Una molécula de agua contiene un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno conectados por enlaces covalentes. H H OxygenLA MOLÉCULA AGUA · La molécula es asimétrica y está cargada positivamente en el lado del hidrógeno y negativamente en el lado del oxígeno. Por esta razón se dice que la molécula de agua es una molécula dipolar. O - Dipole moment 8+ 8+ H 104.5° H +V Figure 2-5 Molecular Cell Biology, Sixth Edition @ 2008 W. H. Freeman and Company

Densidad del Agua

· Densidad (p): Es la masa por unidad de volumen. · Varía con Ta · La densidad máxima del agua es a 4℃ (1 kg/m3). Pmáx= 1000 kg/m3 (T =4ºC) P 4º Temperatura El hielo es menos denso que el agua y flota sobre ella.

· Los lagos, ríos y mares, comienzan a congelarse desde la superficie hacia abajo · Esta corteza de hielo superficial sirve de refugio para los seres vivos, ya que aunque la temperatura ambiente es extremadamente baja, el hielo de agua superficial se mantiene constante a 0°C. · En la parte inferior la densidad es la más alta => T = 4℃ -10℃ Ice 0℃ Liquid water 4℃

Propiedades Físicas del Agua

· VISCOSIDAD Dinámica (u : N.s/m2) Cinemática (v: p/p: m2/s) 1 Tª > Vu >v Sales disueltas -> Î u -> Î v; Más viscosa el agua de mar · CALOR ESPECÍFICO (c: cal/g.ºC) Comparativamente muy elevado -> TERMORREGULADOR

Tensión Superficial del Agua

· TENSIÓN SUPERFICIAL (o: N/m) -Muy alta en el agua. -Si Î Tº C ->Vo -Sustancias hidrófobas (Tensoactivas): Se concentran en superficie -> Vo -> Fácil formación de ESPUMA. Tensión superficial 1 La interacción de las partículas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una verdadera cama elástica. Incluso soporta el peso de un insecto pequeño. Este efecto se llama tensión superficial. LAS FUERZAS UNEN LAS MOLÉCULAS DEL AGUA. EN EL SENO DEL LÍQUIDO, CADA MOLÉCULA ESTÁ RODEADA POR OTRAS Y AS FUERZAS SE COMPENSAN. http://medicinaug3.blogspot.com/2015/08/tension-superficial.html

Tipos de Sólidos en el Agua

SÓLIDOS PARTICULADOS SALES DISUELTAS COLOIDES SUSPENSIONES Sedimentables + -5 -3 -2 -1 5 10 u-10 j. -10 u 10 -1-10- 100 Algas Bacterias Virus

· Sólidos particulados: - Sólidos en suspensión (SS): · Lo suficientemente grandes como para ser filtrados por un disco de fibra de vidrio (1 um) • Se pueden eliminar a través de métodos físicos - Partículas coloidales: · Tamaño entre sólidos disueltos y en suspensión · Sólidos disueltos (DS): · Átomos, compuestos moleculares · Dispersos homogéneamente en el líquido -> una sola fase · Requieren un cambio de fase (precipitación) para eliminarlos

Propiedades Eléctricas y Ópticas del Agua

Conductividad Eléctrica

· CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (Ce: S/cm=microSiemens/cm) H2O -> Ce W H2O + electrolitos (sales) -> 1 Ce

Color del Agua

· COLOR (mg/l Pt) Color real: debido al material disuelto Color aparente: incluye además la materia suspendida Medida: comparación con solución referencia Pt - Co

Turbidez del Agua

· TURBIDEZ: Dificultad para transmisión de luz producida por partículas coloidales y en suspensión. El color no da turbidez Unidades: o mg/L SiO2 -> Solución patrón de SiO2. o m Disco Secchi -> profundidad en masas de agua. o JTU -> Unidades Turbidimétricas Jackson. (antiguas) o UNF (NTU) -> Unidades nefelométricas a la formacina. Por refracción de la luz. Más común.Detector 90° Detector de la luz transmitida Lámpara Lente Cubeta de muestras o FORMAZN &"FORMAZINS" &"FORMAZIN SH " FORMAZIN 5" TIL FORMAZIN CONFIDEN Lot 4342 0.1 NTU 1 NTU 100 NTU 1000 NTU 5000 NTU 7500 NTU HANNA instruments 28.25 Range: 0.00 ... 1,000 FTU DATE ON OFF READ CAL HI 93703 MICROPROCESSOR TURBIDITY METERDisco Secchi: profundidad (m) a partir de la cual no se puede distinguir el disco

