Agua: uno de los cuatro elementos de la naturaleza

Módulo 1
Clase 1
Agua: uno de los cuatro elementos
de la naturaleza

El agua es el compuesto más abundante de la
Tierra, el medio universal en el que se producen
todas las actividades biológicas y un recurso
natural irreemplazable. Es posible encontrar
este líquido vital en todo aquello que vemos
a nuestro alrededor, siendo fundamental su
cuidado y conservación para el desarrollo
de las generaciones tanto actuales
como futuras.

Índice
1. La importancia del agua en nuestro planeta 8
Un elemento fundamental 9
2. La composición química y las características
fisicas del agua 10
Su composición química 10
Sus características físicas 11
3. Las propiedades del agua 12
Agua líquida bajo el hielo 12
4. El agua como líquido vital 14
5. Las funciones del agua
para el desarrollo de la vida 16
6. Los tres estados del agua 18
Características del agua en estado líquido 19
Escala térmica 19
Características del agua en estado sólido 20
Características del agua en estado gaseoso 20
7. Los cambios de estado 21
8. Los estados del agua a lo largo del planeta 24
9. El ciclo del agua 26
10. El agua dulce 28
11. Un recurso natural escaso 30
Bibliografía 32
Recomendaciones
para el docente
33

1. La importancia del agua
en nuestro planeta
El agua representa
las dos terceras partes
del planeta y conforma
dos tercios de la masa
del cuerpo humano.
Desde su aparición, el agua marcó de una vez y para siempre el devenir de la
Tierra y se convirtió en un componente fundamental para la supervivencia de las
especies que allí habitan. Presente en todo aquello que vemos, en la actualidad
sería inconcebible pensar la existencia sin este recurso ya que se encuentra en
todas las manifestaciones de la vida y cumple múltiples funciones.
Es uno de los elementos más abundantes: representa las 2/3 partes del
planeta y también conforma 2/3 de la masa del cuerpo humano.
No sólo resulta imprescindible para la existencia de todo ser vivo, sino
también un medio fundamental para el desarrollo de las actividades
económicas, productivas e industriales. Por estas razones, cumple un rol
estratégico para el desarrollo sociedades enteras.
En la naturaleza, su acción es esencial para la configuración de los
sistemas medioambientales. Además, esta sustancia constituye uno de
los reguladores más importantes del tiempo atmosférico, gracias a que
podemos encontrarla en sus tres estados: líquido, sólido y gaseoso.
En los sistemas económicos también desempeña un rol clave: se trata de
una herramienta indispensable, ya sea para la generación de energía como
para el impulso de múltiples actividades (agrarias, ganaderas, turísticas).
Es, en definitiva, un bien insustituible de primera necesidad y del que
dependemos para realizar todas nuestras acciones cotidianas. Posee un valor
inigualable a comparación de otros recursos, ya que el mantenimiento y el
desarrollo de las sociedades dependen inevitablemente del abastecimiento
de fuentes de agua en buenas condiciones.
Gracias al agua existe la vida tal como la conocemos y por eso cuidarla es
una responsabilidad de todos.
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Un elemento fundamental
Las antiguas civilizaciones indagaron con gran interés en los elementos constituyentes
de la materia. En ese contexto, fue el filósofo griego Tales de Mileto uno de los
primeros en descubrir el inmenso potencial del líquido vital durante el siglo VI a.C.
“El agua es el principio de todas las cosas”, exclamó, convencido de
que allí se encontraba el origen de los seres. Fue entonces que utilizó la
denominación arché para definir a “la materia acuosa a partir de la cual
todo se compone”.
Los sabios de aquel entonces querían saber de qué estaban hechas todas las
cosas que formaban parte de nuestro universo. Es que consideraban que éstas,
podían descomponerse partiendo de fracciones complejas hasta llegar a aquellas
más simples y elementales.
La doctrina de los cuatro elementos, creada por el filósofo siciliano
Empédocles, estableció que el aire, el fuego, el agua y la tierra, eran los
determinantes de las causas materiales primeras. Estos se encuentran
presentes en las sustancias que existen a nuestro alrededor y el agua, en
consecuencia, es uno de los componentes básicos de todo aquello que podemos
encontrar en la Tierra.
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2. La composición química
y características físicas del agua
Composición de la
molécula de agua.
Su composición química
El agua es un compuesto formado por dos átomos de hidrógeno unidos
covalentemente a uno de oxígeno (un enlace covalente es aquel que tiene
lugar entre átomos al compartir pares de electrones).
En cada molécula de agua hay dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno, por lo que su formula química es H2O.
Los enlaces poseen polaridad y en el caso del oxígeno, al presentar mayor
afinidad electrónica, genera la atracción del par de electrones hacia sí.
Se trata de una molécula neutra que al estar formada por un elemento muy
electronegativo, el oxígeno, y por otro electropositivo, el hidrógeno, cuenta
con un carácter bipolar.
Esto provoca que la molécula se comporte como si por un extremo tuviera
carga negativa y por otro carga positiva. Gracias a esta característica es
capaz de disolver muchas sustancias y puede mantenerse en estado líquido
entre los 0 a 100°C de temperatura.
A pesar de que el agua posee poca actividad química, facilita y hace posibles
muchas reacciones de este tipo. Esta posibilidad está dada por su capacidad
de disociar, en iones, las moléculas de las sustancias con las que se combina.
*
H2O
O
H H
Más información sobre la molécula
del agua en el Anexo “Las moléculas
del agua”, donde se ahonda en su es-tructura
molecular, sus propiedades
y sus particularidades.

