El
agua es el compuesto más abundante en la naturaleza, se encuentra tanto en
animales como en plantas. Transforma diferentes sustancias dentro del organismo;
sintetiza proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, hidratos de carbono, vitaminas,
etc.
El
primero en sintetizarlas fue el químico Henry Cavendish en el año 1781; él
demostró que el agua se forma durante la combustión de hidrógeno, que es un
elemento químico que junto al oxígeno forma el compuesto químico llamado agua.
Luego lo hizo Lavoisir; él concluyó que el agua estaba formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxigeno, y que la molécula de agua se podía encontrar en los
tres estado de la materia: sólido, líquido y gaseoso. El agua en cada uno de
estos tres estados los encontramos de diferentes formas: sólido como hielo en
nuestras casas, como glaciares por las zonas polares: líquido en mares, océanos,
lagos, en la lluvia, en los seres vivos (sangre, savia); gaseoso en toda la
atmósfera, siendo parte del aire que respiramos.
La
ecuación química del agua es: 2 H2 + O2 à
2 H2O
Existen
diferentes clases de agua, en la denominación humana:
Agua
pura
Es
la sustancia químicamente pura, compuesta solamente por moléculas de agua. En
realidad, el agua nunca se obtiene en la naturaleza en estado de pureza total,
sino que debe purificarse mediante diversos
procedimientos.
Agua
destilada
Es
el agua purificada, resultante de someter agua de origen natural, a un proceso
de evaporación y ulterior condensación (destilación), generalmente mediante un
aparato llamado “alambique”, lo que permite separarla de todas las impurezas que
contenía el líquido originario.
Agua
potable
Es
aquella que, aún teniendo sustancias en solución, igualmente es apta para el
consumo humano o animal, por no ser nocivas para la vida. Puede ser resultado de
un proceso de depuración, filtrado y otras operaciones; pero que no conducen a
obtener un agua químicamente pura.
Agua
mineral
Se
denomina así al agua que surge naturalmente de ciertos manantiales, y que
contiene ciertas sales minerales, y otras sustancias. El origen de la
designación como “mineral” tanto puede deberse a la naturaleza de los
componentes, como a que generalmente mana de zonas
rocosas.
Agua
pesada
Es
una forma de agua en cuya molécula el átomo de oxígeno, en lugar de estar unido
a dos átomos de hidrógeno (o protio), como ocurre con el agua normal, lo hace
con dos átomos de deuterio (el núcleo tiene además de un protón, un neutrón).
Esto modifica levemente algunas de sus propiedades físicas tales como la
densidad o el punto de ebullición.
Agua
dura
Es
agua que contiene disueltas cantidades importantes de sales de calcio y
magnesio, que se combinan con el jabón formando sustancias insolubles y no
permiten que el jabón forme espuma.
Contenidos
previos necesarios:
Objetivos
de la secuencia:
Que
las alumnas y los alumnos:
§
Distingan
la diferencia entre agua potable, agua pura y agua
destilada
§
Reflexionen
sobre un método de purificación del agua: el filtrado
§
Realicen
una experiencia de filtración
§
Comprendan
el proceso de destilación
§
Realicen
una experiencia de destilación de agua
Secuencia
de actividades:
Actividad
1
El docente iniciará comentará que el día anterior quiso tomar agua y
comenzó a observar las distintas botellas de agua mineral en un supermercado.
Dirá a los alumnos que encontró algunas que decían “agua purificada”, otras
“agua pura de manantial”, “agua mineral”, etc. Preguntará luego a los alumnos
cuál creen que será la diferencia entre todas éstas. El docente planteará la
siguiente hipótesis: El agua que compramos es pura. Intentará problematizarlos
al indagar qué concepción tienen de “agua pura” y compararla con la composición
de las diferentes aguas nombradas. Para ello repartirá etiquetas de botellas de
agua de distintas marcas donde se pueda observar qué elementos contienen. A
continuación revisarán la hipótesis planteada previamente.
Luego el docente interrogará a los alumnos acerca del agua corriente y
sus diferencias con el agua envasada. Orientará la conversación con preguntas
como “¿es pura el agua corriente?” y “¿qué tiene en común y en qué se diferencia
con las aguas que ya vimos?” Ofrecerá a los alumnos la composición química del
agua corriente de Buenos Aires y preguntará por qué creen que se le agregan
elementos como el cloro. El docente intentará arribar a la construcción de la
noción de agua potable.
Posteriormente indagará con los alumnos dónde es posible encontrar agua
pura en la naturaleza, tratando de reflexionar sobre la existencia de otros
elementos en su composición. Comparará con la noción de agua potable previamente
trabajada y orientará la conversación a través de preguntas para intentar llegar
a la conclusión de que el “agua pura” es una conceptualización, y que en todo
caso se podría hablar de “niveles de pureza”.
Actividad
2
El
docente interrogará a los alumnos acerca de lo visto en la clase anterior.
