MEDIO HIDRICO1.- EL AGUA.- Agua, nombre común que se aplica al estado líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O. El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos. El agua actúa como disolvente transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. La sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua, que sirve para transportar los alimentos y desechar el material de desperdicios

2.-Propiedades físicas1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa2) Color: incolora3) Sabor: insípida4) Olor: inodoro5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C6) Punto de congelación: 0°C7) Punto de ebullición: 100°C8) Presión critica: 217,5 atm.9) Temperatura critica: 374°C

3.-Propiedades como disolventeEl agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas+ y - , lo que da lugar a disoluciones moleculares Fig. 2. También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

4.-Propiedades químicas1) Reacciona con los óxidos ácidos2) Reacciona con los óxidos básicos3) Reacciona con los metales4) Reacciona con los no metales5) Se une en las sales formando hidratos6) Los anhídridos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.7) Los óxidos de los metales reaccionan con el agua para formar hidróxidos.8) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.9) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).10) El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.

DifusiónProceso mediante el cual ocurre un flujo de partículas (átomos, iones o moléculas) de una región de mayor concentración a una de menor concentración, provocado por un gradiente de concentración. Si se coloca un terrón de azúcar en el fondo de un vaso de agua, el azúcar se disolverá y se difundirá lentamente a través del agua, pero si no se remueve el líquido pueden pasar semanas antes de que la solución se aproxime a la homogeneidad.

ÓsmosisFenómeno que consiste en el paso del solvente de una solución de menor concentración a otra de mayor concentración que las separe una membrana semipermeable, a temperatura constante. En la ósmosis clásica, se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar sube visiblemente. Una membrana semipermeable idónea para este experimento es la que existe en el interior de los huevos, entre la clara y la cáscara. En este experimento, el agua pasa en ambos sentidos a través de la membrana. Pasa más cantidad de agua hacia donde se encuentra la disolución concentrada de azúcar, pues la concentración de agua es mayor en el recipiente con agua pura; o lo que es lo mismo, hay en ésta menos sustancias diluidas que en la disolución de azúcar. El nivel del líquido en el tubo de la disolución de azúcar se elevará hasta que la presión hidrostática iguale el flujo de moléculas de disolvente a través de la membrana en ambos sentidos. Esta presión hidrostática recibe el nombre de presión osmótica. Numerosos principios de la física y la química intervienen en el fenómeno de la ósmosis en animales y plantas.

CapilaridadEs el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de pequeño diámetro (tubo capilar), o en un medio poroso (por ej. un suelo), debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie del sólido. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares, es decir, tubos de diámetro muy pequeño.

5.-Carácter ácido BaseEl Agua H2O es una sustancia neutra...cuando el agua se descompone da como resultado 1 Catión H*+1 y un Anión OH*-1.Cualquier sustancia que disuelta (es decir, disociada) aumente la cantidad de cationes H, Sera una sustancia Acida. Cualquier sustancia que aumente la Cantidad de aniones OH, se un hidróxido o base Una sustancia es acida si al disociarse Libera Cationes H*+1 Y se Base si aumenta Si Libera aniones OH*-1

6.-Oxidación Reducción a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:- El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.- El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

7.-Aguas Naturalesse entiende por agua natural un sistema de cierta complejidad, no homogéneo, que puede estar constituido por una fase acuosa, una gaseosa y una o más fases sólidas.La composición química de las aguas subterráneas, al cabo de un determinado tiempo, se encuentra en equilibrio químico-físico con el contenido de gases y de fases sólidas disueltas. Estos equilibrios dependen de la temperatura y de la presión del sistema y cualquier cambio en esas condiciones produce una variación en la composición química, que da lugar a una mayor disolución de los minerales o a la precipitación de éstos por recombinación iónica.