Sus características físicas
Según la definición clásica, el agua
pura es un líquido
- incoloro (no tiene color),
- inodoro (no tiene olor) e
- insípido (no posee sabor).
Sin embargo, no toda el agua es
igual ya que en ella se disuelven otras
sustancias, como por ejemplo las sales
minerales, en diferentes proporciones.
Si bien es incolora, en espesores de más
de un metro adquiere una coloración
azul verdosa debido a la absorción de
la luz. Otra de sus características físicas
es la posibilidad de cristalizarse en
forma de nieve o hielo.

3. Las propiedades del agua
El agua tiene una serie de propiedades y características que la hacen única.
Veamos a continuación cuáles son las principales:
- Se presenta en tres estados
Como vimos anteriormente, entre los 0 y los 100 grados C. se mantiene
en estado líquido. Por debajo de los 0°, se congela y por sobre los 100°,
se evapora.
- PH neutro
En la escala de PH (parámetro que indica la acidez o alcalinidad de una
solución) se considera al agua como neutra, es decir, ni de carácter ácido
ni básico. El valor asignado para dicha neutralidad es de 7, ya que por
debajo de ese número se encuentran las soluciones ácidas, mientras
que por encima podemos ubicar a las básicas.
- Dilatación anómala:
Contrariamente a otros cuerpos que se dilatan con el aumento de la
temperatura, el agua se dilata con el frío. Es decir, aumenta su volumen
al enfriarse y se contrae cuando se calienta.
- Mayor calor específico
Tiene un alto índice específico de calor, y por esta razón, puede absorber
mucho calor antes de empezar a calentarse. Y, gracias a su capacidad
calorífica, es capaz de “almacenarlo”.
- Poder disolvente
Por su capacidad de diluir más sustancias que cualquier otro líquido
es un disolvente prácticamente universal. El agua líquida cuenta con
moléculas que pueden dispersar otras sustancias, que quedan mezcladas
sin perder su propia composición. Por lo tanto, el agua es un solvente
natural de sustancias gaseosas, líquidas y sólidas. A esta propiedad se
la llama fenómeno de disolución.
- Elasticidad
Gracias a esta propiedad, el agua puede moverse, por ejemplo, a través
de las raíces de las plantas y en los cuerpos.
Agua líquida bajo hielo
La dilatación anómala es una de
las propiedades más curiosas
del agua ya que por lo general,
cuando a un cuerpo se lo enfría,
se contrae; en el agua ocurre lo
contrario: cuando se congela,
se dilata; es decir, aumenta de
volumen y es menos densa.
Por eso, gracias a la dilatación
anómala, el hielo flota y en
invierno algunos espejos de
agua congelan la capa superficial
permitiendo que la vida continúe
por debajo de esa corteza
helada. En los ecosistemas
acuáticos esta propiedad es
muy notable porque además,
esa capa congelada termina
actuando como aislante de las
bajas temperaturas protegiendo
del frío exterior a las plantas
y animales subacuáticos;
permitiéndoles la sobrevivencia
en esos meses del año.

- Capilaridad
Debido a la capilaridad, las moléculas se atraen entre sí y mojan los
espacios existentes entre otras sustancias. De esta manera, el agua
se desplaza hacia arriba o en forma horizontal a través de pequeños
espacios y puede atravesar cuerpos sólidos por sus poros.

4. El agua como líquido vital
Todos los seres están compuestos estructuralmente por agua y se mantienen
vivos gracias a sus propiedades y su permanente circulación, hecho que la
convierte en un elemento indispensable para la subsistencia vegetal y animal.
En las células, el agua es el medio en el cual se producen las reacciones
metabólicas y se transportan las sustancias a todo el organismo. El
protoplasma, material que forma las células que componen a todos los
seres vivos, también está formado por sustancias disueltas en agua.
Todos los fenómenos vitales funcionan en base a la circulación de líquidos
(como la sangre en el caso de los animales o la savia en el caso de los
vegetales). En ellos, el agua es el componente principal. Por otra parte, la
humedad de algunos tejidos también es fundamental para los organismos.
Nuestras células dependen del agua para funcionar y debido a que cada
vez que transpiramos o emitimos sustancias fuera del cuerpo perdemos
nuestras reservas internas, debemos consumirla para mantenernos con
vida. En consecuencia, si un organismo necesita moverse, alimentarse o
multiplicarse, demandará inevitablemente de su consumo para lograrlo.
El cuerpo humano promedio requiere aproximadamente de dos litros de
agua diaria, como mínimo, para realizar adecuadamente todas las funciones
biológicas. Esto lo consigue no sólo a través de los líquidos ingeridos, sino
también por medio del agua contenida en los alimentos. De esta forma, el
cuerpo se procura la regeneración del líquido de sus células y elimina todo
lo que no necesita por medio del aliento, la transpiración y el resto de las
funciones fisiológicas.
Además de intervenir en la mayor parte de los procesos metabólicos que se
realizan en los seres vivos, el agua cumple un rol central en el proceso de
fotosíntesis de las plantas y es el hábitat de una gran cantidad de especies.
El agua existente en el planeta contiene sustancias disueltas de las cuales
se alimentan otros organismos, como las plantas, que utilizan la propiedad
de la capilaridad para hacerla circular.

