Aigua
De Viquipèdia
Dreceres ràpides:
navegació,
cercaAigua
Aspecte
Líquid incolor
Número CAS[7732-18-5]
Propietats
Densitat i
fase1, g/cm3 líquid a 4
°CPunt de fusió273,15
K (0
°C)
Punt d'ebullició373,15 K (100
°C)
Punt crític674 K a 2,21 × 107 Pa
Acidesa (pKa)
15.74
Basicitat (pKb)
15.74
Viscositat1
mPa·s a 20 °C °C
Estructura
Geometria molècularTermoquímica
ΔfH0gas-241,83
kJ/
molΔfH0líquid
-285,83 kJ/mol
ΔfH0sòlid
-291,83 kJ/mol
S0gas, 1 bar188,84 J/mol·K
S0líquid, 1 bar
69,95 J/mol·K
S0sòlid
41 J/mol·K
Perills
MSDSMSDS externaNFPA 7040
0
0
IngestióNecessària per a la
vida; el seu consum excessiu pot produir dolors de cap, confusió i rampes. Pot ser fatal en quantitats excessives
InhalacióNo és tòxica. Pot dissoldre el
surfactant dels pulmons. La sufocació en l'aigua es denomina
ofecPellLa immersió prolongada pot causar descamació
UllsNo és perillosa per als ulls
Compostos relacionats
Altres
solventsAcetonaMetanolCompostos relacionats
Aigua oxigenadaAigua pesantGelSi no s'indica el contrari, les dades són pels materialsen
condicions estàndard (25 °C, 100 kPa)Avís d'exempció de responsabilitatZona d'Habitabilitat Estel·lar del
Sistema Solar en relació al
Sol i a altres hipotètiques
estrelles de diferent mida.
L'aigua és un
compost químic transparent, inodor, insípid, quimicament format per
hidrogen i
oxigen, de
fórmula empírica H2O, el qual, en un estat més o menys impur, constitueix la pluja, els mars, els llacs, els rius, etc. A la natura tota l'aigua es troba barrejada amb altres substàncies (sals minerals, gasos, partícules en suspensió,...). Mai no hi podrem trobar aigua pura. L'aigua pura només es pot obtenir en el
laboratori mitjançant processos de purificació, com ara la destil·lació.
L'aigua és una
substància amb una estructura química peculiar. La disposició a l'espai dels dos àtoms d'hidrogen respecte l'àtom central d'oxigen permet la formació d'
enllaços febles entre àtoms d'O i d'H de molècules diferents (
ponts d'hidrogen). Això afecta a les propietats físiques de l'aigua, sobretot les temperatures de
fusió i
ebullició, que són relativament altes comparades amb substàncies químiques de pes molecular similar com per exemple el
metà, l'
amoníac, l'
età, la seva capacitat de dissoldre substàncies polars, i la corba densitat temperatura alterada (per això el gel flota sobre l'aigua líquida).
Com totes les substancies, l'aigua pot canviar d'estat. Hom es refereix a l'aigua es refereix a l'estat
líquid,
gel a l'aigua en estat
sòlid, i a
vapor a l'aigua en estat
gasós. La
temperatura de fusió de l'aigua, a una pressió de 1013 hPa, és de 0 ºC, i la d'
ebullició de 100 ºC (a la mateixa pressió).
Taula de continguts
//
Propietats físiques i químiques bàsiques
A temperatura ambient és líquida, inodora, insípida i incolora, tot i que adquireix una lleu tonalitat blava en grans volums, a causa de la refracció de la llum en travessar-la, ja que absorbeix amb major facilitat les longituds d'ona llarga (vermell, taronja i groc) que les longituds d'ona curta (blau, violeta), desviant lleument aquestes últimes, provocant que en grans quantitats d'aigua aquestes ones curtes es facin apreciables.
Es considera fonamental per a l'existència de la vida. No es coneix cap forma de vida que tingui lloc en la seva ausència completa.