Recordará las nociones de agua pura y agua potable y sus diferencias. Luego
indagará acerca de los métodos de potabilización de agua que los alumnos
conozcan. Los alumnos serán divididos en grupos de cuatro integrantes cada uno,
en los que se llevará a cabo la siguiente experiencia para introducir la noción
de filtrado:
Elementos:
·
Filtro
de papel
·
Embudo
·
2
vasos
·
Tinta
roja
·
Tierra
·
Arena
1.
Se
pondrá en el vaso A agua y se agregará una gotas de tinta roja, agitándolo para
formar una solución homogénea. Se colocará el filtro sobre embudo y sobre en el
vaso B. Luego se filtrará el líquido vertiéndolo sobre el filtro de papel. Se
observará el líquido resultante en el vaso B y se registrará el resultado en un
cuadro.
2.
En
el vaso A se volverá a colocar agua y se le agregará un puñado de tierra. Se
agitará nuevamente la mezcla. Se filtrará a continuación y se observarán los
residuos atrapados por el filtro y la solución resultante. Se registrará en el
cuadro el resultado.
3.
En
el vaso A se colocará agua y arena, revolviendo la mezcla. Se procederá a su
filtrado y se observarán y registrarán los restos retenidos por el filtro y el
líquido resultante producto del filtrado.
A continuación el docente hará una puesta en común con todos los grupos
para contrastar y analizar los resultados de la experiencia. Indagará las
hipótesis que los alumnos presenten acerca de por qué el filtro de papel no
retiene la tinta ni la totalidad de la tierra, mientras que sí impide el
traspaso de arena en su totalidad. Se intentará llegar a la conclusión de que el
filtro retiene las partículas e impurezas groseras que se encuentran en el agua,
pero no ocurre lo mismo con las sustancias disueltas.
El
docente ofrecerá a los alumnos información de cómo se utiliza el método de
filtrado para la eliminación de impurezas gruesas en el proceso de
potabilización del agua corriente de la ciudad.
Actividad
3
El docente abrirá la clase reconstruyendo junto con los alumnos los
conceptos trabajados en las clases anteriores. Consecuentemente preguntará a los
alumnos cómo se podría purificar el agua para hacerla potable dado que el método
de filtrado no es suficiente, e introducirá la noción de destilación.
Se procederá a realizar la siguiente experiencia.
Destilación:
Elementos:
·
Frasco
o vaso
·
Trípode
·
Malla
metálica
·
Soporte
·
Balón
o matraz de destilación.
·
Tubo
refrigerante
·
Mechero
de Bunsen
·
Embudo
de vástago largo
·
Agua
·
Azúcar
·
Tinta
roja
1.
Se
colocará el balón, sostenido por un soporte, sobre la malla metálica y el
trípode, dejando 1 cm de luz entre ellos.
2.
Se
conectará un extremo del tubo refrigerante, sostenido también por otro soporte,
al balón. El extremo opuesto debe quedar encima del vaso.
3.
El
tubo refrigerante presenta dos orificios, cada uno próximo a un extremo. Al
orificio más cercano al balón se le conectará una manguera proveniente de una
canilla. Al restante se le conectará una manguera de desagote. De esta manera,
el agua de la canilla debe circular a contracorriente del vapor.
4.
Con
un embudo de vástago largo se introducirá agua bien azucarada al balón, que será
calentada por el mechero de Bunsen.
Los
alumnos observarán cómo el vapor producto de la ebullición del agua se condensa
en el tubo refrigerante al entrar en contacto con la pared fría del mismo, para
terminar cayendo en el vaso. El docente los orientará para que entre todos
construyan una idea de cómo están realizando la experiencia de destilación.
Preguntará por qué calientan el agua hasta su ebullición, qué recorrido sigue el
vapor, cuál es el motivo del uso del tubo refrigerante.
El
docente indicará a los alumnos que presten atención a los residuos que quedan en
el balón luego de la completa evaporación del agua. Luego indagará qué hipótesis
tienen acerca de las características del líquido resultante en el vaso. Le
pedirá a un alumno que pruebe el agua y cuente al resto de la clase qué sabor
tiene. Posteriormente solicitará que registren el resultado de la experiencia en
las carpetas.
A
continuación el docente repetirá la experiencia, esta vez colocando una solución
de agua con unas gotas de tinta roja en el balón. Instará a los alumnos a que
observen y registren los resultados. Luego hará una puesta en común con todos
los alumnos, donde se intentará construir la idea de que la destilación es un
proceso que permite la separación de sustancias y que el agua resultante es
potable. Aclarará que no es químicamente pura en el sentido más estricto de la
palabra, ya que ése es un estado ideal. A través de preguntas orientadoras
intentará que los alumnos observen el proceso de destilación natural que se da
con la evaporación del agua de mares, ríos y lagos, y su condensación cuando
llueve, de ahí la pureza del agua de lluvia, que es un recurso muy utilizado en
lugares donde escasean otras fuentes de agua.
Finalmente,
compararán las experiencias de filtrado y las de destilación,