8.-Composición química del agua naturalEl agua natural constituye un sistema complejo y heterogéneo, formado por una fase acuosa, una gaseosa y una o varia fases sólidas, las cuales se encuentran interactuando entre sí mediante equilibrios químicos regidos por leyes termodinámicas, y en cuya composición química intervienen, además, otros factores (geológicos, hidrogeológicos, geomorfológicos, pedológicos, microbiológicos, climáticos y ambientales).El agua natural en su conjunto constituye un recurso renovable que interviene en el ciclo hidrológico. Se ha demostrado que su cantidad global no varía, aunque sí su cantidad local y su calidad. Uno de los subsistemas del agua natural lo constituye el agua mineral, cuya composición es estable y es considerado un recurso mineral.

9.-Factores que determinan la composición del aguaEl agua es un líquido constituido por dos sustancias gaseosas: oxigeno e hidrógeno, un volumen de oxigeno por 2 de hidrógeno; su fórmula química es el H2O.La composición del agua la podemos comprobar efectuando la electrólisis de dicha sustancia.ElectrólisisEs un conjunto de fenómenos físicos y químicos que ocurre cuando pasa la corriente eléctrica a través de un electrolito.Electrólisis del aguaSe efectúa diluyendo en el agua, una gota de ácido sulfúrico o hidrógeno de sodio, descomponiéndose al paso de la corriente eléctrica depositándose oxigeno en el ánodo e hidrógeno en el cátalo.

10.-Aguas durasEl agua dura es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de calcio y magnesio. Aunque otros minerales, como el estroncio, el hierro y el manganeso, también contribuyen al endurecimiento del agua, lo hacen en menor grado, ya que generalmente están disueltos en el agua en pequeñas cantidades.Las aguas duras no son perjudiciales para la salud, sino todo lo contrario: aportan un porcentaje significativo de la ingesta diaria recomendada de calcio y magnesio, y pueden prevenir la aparición de distintas patologías.Se denomina “agua dura” al agua obtenida de fuentes naturales (ríos, lagos, vertientes, pozos) debido a que ella no es químicamente pura, pues contiene materia inorgánica y orgánica, tanto en solución como en suspensión.

11.-TratamientosTratamiento de agua potableSe denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP2) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios:• combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo,• tratamiento integrado para producir el efecto esperado,• tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica relacionada con algún tipo de contaminante).

Tratamiento de aguas residuales por medios biológicosEste tipo de plantas de tratamiento constan de un biodigestor anaerobio (que como su nombre lo dice digiere las aguas negras) y un sistema de humedales artificiales que asemejan a la naturaleza para terminar el proceso de limpieza del agua tal como sucede en el medio natural por medio de plantas como carrizos o alcatraces que son muy eficientes al depurar el agua después del proceso de digestión biológica. La eficiencia de este sistema para la remoción de coliformes (fase biodigestor) en función de efecto filtro eliminando microorganismos patógenos por exposición de ambientes adversos, tiene una tasa de 80 hasta al 90 %, complementándose con la segunda fase (humedales) al 100 % de eliminación de bacterias patógenas.

¿Qué tipos de tratamiento de aguas existen?- Tratamiento de aguas Aerobio:En este tipo de tratamiento se llevan a cabo procesos catabólicos oxidativos. Como el catabolismo oxidativo requiere la presencia de un oxidante de la materia orgánica y normalmente este no esta presente en las aguas residuales, él requiere ser introducido artificialmente. La forma más conveniente de introducir un oxidante es por la disolución del oxígeno de la atmósfera, utilizando la aireación mecánica, lo que implica altos costos operacionales del sistema de tratamiento. Adicionalmente la mayor parte de la DQO de la materia orgánica es convertida en lodo, que cuenta con un alto contenido de material vivo que debe ser estabilizado. Las desventajas de este proceso son:• Altos costos operacionales• Producción de malos olores• Altos gastos de Energía• Altas producciones de Lodos que necesitan tratamiento para ser utilizados.• Uso de Químicos • Personal muy capacitado para su operación

- Tratamiento de Aguas Anaerobio:La digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica; como no hay presencia de un oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido. En vista de que no hay oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido.