En los animales y los seres humanos, las sustancias alimenticias circulan
por la sangre disueltas en agua como parte de las funciones vitales. Los
desechos del cuerpo son eliminados mediante la transpiración y la orina,
también compuestas por agua. Cuando los seres vivos mueren y se
descomponen, el agua presente en esos cuerpos se evapora.
Con la muerte, diversos organismos descomponen las sustancias sólidas que
se disuelven en el agua de los ríos, mares e incluso las lluvias, regenerándose
así la materia a través del ciclo hidrológico.
EL AGUA Y EL SER HUMANO: EL AGUA Y LOS ANIMALES: EL AGUA Y LAS PLANTAS:
- El 70% de nuestro
cuerpo está conformado
por agua.
- El 90% de nuestros
pulmones es agua.
- El 70% de nuestro
cerebro está formado de
agua.
- El 22% de nuestro esqueleto está
compuesto de agua.
- Necesitamos entre 1,5 y 2l diarios de
agua para que nuestro cuerpo funcione
correctamente.
- Los animales están compuestos de
entre un 60% y un 90% de agua.
- El 99% del cuerpo de una
medusa está formado de agua.
- Los cuerpos de los peces
están formados de entre 65%
y 80% de agua.
- Algunos insectos están
compuestos de hasta un 40%
de su cuerpo de agua.
- Las plantas están formadas de entre un
75% a 90% de agua.
- Un árbol en crecimiento se
compone de un 50% de su masa
de agua.
- Una planta acuática excede la
media de agua: ¡llega a un 95%
de su cuerpo formado de agua!
- Las verduras, en general, están
compuestas de entre 70% y 90%
de agua (Papa: 80% / Lechuga: 94%
/ Tomate: 93% de agua).

5. Las funciones del agua
para el desarrollo de la vida
Las propiedades físicas y químicas
asociadas a su composición molecular
convierten al agua en un medio ideal
para el desarrollo de las actividades
biológicas. Hay numerosos ejemplos
que dan cuenta de ello, tal como los
que detallaremos a continuación:
- Favorece el desarrollo de la biodiversidad y permite la vida en océanos
y mares:
A los 100º C el agua llega a su punto de ebullición, y pasa del estado
líquido al gaseoso. Su punto de congelación es alcanzado a los 0º C,
momento en el que se da el pasaje del estado líquido al sólido. Por
lo tanto, en el intervalo de 0º a 100º C hay un rango muy amplio de
temperaturas en las que el agua se halla en estado líquido, y favorece el
desarrollo de la biodiversidad, por ejemplo, en mares y océanos. Estos
se encuentran poblados de peces, moluscos y crustáceos, cuyo hábitat
es exclusivamente el agua salada. También hay plantas acuáticas, como
las algas, que habitan en las profundidades y son portadoras de un alto
valor nutricional.
La radiación solar llega a la superficie terrestre en distintas longitudes
de onda, que son absorbidas o refractadas. También lo hace sobre las
masas de agua: cuanto menor sea la cantidad de sustancias y partículas
que haya en el agua mayor será la absorción.
El agua que deja pasar la luz solar en profundidad, absorbe gran parte
de las longitudes de onda del espectro visible y deja pasar a aquellas
que coinciden con el color azul. Por este motivo, el océano y algunos
lagos se ven azulados.
Tal es el caso del Mar Mediterráneo, que se caracteriza por su
transparencia y una importante cantidad de luz a profundidades de
1.000 metros, hecho que permite el desarrollo vertical de plancton
(organismos minúsculos que viven en suspensión en el agua y son un
gran alimento para algunos seres acuáticos)
- Genera un ciclo hidrológico que permite la reproducción de organismos:
La propiedad del agua de cambiar de estado según la temperatura,
pasando de sólido a líquido, de éste a gaseoso y de éste a líquido
nuevamente, permite establecer un ciclo hidrológico que actúa
como renovador. Esta capacidad de regeneración permite alterar
la concentración de sustancias disueltas en el agua, influyendo
positivamente en la multiplicación de los organismos.

- Actúa como reguladora de las temperaturas:
El calor específico es la cantidad de energía calórica que se necesita
para elevar 1º C la temperatura de un kilogramo de masa. A compara-ción
de otros compuestos, el agua necesita una mayor cantidad de
calor para llegar a ese nivel, y una vez que lo alcanza, tarda mucho en
enfriarse.
Esta propiedad regula la temperatura de los cuerpos y permite a los
seres vivos estar protegidos cuando se producen pasajes bruscos de
frío a calor (o viceversa). En ese sentido, el cuerpo de los humanos,
que posee un elevado porcentaje de agua, constituye una verdadera
reserva térmica.
Por otra parte, el agua cumple una función de refrigerante, propiedad
que está relacionada con un fenómeno denominado calor de vapor-ización,
que es la cantidad de energía calórica que hay que sumar a
un gramo de sustancia líquida para que se vaporice. El agua necesita
de mucho calor para cambiar a dicho estado, lo que le permite actuar
como “refrigerante”. En verano, frente a las elevadas temperaturas, los
seres vivos transpiran, eliminando agua en estado líquido que actúa
como regulador natural.
Además de ser termorreguladora de la temperatura de los cuerpos,
cumple una función similar en el proceso de regulación de la tempera-tura
ambiental. A través de su capacidad de absorber y desprenderse
del calor, genera un efecto moderador sobre las zonas costeras de los
océanos. Por eso podemos notar que la temperatura cambia gradual-mente
a medida que nos alejamos de las costas.
Otra de las características relacionadas con su capacidad reguladora
es su función “aislante” (especialmente útil en las zonas de extremo
frío). Cuando una masa de agua líquida se congela, su volumen au-menta:
esto permite que se formen hielos que floten sobre la superficie
del agua y eventualmente se conviertan en un aislante térmico natural
(en forma de manto de hielo sobre el agua). Si el hielo no flotara y el
agua se congelara de otro modo (desde el fondo hacia la superficie, por
ejemplo), la fauna y flora acuática en ciertos puntos del planeta correría
serio peligro.
Como vimos, en invierno algunos espejos de agua congelan la capa su-perficial
permitiendo que la vida continúe por debajo de ella. Esta car-acterística
permite a las criaturas marinas disfrutar de su hogar líqui-do
bajo el manto flotante del hielo invernal. Aquella capa congelada
cumple un rol de protección en las bajas temperaturas, impidiendo que
las aguas sean extremadamente frías en zonas polares.