Carácter Disolvente del Agua

Terminología de Soluciones

· Terminología: Soluto fase dispersa Disolvente fase dispersante (ej. agua) Solubilidad o concentración saturación máxima concentración de soluto en una solución

Disolución de Gases en Agua

· Disolución de gases: Ley de Henry: La solubilidad de los gases (kg/m3) es proporcional a la presión parcial del gas en contacto con el agua. agua gas contaminante C= concentración Pc= presión parcial PG CA PG KH = CA Constante de Henry

Efecto de la Presión en la Solubilidad de Gases

· Disolución de gases (efecto de la presión): Cuando la presión parcial del gas 1 (aumenta) => la solubilidad del gas en agua 1 (aumenta) Ejemplo: oxígeno cuanto mayor sea la altitud = > menor será la presión atmosférica = > menor será la solubilidad del oxígeno disuelto en agua Solubilidad en agua del oxígeno a presión atmosférica ~ 9-10 mg/L

Efecto de la Temperatura en la Solubilidad de Gases

· Disolución de gases (efecto de la temperatura): A medida que la temperatura 1 (aumenta), la solubilidad del gas en agua \ (disminuye). Ejemplo: en verano, la cantidad de oxígeno en un río será menor = > puede ser un problema para los pecesSolubility of Oxygen in mg/l as a function of Altitude and Temperature Fresh Water, Moist Air Altitude in meters 0 m 500 m 854 m* 1000 m 1500 m 2000 m TEMP 760 717 688 676 638 602 0 14.61 13.78 13.22 12.99 12.25 11.55 5 12.77 12.04 11.55 11.35 10.70 10.09 10 11.28 10.64 10.20 10.03 9.45 8.91 T 15 10.07 9.49 9.10 8.95 8.43 7.94 20 9.08 8.55 8.20 8.06 7.59 7.15 25 8.25 7.76 7.44 7.31 6.88 6.48 30 7.54 7.10 6.80 6.68 6.28 5.91 Altitud (m) https://slideplayer.com/slide/12193280/

Disolución de Sólidos (Sales)

· Disolución de sólidos: (sales) Debido al carácter dipolar del agua, es buena para disolver iones y otras moléculas polares. :+ 6 H H H H Water molecule Na+ Hydrated sodium ion CI- Na H 0 H Crystal of NaCl CI Hydrated chloride ion

· Disolución de sólidos: (sales) En general: TT => + solubilidad A medida que 1 (aumenta) la temperatura , la solubilidad de los sólidos en agua 1 (aumenta) ¡ Excepciones importantes !: CaCO3 , MgCO3, CaSO 4 solubilidad A medida que 1 (aumenta) la temperatura , la solubilidad de CaCO2 y, MgCO3 y CaSO4 en agua \ (disminuye) => precipitados, incrustaciones, obstruccionesaquaBona® Manantial FONTOIRA Composición analítica (mg/l): residuo seco: 199 (180°C); bicarbonatos: 152 sulfatos: 8,9; cloruros: 12,4; calcio: 3,4; magnesio: 7,5 y sodio: 11,0. Control periódico por el Laboratorio Dr. Oliver Rodés. Enero 2017. Manantial FUENMAYOR Composición analítica (mg/l): residuo seco: 280 (180℃); bicarbonatos: 305 sulfatos: 22,8; cloruros: 4,3; calcio: 77,0; magnesio: 20,8 y sodio: 1,6. Control periódico por el Laboratorio Dr. Oliver Rodés. Marzo 2016.CABREIROÁ Agua Mineral Natural de Galicia Sin Gas 2015 Superior taste AWARD Reconocimiento al sabor y la calidad Mantén tu vitalidad e hidratación diaria Composición Química (mg/l) /Residuo Seco: 195; (HCO3): 167; (CI): 7.6; (Ca): 9.3; (Na): 50.7; (Li): 0.159; (K): 2.1; (Mg): 4.22. Lab. Dr. Oliver Rodés. Barcelona, septiembre de 2015. Proteger de la luz solar,

Impurificación Natural del Agua

Agua de Lluvia

· El agua pura no existe en la naturaleza. · Agua de lluvia. Recoge: - Gases: N2, O2, CO2 (naturales) - Sales. Ej. [CI-] en agua de lluvia zona no contaminada 5-10 mg/L zona urbana 20-50 mg/L zona costera 50-100 mg/L

