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El agua

Una descripción del agua y sus propiedades en principio pensado para el cultivo de las orquídeas

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El agua

  1. 1. El aguaEl agua es la base de la vida en nuestroplaneta (también de la vida de nuestrasplantitas). Por esto veremos aquí algo deinformación básica de su propiedades como: El pH La conductividad La dureza
  2. 2. El aguaLo que recordamos de la escuela y de la vida cotidiana:La fórmula del agua es H2OContiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígenoEl agua disuelve muy bien las salesAl congelarse el agua aumenta su volumen
  3. 3. El aguaMuchas 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. 4. El agua Átomo de oxígeno:Algunos conceptos básicos: 8 cargas positivas en el núcleo; 8 electrones en elLos 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. 5. El aguaAlgunos 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. 6. El aguaAlgunos 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. 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. 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. 9. El agua En el agua líquida el orden que hemos visto anteriormente es escaso y las moléculas se pueden mover casi libremente.
  10. 10. El agua Zona hidrofílicaSustrato Zona hidrofóbica
  11. 11. El agua – las salesLa mayor parte de las sustancias fertilizantes son sales.Una sal es un compuesto formado por partículas (átomoso 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. 12. El agua – las salesAlgunos de los nutrientes que suelen estar presentes enforma de cationes:Potasio (K+); sodio (Na+); magnesio (Mg2+); calcio (Ca2+);hierro (Fe2+/3+); manganeso (Mn2+); cobalto (Co2+); cinc(Zn2+); cobre (Cu2+)
  13. 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. 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. 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. 16. El agua –disoluciones
  17. 17. El agua –disoluciones
  18. 18. El agua – el pHEn algunos pocos casos algún oxígeno se queda conel electrón de uno de los dos hidrógenos con los quedebería que compartirlo. El hidrógeno se queda“desnudo” con una carga positiva: H2O ↔ OH- + H+La concentración de protones (= hidrógenosdesnudos) y de hidróxil es de 10-7 mol/l(1 mol = 6,023 *1023 partículas)
  19. 19. El agua – el pHEl pH se define como logaritmo decádico negativo dela concentración de protones en disolución.Esta medida fue introducida por un química connombre Soerensen que trabajaba para una cervezeraen Dinamarca.El pH del agua pura en condiciones normales es de 7.Como se trata de una concentración en agua sólo sepuede definir en disoluciones acuosas – no en sólidoni en otros disolventes.
  20. 20. El agua – el pHEsta medida no es resultado de un ataque sadista ni deuna borrachera sino tenía diferentes ventajas:- permite tratar fácilmente concentraciones en un ámpliorango (aprox. 0,000.000.000.000.001 – 10 mol/l)- en los cálculos permite sustituir las multiplicaciones ydivisiones por adiciones y sustituciones más simples- permite más fácilmente ver el orden de magnitud de lasconcentraciones. (pH 6,5 en vez de 0,000.000.316 mol/l)
  21. 21. El agua – el pHUna sustancia que aumenta la concentración de protoneses un ácido. Una sustancia que baja la concentración delos protones es una base.En el agua a temperatura ambiente el producto de lasconcentraciones de los iones hidroxilo y H+ siempre será10-14.
  22. 22. El agua – el pHEjemplo:Para alcanzar un pH = 1 hay que disolver 3,55 g de ácidoclorhídrico 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 pHde 6?¿Qué pH tiene una disolución de 0,000 000 00355 g HCl?
  23. 23. El agua – el pHPreguntas para expertos:¿Qué cantidad de HCl se necesita para alcanzar un pH de6?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 exactamente7 ya que se añaden muy pocos protones al agua
  24. 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 jaPas 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. 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 pHLa acidez de los sustratos básico
  26. 26. El agua – el pHCon el tiempo el pH de los sustratos tiende a bajardebido a la descomposición de la materia orgánicaque da lugar a la formación de ácidos orgánicos.El aporte de nitrógeno en forma de amonio o de ureatambién baja el pH ya que los microorganismos lotransforman en ácido nítrico y además se libera unprotón ácido:NH4+ + 2 O2 → H2O + H+ + HNO3 → H2O + 2 H+ + NO3-
  27. 27. El agua – el pHSin embargo si el abono contiene mucho nitrato conel tiempo esto nos puede subir el pH ya que otrosmicroorganismos utilizan al ácido nítrico (o losnitratos y protones del agua) para su metabolismo yliberan nitrógeno:4 H+ + 4 NO3- + 5 “C” → 5 CO2 + 2 N2 + 2 H2O
  28. 28. El agua – el pHEfectos 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 hastatóxicos para las plantas.- mayor asimilación del nitrógeno en forma de amonio,menor en forma de nitrato- se favorece el crecimiento de microorganismospatógenos para las plantas en el sustrato- con un sustrato muy ácido (<4) se “queman” las raíces