6. Los tres estados del agua
Como fue mencionado anteriormente, la materia se presenta en tres estados
de agregación: sólido, líquido y gaseoso. El estado sólido es mucho más
compacto que el líquido, y éste, a su vez, resulta más denso que el gaseoso.
En el caso de los gases, las moléculas se hallan a amplias distancias las unas
de las otras y no hay grandes fuerzas que las unan, razón por la cual ocupan un
gran volumen. Sucede de forma distinta en los líquidos, ya que sus moléculas
ejercen fuerzas de atracción que reducen el volumen, y por último, en el caso
de los sólidos también las formas de presión son más definidas.
El agua se hallará en un estado u otro dependiendo de la temperatura y la
presión a la que sea sometida.
SUBLIMACIÓN O VOLATILIZACIÓN
FUSIÓN VAPORIZACIÓN
SOLIDIFICACIÓN
CONDENSACIÓN
SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO
-° SUBLIMACIÓN REGRESIVA,
+°
SUBLIMACIÓN REGRESIVA,
DESUBLIMACIÓN O DEPOSICIÓN
DESUBLIMACIÓN O DEPOSICIÓN

Características del agua en estado líquido
Los líquidos son un estado de agregación de la materia intermedio entre
los gases y los sólidos. Entre las moléculas de los líquidos hay fuerzas de
atracción que impiden su separación y por eso se adaptan a la forma del
recipiente que los contiene.
Son compresibles debido a que el espacio entre sus moléculas es
despreciable frente al volumen total de las mismas. A diferencia de los
sólidos, que son incompresibles porque sus moléculas poseen unas fuerzas
de atracción muy intensas.
El agua, en estado líquido, se distingue del resto de los estados debido a una
serie de características:
Punto de ebullición
ºF ºC
Punto de congelación
Termómetro
212 100
32 0
- Fluidez:
Esta particularidad hace que sus moléculas puedan deslizarse al ser
sometidas a una fuerza. Cuanto más aumente el tamaño de las moléculas,
más les costará moverse unas sobre otras.
- Viscosidad:
Es la resistencia que éstos ofrecen a fluir y se debe a las fuerzas internas
de rozamiento que poseen las moléculas. En ella siempre resulta
determinante la temperatura.
- Tensión superficial:
En la superficie de los líquidos, una molécula no está completamente
rodeada por otras. En efecto, es atraída por sus vecinas en la superficie
y por las que se encuentran debajo de esta, siendo entonces la fuerza de
atracción dirigida hacia el interior del líquido. Las moléculas superficiales
forman, como consecuencia, una capa relativamente resistente. Es posible
variar la tensión superficial de un líquido disolviendo en él ciertas sustancias
(tales como los detergentes), que la reducen en gran medida. También
puede disminuir cuando se produce un aumento de la temperatura.
Escala térmica
El hecho de que el agua hierva
a 100 grados y se congele a 0
grados no es arbitrario. Se ha
convenido establecer la escala
de medida decimal -en grados
centígrados - de la temperatura,
fijando el cero en la temperatura
de congelación del agua, y los
100 grados en la temperatura
en el punto en que el agua entra
en ebullición.
Puntos de ebullición y con-gelación
en las dos escalas de
medición: Celsius y Fahrenheit.

Características del agua en
estado sólido
En estado sólido el agua también
tiene sus propiedades específicas.
Cada molécula está enlazada a otras
cuatro por medio de uniones puente
de hidrógeno, formando una red
tridimensional ordenada. Una de
las principales características de los
sólidos es la baja movilidad de las
moléculas que los constituyen.
Características del agua en
estado gaseoso
Al igual que en el caso de cualquier
otra sustancia en estado gaseoso,
las moléculas se encuentran a
grandes distancias unas de otras,
y hay entre ellas grandes espacios
vacíos. Debido a esta separación, las
interacciones intermoleculares son
débiles (casi nulas).
La mayor distancia que hay entre las
moléculas de vapor, si se realiza una
comparación con el agua líquida,
puede notarse en el hecho de que la
misma masa (1g) ocupa un volumen
1.360 veces mayor en estado gaseoso
que en estado líquido.
¿A qué se debe esta situación? Sucede
que, tal como se explicó anteriormente,
la mayor parte del volumen es vacío
debido a los espacios libres que hay
entre las moléculas.

7. Los cambios de estado del agua
El agua, como vimos, se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. El
pasaje del estado líquido al gaseoso se llama evaporación y la transformación
del estado gaseoso en estado líquido se denomina condensación.
Por ejemplo, si tenemos un trozo de hielo en un recipiente y lo dejamos el
tiempo suficiente a una temperatura adecuada (más de 0 °C) tendremos
agua en estado líquido. Si lo seguimos calentando hasta que hierva
obtendremos agua en estado de vapor.
Pero ¿cómo es que ocurren estos cambios de estado? Desde un punto de
vista energético, se dan cuando un sistema absorbe o libera energía,
generalmente, en forma de calor.
En el caso del sólido, cuando absorbe calor, va aumentando la energía
cinética de las partículas que lo forman hasta llegar a vencer la fuerza
de atracción entre ellas y se rompe la estructura cristalina (si es un
sólido cristalino), pasando así al estado líquido. Si se sigue calentando,
entregando energía al líquido, la energía cinética de las moléculas aumenta
hasta el punto de vencer por completo las fuerzas de atracción entre ellas y
la sustancia pasa al estado gaseoso.
En cambio, si el proceso ocurre en sentido inverso, el sistema libera energía.
Por lo tanto, pierde calor y se enfría. Como resultado, las partículas tienen
cada vez menos energía cinética y las fuerzas de atracción adquieren cada
vez mayor influencia.
Cada cambio de estado recibe un nombre específico, que detallaremos a
continuación:

- Evaporación:
Se llama evaporación al fenómeno a través del cual un líquido con su
superficie libre desaparece gradualmente. Es en definitiva, el paso de
líquido a gaseoso, a cualquier temperatura. Si bien el paso del líquido al gas
recibe el nombre genérico de vaporización, es denominado evaporación
cuando el cambio de estado se produce solo en la superficie que está en
contacto con la atmósfera. Un ejemplo es el agua de un charco que se
evapora por el calor del sol.
Cuando el cambio de estado se produce en toda la masa, estamos ante
un proceso de ebullición (es el caso del agua que hierve en una olla
al cocinar). Cada líquido puro hierve a una temperatura determinada
y a presión constante. Aquella temperatura en la que la presión de un
líquido iguala a la presión de la atmósfera que lo rodea, es llamada
punto de ebullición.
- Condensación:
Si el recipiente que contiene un líquido se encuentra abierto, sus
moléculas escapan hacia la atmósfera y pocas regresan a la superficie
del líquido. En cambio, si el recipiente está cerrado, las moléculas no
pueden huir y algunas serán “atrapadas” nuevamente por las moléculas
del líquido. De esta forma tiene lugar su condensación.
La saturación se producirá cuando se condensen tantas partículas por
segundo como las que se vaporizan en el mismo tiempo. El término
condensación se utiliza cuando una sustancia a temperatura ambiente
es líquida y por algún motivo se encuentra en estado de vapor; entonces,
al enfriarse, decimos que condensa. Por ejemplo, el vapor de agua que
condensa sobre los azulejos o el espejo en el baño.
Llegado el punto de saturación, el espacio que queda sobre el líquido
poseerá un número constante de moléculas en estado de vapor que
ejercen una presión constante, que es denominada presión de vapor.
- Solidificación o congelación:
Se denomina así el paso del estado líquido al sólido.

- Fusión:
Es el proceso inverso a la solidificación y consiste en el paso del estado
sólido a líquido, con la correspondiente absorción del calor.
- Sublimación:
Es el proceso mediante el cual se produce el pasaje directo del estado
sólido al estado gaseoso.
EVAPORACIÓN (calor absorvido)
CONDENSACIÓN (calor desprendido)
SUBLIM CA IÓN (calor desprendido)
GASEOSO
(vapor de agua)
SÓLIDO LÍQUIDO
(hielo)
CONGELACIÓN (calor desprendido)
FUSIÓN (calor absorvido)
SUBLIMACIÓN (calor absorvido)
Estados del agua y su transformación.

8. Los estados del agua a lo largo del
planeta
En la superficie terrestre es posible encontrar agua en todos los estados. En
estado líquido puede hallarse en cuencas y reservorios (mares y océanos,
lagos, lagunas, ríos, esteros y humedales, acuíferos y napas), mientras que en
estado sólido es posible encontrarla en depósitos de hielo polar y glaciares.
Además de estar presente en los cuerpos y sustancias, el agua forma parte de
la atmósfera. En su forma gaseosa de vapor de agua, conforma la humedad
atmosférica. Este es uno de los estados más importantes, ya que a partir de su
presencia y proporción, se componen y distribuyen los distintos climas.
Las precipitaciones dependen de la humedad atmosférica, que es el
porcentaje de vapor de agua presente en el aire. La distribución geográfica
de las grandes masas de agua proporciona humedad a diversas zonas,
donde se generarán precipitaciones convectivas, orográficas o de frente,
convirtiendo a vastas áreas en húmedas, secas o desérticas, de acuerdo a
la circulación de los vientos.
El ciclo del agua constituye un elemento básico para el sistema climático.
En zonas de clima cálido, el agua se evapora. El vapor es más liviano y
tiende a subir hacia las capas superiores de la atmósfera donde la presión
atmosférica es menor, por la baja temperatura. Allí se forman pequeñas gotas
que quedan en suspensión en el aire conformando nubes. Al precipitar, estas
gotas vuelven a la cuenca que le dio origen al ciclo del agua.

Mapa de zonas de precipitaciones en el mundo Ilustra las zonas de mayor y menor humedad.
Precipitación anual promedio (en mm):
3000 (129) 2000 (80) 1000 (40) 500 (20) 250 (10) Debajo 250
El régimen de precipitaciones determina el clima de un territorio, y, por lo tanto, su diversidad biológica,
acceso al agua y, en consecuencia, actividades que el hombre puede realizar en la zona. Como
observamos, las zonas áridas y secas del planeta son más abundantes.
Régimen de precipitaciones
Precipitación anual promedio
- 3000mm (ejemplos: corazón de la región Amazónica, Malasia,
Indonesia y Nueva Guinea).
- 2000mm (ejemplos: Costa Atlántica de Nigeria, Ghana y Costa de
Marfil; Vietnam, región del Amazonas).
- 1000mm (ejemplos: África Central, Brasil, Tailandia, Costa Este de
Estados Unidos).
- 500mm (ejemplos: México, provincias de La Pampa y Buenos Aires, en
Argentina, la mayor parte de Europa (Francia, Alemania, Europa del Este).
- 250mm (ejemplos: Turquía, extremo oeste de Australia, parte de Rusia,
Kazajistán).
- Menor a 250mm (ejemplos: desierto del Sahara, Somalia, diagonal
árida de América del Sur (desde el desierto de Atacama hasta la
Patagonia argentina), centro de Australia, Siberia).