12.-Alcalinidad y acidez de las aguasEl PH: Es una expresión del carácter ácido o básico de un sistema acuoso. Se denomina además como una medida de la intensidad ácida o alcalina de una muestra de agua, que define los términos de “Acidez y/o Alcalinidad”, en la medida en que estos últimos expresan especialmente “la capacidad amortiguadora de la muestra”, más que su carácter ácido o básico propiamente dicho. La Alcalinidad y/o Acidez hace referencia a la abundancia de iones de hidrogeno en una disolución acuosa (en relación con los iones presentes en agua pura).La acidez, se refiere a su capacidad para reaccionar con una base fuerte hasta un determinado valor de PH. Al obtener su medida, se permite cuantificar las sustancias acidas presentes en un cuerpo de aguas o un residuo líquido, con el fin de neutralizar y adecuar el agua para un determinado fin o aplicación, además se toma (la acidez con PH<5).

PH, ALCALINIDAD Y ACIDEZ Por otra parte tenemos que la Alcalinidad es causada principalmente por los bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos presentes en la muestra. La alcalinidad es un indicador importante que permite la coagulación química. Generalmente la alcalinidad en aguas residuales es ligeramente mayor a las naturales, por las descargas de químicos. Los conceptos dePH, Alcalinidad y Acidez se relacionan mutuamente debido a que el PH de la muestra se utiliza como criterio para determinar si la capacidad amortiguadora de una muestra de agua se ha de medir en función de su acidez o en función de su alcalinidad. En este sentido los conceptos de PH, Acidez y Alcalinidad, se asemejan mucho a los de temperatura y calor.

13.-Reacciones generales de la formación de compuestos complejos y quelatosEl proceso de formación del quelato se conoce como quelatación o quelación. El producto de tal reacción es un anillo heterocíclico. Un quelante es un ligando polidentado que se coordina a un ion central por dos o más átomos dativos. Los anillos de 5 a 6 miembros poseen más estabilidad, por lo que se diseñan quelantes polidentados, es decir, multiligantes, para lograr complejos de alta estabilidad. La formación de quelatos polidentados da por resultado un compuesto mucho más estable que cuando el metal se une solamente con un átomo ligante (monodentado). Esto se debe sobre todo a efectos entrópicos, ya que después de la primera coordinación las demás etapas suelen producirse liberando los ligandos coordinados anteriormente y aumentando así la entropía del sistema.

Las sustancias húmicas son sumamente complejas en su composición y naturaleza química. Estos compuestos representan la mayoría del carbono orgánico coloidal en el agua marina y originriamente se llamaron gelbstoff (sustancias amarillas) por el color amarillo que desarrolló el agua en su presencia. Gran parte de las sustancias húmicas se forma como resultado de la actividad microbiana sobre restos de plantas y animales. El aporte anual de humus al agua de origen planctónico es aproximadamente 4% de la producción primaria anual y estima que es 1,15 Gt de C. Cada año 0,18 Gt de C de las sustancias húmicas solubles en agua de origen terrígeno entran en el océano. Así, la cantidad total anual de sustancias húmicas en el agua de mar es 1,33 Gt de C (Skopintsev, 1971).

Las sustancias húmicas en aguas naturales son macromoléculas de carácter ácido, las cuales son relativamente estables contra las degradaciones bioquímicas. Hay sustancias húmicas que son producidas in situ por transformaciones microbianas desde una gran variedad de compuestos bioquímicos, derivados de las células muertas y de productos extra-celulares de diversos organismos acuáticos (proteínas algales, carbohidratos, lípidos y fenoles).

15.-Metales en aguas formando compuestos órgano-metálicos Un compuesto organometálico es un compuesto en el que los átomos de carbono de un ligando orgánico forman enlaces covalentes con un átomo metálico. Los compuestos basados en cadenas y anillos de átomos de carbono se llaman orgánicos, y éste es el fundamento del nombre organometálicos. La característica de estos compuestos es la presencia de enlaces entre átomos de metal y de carbono (que pueden ser sencillos, dobles o triples) y por tanto no se consideran organometálicos aquellos compuestos en que un metal se une a una molécula o fragmento por un átomo distinto del carbono, como ocurre en algunos compuestos de coordinación.