  29. 29. El agua – el pH
  30. 30. El agua – el pHLa alcalinidad y el efecto tampónLas aguas con cal disuelto en forma de bicarbonato decalcio (Ca(HCO3)2) suelen tener un pH básico. Paraneutralizarlo hace falta más ácido que para neutralizar lamisma cantidad de agua dónde el pH básico se haconseguido añadiendo sosa o hidróxido de potasio (NaOH oKOH).
  31. 31. El agua – el pHLa “alcalinidad” del agua describe la capacidad deneutralizar añadidos de ácidos.Sin embargo el pH puede subir al añadir bases como enagua pura.En la medicina se usa el mismo efecto para neutralizar unaacidez demasiado elevada de los jugos gástricos tomandosal de frutas o bicarbonato.
  32. 32. El agua – el pHUn “tampón” es una disolución que cambiamuy poco su pH añadiendo cantidadesimportantes de ácidos o bases.Esto se consigue mezclando sales de ácidosdébiles con estos ácidos. En los abonos y lossustratos los tamponens ayudan a mantener elpH en un rango biocompatible.
  33. 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. 34. El agua – la conductividadDe las películas sabemos que en el agua también se puedepropagar la corriente eléctrica. Sin embargo el mecanismoes diferente. La corriente pasa por los iones que se muevenen la disolución. Es más parecido a una autovía donde lospasajeros se desplazan con sus coches para llegar de unsitio a otro. De esto surgió la idea de determinar laconcentración de las sales disueltas midiendo laconductividad (la facilidad para pasar la corriente eléctrica)
  35. 35. El agua – la conductividad + - +- - + +- - + 4 ,5 V- + - +- +
  36. 36. El agua –la conductividad - +
  37. 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. 38. El agua – la conductividadConclusión:¡La conductividad sólo sirve muy aproximadamentey en condiciones estándar para determinar laconcentración de las sales en disolución!Es más o menos como intentar determinar elnúmero de viajeros contando el número de vehículosque pasan un pasaje de autovía. Funciona sipodemos basarnos en situaciones estándard perofracasa si nos alejamos de ellas.
  39. 39. El agua – la conductividadLa medida de la conductividad es el Siemens (S) ydetermina la cantidad de cargas transportadas.Para calcular la cantidad de sales hay que aplicarun factor de corrección que varía según lascondiciones que se suponen “estándar” entre 0,5 yo,8.Así 1000 µS/cm pueden ser equivalentes a 500 – 800mg/l de sales disueltos.
  40. 40. El agua – la conductividad Conductividad del aguaAgua ultra pura 0,055 µS/cmAgua destilada 0,5 µS/cmAgua de lluvia 1 µS/cmAgua doméstica típica 500 – 800 µS/cmAgua Torres-Torres 1200 µS/cmAgua de mar 56 mS/cmSalmuera concentrada 100 mS/cm
  41. 41. El agua – la durezaLa dureza del aguano hace referencia a lo que entendemos normalmentecomo sustancia dura sino a la cantidad de calcio ymagnesio disuelto en el agua. Antes de la orquedeofíliaera muy importante en el lavado de la ropa con jabón yaque con la cal se necesita mucho más jabón para poderlavar la misma cantidad de ropa y suciedad.La razón está en que se forma un compuesto queprecipita en forma de sólido grisáceo.
  42. 42. El agua – la durezaDe esta observación se puede elaborar un métodopara determinar la dureza: Se añade aguajabonada hasta que se forma espuma al agitarlo.Cuanta más disolución se gaste hasta conseguirlomás dura es el agua.
  43. 43. El agua – la dureza H2O + CO2 → H2CO3 → H+ + HCO3-CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2 HCO3-
  44. 44. El agua – la durezaHemos visto cómo se forma la dureza debida a losbicarbonatos. Es cal disuelta por ácido carbónico.Si se elimina el CO2 p.ej. cociendo el agua vuelvea precipitar la cal y la dureza desaparece.Por esto se llama “dureza temporal”.Además existe la dureza permanente debida aotras sales solubles de calcio y magnesio,generalmente los sulfatos como el CaSO4 (yeso).La dureza temporal va unido a un pH básico. Ladureza permanente también se puede dar enaguas neutras o incluso ácidas.
  45. 45. El agua – la dureza Medidas para la dureza y su conversión mg/l Ca mg/l mg/l º Alemán º Francés Mg CaCO31 mg/l Ca 1 2,5 0,14 0,251 mg/l Mg 1 4,13 0,231 0,4131 mg/l 0,4 0,24 1 0,056 0,1CaCO31 º Alemán 7,12 4,3 17,8 1 1,781 º Francés 4 2,4 10 0,56 1
  46. 46. El agua – la dureza Tabla de dureza del Agua ppm µS/cm ºf descripción 0 - 70 0 - 140 0-7 muy blanda70 - 150 140 - 300 7 - 15 blanda150 - 250 300 - 500 15 - 25 ligeramente dura250 - 320 500 - 640 25 - 32 Moderadamente dura320 - 420 640 - 840 32 -42 dura >420 >840 >42 Muy dura
  47. 47. El agua – la dureza O¿Cómo se pueden eliminar la H H O Cdureza 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 Hprovocan la dureza p.ej. conpolifosfatos o EDTA se consigueque ya no pueden precipitar y sean O O Oeliminados con el agua. P P P O O O O O O O
  48. 48. El agua – la durezaExtracto de la analítica del Agua de Valencia

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