El agua - IDEAM

1 Autores: Martha Garc a (Hidrolog a y Recursos h dricos). F lix Dar o S nchez (Hidrolog a)1. 4. Rodrigo Mar n (Hidrolog a)2. H ctor Guzm n (Hidrolog a)3. Nelsy Verdugo (Recursos h dricos). Efra n Dom nguez (Ecolog a hidrometeorol gica)4. El agua Omar Vargas (Geolog a). Lorenzo Panizzo (F sico-qu mica ambiental)5. Nancy S nchez (F sico-qu mica ambiental). Jerem as G mez (F sico-qu mica ambiental). Guillermo Cort s (F sico-qu mica ambiental). 1 Profesor, facultad de Ingenier a Recursos H dricos. Universidad Central 2 Profesor, facultad de Ingenier a Civil. Universidad Cat lica de Con la colaboraci n de: Colombia Guillermo Rodr guez, Martha de Fl rez, lvaro 3 Profesor Postgrado Planeaci n Ambiental, Universidad Militar Moreno, Guillermo Olaya, Hernando Wilches, scar Nueva Granada 4 Profesor, facultad de Ingenier a Recursos H dricos.

2 Universidad Mart nez, Bernardo M ndez, Claudia Contreras, Central Patricia Le n, Ivonne Jaramillo, Mauricio Berm dez, 5 Profesor, facultad de Ingenier a Recursos H dricos, Universi- Ra l Ni o, Carlos Eduardo Mart nez, Blanca Ruth dad Central Moreno, Stella Gait n, Ana Mar a Hern ndez y Profesor, Instituto de Estudios Ambientales, IDEA. Universidad Nacional de Colombia Carlos M. P ez E l agua es un compuesto con caracter sticas nicas, de gran significaci n para la vida, el m s abundante en la naturaleza y determinante en los procesos f sicos, hacer una representaci n geom trica simple de la mol - cula del agua ; de acuerdo con ella, puede decirse que el tomo de ox geno tiene seis electrones en su rbita exte- qu micos y biol gicos que gobiernan el medio natural. rior, la cual, para ser estable, deber a tener ocho. Por su El agua , al igual que el fuego, la tierra y el aire, fue para parte, cada tomo de hidr geno tiene un electr n en su los griegos uno de los cuatro elementos que formaron el rbita, que, para ser estable, deber a tener dos.

3 De esta mundo. El griego Tales de Mileto cre a que el agua era el manera, dos tomos de hidr geno y un tomo de ox ge- principio de todas las cosas existentes. M s tarde no asocian' sus electrones exteriores para dar la configu- Emp docles, seguido por Plat n y Arist teles, la conside- raci n de la mol cula de agua . r como uno de los cuatro elementos b sicos del universo, Esta asociaci n no se hace de cualquier manera: los y luego, a fines del siglo XVIII, nadie puso en duda que el dos tomos de hidr geno interaccionan a los lados del agua fuera un elemento simple. En 1775 el qu mico fran- tomo de ox geno, de ello se derivan dos consecuencias c s Macquer obtuvo algunas gotas de agua por combus- de gran importancia. ti n del hidr geno; pese a ello, tres a os despu s escrib a En primer lugar, la extremada estabilidad de la mol - que el agua parec a ser una sustancia inalterable e indes- cula de agua a causa de que en el enlace entre el ox geno y tructible que no pod a ser descompuesta; tal era la tenaci- el hidr geno se origina una asociaci n de electrones en- dad con que se manten an las ideas de Plat n y Arist teles.

4 Lace llamado de covalencia ; por esta raz n es muy dif cil Pero una serie de experiencias qu micas demoler an disociar dicha mol cula, lo que le permite existir en con- las viejas nociones. El primero fue el f sico y qu mico diciones extremas y en diferentes lugares del universo. ingl s Henry Canvendish, quien en 1781 al estudiar los En segundo lugar, la asimetr a de la mol cula de agua : gases demostr que el agua es el resultado de una combi- a un lado, su componente de ox geno, de carga negativa, naci n del hidr geno llamado aire inflamable' con el y, al otro, su componente de hidr geno, de carga positi- ox geno de la atm sfera llamado aire vital' . va. De ah que la mol cula act e como un peque o im n. Grandes cient ficos como Monge, Priestley y Watt Las interacciones el ctricas entre el hidr geno de una contribuyeron al descubrimiento de la composici n del mol cula y los pares de electrones relativamente libres'.

5 agua . Pero es al qu mico franc s Lavoisier, asistido por el del ox geno de otra, dan lugar a un enlace molecular futuro astr nomo Laplace, a quien corresponde el m ri- llamado enlace de hidr geno'. Gracias a la presencia de to de haber comprendido y explicado la verdad: el 24 de estos enlaces, cada mol cula de agua tiene una tendencia junio de 1783, logr una verdadera s ntesis del agua a a asociarse con otras cuatro. partir de ox geno e hidr geno, demostrando que es un Un an lisis de la hidrosfera nos muestra que sta es compuesto de esos elementos; poco tiempo despu s rea- una mezcla de diferentes tipos de agua con la f rmula liz la experiencia inversa de la descomposici n del agua . com n H2O. Estos distintos tipos de agua se conforman Lavoisier fue, por lo dem s, quien dio sus nombres ac- por la uni n de is topos de ox geno e hidr geno.

