INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESIA TICOMAN

ING. GEOLGICA

GRUPO: 1GM2

QUIMICA APLICADA A LAS GEOCIENCIAS

TEMA: SUSTANCIAS CONTENIDAS EN LAS AGUAS NATURALES

EQUIPO # 7INTEGRANTES:Bohrquez Toribio Felipe de JessEscobar Fernndez MarianGarca Guerrero FernandoSnchez Campos Patricia Esmeralda Santiago Santiago JuanVelasco Morales Ludi Yaneth

PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS DEL AGUA

Agua, sustancia lquida formada por la combinacin de dos volmenes de hidrgeno y un volumen de oxgeno, que constituye el componente ms abundante en la superficie terrestre.Se crey que el agua era un elemento, Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto formado por oxgeno y por hidrgeno, siendo su formula H2O.El agua es la nica sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia: slido, lquido y gas.

SLIDOS TOTALES Los slidos totales es la suma de los slidos disueltos y en suspensin que la muestra de agua pueda contener

SLIDOS DISUELTOSEl total de Slidos Disueltos (TSD) es una medida de las sustancias orgnicas e inorgnicas, en forma molecular, ionizada o micro-granular, que contienen los lquidos, en nuestro caso, el agua y son indistinguibles, para considerarse TSD, las sustancias deben ser lo suficientemente pequeas como para pasar una criba o filtracin, aprx. del tamao de 2m.La medida TSD tiene como principal aplicacin el estudio de la calidad del agua de los ros, lagos y arroyos. Aunque el TSD no tiene la consideracin de contaminante grave, es un indicador de las caractersticas del agua y de la presencia de contaminantes qumicos, es decir, de la composicin qumica y concentracin en sales y otras del agua.

Los slidos disueltos, consisten de sales inorgnicas disueltas, por lo que su presencia en el agua es en forma de cationes o de aniones.

Cationes: Ca+2, Mg+2, Na+, K+ Al+3, Zn +2, Cu+2......

Aniones:HCO3-, Cl-, NO3-, SO4-2, F-, CO3-2, ........

En una solucin, el principio de la electro-neutralidad de las soluciones salinas establece que el nmero de equivalentes de cationes y aniones debe ser exactamente el mismo.

CMO MEDIR TSD?Son dos los principales mtodos de medicin del TSD (Total de Slidos Disueltos)

Mtodos de gravimetraConsiste en evaporar el agua hasta dejar los residuos que pueden ser pesados. Suele ser el mtodo ms exacto, salvo que el agua analizada tenga un TSD con una proporcin elevada de elementos orgnicos con bajo punto de ebullicin (ya que se evaporan).

Mtodos de conductividadEst relacionado con la concentracin de los slidos disueltos ionizados en el agua. Los iones del TSD del agua hacen que el agua pueda conducir una corriente de que puede ser medida usando un lector de TSD o un conductmetro.

CUL ES EL OBJETIVO DE MEDIR TSD? Analizar el TSD del agua tiene cantidad de aplicaciones, ya que permite:

Averiguar por qu el agua tiene mal sabor, elevados valores producen el sabor amargo, a metal o salado

Cuidar la salud, un elevado TSD puede indicar la presencia de minerales txicos

Analizar la dureza del agua, un elevado TSD indica dureza del agua

Mantener los cultivos, los vegetales necesitan agua con un bajo TSD

Realizar el mantenimiento de la piscina, elevados TSD propician la aparicin de algas y otros.

SLIDOS EN SUSPENSIN En qumica, suspensin es una mezcla heterognea formada por un slido en polvo y/o pequeas partculas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio lquido (fase dispersante o dispersora). Las partculas que forman parte de una suspensin pueden ser microscpicas, y de tamao variado.

Losslidos en suspensinson partculas slidas pequeas, inmersas en un fluido enflujo turbulentoque acta sobre la partcula con fuerzas en direcciones aleatorias, que contrarrestan la fuerza de la gravedad, impidiendo as que el slido se deposite en el fondo. Los factores que influyen para que una partcula no se decante en el fondo son:

Tamao,densidad (la densidad de la partcula es menor o igual que la del agua)y forma de la partcula;Velocidad del agua.Tambin el TSS, es un parmetro utilizado en la calificacin de la calidad del agua y en el tratamiento de aguas residuales. Indica la cantidad de slidos (medidos en mg/l), presentes en suspensin. Es asociado con la turbidez del agua.