És l'únic compost que pot estar en els tres estats (sòlid, líquid i gas) a les temperatures que es donen en la Terra. Es troba en forma líquida als mars, rius, llacs i oceans; en forma sòlida, neu o gel, als casquets polars, en els cims de les muntanyes i als llocs de la Terra on la temperatura és inferior a zero graus Celsius; i en forma de gas es troba formant part de l'atmosfera terrestre com vapor d'aigua.
És el compost amb la calor latent de vaporització més alt, 540 cal/g (2,26 kJ/g) i amb la calor específica més alta després del
liti, 1 cal/g (4,18 J/g).
[
edita] Distribució de l'aigua a la
natura[
edita] L'aigua a l'
UniversHom creu que gran part de l'aigua que es troba a l'
Univers és un subproducte de la formació d'
estrelles mitjançant el següent procés: quan neixen les estrelles, el seu naixement està acompanyat per un fort
vent cap a l'exterior de materials gasosos i
pols. Quan aquest flux de materials impacta els gasos que envolten l'estrella, les
ones de xoc que es creen comprimeixen i escalfen aquests gasos i, com a conseqüència, es forma aigua.
[1][2][3] Això explicaria la presència d'aquest element als
núvols interestel·lars de la nostra
galàxia, la
Via Làctia, i, presumiblement, de totes les altres ja que els components que la formen (l'
hidrogen i l'
oxigen) es troben entre els elements més abundants de l'
Univers.
L'aigua, en forma de
vapor d'aigua, ha estat confirmada a les atmosferes de
Mercuri (3,4% i grans quantitats a l'exosfera),
[4][5] Venus (0,002%),
[6][7] la
Terra,
[8][9] Mart (0,03%),
[10][11] Júpiter (0,0004%),
[12] Encelade (91%)
[13] i als
exoplanetes HD 189733 b[14] i
HD 209458 b.
[15]Pel que fa a l'aigua líquida, aquesta és present a la
Terra (71% de la seua superfície)
[16] i a la
Lluna.
[17]Quant a l'aigua sòlida o
gel, és present als
casquets polars de la
Terra[18] i de
Mart,
[19][20] als
satèl·lits Tità,
[21] Europa[22][23] i
Encelade,
[24][25] i als
cometes[26][27] i als llocs d'on provenen (el
Cinturó de Kuiper[28][29] i el
Núvol d'Oort).
[30][
edita] L'aigua i la
Zona d'Habitabilitat Estel·lar (
ZHE)
L'existència d'aigua líquida i, en menor mesura, de les seues formes sòlides i gasoses a la
Terra són de vital per al manteniment de la
vida al nostre planeta i això és possible perquè es troba a la
zona habitable del
Sistema Solar. Si estigués una mica més a prop o més lluny del
Sol (al voltant d'un 5%, equivalent a 8.000.000 de km), les condicions que permeten l'existència simultània dels tres
estats de la matèria en relació a l'aigua serien molt menys probables.
[31]La
gravetat del nostre planeta permet l'existència de l'
atmosfera terrestre. En ella trobem gasos com el
vapor d'aigua i el
diòxid de carboni, els quals causen un
efecte hivernacle que ajuda a mantenir, d'una manera relativament constant, la
temperatura de la superfície de la
Terra. Si el nostre planeta fos més petit o tingués menor
massa, tindria una
atmosfera més prima i temperatures més extremes que impossibilitarien l'acumulació d'aigua (llevat dels
casquets polars com passa al planeta
Mart).
[32]L'estat de l'aigua també depèn de la
gravetat d'un
planeta: si un planeta és prou massiu, la seua aigua pot ésser
sòlida, fins i tot a altes temperatures, a causa de la gran
pressió provocada per la
gravetat.
[33][
edita] Aigua a la
TerraUna
cascada a
Àfrica[
edita] Origen de l'aigua
Un 71% de la superficie de la Terra està dominada per els oceàns un total de 97,23% d'aigua. El 0,009% són llacs; el 0,61% són aquifers; el 2,15% són els dos pols de la terra; el 0,0001% són rius; el 0,001% pertanya a l'atmosfera; el 0,005% és la humitat del terra acumulada; el 0,008% mars interiors.