6 En el tuales al ox geno y al hidr geno (este ltimo quiere decir caso del ox geno existen, adem s del O16, is topos pesa- productor de agua '). dos, O17 y O18, que pueden combinarse con el hidr ge- Hoy d a se sabe que la mol cula de agua resulta de la no com n de masa 1 o con otros m s pesados, como el combinaci n de un tomo de ox geno con dos de hidr - deuterio (D) y el tritio (T), con masa 2 y 3, respectiva- geno: mol cula aparentemente simple, pero cuyas pro- mente. De este modo se pueden formar te ricamente 42. piedades extraordinarias constituyen el fundamento mis- tipos isot picos de agua , de los cuales s lo siete son esta- mo de la vida terrestre . bles (no radiactivos). Hay que advertir que estas especies El agua aparentemente se resume en una simple f r- qu micas, deuteradas o tritiadas, se encuentran en con- mula: H2O, que es la caracter stica m s general de las centraciones muy bajas, s lo detectables con instrumen- grandes masas que cubren el 71% de la superficie de la tos sensibles.

7 Tierra (oc anos, casquetes polares, glaciares, aguas super- Con la variaci n de la temperatura se modifica la es- ficiales y subterr neas) y que conforman lo que se deno- tructura del agua : as , a 0 C est constituida b sicamente mina la hidrosfera. Seg n algunos autores en particu- por cadenas polim ricas (H2O)n; en cambio, a una tem- lar, ocean grafos esta gran masa de agua distribuida peratura de 4 C, la mayor parte de la masa de agua se uniformemente en la superficie de la tierra formar a una conforma de conglomerados cristalinos (Horne, 1982). capa de 4 km de espesor (Losiev, 1989). Algo que caracteriza al agua son sus anomal as en los Aunque la f sica moderna representa en forma com- puntos de ebullici n y congelaci n. Al analizar compues- pleja los tomos por medio de modelos orbitales, cabe tos qu micos semejantes a ella (H2S, H2Se y H2Te), se con.

8 EL MEDIO AMBIENTE EN COLOMBIA 115 El agua cluye que deber a hacer ebullici n a los -70 C y congelar- dulce y agua salada. Al agua natural con una baja con- se a los -90 C (Losiev, 1989). En lugar de hacerlo rom- centraci n de sales (menos de mg/L) se le llama piendo todas las reglas, el agua hace ebullici n a los 100 agua dulce y generalmente, previo tratamiento, se usa C y se congela a los 0 C. Sin embargo, en nubes situadas para producir agua potable. El agua natural que contie- a una altitud entre y m es posible encontrar ne una concentraci n de sales mayor a mg/L se gotas de agua superfr as con temperaturas entre 0 y -25 considera salada, aunque este t rmino com nmente se C (Moran y Morgan, 1994). Otra particularidad del agua asocia con el agua de mar, que contiene en promedio consiste en que es de las pocas sustancias que al solidificarse una concentraci n de sales entre y mg/.

9 Resulta con una densidad m s baja que en su estado l qui- L. Sin embargo, para algunos mares estas concentracio- do; por esto el hielo flota en el agua . nes pueden ser superiores: por ejemplo, para el Medite- Desde el punto de vista qu mico es excepcional su rr neo y el mar Rojo alcanzan mg/L. No obstan- importancia, ya que la casi totalidad de los procesos qu - te, existen distintos grados de salinidad intermedios, micos que ocurren en la naturaleza tienen lugar en sustan- como en el caso de las aguas estuarinas y de las ci nagas. cias disueltas en agua . El agua es un medio de transporte Realmente se trata de variaciones en la salinidad por in- de nutrientes; ese trata de una cualidad muy importante fluencia de las aguas continentales y de las lluvias. para la vida, ya que para algunos ecosistemas el agua sirve Millones de a os atr s la tierra se encontraba desnu- de recipiente de sustancias vitales para su existencia.

10 Da, sin cobertura vegetal, expuesta a la acci n del agua y El agua tiene otras muchas propiedades, como su fa- sometida a grandes procesos de erosi n. Fue entonces cilidad para disolver una gran cantidad de sustancias (de cuando los oc anos alcanzaron sus niveles de salinidad ah que rara vez sea pura), su fuerte tendencia a empapar b sica. Este proceso a n contin a con menor intensi- las paredes de los tubos capilares y ascender por ellos, su dad, pero sin perder importancia. Actualmente, en los propensi n a dejarse atrapar en la constituci n de nu- ciclos biogeoqu micos en especial, en el ciclo merosas rocas, en forma de hidratos que, como el palo, hidrol gico circulan las sales marinas manteniendo re- adoptan a veces los colores m s tornasolados. lativamente constante la concentraci n de sales del mar. El agua tiene una capacidad calor fica alta.