Los slidos en suspensin pueden ser de: Origen orgnico: Los materiales orgnicos tienen origen animal o vegetal. Las sustancias orgnicas siempre contienen carbono, oxgeno e hidrgeno.

Origen inorgnico. Las sustancias inorgnicas tienen, por otro lado, origen mineral y no suelen contener carbono. La concentracin mxima de slidos en suspensin en un agua residual no debe superar los 500 mg/l.

CONSECUENCIASIncrementa la turbidez del agua y la de los slidos disueltos.

Estos slidos en suspensin producen el color aparente en las aguas y disminuyen el paso de radiacin solar, lo que lleva consigo una disminucin de la fotosntesis y muerte de las plantas a las que no les llega esta radiacin.

Estos depsitos de slidos pueden tambin acarrear problemas por crear condiciones anaerobias y pueden sedimentar en las aguas receptoras formando depsitos que destruyen la fauna del fondo (alimento de los peces) y los lugares de desove.

Tambin pueden producir problemas en los peces debido a que se pueden depositar en las branquias.

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FORMA DE ELIMINARTodos los slidos en suspensin se pueden eliminar del agua mediante filtrado; sin embargo, si los slidos en suspensin tienen una densidad mayor que el agua, estas partculas se pueden eliminar tambin por sedimentacin, si la turbulencia del agua es mnima.

COLOIDESLos coloides son las partculas de muy bajo dimetro que son responsables de la turbidez o del color del agua superficial. El dimetro de los coloides est comprendido entre 1 m y 1nm. La proporcin superficie/volumen da muy buenas caractersticas de adsorcin de los coloides para los iones libres. Este fenmeno de la adsorcin del ion implica la presencia de la carga electrnica en su superficie que da lugar a algunas fuerzas de repulsin. Este es el porqu de que los coloides son tan estables en la solucin.Las aguas naturales portan en suspensin mucha cantidad de materias orgnicas e inorgnicas de pequeo tamao que no estn disueltas y que constituyen sistemas dispersos o coloidales.Una propiedad interesante de los de los coloides en general es la de provocar la dispersin de luz mediante efecto Tyndall, dando lugar a la turbidez o falta de transparencia en el agua.Otra propiedad relevante de los coloides es la de ser muy sensibles a la adicin de cantidades discretas de electrolitos al medio acuoso. Mediante esta prctica se logra la precipitacin de una disolucin coloidal, proceso al que se le denomina floculacin, y al precipitado obtenido, gel. Este proceso es inherente al de la clarificacin de aguas a potabilizar y tambin en la depuracin de aguas residuales.

CLASES DE COLOIDESLos coloides hidrofbicos son responsables de la coloracin del agua y tienen bsicamente un origen orgnico con una parte R-NH2o R-OH. Estas partes electronegativas crean enlaces de hidrgeno con las molculas de agua. Esta capa se opone a la unin de los coloides y es el factor de la estabilizacin.

Los coloides hidroflicos son de origen mineral. En su superficie estn las cargas negativas concentradas que dan lugar a que la aglomeracin sea imposible. Los coloides nunca son bsicamente 100 % hidroflicos ni 100% hidrofbicos, el porcentaje dependen realmente de su constitucin molecular.

PROPIEDADES DE LOS COLOIDESAdsorcinPor su tamao, las partculas coloidales tienen una relacin rea/masa extremadamente grande, por ello son excelentes materiales adsorbentes.En la superficie de las partculas existen fuerzas de Van der Waals e incluso enlaces interatmicos que el estar insatisfechos pueden atraer y retener tomos, iones o molculas de sustancias extraas. A esta adherencia de sustancias ajenas en la superficie de una partcula se le llama adsorcin. Las sustancias adsorbidas se mantienen firmemente unidas en capas que suelen tener no ms de una o dos molculas (o iones) de espesor. Aunque la adsorcin es un fenmeno general de los slidos, resulta especialmente eficiente en dispersiones coloidales, debido a la enorme cantidad de rea superficie.

