Este documento trata sobre el agua. Discute las propiedades del agua como solvente, su importancia biológica para la nutrición de plantas y regulación de fluidos en organismos, y las causas de afectación del agua como la eutroficación debido al exceso de fertilizantes y descargas de tratamiento de aguas residuales.

1. Facultad de Biología
Experiencia Educativa: Química Inorgánica
Trabajo: agua
Integrantes:
Eduardo Gabriel Lucia Manica
Esteban Gross Calderón
Xalapa, Ver. 10/Nov/12
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2. Índice
Contenido
Introducción ............................................................................................................ 3
Definición................................................................................................................ 4
Propiedades ........................................................................................................... 4
Importancia Biológica ............................................................................................. 6
Causas de afectación ............................................................................................. 8
Medios de remediación ........................................................................................ 10
Conclusión............................................................................................................ 11
Propuestas ........................................................................................................... 12
Bibliografía ........................................................................................................... 13
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3. Introducción
El agua, al mismo tiempo que constituye el líquido más abundante en la Tierra,
representa el recurso natural más importante y la base de toda forma de vida.
Las primeras células evolucionaron en el agua y todos los seres vivos son 70 a
90% agua. El agua es una molécula polar y las moléculas de agua son
hidrógenos enlazados entre sí. Debido a los enlaces de hidrógeno, las moléculas
de agua se pegan unas a otras.
Sin enlaces de hidrógeno entre las moléculas, el agua se fundiría a -100°C,
herviría a -91°C, se haría vapor la mayor parte del agua sobre la Tierra, y la vida
sería improbable. Pero debido a los enlaces de hidrógeno, el agua es un líquido a
las temperaturas típicas encontradas en la superficie de la Tierra. Estas y otras
propiedades únicas del agua la hacen esencial para la existencia de la vida.
El agua puede ser considerada como un recurso renovable cuando se controla
cuidadosamente su uso, tratamiento, liberación, circulación. De lo contrario es un
recurso no renovable en una localidad determinada.
No es usual encontrar el agua pura en forma natural, aunque en el laboratorio
puede llegar a obtenerse o separase en sus elementos constituyentes, que son el
hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Cada molécula de agua está formada por un
átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, unidos fuertemente en la forma H-O-H.
En nuestro planeta las aguas ocupan una alta proporción en relación con las
tierras emergidas, y se presentan en diferentes formas:
mares y océanos, que contienen una alta concentración de sales y que
llegan a cubrir un 71% de la superficie terrestre;
aguas superficiales, que comprenden ríos, lagunas y lagos;
aguas del subsuelo, también llamadas aguas subterráneas, por fluir por
debajo de la superficie terrestre.
Aproximadamente 97% del agua del planeta es agua salina, en mares y océanos;
apenas 3% del agua total es agua dulce (no salina) y de esa cantidad un poco
más de dos terceras partes se encuentra congelada en los glaciares y casquetes
helados en los polos y altas montañas.
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4. Definición
Sustancia transparente, inodora e insípida, que se encuentra en estado líquido a
temperatura y presión estándar, y cuya composición molecular es de dos átomos
de hidrógeno por uno de oxígeno.
Propiedades
Alta capacidad de calor: una caloría es la cantidad de energía térmica necesaria
para elevar 1°C la temperatura de 1g de agua. En comparación, otros líquidos
covalentes enlazados requieren el ingreso de sólo cerca de la mitad de esta
cantidad de energía para elevar por 1°C la temperatura. Muchos enlaces de
hidrógeno que unen moléculas de agua la ayudan a absorber calor sin gran
cambio de temperatura. Convertir 1g de agua líquida más fría a hielo requiere la
pérdida de 80 calorías de energía térmica. El agua se mantiene en su calor y su
temperatura cae más lentamente que la de otros líquidos. Esta propiedad del
agua no sólo es importante para los organismos acuáticos, sino también para
todos los seres vivos. Cuando la temperatura del agua se leva y cae lentamente,
los organismos pueden mantener mejor sus temperaturas internas normales y son
protegidos de los cambios rápidos de temperatura.
