Química del agua natural
El agua, es el compuesto del oxígeno más importante y determinante para la vida en la Tierra. Los estados físicos del agua se ajustan siempre al medio que nos rodea, como es el caso del estado líquido en el caso de los océanos, mares, lagos, etc.; el estado sólido en los casquetes de los polos y nieve en las montañas, o el estado de vapor presente en la atmósfera, o incluso en las nubes en forma de gotas líquidas.
El agua natural, no es pura en ninguno de los casos, así el agua de lluvia está constituida entre otras sustancias por oxígeno y dióxido de carbono en disolución. El H2O, es el compuesto más abundante del planeta y se encuentra cubriendo el 72 % de la corteza terrestre, siendo indispensable para la vida, llegando al valor de un 65% del peso de los seres humanos.
El agua se mantiene en estado líquido en el intervalo de temperatura idóneo para los procesos vitales. El oxígeno a su vez, en disolución acuosa es esencial también para la vida acuática.
El agua, es una de las pocas sustancias que al congelarse, cambia de estado, se expande, consiguiendo disminuir su densidad. Es por esto que la congelación se produce desde la superficie hacia abajo, pudiendo ser posible la vida acuática debajo de las capas de hielo.
En la Tierra, el agua se encuentra sometida a un ciclo natural. El vapor de agua que se encuentra en la atmósfera puede condensarse formando nubes, gotas de agua, o cristales de hielo, produciéndose precipitaciones. Una parte de las precipitaciones se ve producida en los mares, en cambio otra parte de las precipitaciones se producen en la litosfera, llegando a acumularse en forma de aguas superficiales e incluso se suele filtrar a través del suelo, conociéndose en este caso como aguas freáticas.
Los hombres utilizan dichas aguas con fines agrícolas, domésticos, e incluso industriales, antes de que estas terminen desembocando en los mares, en la gran parte de los casos.
La energía solar es el motor que provoca la evaporación del agua a la atmósfera, junto con el proceso de evaporación de las plantas, las cuales usan el agua para realizar procesos fotosintéticos que son de carácter indispensable para los procesos vitales que tienen lugar en los seres vivos.
Aunque sea tan sólo un 0.001 % del agua de la Tierra la que se encuentra en la atmósfera, dicha presencia juega un papel fundamental para la vida en el planeta, pues provoca la absorción de la radiación infrarroja, importante para la regulación de la temperatura atmosférica. Se calcula que el agua de la atmósfera se renueva completamente según el ciclo del agua cada doce años aproximadamente, en cambio, el tiempo necesario para la renovación completa del agua de ríos, etc., es de entorno a una veintena de años.
El agua tiene un rol excepcional como disolvente de sustancias de naturaleza químicas diversas. Sustancias como por ejemplo el nitrógeno, no ven sufridas alteraciones al disolverse, sin embargo, el dióxido de carbono (gas), cuando se disuelven, dan lugar a una serie de equilibrios como:
CO2 (ac) + H2O (l) ↔ H2CO3 (ac)
H2CO3 (ac) ↔ HCO3^- (ac) + H^+ (ac)
HCO3^- (ac) ↔ CO3^2- (ac) + H^+ (ac)
El pH del agua, hace condicionar los iones dominantes, como el ion HCO3^- que es más abundante en el agua de mar (tiene un pH entorno al 8.2), a la vez que la solubilidad baja del carbonato de calcio hace que se vea favorecida su precipitación. Algunas otras sustancias de carácter iónico están disociadas en iones, como por ejemplo es el caso del Na^+ y el Cl^-, en el caso del NaCl o sal común.
El pH del agua de lluvia tiene aproximadamente un valor de 5.7, ya que contiene dióxido de carbono. En zonas que se encuentran contaminadas por óxidos de azufre o de nitrógeno, el agua de la lluvia es bastante más ácida ( tiene un pH que va de 3 a 5, es decir, lluvia ácida).
El agua, en muchas reacciones, participa como reactivo, por ejemplo en el caso de la transferencia de protones o electrones.