1.
El agua
El agua es la base de la vida en nuestro
planeta (también de la vida de nuestras
plantitas). Por esto veremos aquí algo de
información básica de su propiedades como:
El pH
La conductividad
La dureza

2.
El agua
Lo que recordamos de la escuela y de la vida
cotidiana:
La fórmula del agua es H2O
Contiene dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno
El agua disuelve muy bien las sales
Al congelarse el agua aumenta su volumen

3.
El agua
Muchas de las propiedades del
agua tienen que ver con esta
fórmula y con las características
de los elementos que lo forman, el
oxígeno y el hidrógeno.
Por esto vamos a recordar ahora
algunos conceptos básicos.

4.
El agua
Átomo de oxígeno:
Algunos conceptos básicos: 8 cargas positivas en el
núcleo; 8 electrones en el
Los átomos constan de un núcleo
exterior
pequeño con carga positiva que
contiene casi toda la masa. Alrededor - -
-
del núcleo hay una capa de electrones
-
con carga negativa. -
Los electrones determinan el
comportamiento químico de un átomo
-
-
Hay tantos electrones como cargas
positivas en el núcleo. - -
-
Nucleo Electrones

5.
El agua
Algunos conceptos básicos sobre los átomos:
Los átomos constan de un núcleo pequeño con carga positiva
que contiene casi toda la masa. Alrededor del núcleo hay una
capa de electrones con carga negativa.
Los electrones determinan el comportamiento químico de un
átomo.
Hay tantos electrones en la capa exterior como cargas positivas
en el núcleo.
Los átomos de los metales pierden con facilidad algunos
electrones, los no-metales suelen atraer electrones de otros
átomos.

6.
El agua
Algunos conceptos básicos sobre las moléculas:
Una molécula es un conjunto de átomos que se unen entre si al
compartir electrones.
Un “enlace” entre átomos siempre está formado por dos
electrones compartidos.
En las fórmulas estos enlaces se representan en forma de raya
entre los átomos.
Las moléculas son formadas por elementos que no son metales.
Los metales forman enlaces iónicos donde pierden sus
electrones y no los comparten.

7.
El agua
Oxígeno
La molécula del agua se
-- compone de 2 átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno
Los átomos forman un ángulo
de 104,5 º.
El oxígen o atrae más los
+ + electrones que el hidrógeno. Por
esto se acumula carga negativa
sobre el oxígeno y carga positiva
104,5º sobre el hidrógeno.
Hidrógeno

8.
El agua
Debido a las cargas las
moléculas del agua se
atraen entre si de tal manera
que siempre apunta un
átomo de hidrógeno a uno
de oxígeno.

9.
El agua
En el agua líquida el
orden que hemos visto
anteriormente es escaso
y las moléculas se
pueden mover casi
libremente.

10.
El agua
Zona hidrofílica
Sustrato Zona hidrofóbica

11.
El agua – las sales
La mayor parte de las sustancias fertilizantes son sales.
Una sal es un compuesto formado por partículas (átomos
o moléculas) cargadas.
Estas partículas se llaman “Iones” (del griego ionos =
andante) ya que se mueven en un campo eléctrico.
Los iones con carga positiva se llaman cationes.
Los iones con carga negativa se llaman aniones.

12.
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen estar presentes en
forma de cationes:
Potasio (K+); sodio (Na+); magnesio (Mg2+); calcio (Ca2+);
hierro (Fe2+/3+); manganeso (Mn2+); cobalto (Co2+); cinc
(Zn2+); cobre (Cu2+)

13.
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen
estar presentes en forma de aniones:
fósforo (fosfato = PO43+); azufre
(sulfato = SO42+); cloro (cloruro =Cl-);
selenio (selenato = SeO42+); boro
(borato = B(OH)4-)

14.
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen
estar presentes en forma de aniones:
fósforo (fosfato = PO43+); azufre
(sulfato = SO42+); cloro (cloruro =Cl-);
selenio (selenato = SeO42+); boro
(borato = B(OH)4-)

15.
El agua – las sales
Quien echa de menos al nitrógeno: puede
estar presente tanto en cationes como el
amonio (NH4+) como aniones (p.ej. nitrato
NO3-) e incluso en sustancias no iónicas
como la urea (OC(NH2)2).
En general las sales de amonio y la urea
son de efecto de larga duración mientras
que los nitratos son asimilados
rápidamente.

