El agua
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El agua El pH La conductividad La dureza 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:
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Una descripción del agua y sus propiedades en principio pensado para el cultivo de las orquídeas
Transcript of El agua
El agua
El pH
La conductividad
La dureza
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 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
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.
El agua
Algunos conceptos básicos: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 como cargas positivas en el núcleo.
Nucleo Electrones
-
- -
-
-
-
-
-
--
Átomo de oxígeno:8 cargas positivas en el
núcleo; 8 electrones en el exterior
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.
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.
El agua
La molécula del agua se compone de 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígenoLos átomos forman un ángulo de 104,5 º.
Hidrógeno
Oxígeno
104,5º
El oxígen o atrae más los electrones que el hidrógeno. Por esto se acumula carga negativa sobre el oxígeno y carga positiva sobre el hidrógeno.
--
++
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.
El agua
En el agua líquida el
orden que hemos visto
anteriormente es escaso
y las moléculas se
pueden mover casi
libremente.
El agua
SustratoSustrato Zona hidrofóbicaZona hidrofóbica
Zona hidrofílicaZona hidrofílica
El agua – las sales
La mayor parte de las sustancias fertilizantes son 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.cationes.
Los iones con carga negativa se llaman aniones.aniones.
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen estar presentes en Algunos de los nutrientes que suelen estar presentes en
forma de cationes:forma de cationes:
Potasio (KPotasio (K++); sodio (Na); sodio (Na++); magnesio (Mg); magnesio (Mg2+2+); calcio (Ca); calcio (Ca2+2+); );
hierro (Fehierro (Fe2+/3+2+/3+); manganeso (Mn); manganeso (Mn2+2+); cobalto (Co); cobalto (Co2+2+); cinc ); cinc
(Zn(Zn2+2+); cobre (Cu); cobre (Cu2+2+))
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen Algunos de los nutrientes que suelen
estar presentes en forma de aniones:estar presentes en forma de aniones:
fósforo (fosfato = POfósforo (fosfato = PO443+3+); azufre ); azufre
(sulfato = SO(sulfato = SO442+2+); cloro (cloruro =Cl); cloro (cloruro =Cl--); );
selenio (selenato = SeOselenio (selenato = SeO442+2+); boro ); boro
(borato = B(OH)(borato = B(OH)44--))
El agua – las sales
Algunos de los nutrientes que suelen Algunos de los nutrientes que suelen
estar presentes en forma de aniones:estar presentes en forma de aniones:
fósforo (fosfato = POfósforo (fosfato = PO443+3+); azufre ); azufre
(sulfato = SO(sulfato = SO442+2+); cloro (cloruro =Cl); cloro (cloruro =Cl--); );
selenio (selenato = SeOselenio (selenato = SeO442+2+); boro ); boro
(borato = B(OH)(borato = B(OH)44--))
El agua – las sales
Quien echa de menos al nitrógeno: puede Quien echa de menos al nitrógeno: puede
estar presente tanto en cationes como el estar presente tanto en cationes como el
amonio (NHamonio (NH44++) como aniones (p.ej. nitrato ) como aniones (p.ej. nitrato
NONO33--) e incluso en sustancias no iónicas ) e incluso en sustancias no iónicas
como la urea (OC(NHcomo la urea (OC(NH22))22).).
En general las sales de amonio y la urea En general las sales de amonio y la urea
son de efecto de larga duración mientras son de efecto de larga duración mientras
que los nitratos son asimilados que los nitratos son asimilados
rápidamente. rápidamente.
El agua – disoluciones
El agua – disoluciones
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)
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.
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)
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.
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?
El agua – el pH
Preguntas para expertos:
¿Qué cantidad de HCl se necesita para alcanzar un pH de ¿Qué cantidad de HCl se necesita para alcanzar un pH de
6?6?
Una disolución de 0,000 003 55 g/l de HCl tiene un pH de 4.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?¿Qué pH tiene una disolución de 0,000 000 003 55 g HCl?