Alto calor de vaporización: convertir 1g de agua más caliente a un gas requiere
un ingreso de 540 calorías de energía térmica. El agua tiene alto calor de
vaporización porque los enlaces de hidrógeno deben romperse antes que hierva
el agua y sus moléculas se evaporen; esto es, evaporarse en el ambiente. El alto
calor de vaporización del agua da a los animales, en entornos cálidos, una
manera eficaz de liberar exceso de calor del cuerpo. Cuando un animal suda, o se
salpica, el calor del cuerpo se utiliza para evaporar agua y así refrescarlo. Debido
a la alta capacidad de calor del agua y al alto calor de vaporización, las
temperaturas a lo largo de las costas son moderadas. Durante el verano, el
océano absorbe y guarda calor solar, y durante el invierno lo libera lentamente. En
contraste, las regiones internas de los continentes experimentan cambios
abruptos de temperatura.
Solvente: debido a su polaridad, facilita las reacciones químicas, fuera y dentro
de los sistemas vivientes. Disuelve un gran número de sustancias. Una solución
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5. contiene sustancias disueltas llamadas solutos. Cuando las sales iónicas, por
ejemplo, cloruro de sodio (NaCl) se ponen en agua, el extremo negativo de las
moléculas de agua atraen a los iones de sodio y los extremos positivos de las
moléculas de agua se atraen a los iones de cloruro. Esto origina que los iones de
sodio y cloruro se separen, o disocien, en agua. El agua también es un solvente
para moléculas más grandes que contienen átomos ionizados o para moléculas
polares. Aquellas moléculas que pueden atraer agua se dice que son hidrofílicas.
Cuando iones y moléculas se dispersan en agua, se mueven por todas partes y
chocan, lo que permite que ocurran las reacciones. Las moléculas no ionizadas y
no polares que no pueden atraer agua se llaman hidrofóbicas. La gasolina
contiene moléculas no polares y por consiguiente no se mezclan con agua y ésta
es hidrofóbica.
Las moléculas de agua son cohesivas y adhesivas: la cohesión es aparente
porque el agua fluye con libertad, aunque las moléculas de agua no se separen
unas de otras. Están aglutinadas por los enlaces de hidrógeno. El agua permite
que los polos positivos y negativos se adhieran a las superficies polares; por
consiguiente, el agua manifiesta adherencia. El agua es un excelente sistema de
transporte, fuera y dentro de los organismos vivos. Los organismos unicelulares
dependen del agua externa para transportar nutrientes y moléculas residuales,
pero los organismos multicelulares a menudo contienen vasos internos en los que
el agua sirve para transportar nutrimentos y residuos. Cohesión y adherencia
también contribuyen al transporte de agua en las plantas. Éstas tienen sus raíces
fijas en el suelo, de donde absorben agua, pero las hojas se elevan y se exponen
a la energía solar. La planta contiene un sistemas de vasos que alcanza desde las
raíces hasta las hojas, el agua que se evapora de las hojas se reemplaza de
inmediato con moléculas de agua de los vasos. Como las moléculas de agua son
cohesivas se crea una tensión que empuja una columna de agua a las raíces. La
adherencia del agua a las paredes de los vasos también ayuda a impedir que la
columna de agua se rompa.
Tensión superficial: cuanto más fuerte sea la fuerza entre las moléculas en
estado líquido, mayor la tensión superficial. Como con la cohesión, el enlace de
hidrógeno origina que el agua tenga tensión superficial alta . esta propiedad hace
posible que el hombre brinque en el agua. Los zancudos, mosquitos comunes,
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6. incluso pueden caminar sobre la superficie de un estanque sin alterar su
superficie.
Agua helada menos densa que agua líquida: cuando el agua líquida se enfría,
las moléculas se compactan. Son más densas a 4°C, pero todavía se mueven por
todas partes. A temperaturas por debajo de 4°C, solo hay un movimiento
oscilatorio y el enlace de hidrógeno se vuelve más rígido, pero también más
abierto. Esto significa que el agua se expande cuando se congela, por lo que
puede estallar las latas de refresco cuando se ponen en un congelador o porque
la caída de escarcha llena de baches los caminos del norte en el invierno. Si el
hielo no flotara en el agua se hundiría, y estanques, lagos y quizás incluso
océanos se volverían sólidos, lo que haría imposible la vida en el agua y también
en la tierra. En cambio los cuerpos de agua siempre se congelan de arriba hacia
abajo. Cuando un cuerpo de agua se congela sobre la superficie, el hielo actúa
como aislante para impedir que el agua de abajo se congele. Esto protege a los
organismos acuáticos para que puedan sobrevivir al invierno. Cuando el hielo se
funde en la primavera, atrae calor al ambiente y ayuda a prevenir un cambio
súbito de temperatura que podría ser dañino para la vida.