16.
El agua –
disoluciones

17.
El agua –
disoluciones

18.
El agua – el pH
En algunos pocos casos algún oxígeno se queda con
el electrón de uno de los dos hidrógenos con los que
debería que compartirlo. El hidrógeno se queda
“desnudo” con una carga positiva:
H2O ↔ OH- + H+
La concentración de protones (= hidrógenos
desnudos) y de hidróxil es de 10-7 mol/l
(1 mol = 6,023 *1023 partículas)

19.
El agua – el pH
El pH se define como logaritmo decádico negativo de
la concentración de protones en disolución.
Esta medida fue introducida por un química con
nombre Soerensen que trabajaba para una cervezera
en Dinamarca.
El pH del agua pura en condiciones normales es de 7.
Como se trata de una concentración en agua sólo se
puede definir en disoluciones acuosas – no en sólido
ni en otros disolventes.

20.
El agua – el pH
Esta medida no es resultado de un ataque sadista ni de
una borrachera sino tenía diferentes ventajas:
- permite tratar fácilmente concentraciones en un ámplio
rango (aprox. 0,000.000.000.000.001 – 10 mol/l)
- en los cálculos permite sustituir las multiplicaciones y
divisiones por adiciones y sustituciones más simples
- permite más fácilmente ver el orden de magnitud de las
concentraciones. (pH 6,5 en vez de 0,000.000.316 mol/l)

21.
El agua – el pH
Una sustancia que aumenta la concentración de protones
es un ácido. Una sustancia que baja la concentración de
los protones es una base.
En el agua a temperatura ambiente el producto de las
concentraciones de los iones hidroxilo y H+ siempre será
10-14.

22.
El agua – el pH
Ejemplo:
Para alcanzar un pH = 1 hay que disolver 3,55 g de ácido
clorhídrico en 1 l de agua.
Para un pH = 3 hay que disolver 0,003 55 g HCl por litro.
Una disolución de 0,000 355 g/l de HCl tiene un pH de 4.
Preguntas para expertos:
¿Qué cantidad de HCl se necesita para alcanzar un pH
de 6?
¿Qué pH tiene una disolución de 0,000 000 00355 g HCl?

23.
El agua – el pH
Preguntas para expertos:
¿Qué cantidad de HCl se necesita para alcanzar un pH de
6?
Una disolución de 0,000 003 55 g/l de HCl tiene un pH de 4.
¿Qué pH tiene una disolución de 0,000 000 003 55 g HCl?
Con tan poca cantidad de ácido el pH es casi exactamente
7 ya que se añaden muy pocos protones al agua

24.
jugo
1
gás
trico
zum
o de
2
limó
n
ácido
3
vina
gre
4
lech
e ágri
a
5
café
6
agu
y de a de rie
g
7
con
sum o neu
o tro
agu
8
a de
mar
agu
9
a ja
Pas bon
ta d ada
e di
1 0
El agua – el pH
ente
s
amo
níac
1 1
o
lech
e de
1 2
cal
básico
sos lejía
1 3
a cá
(des u
atas stica
cad
1 4
or)

25.
ácido
turb
a
Esfa
tierr g
a de num
cas
taño
cás
c
perl ara de
ita;. coc
.. o; neu
tro
cal;
dolo
mita
El agua – el pH
La acidez de los sustratos
básico