Con tan poca cantidad de ácido el pH es casi exactamente Con tan poca cantidad de ácido el pH es casi exactamente
7 ya que se añaden muy pocos protones al agua7 ya que se añaden muy pocos protones al agua
El agua – el pH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4
ácidoácido básicobásiconeut
rone
utro
jugo
gás
tric
o
jugo
gás
tric
o
agua
de
riego
agua
de
riego
y
de c
onsu
mo
y de
con
sum
o
vina
gre
vina
gre
agua
jabo
nada
agua
jabo
nada
amon
íaco
amon
íaco
sosa
cáu
stic
a
sosa
cáu
stic
a(d
esat
asca
dor)
(des
atas
cado
r)
zum
o de
lim
ón
zum
o de
lim
ón
café
café
lech
e ág
ria
lech
e ág
ria
lech
e de
cal
lech
e de
cal
agua
de
mar
agua
de
mar
Pas
ta d
e di
ente
s
Pas
ta d
e di
ente
s
lejía
lejía
El agua – el pH
ácidoácido básicobásiconeut
rone
utro
tierr
a de
cas
taño
tierr
a de
cas
taño
turb
atu
rba
cásc
ara
de c
oco;
cásc
ara
de c
oco;
perli
ta;..
.pe
rlita
;...
cal;
dolo
mita
cal;
dolo
mita
Esf
agnu
mE
sfag
num
La acidez de los sustratosLa acidez de los sustratos
El agua – el pH
Con el tiempo el pH de los sustratos tiende a bajar Con el tiempo el pH de los sustratos tiende a bajar
debido a la descomposición de la materia orgánica debido a la descomposición de la materia orgánica
que da lugar a la formación de ácidos orgánicos.que da lugar a la formación de ácidos orgánicos.
El aporte de nitrógeno en forma de El aporte de nitrógeno en forma de amonioamonio o de urea o de urea
también baja el pH ya que los microorganismos lo también baja el pH ya que los microorganismos lo
transforman en transforman en ácido nítricoácido nítrico y además se libera un y además se libera un
protón ácidoprotón ácido::
NHNH44++ + 2 O + 2 O22 → H → H22O + O + HH++ + + HNOHNO33 → H → H22O + O + 2 H2 H++ + NO + NO33
--
El agua – el pH
Sin embargo si el abono contiene mucho nitrato con Sin embargo si el abono contiene mucho nitrato con
el tiempo esto nos puede subir el pH ya que otros el tiempo esto nos puede subir el pH ya que otros
microorganismos utilizan al ácido nítrico (o los microorganismos utilizan al ácido nítrico (o los
nitratosnitratos y y protonesprotones del agua) para su metabolismo y del agua) para su metabolismo y
liberan liberan nitrógenonitrógeno::
4 4 HH++ + 4 + 4 NONO33-- + 5 “C” → 5 CO + 5 “C” → 5 CO22 + 2 + 2 NN22 + 2 H + 2 H22OO
El agua – el pH
Efectos de un sustrato ácido:Efectos de un sustrato ácido:
- mayor disponibilidad de muchos metales para las plantas - mayor disponibilidad de muchos metales para las plantas
(p.ej. hierro (Fe), aluminio (Al), cinc (Zn), cobalto (Co), …). (p.ej. hierro (Fe), aluminio (Al), cinc (Zn), cobalto (Co), …).
Con el pH muy ácido algunos como el Al pueden ser hasta Con el pH muy ácido algunos como el Al pueden ser hasta
tóxicos para las plantas.tóxicos para las plantas.
- mayor asimilación del nitrógeno en forma de amonio, - mayor asimilación del nitrógeno en forma de amonio,
menor en forma de nitratomenor en forma de nitrato
- se favorece el crecimiento de microorganismos - se favorece el crecimiento de microorganismos
patógenos para las plantas en el sustratopatógenos para las plantas en el sustrato
- con un sustrato muy ácido (<4) se “queman” las raíces- con un sustrato muy ácido (<4) se “queman” las raíces
El agua – el pH
El agua – el pH
La alcalinidad y el efecto tampónLa alcalinidad y el efecto tampón
Las aguas con cal disuelto en forma de Las aguas con cal disuelto en forma de bicarbonatobicarbonato de de
calcio (Ca(calcio (Ca(HCOHCO33))22) suelen tener un pH básico. Para ) suelen tener un pH básico. Para
neutralizarlo hace falta más ácido que para neutralizar la neutralizarlo hace falta más ácido que para neutralizar la
misma cantidad de agua dónde el pH básico se ha misma cantidad de agua dónde el pH básico se ha
conseguido añadiendo sosa o hidróxido de potasio (NaOH o conseguido añadiendo sosa o hidróxido de potasio (NaOH o
KOH). KOH).