Importancia Biológica
La función ecológica del agua tiene dos vertientes fundamentales:
Mantenimiento de los ecosistemas que le son propios.
Vehículo de transporte de nutrientes, sedimentos y vida, es un bien común
cuyo respeto debe conciliarse con el desarrollo sostenible de las
actividades humanas sobre la tierra.
Existen algunas zonas geográficas tradicionalmente afectadas por la escasez del
recurso hídrico a las que no se puede dar una solución aceptable para sus
problemas si no es la mayor y mejor disponibilidad de ese recurso, que no
poseen, puesto que tanto las aguas subterráneas como la reutilización y, en su
caso, la desalación se han aplicado hasta límites razonables sin resolver los
problemas, y que, por tanto, debería ser suministrado por la aportación externa de
agua o la modificación de sus estructuras productivas.
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7. Nutrición de las plantas: el agua es un nutrimento de vital importancia para la
planta. La mayor parte del agua que entra a la planta se evapora en las hojas. Las
vías de captación de agua y minerales, así como el transporte en la planta, son
los mismos. El agua y los minerales entran a la raíz de la planta, finalmente,
llegan al xilema, que contiene traqueidas y elementos de vaso. El agua que entra
en las células de la raíz crea una presión positiva llamada ―presión de la raíz‖. Su
funcionamiento es nocturno y tiende a empujar la savia del xilema hacia arriba.
También puede ser responsable de la exudación que es cuando se fuerza a las
gotas de agua a salir de los extremos de la vena por los bordes de las hojas.
El modo de transporte del agua a las plantas acarrea consecuencias importantes,
cuando una planta se encuentra bajo tensión de agua. Los estomas se cierran.
La planta pierde poco agua porque las hojas están protegidas contra esa pérdida
mediante una cutícula de cera, desde arriba hasta debajo de la epidermis. Sin
embargo, cuando los estomas están cerrados, el dióxido de carbono no entra a
las hojas, y muchas plantas son incapaces de llevar a cabo eficazmente la
fotosíntesis. Por tanto, para ello requieren abundante aporte de agua para que los
estomas puedan mantenerse abiertos y aceptar la entrada de dióxido de carbono.
Regulación de los fluidos del cuerpo: en muchos animales, el agua puede
entrar al cuerpo a través del metabolismo al ingerir alimentos que contengan agua
y beber la misma. De la misma manera el cuerpo puede eliminar agua a través de
evaporación, la formación de heces y la excreción. Para mantener un equilibrio de
fluidos, la cantidad de agua que sale del cuerpo debe ser la misma que entra.
Los peces óseos marinos son propensos a perder agua y podrían llegar a
deshidratarse. Para contrarrestar esto, beben agua de mar casi todo el tiempo, en
promedio tragan una cantidad de agua estimada en 1% de su peso corporal cada
hora. Para deshacerse del exceso de sal en el cuerpo, transportan en las
branquias de manera activa iones de sodio y cloro del agua de mar circundante.
Los peses óseos de agua dulce son exactamente opuestos, los fluidos corporales
son hipertónicos con respecto al agua dulce y son propensos a ganar agua de
manera pasiva. Estos peces nunca beben agua pero en su lugar eliminan el agua
excesiva produciendo grandes cantidades de orina diluida.
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8. La mayoría de los animales terrestres necesitan beber agua ocasionalmente para
compensar el agua perdida por la excreción y la respiración, además del sudor y
las heces. Para prevenir la pérdida de agua, algunos animales excretan un
desecho nitrogenado que es bastante insoluble. Una cubierta impermeable
exterior también ayuda. Para evitar la pérdida de agua durante la respiración
algunos animales como el camello y la rata canguro, tienen un pasaje nasal que
tiene una superficie densamente enrollada con membrana mucosa. Esa superficie
captura el agua condensada del aire exhalado. El agua se reabsorbe en el
torrente sanguíneo, y se reduce la pérdida de agua durante la respiración.