26.
El agua – el pH
Con el tiempo el pH de los sustratos tiende a bajar
debido a la descomposición de la materia orgánica
que da lugar a la formación de ácidos orgánicos.
El aporte de nitrógeno en forma de amonio o de urea
también baja el pH ya que los microorganismos lo
transforman en ácido nítrico y además se libera un
protón ácido:
NH4+ + 2 O2 → H2O + H+ + HNO3 → H2O + 2 H+ + NO3-

27.
El agua – el pH
Sin embargo si el abono contiene mucho nitrato con
el tiempo esto nos puede subir el pH ya que otros
microorganismos utilizan al ácido nítrico (o los
nitratos y protones del agua) para su metabolismo y
liberan nitrógeno:
4 H+ + 4 NO3- + 5 “C” → 5 CO2 + 2 N2 + 2 H2O

28.
El agua – el pH
Efectos de un sustrato ácido:
- mayor disponibilidad de muchos metales para las plantas
(p.ej. hierro (Fe), aluminio (Al), cinc (Zn), cobalto (Co), …).
Con el pH muy ácido algunos como el Al pueden ser hasta
tóxicos para las plantas.
- mayor asimilación del nitrógeno en forma de amonio,
menor en forma de nitrato
- se favorece el crecimiento de microorganismos
patógenos para las plantas en el sustrato
- con un sustrato muy ácido (<4) se “queman” las raíces

29.
El agua – el pH

30.
El agua – el pH
La alcalinidad y el efecto tampón
Las aguas con cal disuelto en forma de bicarbonato de
calcio (Ca(HCO3)2) suelen tener un pH básico. Para
neutralizarlo hace falta más ácido que para neutralizar la
misma cantidad de agua dónde el pH básico se ha
conseguido añadiendo sosa o hidróxido de potasio (NaOH o
KOH).

31.
El agua – el pH
La “alcalinidad” del agua describe la capacidad de
neutralizar añadidos de ácidos.
Sin embargo el pH puede subir al añadir bases como en
agua pura.
En la medicina se usa el mismo efecto para neutralizar una
acidez demasiado elevada de los jugos gástricos tomando
sal de frutas o bicarbonato.

32.
El agua – el pH
Un “tampón” es una disolución que cambia
muy poco su pH añadiendo cantidades
importantes de ácidos o bases.
Esto se consigue mezclando sales de ácidos
débiles con estos ácidos. En los abonos y los
sustratos los tamponens ayudan a mantener el
pH en un rango biocompatible.

33.
El agua –
la conductividad
La corriente eléctrica en los metales es transportado por la
movilidad de los electrones en los mismos.
Nos lo podemos imaginar como un conducto de agua
conectado a un grifo. En cuanto abrimos el grifo en seguida
sale agua por el otro extremo ya que el agua que entra
empuja el agua que hay en el conducto. En un metal es un
-
electrón el que empuja a los demás y sale otro por el otro
extremo.
- - - - - - - - - - - - -

34.
El agua –
la conductividad
De las películas sabemos que en el agua también se puede
propagar la corriente eléctrica. Sin embargo el mecanismo
es diferente. La corriente pasa por los iones que se mueven
en la disolución. Es más parecido a una autovía donde los
pasajeros se desplazan con sus coches para llegar de un
sitio a otro. De esto surgió la idea de determinar la
concentración de las sales disueltas midiendo la
conductividad (la facilidad para pasar la corriente eléctrica)

35.
El agua –
la conductividad
+
- +
-
- + +
-
- + 4 ,5 V
- +
- +
-
+

36.
El agua –
la conductividad
-
+

37.
El agua –
la conductividad
¿De qué factores depende la conductividad?
- de la tensión eléctrica
- de la naturaleza de los iones
* (los iones H+ y OH- pueden moverse mucho más
rápido que el resto)del tamaño de los iones (tanto
aniones como cationes)
* de su peso (cuánto más ligeros mejor se mueven)
* de su carga
- de su velocidad (temperatura) variación aprox.: 2% /ºC
- de su concentración

38.
El agua –
la conductividad
Conclusión:
¡La conductividad sólo sirve muy aproximadamente
y en condiciones estándar para determinar la
concentración de las sales en disolución!
Es más o menos como intentar determinar el
número de viajeros contando el número de vehículos
que pasan un pasaje de autovía. Funciona si
podemos basarnos en situaciones estándard pero
fracasa si nos alejamos de ellas.

