Módulo 1 - Clase 1: Agua, uno de los cuatro elementos de la naturaleza

Su composición química

Agua, fuego, aire y tierra son los elementos fundamentales de la naturaleza. Esta idea surge de los pensa-mientos del antiguo filósofo siciliano Empédocles, que estableció que estos cuatro elementos se encuen-tran presentes en las sustancias que existen en nuestro planeta.

El agua es el compuesto más abundante de la Tierra. Si bien ocupa el 70% de la super�cie de nues-tro planeta, solo el 3% de toda esa agua es dulce.

Además, no toda el agua dulce está al alcance de la población mundial. Un 2% se encuentra inaccesible, por permanecer en forma de hielo, casquetes polares y glaciares, o capas subterráneas.

De esta manera, la población cuenta con solo el 1% del agua del planeta de forma superficial para uso y consumo humano, la cual debe ser extraída, potabilizada y distribuida.

¿Por qué es tan importante el agua?Es el medio universal en el que se producen todas las actividades biológicas y un recurso natural irrempla-zable. Todo lo que nos rodea cuenta, en su estructura, con este líquido vital. Por lo cual, es fundamental su cuida-do y conservación para el desarrollo de las genera-ciones tanto actuales como futuras.

El agua es parte principal de los cuerpos humanos, animales y vegetales. Por ejemplo, 2/3 de nuestro cuerpo es agua. Es un compo-nente esencial para la supervivencia de las especies animales y vegetales.

Pero no sólo resulta imprescindible para la existencia de todo ser vivo, sino también un medio fundamental para el desarrollo de las actividades económicas, como la generación de energía, la producción industrial y agropecuaria.

Además, el agua constituye uno de los reguladores del clima y conforma los sistemas ambientales.

Las propiedadesdel aguaComo elemento vital y sustancia fundamental para muchas de las actividades de la sociedad, el agua cuenta con una serie de propiedades. Veamos cuáles son las más importantes:

· Se presenta en tres estados: el estado líquido se mantiene entre los 0 y los 100 grados. Por debajo de los 0° se congela (estado sólido), y por sobre los 100° se evapora (estado gaseoso).

· Tiene pH neutro: en la escala de pH (parámetro que indica la acidez o alcalinidad de una solución) el agua es neutra, es decir que se encuentra en situación intermedia entre los ácidos y los básicos.

· Contiene mayor calor especí�co: por esta razón puede absorber mucho calor antes de empezar a elevar su temperatura.

· Presenta dilatación anómala: de manera inversa que el resto de las sustancias, el agua se dilata con el frío y se contrae con el calor.

· Presenta elasticidad: puede moverse, por ejemplo, a través de las raíces de las plantas y en los cuerpos.

· Presenta capilaridad: gracias a esto, las moléculas se atraen entre sí y mojan los espacios existentes entre otras sustancias. De esta manera, el agua se desplaza hacia arriba o en forma horizontal a través de pequeños espacios y puede atravesar cuerpos sólidos, a través de los poros. Debido a esta propiedad, las sustancias disueltas en el agua recorren los organismos vivos.

· Cuenta con gran poder disolvente: posee gran capacidad para diluir más sustancias que cualquier otro líquido. Sus moléculas pueden dispersar otras sustancias, que quedan mezcladas sin perder su propia composición. A esta propiedad se la llama fenómeno de disolución.

Defendiendo posturasLes proponemos que realicen un simulacro de Asamblea de las Naciones Unidas. Elijan cuatro representantes: uno, de un país desértico; otro, de un país donde abunda el agua; otro, de un país rico y el último, de un país pobre.

Piensen qué postura tendría cada uno de los delegados ante la idea de “el agua, un recurso escaso”. Expongan las posiciones y reclamos de cada uno. Presenten las posturas, de�éndanlas e intenten refutar las de los otros delegados. Luego, intenten llegar a un acuerdo.

Por último, elaboren un documento, en una aplicación de presentaciones, con las posturas que hayan ganado el debate.

Actividades

El agua es una sustancia compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Estos se mantienen mediante un enlace covalente, lo que signi�ca que se produce entre átomos que comparten pares de electrones.

El agua facilita muchas reacciones químicas a pesar de poseer poca actividad de este tipo, gracias a la capacidad que presenta de disociar, en iones, las moléculas de las sustancias con las que se mezcla.

La formula química de la molécula de agua es H2O. Esta es bipolar, ya que contiene un elemento negativo (el oxígeno) y uno positivo (el hidrógeno).

Gracias a ello, la molécula se comporte como si por un extremo tuviera carga negativa, y por otro carga positiva.

Debido a la bipolaridad que presenta, la molécula de agua es capaz de disolver muchas sustancias y, por otro lado, puede mantenerse en estado líquido entre los 0 a 100°C de temperatura.

A demostrar lo aprendidoRelean las propiedades del agua. Con ayuda del docente de Ciencias Naturales, realicen en el laboratorio de la escuela los experimentos necesarios para demostrar dichas propiedades.

Graben los experimentos. Utilizando un programa de edición de video pueden montar lo que grabaron, de modo que puedan presentarlo en una feria de ciencias de la escuela, o en los años inferiores. Pueden agregarle música y subtítulos que resalten la propiedad buscada en cada experimento.