Els científics pensen que els constituents químics de l'aigua (
oxigen i
hidrogen) han d'haver existit en el núvol primitiu que donà origen al nostre
Sistema Solar, fa aproximadament 4.500 milions d'anys.
El jove Sistema Solar estava ple d'enderrocs i, quan molts d'aquests trossos de material planetari toparen contra el nostre planeta, van poder iniciar un procés en el qual l'
hidrogen i l'
oxigen congelats es vaporitzaren, lliurant-se així en l'
atmosfera terrestre.
Un cop que tots dos elements van estar presents a la Terra, la resta va haver d'ésser fàcil. L'
hidrogen és un element fàcilment inflamable i, quan es crema en presència de l'oxigen, s'uneix amb aquest últim element. Quan l'
oxigen i l'hidrogen es combinen en proporcions adequades (per a ser exactes, un àtom d'oxigen per cada dos d'hidrogen) llavors el que resulta és
vapor d'aigua.
Actualment existeix certa evidència que recolza aquesta teoria. És sabut que les roques del
mantell terrestre contenen aigua en una bona proporció. En la superfície del nostre planeta, les emisions volcàniques contenen una gran quantitat de
vapor d'aigua. Alguns
científics afirmen que aquesta addició d'aigua a l'
atmosfera terrestre pot encara arribar a ésser més gran, en la mesura que els volcans lliurin més
vapor d'aigua en l'aire.
La teoria anterior és molt acceptada i ha estat àmpliament investigada. Però n'existeix una altra, més recent, que suggereix que una bona part de l'aigua terrestre pot haver estat portada pels
cometes que foren capturats per la
gravetat terrestre, i que acabaren per impactar-se contra el nostre planeta.
És un fet comprovat que, durant tota la seva història, el planeta en el qual vivim ha sofert col·lisions de meteorits en repetides ocasions. Els
meteorits, a causa de la gran quantitat d'
energia de moviment que posseeixen, es vaporitzen completament en l'impacte; d'aquesta manera, van poder injectar
hidrogen i
oxigen a l'atmosfera terrestre.
Segons càlculs recents, no serien necessaris molts meteorits per a justificar la quantitat d'aigua que posseeix el planeta.
Com ha ocorregut en moltes ocasions al llarg de la història de la ciència, l'origen vertader de l'aigua en la Terra probablement hagi de veure amb ambdues idees. Com els procesos ja referits no s'exclouen mútuament, els dos poden ésser responsables de l'aigua que existeix actualment a la
Terra.
La
Terra fou un lloc extremadament calent, de manera que la seva atmosfera va poder contenir una quantitat més gran de vapor d'aigua. Però eventualment el nostre planeta va anar refredant-se i el vapor començà a condensar-se. Fou així com la Terra experimentà la tempesta més intensa de la seva història. Des de llavors, l'aigua que posseeix el nostre planeta ha estat la mateixa, i s'ha ciclat de la terra a l'aire i a l'inrevés una i altra vegada durant més de 3.000 milions d'anys.
[
edita] Importància i distribució
L'aigua és fundamental per a totes les formes de vida coneguda. Els humans consumeixen aigua potable. Els recursos naturals s'han tornat escasos amb la recent població mundial i llur disposició en diverses regions habitades és la preocupació de moltes organitzacions governamentals.
L'aigua cobreix 3/4 parts (71%) de la superfície de la
Terra, tot i l'àrea per la qual s'estèn, la hidrosfera terrestre és comparativament bastant escassa, per donar un exemple citat per
Jacques Cousteau: si se submergís una bola de billar en aigua i se'n traiés la pel·lícula d'humitat que quedaria immediatament després de ser treta, seria proporcionalment major que la de tots els oceans. Tot i ser una substància tan abundant, només suposa el 0,022% de la massa de la
Terra. Es pot trobar aquesta substància en pràcticament qualsevol lloc de la
biosfera i en els tres estats d'agregació de la matèria:
sòlid,
líquid i
gas.