39.
El agua –
la conductividad
La medida de la conductividad es el Siemens (S) y
determina la cantidad de cargas transportadas.
Para calcular la cantidad de sales hay que aplicar
un factor de corrección que varía según las
condiciones que se suponen “estándar” entre 0,5 y
o,8.
Así 1000 µS/cm pueden ser equivalentes a 500 – 800
mg/l de sales disueltos.

40.
El agua –
la conductividad
Conductividad del agua
Agua ultra pura 0,055 µS/cm
Agua destilada 0,5 µS/cm
Agua de lluvia 1 µS/cm
Agua doméstica típica 500 – 800 µS/cm
Agua Torres-Torres 1200 µS/cm
Agua de mar 56 mS/cm
Salmuera concentrada 100 mS/cm

41.
El agua –
la dureza
La dureza del agua
no hace referencia a lo que entendemos normalmente
como sustancia dura sino a la cantidad de calcio y
magnesio disuelto en el agua. Antes de la orquedeofília
era muy importante en el lavado de la ropa con jabón ya
que con la cal se necesita mucho más jabón para poder
lavar la misma cantidad de ropa y suciedad.
La razón está en que se forma un compuesto que
precipita en forma de sólido grisáceo.

42.
El agua –
la dureza
De esta observación se puede elaborar un método
para determinar la dureza: Se añade agua
jabonada hasta que se forma espuma al agitarlo.
Cuanta más disolución se gaste hasta conseguirlo
más dura es el agua.

43.
El agua –
la dureza
H2O + CO2 → H2CO3 → H+ + HCO3-
CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2 HCO3-

44.
El agua –
la dureza
Hemos visto cómo se forma la dureza debida a los
bicarbonatos. Es cal disuelta por ácido carbónico.
Si se elimina el CO2 p.ej. cociendo el agua vuelve
a precipitar la cal y la dureza desaparece.
Por esto se llama “dureza temporal”.
Además existe la dureza permanente debida a
otras sales solubles de calcio y magnesio,
generalmente los sulfatos como el CaSO4 (yeso).
La dureza temporal va unido a un pH básico. La
dureza permanente también se puede dar en
aguas neutras o incluso ácidas.

45.
El agua –
la dureza
Medidas para la dureza y su conversión
mg/l Ca mg/l mg/l º Alemán º Francés
Mg CaCO3
1 mg/l Ca 1 2,5 0,14 0,25
1 mg/l Mg 1 4,13 0,231 0,413
1 mg/l 0,4 0,24 1 0,056 0,1
CaCO3
1 º Alemán 7,12 4,3 17,8 1 1,78
1 º Francés 4 2,4 10 0,56 1

46.
El agua –
la dureza
Tabla de dureza del Agua
ppm µS/cm ºf descripción
0 - 70 0 - 140 0-7 muy blanda
70 - 150 140 - 300 7 - 15 blanda
150 - 250 300 - 500 15 - 25 ligeramente dura
250 - 320 500 - 640 25 - 32 Moderadamente
dura
320 - 420 640 - 840 32 -42 dura
>420 >840 >42 Muy dura

47.
El agua –
la dureza
O
¿Cómo se pueden eliminar la
H H
O C
dureza y las sales del agua? O
H
C
2
H 2
CH
- por destilación C
N C 2
O
C
- por ósmosis inversa O
H 2C H 2
N
C
C
- por intercambio iónico C O
H 2 O
“enmascarando” los iones que O H H
provocan la dureza p.ej. con
polifosfatos o EDTA se consigue
que ya no pueden precipitar y sean O O O
eliminados con el agua. P P P
O O O O
O O O

48.
El agua –
la dureza
Extracto de la analítica del Agua de Valencia