9. El ciclo del agua
Gracias a este fenómeno, el mismo agua circula una y otra vez por nuestro
planeta, de forma constante, adoptando así distintos estados. Su eficacia
y renovación dependen estrechamente de las condiciones geográficas,
biológicas y climáticas.
El ciclo cuenta con las siguientes etapas:
1. Formación de vapor de agua:
Las moléculas de agua, que están unidas en estado líquido, se separan
y se transforman en vapor.
2. Evaporación:
La radiación solar convierte al agua que se encuentra en forma líquida,
en vapor de agua, que a su vez puede formar las nubes. Estas son
llevadas por los vientos a lo largo de miles de kilómetros.
3. Condensación:
Cuando el vapor alcanza capas atmosféricas con temperaturas bajas, se
condensa y vuelve al estado líquido.
4. Precipitación:
Como adquiere mayor peso, el agua cae en forma de lluvia, nieve o
granizo. De esta forma, alimenta ríos y lagos, regresando al mar.
5. Infiltración:
El agua de lluvia es absorbida por el suelo y pasa a los sistemas de aguas
subterráneas. Las plantas, que la utilizan para realizar su fotosíntesis, la
devuelven a la atmósfera a través de la transpiración.

El ciclo hidrológico
PRECIPITACIÓN
TRANSPORTE
DE VAPOR
EVAPORACIÓN
TRANSPIRACIÓN
NIEVE
OCÉANOS LAGO
FLUJO DE AGUA
SUBTERRÁNEA
SOLIDIFICACIÓN
ESCORRENTÍA
SUPERFICIAL
INFILTRACIÓN
FLUJO DE RETORNO

10. El agua dulce
Si bien el agua ocupa el 70% de la Tierra, hay que tener en cuenta que un
97% es salada. Además, otro dos por ciento se trata de agua dulce ubicada
en zonas de difícil acceso: ya sea en forma de hielo, como en el caso de los
casquetes polares y los glaciares, o en capas subterráneas.
Por lo tanto, solamente un 1% de agua dulce es accesible para ser extraída
por el hombre, potabilizada y convertida en apta para el consumo humano.
Este tipo de agua es la que podemos ver en los distintos ríos del planeta.
Distribución del agua en el planeta
Distribución del agua en el planeta
OCÉANOS
97%
GLACIARES
70%
ACUÍFEROS
29%
AGUA DULCE
AGUA SUPERFICIAL
(ríos, lagos, etc.)
1%
3%
El agua dulce disponible, como fuentes superficiales y
subterráneas, es menor del 1% del total del planeta.
subterráneas, es menor del 1% del total del planeta.

11. Un recurso natural escaso
El agua ha estado siempre presente en la evolución de la sociedad
como elemento condicionante para el desarrollo de diversas actividades
humanas, tales como la agricultura, la ganadería y la industria.
Desde la Revolución Industrial en adelante, se la requirió como insumo
tanto de las máquinas como de los procesos productivos.
Por otra parte, la energía hidroeléctrica representa, en muchos países del
mundo y particularmente de América Latina, una fuente muy importante:
se han construido grandes represas en ríos de llanura y de montaña.
Si bien el agua se renueva todo el tiempo, como observamos, a través
de su ciclo hidrológico, lo cierto es que con el aumento de la población
y el consumo, cada vez más personas se ven afectadas por su escasez.
La necesidad de agua dulce crece cada año: el consumo se multiplicó por
nueve entre 1900 y el año 2000, mientras que la cantidad de habitantes se
multiplicó por seis.
El problema no es sólo que se está utilizando mucha más agua que antes,
sino que además la malgastamos. Fenómenos como la contaminación,
el impacto ambiental y el cambio climático continúan agravando la
problemática porque impiden que el agua pueda volver a ser reutilizada.
Revertir esta tendencia puede convertirse en uno de los mayores desafíos
que enfrenta la humanidad en un mundo de constante cambio.
La falta de agua es actualmente una de las grandes preocupaciones de los
países a nivel internacional por el impacto social, económico y político que
genera la situación. En este marco, resulta vital la planificación ambiental
para un uso más racional de los recursos hídricos, así como también pensar
en la importancia de su reutilización.
*
Para saber más sobre la falta de
agua en el planeta, consulte el Anexo
“Agua en nuestro mundo”, donde se
repasan todos los usos que se le
da, el valor que tiene en la sociedad
y cómo el ser humano cumple un
papel clave en su escasez.

“En un momento en que el mundo sienta las bases de un futuro más sostenible,
la vital interrelación entre el agua, los alimentos y la energía plantea uno de los
problemas más difíciles a los que nos enfrentamos. Sin agua no hay dignidad,
ni se puede escapar de la pobreza”, fue el mensaje que brindó el Secretario
General de las Naciones Unidas, Ban Ki moon, durante la conmemoración
del Día Mundial del Agua.
A lo largo de este curso, se continuará profundizando sobre la importancia
de cuidar este recurso vital.