El 97% és
aigua salada, la qual es troba principalment en els oceans i mars; només el 3% del seu volum és dolça. D'aquesta última, un 1% està en estat líquid, component els rius i
llacs. El 2% restant es troba en estat sòlid en capes, camps i plataformes de gel o
banquises en les latituds properes als pols. Fora de les
regions polars l'
aigua dolça es troba principalment en
aiguamolls i, subterràniament, en aqüífers. Cap el
1970 es considerava ja que la meitad de l'aigua dolça del planeta
Terra estava contaminada.
L'aigua representa entre el 50 i el 90% de la massa dels éssers vius (aproximadament el 75% del cos humà és aigua; en el cas de les
algues, el porcentatge oscil·la el 90%).
En la superfície de la
Terra hi ha uns 1.360.000.000 km3 d'aigua que es distribueixen de la següent forma:
1.320.000.000 km3 (97,2%) són
aigua de mar.
40.000.000 km3 (2,8%) són
aigua dolça.
25.000.000 km3 (1,8%) com
gel.
13.000.000 km3 (0,96&) com aigua subterrània.
250.000 km3 (0,02%) en
llacs i
rius.
13.000 km3 (0,001%) com
vapor d'aigua.
A aquestes quantitats s'hi ha de sumar la que forma part de la composició del
mantell terrestre, la zona terrestre que representa un 84% del volum planetari. Part d'aquesta aigua arriba a la superfície després de separar-se de les masses subterrànies de magma (aigua juvenil) o en forma de
vapor, juntament amb d'altres volàtils, durant les
erupcions volcàniques. Aquest procés, que anomenem desgasificació del
mantell, compensa permanentment, i ho farà mentre no pari la dinàmica interna planetària, la pèrdua d'aigua per
fotòlisi en l'alta atmosfera; allà, els
àtoms d'
hidrogen lliberats tendeixen a perdre's en l'espai
exterior. El dia que el planeta no contingui ja
calor suficient per a mantenir la
tectònica de plaques i el
vulcanisme, aquesta pèrdua paulatina acabaria per convertir la seva superfície en un
desert universal.
[
edita]
Cicle de l'aiguaAmb cicle de l'aigua-conegut científicament com el cicle hidrològic-es denomina al continu intercanvi d'aigua dins de la hidrosfera, entre l'atmosfera, l'aigua superficial i subterrània i els organismes vius. L'aigua canvia constantment la seva posició d'una a una altra part del cicle d'aigua, implicant bàsicament els següents processos físics: evaporació dels oceans i altres masses d'aigua i transpiració dels éssers vius (animals i plantes) cap a l'atmosfera, precipitació, originada per la condensació de vapor d'aigua, i que pot adaptar múltiples formes, escolament, o moviment de les aigües superficials cap als oceans. L'energia del sol escalfa la terra, generant corrents d'aire que fan que l'aigua s'evapori, pugeu per l'aire i es condensi en altes altituds, per a després caure en forma de pluja. La major part del vapor d'aigua que es desprèn dels oceans torna als mateixos, però el vent desplaça masses de vapor cap a la terra ferma, en la mateixa proporció en que l'aigua es precipita de nou des de la terra cap als mars (uns 45.000 km ³ anuals). Ja en terra ferma, l'evaporació de cossos aquàtics i la transpiració d'éssers vius contribueix a incrementar el total de vapor d'aigua en altres 74.000 km ³ anuals. Les precipitacions sobre terra ferma-amb un valor mitjà de 119.000 km ³ anuals-poden tornar a la superfície en forma de líquid-com pluja-, sòlid-neu o calamarsa-, o de gas, formant boires o boires. L'aigua condensada present en l'aire és també la causa de la formació de l'arc de Sant Martí: La refracció de la llum solar en les minúscules partícules de vapor, que actuen com múltiples i petits prismes. L'aigua d'escorrentia