Efecto TyndallConsiste en que un haz luminoso se hace visible cuando atraviesa un sistema coloidal. Este fenmeno se debe a que las partculas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones hacindola visible. Los rayos de luz pueden ser vistos al pasar a travs de un bosque, por ejemplo, como resultado de la dispersin de la luz por las partculas coloidales suspendidas en el aire del bosque.Aunque todos los gases y lquidos dispersan la luz, la dispersin por una sustancia pura o por una solucin es muy pequea, que generalmente no es detectable.

Movimiento brownianoEl movimiento desordenado de dichas partculas coloidales es debido al bombardeo o choque con las molculas del medio dispersante, y en los ejemplos citados seria por las molculas presentes en el aire (N2, O2, Ar, Cr2)El movimiento se conoce como movimiento browniano en memoria del botnico ingles Robert Brown, quien observo por primera vez este movimiento irregular de partculas en 1827, mientras estudiaba con el microscopio el comportamiento de los granos de polen suspendidos en agua. El movimiento browniano impide que las partculas coloidales se asienten o sedimentos.

ElectroforesisConsiste en la migracin de partculas coloidales cargadas dentro de un campo elctrico. Como sealamos oportunamente, las partculas coloidales adsorben iones en su superficie cargndose positiva o negativamente, aunque todo el sistema coloidal es elctricamente neutro, estas partculas viajan hacia los electrodos (ctodo y nodo) mediante fuerzas elctricas de atraccin.

DilisisSe define como el movimiento de iones y molculas pequeas a travs de una membrana porosa, llamada membrana dialtica o dializante, pero no de molculas grandes o partculas coloidales. La dilisis no es una propiedad exclusiva de los coloides, puesto que ciertas soluciones tambin se pueden dializar, por ejemplo, los bioqumicos utilizan con frecuencia la dilisis para separar molculas protenicas de iones acuosos.En los coloides, la dilisis permite purificar el sistema coloidal, puesto que se eliminan iones y otras molculas pequeas consideradas impurezas. Se utilizan como membranas dialticas, el celofn y las membranas de origen animal.

FORMA DE ELIMINACIN

En los coloides, cada partcula se encuentra estabilizada por una serie de cargas de igual signo sobre su superficie, haciendo que se repelan dos partculas vecinas como se repelen dos polos magnticos. Puesto que esto impide el choque de las partculas y que formen as masas mayores, llamadas flculos, las partculas no sedimentan. Las operaciones de coagulacin y floculacin desestabilizan los coloides y consiguen su sedimentacin. Esto se logra por lo general con la adicin de agentes qumicos y aplicando energa de mezclado. Los trminos Coagulacin y Floculacin se utilizan ambos indistintamente en colacin con la formacin de agregados. Sin embargo, conviene sealar las diferencias conceptuales entre estas dos operaciones. La confusin proviene del hecho de que frecuentemente ambas operaciones se producen de manera simultnea. Para aclarar ideas definiremos Coagulacin como la desestabilizacin de la suspensin coloidal, mientras que la Floculacin se limita a los fenmenos de transporte de las partculas coaguladas para provocar colisiones entre ellas promoviendo su aglomeracin. Por tanto: Coagulacin: Desestabilizacin de un coloide producida por la eliminacin de las dobles capas elctricas que rodean a todas las partculas coloidales, con la formacin de ncleos microscpicos. Floculacin: Aglomeracin de partculas desestabilizadas primero en microflculos, y ms tarde en aglomerados voluminosos llamados flculos.

GASES DISUELTOSEn los ecosistemas acuaticos, podemos encontrar de cinco a seis gases disueltosque participan en procesos biolgicos importantes. Dichos gases difieren unos de otrosen su comportamiento fisicoqumico y en su fuente de origen. Estos gases son:

Oxgeno(O2), Nitrgeno (N2), Bixido de carbono (CO2), Sulfuro de hidrgeno (H2S), Metano (CH4), y Amoniaco (NH3).