Causas de afectación
Los seres humanos incrementan el suministro de fosfato al explotar minas de
fosfato para la producción de fertilizantes y detergentes. La lixiviación de fosfato y
nitrógeno debido al uso de fertilizantes, deshechos animales de criaderos de
ganado, y descargas de plantas de tratamiento sanitario tiene como resultado la
eutroficación de corrientes de agua. La eutroficación puede conducir al
afloramiento de algas, que resulta evidente cuando se observa una capa verde
flotando en el agua. Cuando las algas mueren, los descomponedores usan todo el
oxígeno disponible durante la respiración celular. El resultado es la muerte
masiva de peces. Una abundancia de fosfato en el agua puede relacionarse
también con afloramientos de algas como la marea roja, la cual puede producir
toxinas mortales.
Los residuos industriales pueden incluir metales pesados y cloruros orgánicos
como los usados en algunos pesticidas. Estos materiales no son fácilmente
degradables bajo condiciones naturales ni en plantas de tratamiento
convencionales. Las regiones costeras son receptoras inmediatas de
contaminantes locales y receptoras finales de contaminantes transportados por
ríos que desembocan en las costas. El vertido de los residuos se da en el mar,
pero las corrientes oceánicas a veces transportan basura y contaminantes de
regreso a las playas. La actividad minera en alta mar y el transporte marítimo
agregan contaminantes a los océanos.
Alrededor de 5 millones de toneladas métricas de petróleo por año –o más de 1g
por cada 100m2 de superficie oceánica—terminan en el océano. Los grandes
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9. derrames de petróleo eliminan plancton, peces y mariscos de concha, así como
aves y mamíferos marinos.
En los últimos 50 años, los seres humanos han contaminado los mares y
explotado sus recursos hasta el punto en que muchas especies están al borde de
la extinción. Zonas pesqueras que en algún tiempo fueron ricas y diversas, como
Georges Bank en la costa de Nueva Inglaterra, están disminuyendo severamente.
El abadejo fue alguna vez la especie más abundante en esta pesquería, pero
ahora representa solo el 2% de la pesca total. El bacalao y el atún de aleta azul
han sufrido una drástica reducción de 90% en su población. En regiones
tropicales cálidas, muchas áreas de arrecife de coral están sobrepobladas de
algas porque los peces que normalmente mantendrían a las algas bajo control
han muerto.
Los fertilizantes agrícolas son la principal causa de contaminación por nitratos de
los pozos de agua potable. Un exceso de nitratos en el torrente sanguíneo de un
bebé puede resultar una sofocación lenta, conocida como síndrome de bebé azul.
Algunos herbicidas agrícolas son cancerígenos potenciales y se encuentran en el
agua corriente de los hogares.
La distribución de agua en el planeta, tanto en cantidad como en calidad, es
caprichosa. Las sequías de los años 90s, están obligando a replantearse el agua
como un bien de importancia primordial en la riqueza sostenible de los pueblos.
En Asia Central el que un día fue el inmenso lago Aral ha sido reducido a un 40%
de su antiguo tamaño al desviar sus dos principales afluentes para el riego y uso
industrial en las zonas de Georgia rusa. Esto ha desertizado la zona, ha destruido
su equilibrio ecológico y ha sumido en la pobreza a una región tradicionalmente
rica por su industria derivada de la pesca.
Los otros problemas asociados con el agua son el abastecimiento y la calidad, en
países como Haití, Somalia y Laos más de la mitad de los ciudadanos no dispone
de agua potable en sus hogares, y en España se estima que hay unas 77,000
viviendas sin agua potable. En los países en vías de desarrollo el 80% de las
enfermedades de la población residente están causadas por agua contaminada.
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10. Medios de remediación
Algunos granjeros ya están aplicando métodos de irrigación que entregan agua
directamente a las raíces de las plantas, métodos agrícolas que no requieren
arado y así se reduce la pérdida del estrato superior del suelo y el uso de
herbicidas, y manejo integral de plagas mediante el uso de especies ―buenas‖
para matar ―malas‖. Tal vez más granjeros deberían hacer lo mismo. Estimulados
–a veces obligados- por autoridades estatales y federales, los productores de
lácteos han construido cisternas, contenciones de concreto, y tanques
subterráneos de almacenamiento de líquidos para captar residuos cuando llueve.
Más tarde, el abono se transporta a los campos y se usa como fertilizante.
Las plantas pueden limpiar los desechos tóxicos: los álamos actúan como
limpiadores al vacío, ya que succionan los residuos líquidos cargados de
nitrógeno de los campos de maíz fertilizados antes de que lleguen a los arroyos
cercanos y tal vez a otras aguas. Después de todo, los residuos líquidos cargados
de nitrato del río Mississippi, provenientes de los campos de cultivo del oeste
medio de Estados Unidos, son la causa principal de las grandes ―zonas muertas‖
por depleción de oxígeno en el agua cada verano en el Golfo de México.