sol formar conques, i els cursos d'aigua més petits solen unir formant rius. El desplaçament constant de masses d'aigua sobre diferents terrenys geològics és un factor molt important en la conformació del relleu. A més, en arrossegar minerals durant el desplaçament, els rius compleixen un paper molt important en l'enriquiment del sòl. Part de les aigües d'aquests rius es desvien per al seu aprofitament agrícola. Els rius desemboquen al mar, dipositant els sediments arrossegats durant el seu curs, formant deltes. El terreny d'aquests deltes és molt fèrtil, gràcies a la riquesa dels minerals concentrats per l'acció del curs d'aigua. L'aigua pot ocupar la terra ferma amb conseqüències desastroses: Les inundacions es produeixen quan una massa d'aigua supera els seus marges habituals o quan comuniquen amb una massa gran-com el mar-de forma irregular. D'altra banda, i encara que la manca de precipitacions és un obstacle important per a la vida, és natural que periòdicament algunes regions pateixen sequeres. Quan la sequedat no és transitòria, la vegetació desapareix, alhora que s'accelera l'erosió del terreny. Aquest procés es denomina desertización29 i molts països adopten políticas30 per frenar el seu avanç. El 2007, l'ONU va declarar el 17 de juny com el Dia Mundial de lluita contra la desertització i la sequera "31
[
edita] Els seus efectes sobre la vida
[
edita] Formes de vida aquàtiques
Exemple de
biodiversitat a la
Gran Barrera de Corall.
Fitoplàncton marí (
diatomees) de l'
Antàrtida.
Un
oasi a
LíbiaLes primeres formes de vida a la
Terra van aparèixer a l'aigua
[34] i, actualment, totes les masses d'aigua del planeta són a vessar de
vida: gairebé tots els
peixos viuen exclusivament a l'aigua i hi ha molts tipus de
mamífers aquàtics, com ara
dofins i
balenes, que fan de manera semblant. Quant als
amfibis, aquests passen part de llurs vides a l'aigua i d'altres a terra. I pel que fa a les
plantes aquàtiques com les
algues, aquestes creixen a l'aigua i són la base d'alguns
ecosistemes submarins. A més, el
plàncton, el qual només es troba a l'aigua (sigui aquesta
dolça, salabrosa o
marina) és, generalment, la base de la
cadena alimentària aquàtica.
[35]La majoria dels animals aquàtics han d'obtenir
oxigen de l'aigua per sobreviure i ho fan de diverses maneres: així, els
peixos tenen
brànquies en lloc de
pulmons (tot i que n'hi ha de
pulmonats que tenen dos pulmons i brànquies molt reduïdes). En canvi, els
mamífers aquàtics (
dofins,
balenes,
llúdrigues i
foques, entre d'altres) necessiten pujar a la superfície de manera periòdica per respirar aire. Pel que es refereix a les formes de vida més petites, aquestes són capaces d'absorbir l'
oxigen a través de llurs
pells.
[36][
edita] Efectes sobre la
civilització de les
societats humanesHistòricament, la
civilització ha florit al voltant dels principals
rius i vies navegables. Així,
Mesopotàmia, l'anomenat bressol de la civilització, es troba entre els grans rius
Tigris i
Eufrates, mentre que l'
Antic Egipte depenia totalment del
riu Nil. Grans
metròpolis actuals com a
Rotterdam,
Londres,
Montreal,
París,
Nova York,
Buenos Aires,
Xangai,
Tòquio,
Xicago o
Hong Kong deuen el seu èxit, en part, a la seua fàcil accessibilitat a través de l'aigua i, per consegüent, a l'expansió del
comerç. Indrets amb
ports protegits com a
Singapur han prosperat per la mateixa raó. En canvi, llocs com l'
Àfrica del Nord i l'
Orient Mitjà, on l'aigua és més escassa, l'accés a l'aigua potable ha estat i és un condicionant important en el desenvolupament humà.