El agua – el pH
La “alcalinidad” del agua describe la capacidad de La “alcalinidad” del agua describe la capacidad de
neutralizar añadidos de ácidos. neutralizar añadidos de ácidos.
Sin embargo el pH puede subir al añadir bases como en Sin embargo el pH puede subir al añadir bases como en
agua pura. agua pura.
En la medicina se usa el mismo efecto para neutralizar una En la medicina se usa el mismo efecto para neutralizar una
acidez demasiado elevada de los jugos gástricos tomando acidez demasiado elevada de los jugos gástricos tomando
sal de frutas o bicarbonato.sal de frutas o bicarbonato.
El agua – el pH
Un “tampón” es una disolución que cambia Un “tampón” es una disolución que cambia
muy poco su pH añadiendo cantidades muy poco su pH añadiendo cantidades
importantes de ácidos o bases.importantes de ácidos o bases.
Esto se consigue mezclando sales de ácidos Esto se consigue mezclando sales de ácidos
débiles con estos ácidos. En los abonos y los débiles con estos ácidos. En los abonos y los
sustratos los tamponens ayudan a mantener el sustratos los tamponens ayudan a mantener el
pH en un rango biocompatible.pH en un rango biocompatible.
El agua – la conductividad
La corriente eléctrica en los metales es transportado por la La corriente eléctrica en los metales es transportado por la
movilidad de los electrones en los mismos. movilidad de los electrones en los mismos.
Nos lo podemos imaginar como un conducto de agua Nos lo podemos imaginar como un conducto de agua
conectado a un grifo. En cuanto abrimos el grifo en seguida conectado a un grifo. En cuanto abrimos el grifo en seguida
sale agua por el otro extremo ya que el agua que entra 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 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 electrón el que empuja a los demás y sale otro por el otro
extremo.extremo.
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
--
El agua – la conductividad
De las películas sabemos que en el agua también se puede De las películas sabemos que en el agua también se puede
propagar la corriente eléctrica. Sin embargo el mecanismo propagar la corriente eléctrica. Sin embargo el mecanismo
es diferente. La corriente pasa por los iones que se mueven es diferente. La corriente pasa por los iones que se mueven
en la disolución. Es más parecido a una autovía donde los en la disolución. Es más parecido a una autovía donde los
pasajeros se desplazan con sus coches para llegar de un pasajeros se desplazan con sus coches para llegar de un
sitio a otro. De esto surgió la idea de determinar la sitio a otro. De esto surgió la idea de determinar la
concentración de las sales disueltas midiendo la concentración de las sales disueltas midiendo la
conductividad (la facilidad para pasar la corriente eléctrica)conductividad (la facilidad para pasar la corriente eléctrica)
El agua – la conductividad
4 , 5 V
-- ----
---- --
----
+
++
+
++++
El agua – la conductividad
--++
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
El agua – la conductividad
Conclusión: Conclusión: ¡La conductividad sólo sirve muy aproximadamente ¡La conductividad sólo sirve muy aproximadamente y en condiciones y en condiciones estándarestándar para determinar la para determinar la concentración de las sales en disolución!concentración de las sales en disolución!Es más o menos como intentar determinar el Es más o menos como intentar determinar el número de viajeros contando el número de vehículos número de viajeros contando el número de vehículos que pasan un pasaje de autovía. Funciona si que pasan un pasaje de autovía. Funciona si podemos basarnos en situaciones estándard pero podemos basarnos en situaciones estándard pero fracasa si nos alejamos de ellas.fracasa si nos alejamos de ellas.
El agua – la conductividad
La medida de la conductividad es el Siemens (S) y La medida de la conductividad es el Siemens (S) y
determina la cantidad de cargas transportadas. determina la cantidad de cargas transportadas.
Para calcular la cantidad de sales hay que aplicar Para calcular la cantidad de sales hay que aplicar
un factor de corrección que varía según las un factor de corrección que varía según las
condiciones que se suponen “estándar” entre 0,5 y condiciones que se suponen “estándar” entre 0,5 y
o,8. o,8.
Así 1000 Así 1000 µµS/cm pueden ser equivalentes a 500 – 800 S/cm pueden ser equivalentes a 500 – 800
mg/l de sales disueltos.mg/l de sales disueltos.
