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.

3 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. 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.

4 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. 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.

5 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'. 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'.

6 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. 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 ').

7 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.

8 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.

9 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/.

10 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.