[37][38][
edita] Recursos hídrics
L'aigua potable és insuficient per garantir l'abastiment de tota la
població, sobretot per una mala gestió d'aquest recurs anomenat "l'or blau". La
contaminació i la
pressió demogràfica són els factors que fan disminuir l'aigua disponible.
Les solucions passen per un millor aprofitament, estalviant aigua en l'ús domèstic i els
conreus, planejant millor al
hidrografia del territori i arribant a acords per eliminar els conflictes per l'accés a
rius i
pous. La
dessalinització de l'
aigua de mar sorgeix com a alternativa a mig termini.
[
edita] Tractament i contaminació
[
edita] Tractament de l'aigua
En un dels processos bàsics de purificació i tractament de l'aigua que es realitza en plantes industrials, afegint-hi
hipoclorit de sodi i
sulfat d'alumini, que són agents coagulants; això forma
hidròxid d'alumini, que és més conegut com flòcul, que queda surant en l'aigua. Aquest procés es denomina floculació.
Per a netejar les aigües negres o residuals s'empra un tractament primari d'aigües negres que elimina part dels sòlids en forma de llots. L'efluent té una enorme demanda biològica d'oxigen (DBO) i sovint s'esgota tot l'
oxigen dissolt en l'estanc i s'inicia la descomposició anaeròbica. L'efluent d'una planta de tractament primari conté molta
matèria orgànica dissolta i suspesa.
Una planta de tractament secundari d'aigües negres fa passar l'efluent de la planta de tractament primari per filtres de
sorra i
grava, en aquest pas hi ha certa aireació i els
bacteris aeròbics converten la major part de la
matèria orgànica en matèries inorgàniques estables. Les aigües negres es depositen en tancs i s'aireen amb potents
ventiladors, el qual provoca la formació de flòculs que serveixen per a filtrar i absorbir contaminants. Els bacteris aeròbics converteixen el material orgànic en llots i parts d'aquest es reciclen per a mantenir funcionant el procés. El llot eliminat s'emmagatzema en amplis terrenys, es vessen al
mar o es cremen (algunes vegades són utilitzats com a
fertilitzants).
[
edita]
Contaminació de l'aigua
L'estat natural de l'aigua pot ser afectat per processos naturals; per exemple: els
sòls, les roques, alguns
insectes i
excrements d'animals. Una altra forma com es pot canviar el seu estat natural és artificialment, fundamentalment, per causes humanes; per exemple: amb substàncies que canvien el
pH i la
salinitat de l'aigua, produïdes per activitats mineres.
La
contaminació de l'aigua ocorre en poblacions que no tenen desguassos, sistemes de disposició d'excretes o deficients processos de recollida i emmagatzematge de desfetes; i llençar escombraries i aigües fecals als rius.
Una altra causa és l'excés de nutrients:
fertilitzants vessats en aigua, especialment els compostos per
fòsfor i els seus derivats, fan que originin algues en excés, impedint l'entrada de llum solar al
llac, i la mort dels
peixos. Substàncies tòxiques, com els metalls pesats (
plom i
cadmi), generen bioacumulació. Els residus urbans (aigües negres o aigües servides), que contenen
excrements, també generen contaminació.
[
edita] Simbolisme de l'aigua
Representació d'una molècula d'aigua.
L'aigua presenta un simbolisme molt complex a les diferents cultures, sovint lligat a la idea de neteja. Al
cristianisme, per exemple, s'usa durant el
baptisme per netejar el
pecat original amb l'aigua beneïda. A l'
Islam les ablucions són necessàries abans de començar a pregar i es renta el cos dels morts.
Molts
rius són reverenciats, com per exemple el
Nil a
Egipte o el
Ganges a l'
Índia.
És un dels quatre
elements clàssics juntament amb el
foc, l'
aire i la
terra. En molts mites, l'aigua estava a l'origen de la vida (Ex.: al
Gènesi, quan Déu separa les aigües del cel i de la Terra, en un ressò dels mites de l'
antiga Mesopotàmia, per exemple).
He elegit aquesta noticia perque el trobava interessant i explica molt com es l'aigua. La idea principal es clarament l'aigua.