Antes de que se plantaran los árboles, los niveles de residuos líquidos de
nitrógeno sobrepasaban en más de diez veces los límites de seguridad. Para
entonces Louis Licht, estudiante de la universidad de lowa, tuvo la idea que los
álamos, que absorben gran cantidad de agua y toleran los contaminantes, podrían
ser de ayuda. En 1991, Licht probó si teoría al plantar árboles a lo largo de los
cultivos de una cooperativa. Como resultado, los niveles de nitrato descendieron
más del 90%, los árboles habían prosperado y servían como método primario de
limpieza, conocido como fitorecuperación. Este método utiliza plantas, muchas de
ellas especies comunes, como álamo, mostaza y morera, conocidas por su gran
apetito de plomo, uranio y otros contaminantes.
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11. Conclusión
El agua es una sustancia vital para la vida, la cual no se aprecia del modo que se
debería, ya que para que se formara tuvieron que pasar millones de años y fue
una suerte enorme que la Tierra estuviera en la posición correcta con respecto al
Sol y de esa forma el agua pueda estar en sus tres estados el líquido, sólido y
gaseoso lo que pudo hacer posible el origen de la vida.
Es una pena que en la actualidad el agua siendo tan importante para todos los
seres vivos y claro incluyendo al ser humano, éste no tenga la conciencia para
cuidarla y esté contaminándola de manera indefinida como si siempre fuese a
haber agua limpia que utilizar, cuando la realidad es que agua si hay y siempre va
a haber ya que su ciclo es infinito, lo que se está agotando es agua sin
contaminantes que se pueda utilizar para beber, lo que ya ahora esta
ocasionando problemas e incluso guerras para obtener esta sustancia vital.
A pesar de que ya hay leyes en protección a este recurso, y medio de
remediación para que se pueda seguir utilizando e incluso recuperar cuerpos de
agua contaminados y que haya más agua para la población, aún hay empresas
que siguen vertiendo sus desechos a los ríos, lagos y mares, y no hay ninguna
autoridad que les ponga una sanción por dichas acciones, igualmente hay
empresas tanto públicas como privadas que comienzan de cierta forma a
privatizar el agua creando presas en los ríos aun conociendo los efectos
ambientales que ocasionarían al lugar y a la población no hacen caso y ponen
pretextos para seguir con su plan y generar más dinero para ellos a costa de toda
el área natural y la población que vive a orillas del río, el cual es su fuente de
trabajo y alimento y al poner las presas todo esto se acabará.
Es importante crear conciencia de lo que está pasando y hacerla llegar a todos los
que se pueda para que este problema comience a disminuir y debe comenzar por
uno mismo en los hogares y ojalá después con los gobernantes.
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12. Propuestas
Se debería enseñar de manera correcta y eficaz a los niños desde edad
temprana la importa del agua y cómo cuidarla, para que mientras vallan
creciendo ya sepan las repercusiones de contaminarla y gastarla, y de esa
manera no lo hagan y lo enseñen a los demás.
Una manera de hacer que la gente entre en conciencia de lo que está
sucediendo con el agua es de cierta forma obligándola, y la manera sería
con multas a quien se sorprenda tirando basura en cualquier parte, ya que
parte de esta llega a cuerpos de agua, o vertiendo contaminantes a ellos,
igualmente desperdiciándola, y de esa manera poco a poco la gente ira
cambiando.
Aprovechar el agua de la lluvia es algo que casi no se hace, si las casas
tuvieran mínimo un aljibe para recolectar el agua de las lluvias se ahorraría
mucha agua, ya que ésta se podría ocupar para todo el uso del hogar. Y es
agua que se está perdiendo porque son muy pocos los lugares que tienen
este sistema.
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13. Bibliografía
Carpena Muñoz Rafael, Rodríguez Ritter Axel-2005-Hidrología Agroforestal
Mader S. Sylvia-2007-Biología, novena edición-México
Perspectivas del Medio Ambiente Mundial 2000. PNUMA. Ed. Mundi-
Prensa. 2000.-Vivendi Environment. Annual Report 2000
Guía sobre ONU-AGUA, http://www.unwater.org/discover_es.html,
http://www.un.org/es/sustainablefuture/water.shtml
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