Bibliografía
- CANAL ENCUENTRO. Ciclo del agua, agua como componente vital. Capítulo 1.
- CÁTEDRA DE CLIMATOLOGÍA DE LA FACULTAD DE FILOSOFÍA Y
LETRAS. Apuntes sobre tiempo y clima. FFyL, UBA, Buenos Aires.
- CEPAL. Centro de prensa de la Comisión Económica para América
Latina y el Caribe.
- CORTE, MARCELA. Ecología: la ciencia de la vida que enseña a
convivir. Cuenta conmigo ediciones, Rosario, 2010.
- COFES. La problemática de los recursos hídricos. Buenos Aires, 2004.
- D’ENTREMONT, ALBAN. Geografía Económica. Ed. Cátedra, Madrid,
1997. Capítulo 3.
- DELGADO RAMOS, G. El carácter geoeconómico y geopolítico de la
biodiversidad: el caso de América Latina. Gestión ambiental y conflicto
social en América Latina. CLACSO, Buenos Aires, 2008.
- DI PACE, M. (Coordinadora). Las utopías del medio ambiente.
Desarrollo sustentable en la Argentina. CEAL, Buenos Aires, 1992.
- GLIGO, N. Situación y perspectivas ambientales en América Latina y
el Caribe. Revista de la CEPAL. 1995. Número 55.
- JENKINS, DAVID. Química del agua. Limusa Noriega Editores,
México, 1995.
- LACREU, LAURA (compiladora). El agua: Saberes escolares y
perspectiva científica. Editorial Paidós, Buenos Aires, 2004.
- MINISTERIO DE EDUCACIÓN. Química: Materiales, agua y suelo.
Serie Cuadernos para el aula.
- MOLINA, MARIO; ANGER, NATALIE. Hydros. Editorial Landucci,
México, 2007.
- MORENO, PATRICIA SUSANA; ZUCCARO, LETICIA. Nociones
básicas de química. Programa UBA XXI.
- MORELLO, J. Manejo integrado de recursos naturales. Seminario sobre
Articulación de Ciencias. CIFCA/ ORPAL/ COLCIENCIAS, Bogotá, 1982.
- ONU. Programa Hidrológico Internacional (PHI) de la Organización
de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura
(UNESCO) a través del programa Agua y Educación para las Américas,
y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (U.S. Geological Survey).
- POLANSKI, J. Geografía física general. EUDEBA, Buenos Aires, 1974.
Caps. 3, 4, 5, 6, 7, 8.
- Reporte de sustentabilidad de Aysa.
- Secretaría de Medio Ambiente: http://www.ambiente.gov.
ar/?IdArticulo=1832

De acuerdo con los diseños curriculares vigentes, para el nivel inicial, la
escuela primaria y la secundaria, los contenidos de esta clase sirven para el
abordaje de los siguientes puntos:
- Nivel inicial:
El reconocimiento de la existencia de fenómenos del ambiente y de una
gran diversidad de seres vivos.
- Primer ciclo de escuela primaria:
La aproximación al concepto de paisaje como el conjunto de elementos
observables del ambiente (incluyendo el agua, el aire, la tierra, el cielo,
los seres vivos), reconociendo su diversidad, algunos de sus cambios y
posibles causas, así como los usos que las personas hacen de ellos. La
comprensión de los cambios, los ciclos y los aspectos constantes del
paisaje y el cielo.
- Segundo ciclo de escuela primaria:
Los principales recursos naturales en el presente. Distribución y
localización. Tipos básicos de explotación. La descripción de las
principales características de la hidrósfera, sus relaciones con los otros
subsistemas terrestres y de los principales fenómenos que se dan en la
misma (por ejemplo, corrientes y mareas). La caracterización del ciclo
del agua. La caracterización de los ambientes aero-terrestres cercanos,
comparándolos con otros lejanos y de otras épocas, estableciendo
relaciones con los ambientes acuáticos y de transición.
- Escuela secundaria:
Elementos y procesos del medio físico. Tipos climáticos, áreas
geomorfológicas, tipos de suelo, cuencas hídricas, paisajes naturales.
Localización y evaluación de los recursos. El conocimiento de diferentes
ambientes del mundo, así como la identificación de los distintos tipos de
recursos naturales, su valorización y sus variadas formas de aprovechamiento.
Recomendaciones
para el docente

*Anexo 1. Agua en nuestro mundo
El agua, como vimos, cumple funciones naturales y sociales. Es necesaria
para el desarrollo de la vida en la Tierra y para que la sociedad asegure su
subsistencia, ya que interviene en todas las actividades humanas. Alrededor
del 70% de la superficie del planeta está compuesta por agua y la mayoría de
los seres vivos tiene una gran cantidad de agua en su organismo: constituye
entre el 50 y el 95 % del peso de cualquier sistema vivo.
Antes de profundizar sobre los diferentes usos del agua, recordemos
algunos datos esenciales:
- El 97,4 % del agua es salada y se encuentra en las cuencas marinas.
- El 1,8% es dulce y se encuentra en zonas polares, en estado sólido.
- Solo el 0,8% es la llamada agua dulce, que generalmente es apta
para el consumo humano.
- De esta proporción, el 93% es agua subterránea.
El agua interviene en la vida diaria de todos nosotros y es un elemento
fundamental en las diferentes actividades económicas. Está, además,
presente en todo lo que comemos y bebemos, sea de forma efectiva (las
frutas y verduras, especialmente, están compuestas de más de un 70% de
agua) o de forma virtual interviniendo en los procesos de elaboración.
Este recurso ha estado presente en la evolución histórica de la sociedad,
siendo un elemento condicionante para el desarrollo de diversas
actividades humanas como la agricultura, la ganadería y prácticamente
todos los procesos productivos.
En el sector primario se utilizan grandes cantidades de agua, lo que lo
transforma en un área con grandes problemas relacionados con el derroche
del recurso: más del 35% se desperdicia. La actividad agrícola, por ejemplo,
utiliza el agua para el riego, cuyos sistemas deben adaptarse al clima para
dar cuenta de un uso eficiente del recurso.
En el área industrial, la necesidad de generar energía requiere grandes
cantidades de agua. Desde la Revolución Industrial, las máquinas y
los procesos productivos utilizan al agua, y ésta es a su vez insumo y
componente de muchos otros productos. Por ejemplo, el agua es usada
como refrigerante de equipos y transportador de calor, haciéndolo en forma
líquida o como vapor de agua. También es utilizada para calefaccionar