La fuente primaria de algunos de estos gases se encuentra en la atmsfera. En el caso particular del nitrgeno y el oxgeno, estos resultan ser los gases ms abundantes en la atmsfera: N2 (78%) y O2 (21%)

La fuente primaria de algunos de estos gases se encuentra en la atmsfera. En el caso particular del nitrgeno y el oxgeno, estos resultan ser los gases ms abundantes en la atmsfera: N2 (78%) y O2 (21%)

Adems de la atmsfera, podemos sealar otras fuentes de origen para algunos de losgases disueltos en agua. El bixido de carbono (CO2) es un gas atmosfrico que tambin es producido por procesos catablicos (respiracin aerobia, respiracin anaerobia y en menor grado por fermentacin). El oxgeno, a su vez, es uno de losproductos del proceso de fotosntesis en plantas, algas y cianobacterias.

Hay otros gases que se producen y originan nicamente en el cuerpo acutico. Tal es elcaso de metano, sulfuro de hidrgeno y amoniaco. El metano se origina de ladescomposicin anaerobia de materia orgnica, (acetato y compuestos metilados talescomo metanol) o de la reduccin de CO2 a expensas de hidrgeno molecular (H2).

FUENTES DE GASES

El sulfuro de hidrgeno (H2S) se origina de la actividad metablica de bacterias yreacciones qumicas abiticas. An cuando este gas es muy soluble en agua, rara vezse encuentra en la atmsfera, as que no entra a los ambientes acuticos a travs de lasuperficie del agua.

El amoniaco (NH3), se origina de varios procesos biolgicos:

es un componente de las excreciones de invertebrados acuticos, generado por el proceso de amonificacin,

(2) es el producto principal de la fijacin de N2 por procariotas y

(3) es un producto de la actividad metablica de varios microorganismos heterotrofos que llevan a cabo la amonificacin de molculas orgnicas nitrogenadas y la amonificacin de nitrato (respiracin anaerobia).

An cuando el amoniaco es un gas extremadamente soluble, el mismo es generalmente removido del ambiente inmediato a los organismos, antes de que se desarrollen efectos txicos..

FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD DE GASES EN AGUA

Presin parcial:La Ley de Henry establece que a temperatura constante la cantidad de gas que absorbeun volumen de lquido, es proporcional a la presin en atmsferas que el gas ejerce en el medio.c = k pDonde:c = concentracin de gas que se absorbe (solubilidad del gas) expresada en mg/Kg; moles/L ; milimoles/L; mg/L, ml/Lp = presin parcial que ejerce el gask = factor de solubilidad correspondiente a cada gas

La mayora de los gases obedecen bastante bien la ley de Henry, permitindonospredecir la concentracin de un gas atmosfrico en el agua. No obstante, el bixido decarbono (CO2) se puede combinar con varios cationes una vez entra a cuerpos de aguanaturales. Esto trae como consecuencia que la abundancia de dicho gas en agua seamayor a los valores que nos pronostica la ley de Henry. Encontramos CO2 en agua tantoen forma libre como en forma combinada.

Efecto de altitud:Con un aumento en altitud, a una atmsfera ms rarificada, disminuye el valor p en lafrmula anterior. Por consiguiente, la solubilidad, expresada en trminos de la cantidadde gas disuelto en equilibrio con el aire, disminuye. Cuando medimos las concentraciones de gases disueltos en ambientes acuticos ubicados a diferentes altitudes es necesario corregir el valor de presin parcial (p) y la solubilidad del gas (k)

Efecto de temperatura:Manteniendo la presin parcial de un gas (p) constante, la solubilidad disminuye segn la temperatura aumenta. Esta relacin inversa nos permite generalizar que el agua fracontiene una mayor cantidad de gas en solucin que aguas tibias o calientes.

Efecto de salinidad:La presencia de varios minerales en solucin disminuye la solubilidad de un gas. Lareduccin de los valores de saturacin de gases en agua de mar, cuando se comparancon agua destilada, es cerca de un 20 %.