Agua en el Suelo

· Agua en el suelo. Recoge: - Hojas, residuos: - Sales: Sólidos gruesos S. disueltos - Compuestos orgánicos, humus: S. suspensión - Arcillas, limos: S. suspensión, COLOIDES Compuestos químicos 11 peso molecular, 11 volumen y con carga eléctrica ->Estables en suspensión ->Turbidez, color. - CO2: Aire del suelo + vida aerobia: O2 > T CO2 > > Pco2 >11solubilidad CO2 S co2 = 10 a 100 veces la del aire

Agua en el Terreno

· Agua en el terreno. Recoge sales -> f (Composición, formación geológica). Rocas igneas (granitos, basaltos) AGUAS BLANDAS Vdisolución->1 [ ] SiO2 Rocas sedimentarias AGUAS DURAS - Precipititas (calizas, dolomías) Carbonatos de Ca y Mg H2O+CO2+CO3Ca (CO3H)2Ca insoluble soluble CO32- CO3H- |Ca++ Mg+ ++ Carbonatos Bicarbonatos- Evaporitas Yesos (SO4Ca) Sal (CINa) Mineral de hierro. Fe, Mn. Terrenos volcánicos. F Sulfatos -> SO42-+ Ca2+ CI-, Na+ Cloruros

Factores Incidentes en la Impurificación

IMPURIFICACIÓN: FACTORES INCIDENTES. . Composición suelos, terrenos: Geología · Temperatura: 1 Ta > - V Solubilidad gases - 1 Solubilidad sales. excepto: - \ Solubilidad CaCO3, MgCO3 y CaSO4 => precipitan · Superficie de contacto Sc: (agua - sólido): 1 Sc - 1Solubilidad (diaclasas, arenas, gravas ... ) => [ ] sales agua subterránea que agua superficial · Tiempo de contacto: 1tc - 1solub. => 1 [ ] sales agua subterránea que agua superficial . [CO2]: 1[ ]- 1Solubilidad CO3Ca y CO3Mg· [C]: [ ] - Solubilidad O2 => VODsaturación. - 1Solubilidad SO42-, CO32- · Capacidad de intercambio iónico (o catiónico) de suelos [Arcilla-Na+] + [Agua + Ca++] -> [Arcilla-Ca++] + [Agua + Na+] · Evaporación (y evapotranspiración). M [ ] Sales en agua. Ej .: Mar M] [sales] GEOLOGÍA CALIDAD DEL AGUA

Cuantificación de la Impurificación

Medida Directa

· Medida Directa - Concentración: mg/L, ppm (partes por millón). 1 mg/L~1ppm (sid=1) ppb = partes por billón (109) - Molaridad, molalidad, normalidad, meq/L

Iones Principales en Agua Natural

Principales iones en el agua natural Aniones nombre n Cationes nombre nRango de pH permitido para agua potable en España 1 0,9 H CO3 HCO3" CO32- 0,8 CO2 0,7 Presencia relativa 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Rango de pH adecuado pH Formas de carbono inorgánico a diferentes pH

Dureza Total del Agua

Dureza Total (TH, grado o título hidrotimétrico). Suma de cationes de Ca2+ y Mg2+ de un agua. En menor medida intervienen otros cationes. Su origen proviene fundamentalmente de la disolución de: Rocas calizas: CaCO3 y MgCO3 Yeso: CaSO4 y MgSO4 Problemas: se precisa más jabón, mal sabor, mayor tiempo de cocción Grado de dureza mg/L CaCO3 Blanda 0 - 75 Moderada - Dura 75 -150 Dura 150 - 300 Muy Dura > 300 Unidades: mg/L CaCO3 1º F = 10 mg/L CO3Ca OF (grados franceses)100 mg/L CaCO. 3 Agua muy blanda Agua blanda Agua dura Agua muy dura Agua extremadamente dura https://www.iagua.es/blogs/tecdepur/agua-dura-%C2%BFque-es-y-como-me-afectala etiqueta a prenda KO A.I.S.E. 130ml =± 80g Concentrado en polvo - -- 5-6kg Agua Dura Agua Media Agua Blanda 165ml 130ml 95ml Suciedad normal 230ml 195ml 160ml Consejo de lavado # 2 ¿Por qué es importante la dureza del agua? ¿Sabía Ud. que la dureza del agua puede dificultar el trabajo de los detergentes? Para que su colada quede realmente limpia - utilice siempre la dosis correcta para la dureza de su agua. Oviedo Bilbao Zaragoza Barcelona Salamanca Madrid Valencia 8 Islas Baleares Sevilla Granada Agua Dura Agua Media Agua Blanda Sólo para referencia Muy sucia Islas Canarias https://www.quimitube.com/dureza-del-agua/