El agua – la conductividad
Conductividad del agua
Agua ultra puraAgua ultra pura 0,055 0,055 µµS/cmS/cm
Agua destiladaAgua destilada 0,5 0,5 µµS/cmS/cm
Agua de lluviaAgua de lluvia 1 1 µµS/cmS/cm
Agua doméstica típicaAgua doméstica típica 500 – 800 500 – 800 µµS/cmS/cm
Agua Torres-TorresAgua Torres-Torres 1200 1200 µµS/cmS/cm
Agua de marAgua de mar 56 56 mmS/cmS/cm
Salmuera concentradaSalmuera concentrada 100 100 mmS/cmS/cm
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.
El agua – la dureza
De esta observación se puede elaborar un método De esta observación se puede elaborar un método para determinar la dureza: Se añade agua para determinar la dureza: Se añade agua jabonada hasta que se forma espuma al agitarlo. jabonada hasta que se forma espuma al agitarlo. Cuanta más disolución se gaste hasta conseguirlo Cuanta más disolución se gaste hasta conseguirlo más dura es el agua.más dura es el agua.
El agua – la dureza
HH22O + COO + CO22 → H → H22COCO33 → H → H++ + HCO + HCO33--
CaCOCaCO33 + H + H22COCO33 → Ca → Ca2+2+ + 2 HCO + 2 HCO33--
El agua – la dureza
Hemos visto cómo se forma la dureza debida a los Hemos visto cómo se forma la dureza debida a los bicarbonatos. Es cal disuelta por ácido carbónico. bicarbonatos. Es cal disuelta por ácido carbónico. Si se elimina el COSi se elimina el CO22 p.ej. cociendo el agua vuelve p.ej. cociendo el agua vuelve a precipitar la cal y la dureza desaparece.a precipitar la cal y la dureza desaparece.Por esto se llama “dureza temporal”.Por esto se llama “dureza temporal”.Además existe la dureza permanente debida a Además existe la dureza permanente debida a otras sales solubles de calcio y magnesio, otras sales solubles de calcio y magnesio, generalmente los sulfatos como el CaSOgeneralmente los sulfatos como el CaSO44 (yeso). (yeso).La dureza temporal va unido a un pH básico. La La dureza temporal va unido a un pH básico. La dureza permanente también se puede dar en dureza permanente también se puede dar en aguas neutras o incluso ácidas.aguas neutras o incluso ácidas.
El agua – la dureza
Medidas para la dureza y su conversiónMedidas para la dureza y su conversión
mg/l Ca mg/l Mg
mg/l CaCO3
º Alemán º Francés
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 CaCO3
0,4 0,24 1 0,056 0,1
1 º Alemán 7,12 4,3 17,8 1 1,78
1 º Francés 4 2,4 10 0,56 1
El agua – la dureza
Tabla de dureza del AguaTabla de dureza del Agua
ppmppm µµS/cmS/cm ºfºf descripcióndescripción
0 - 700 - 70 0 - 1400 - 140 0 - 70 - 7 muy blandamuy blanda
70 - 15070 - 150 140 - 300140 - 300 7 - 157 - 15 blandablanda
150 - 250150 - 250 300 - 500300 - 500 15 - 2515 - 25 ligeramente duraligeramente dura
250 - 320250 - 320 500 - 640500 - 640 25 - 3225 - 32 Moderadamente Moderadamente duradura
320 - 420320 - 420 640 - 840640 - 840 32 -4232 -42 duradura
>420>420 >840>840 >42>42 Muy duraMuy dura
El agua – la dureza
¿Cómo se pueden eliminar la ¿Cómo se pueden eliminar la dureza y las sales del agua?dureza y las sales del agua?-- por destilación por destilación- por ósmosis inversa- por ósmosis inversa- por intercambio iónico- por intercambio iónico““enmascarando” los iones que enmascarando” los iones que provocan la dureza p.ej. con provocan la dureza p.ej. con polifosfatospolifosfatos o o EDTAEDTA se consigue se consigue que ya no pueden precipitar y sean que ya no pueden precipitar y sean eliminados con el agua.eliminados con el agua.
O
P
O
P
O
O
P
O
OO
O
O
O
H 2C
CH 2
N
NC H 2
CH 2
C
O
O
C
O
H
H 2 C
H 2C
O
H
C
O
O
H
C
O
O
H
El agua – la dureza
Extracto de la analítica del Agua de ValenciaExtracto de la analítica del Agua de Valencia