edificios y otras instalaciones. A esto nos referíamos al hablar del agua
virtual de los productos que consumimos: muchos litros son utilizados
durante los procesos productivos, y cada producto ha utilizado una cantidad
determinada de agua para llegar a ser lo que es a la hora de ser consumido.
Como productora de energía, el agua es utilizada para mover turbinas
productoras de electricidad en las usinas basadas en reactores atómicos, es
decir que es necesaria para generar energía nuclear. Por su parte, la energía
hidroeléctrica representa, en muchos países del mundo y particularmente
de América Latina, una fuente energética muy importante. Grandes represas
se han construido en diversos ríos de llanura y de montaña, abasteciendo
así con energía hidroeléctrica a gran cantidad de personas.
Otro de los usos más antiguos es en el proceso de extracción de minerales,
como la sal. Ésta es extraída de las grandes salinas, y también desde el mar.
En este último caso, la forma más fácil y económica de extraerla es a través
de estanques artificiales que se construyen sobre la costa. El agua de mar
es contenida en estos, donde evapora por la acción de los rayos solares,
dejando la sal en los estanques. Otros procesos de extracción minera
insumen también grandes cantidades de agua ya que se la utiliza, junto a
otras sustancias químicas, para separar el mineral de la roca.
En la vida diaria, el agua es indispensable para realizar tareas de higiene y aseo,
previniendo enfermedades y permitiendo un buen funcionamiento del cuerpo
humano. Los servicios de abastecimiento de agua potable y de saneamiento
son imprescindibles para garantizar un buen desarrollo de la vida urbana. Sin
embargo, también en este caso el recurso se encuentra expuesto a derroches
y malos usos. Por ejemplo, la utilización de agua potable para la limpieza de
calles o en los depósitos de los baños, prácticas comunes en muchos países
(como la Argentina), gastan enormes cantidades del líquido vital.
Resulta irónico que pese al papel fundamental del agua para todos los seres
vivos, el suministro del agua en el mundo esté en grave peligro debido a las
actividades humanas. El hombre está contaminando las fuentes de agua
dulce de la superficie del planeta, las aguas subterráneas y los océanos
con residuos tanto naturales como industriales. Es necesario generar
políticas de utilización del agua a nivel mundial porque es una forma de
proteger nuestra casa y por ende, protegernos a nosotros mismos y a las
generaciones futuras.

*Anexo 2. La molécula de agua
El agua es el compuesto más abundante de la Tierra, el medio universal en
el que se producen todas las actividades biológicas y un recurso natural
irremplazable. Está en todos lados: en lo que bebemos y comemos, en nuestras
actividades de higiene, en todos los procesos productivos, en los ríos, mares,
lagunas y glaciares.
El agua tiene varias propiedades extraordinarias que la hacen especialmente
adecuada para cumplir su papel esencial en los seres vivos. Para comprender
por qué es tan especial, debemos considerar su estructura molecular: para
eso, vamos a verla en profundidad. Es allí donde encontraremos la explicación
de estas características únicas.
Los átomos
Al mirar algo bien de cerca se puede ver su estructura molecular, que es
la distribución de los átomos por medio de enlaces químicos que hay en un
elemento. Los átomos están compuestos de protones, que tienen carga positiva,
neutrones, que tienen carga neutra, y electrones, que tienen carga negativa.
Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo del átomo. Los
electrones, por su parte, se encuentran fuera de éste, distribuidos en varias
capas: la primera puede tener hasta 2 electrones. La segunda, hasta 8.
Cuando un átomo cuenta con esta cantidad de electrones distribuidos de
esta manera, está en equilibrio.
La molécula
Cada molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno, que
están unidos de forma covalente a uno de oxígeno.
El hidrógeno es el elemento más pequeño de la tierra y puede prestar parte de
su carga a otros átomos, quedando cargado positivamente. El oxígeno tiene
un tamaño bastante mayor y, en función de los átomos que lo rodeen, puede
dejar zonas de la molécula con carga negativa. Expliquemos esto: si vemos
la tabla periódica, el hidrógeno tiene sólo 1 electrón, mientras que el oxígeno
cuenta con 8 electrones. Los 8 electrones del oxígeno se distribuyen en: 2 en la
primera capa, y 6 en la segunda. Como vimos, el número ideal de electrones

en la segunda capa es de 8, con lo que al oxígeno le faltan 2 electrones para
llegar al equilibrio. El oxígeno encontrará estos dos electrones faltantes en dos
átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales necesita de un electrón para
completar la primera capa. Los átomos comparten, así, electrones.
Estas particularidades hacen que la molécula de agua tenga una forma
triangular y se pueda unir por sus cargas positivas o negativas a distintas
moléculas: se trata de una molécula bipolar. Incluso, permiten la formación de
un tipo de unión muy particular, conocida como “puente de hidrógeno”.
Este enlace se debe a que la molécula funciona como un imán, que atrae cargas
positivas a su carga negativa (que se encuentra del lado del oxígeno) y cargas
negativas a su carga positiva (que se encuentra del lado de los hidrógenos).
Aunque los enlaces del puente de hidrógeno no son los más resistentes que
existen, se requiere mucha energía para romperlos.
Gracias a estas características de la molécula del agua, ésta tiene las propiedades
que le conocemos. Por ejemplo, es capaz de disolver muchas sustancias y puede
mantenerse en estado líquido entre los 0 a 100°C de temperatura. Y es gracias a
esta pequeña molécula que hay vida en nuestro planeta.

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