Nivel 3

Agua, uno de los cuatroelementos de la naturaleza

Para buscar, leer,pensar y explicar1 Lean el siguiente párrafo y justi�quen con sus palabras lo que a�rma:

El agua es un bien insustituible, de primera necesidad, y del que dependemos para realizar todas nuestras acciones cotidianas. Posee un valor inigualable a comparación de otros recursos, ya que el mantenimiento y el desarrollo de las sociedades dependen inevitablemente del abastecimiento de agua en buenas condiciones.

2 Busquen referencias sobre el PNUMA. Ahora, elaboren un breve informe que indique qué es, de quién depende, cuál es su función y qué trabajos lleva adelante.

3 Busquen información sobre la Cuenca del Plata. Elaboren un a�che digital que contenga los datos de países que abarca, principales ríos y caudal, represas construidas en la cuenca. Como base de la presentación, mapeen la zona y vuelquen la información en él.

- Aire -

- F

uego -

- Agua -

- Tierra

-

Módulo 1

1.1

Las funciones del agua en el ambiente

Nivel 03 Secundario

Lago Puelo, Patagonia Argentina

Ilustración de una célula animal. En ella el protoplasma está compuesto mayormente por agua, en un 75 a 80%. Los otros compuestos son sales como el azufre, cloro, fósforo, magnesio, potasio y sodio; proteínas; enzimas; carbohidratos; y lípidos.

Los estados del aguaa lo largo del PlanetaComo vimos, en la super�cie terrestre es posible encontrar agua en sus tres estados: líquido, gaseoso y sólido. En cuencas hidrográ�cas y reservorios subterráneos, se presenta en estado líquido. Esto es en mares y océanos, lagos, lagunas, ríos, esteros y humedales, acuíferos y napas. En estado sólido la hallamos en altas altitudes y en latitudes extremas, en forma de hielo y nieve, es decir, en glaciares y casquetes polares. Finalmente, en estado gaseoso, la encontramos en la atmósfera, como vapor de agua que compone la humedad atmosférica.

La humedad es uno de los componentes del clima, siendo el porcentaje de vapor de agua presente en el aire. Es responsable de generar las precipitaciones, que son la fuente de agua dulce del planeta. Por lo tanto, en las zonas húmedas del globo, la disponibilidad de agua para la población es mayor.

Agua, uno de los cuatro elementos de la naturaleza

El agua como líquido vital para los seres humanosComo advertimos, gran parte de los cuerpos humanos, animales y vegetales están compuestos por agua. Pero veamos por qué es tan importante para los humanos.

Las células conforman organismos. Estas células contienen alto porcentaje de agua, donde se producen las reacciones metabólicas y se transportan las sustancias a todo el organismo. El protoplasma, que es el material que forma las células que componen a todos los seres vivos, también está formado por sustancias disueltas en agua.

En el caso de los seres humanos, cada vez que eliminamos líquidos (mediante la transpiración, orina o heces) las células del cuerpo pierden agua, que debe ser recuperada. Cada acción que realizamos resulta en pérdida de agua, que necesitamos reponer.

En promedio, los humanos necesitamos aproximadamente unos dos litros de agua diaria para realizar adecuadamente todas las funciones biológicas. Esta cantidad se deriva de lo que bebemos y comemos, ya que los alimentos también contienen agua.

Por sus propiedades físicas y químicas, en el agua se desarrollan diversas actividades biológicas. Veamos algunos ejemplos:

El estado líquido del agua se da entre los 0 y los 100 grados Celsius. En ese rango tan alto de variedad térmica, por lo tanto, se desarrollan muchísimas especies, y es por eso que favorece la biodiversidad. En mares, océanos, ríos y lagos de diferentes latitudes encontramos diferentes temperaturas que favorecen la propagación de infinitas especies animales y vegetales, muchas de ellas de elevado valor nutricional.

Como el agua cambia permanentemente de estado de acuerdo al ciclo del agua, esa transformación de un estado a otro de acuerdo a la temperatura produce que los organismos disueltos en el agua se multipliquen.

El agua congelada en las zonas frías, por ejemplo, en lagos y mares de altas latitudes, permite el desarrollo de la vida debajo de la capa de hielo. De esta manera, las especies marinas y lacustres continúan su vida bajo el agua solidificada, protegiéndolas del frío extremo exterior.

El agua regula la temperatura del planeta, ya que absorbe el calor emitido por los rayos solares. Necesita mucho más calor que las masas

continentales para elevar su temperatura y, además, tarda más en enfriarse. Es por esto que su temperatura está desfasada de la de los continentes, generando un efecto moderador y brindando calor en invierno y frío en verano.

También actúa en los cuerpos humanos, regulando la temperatura. Mediante el proceso de transpiración, el cuerpo refresca la piel cuando el calor externo la afecta. Perdiendo agua, el cuerpo regula la temperatura.

Cuando los seres vivos sufren un brusco pasaje de temperaturas altas a bajas o viceversa, el agua presente en ellos actúa como reserva térmica, regulando la temperatura interna.

Un recurso natural escasoAunque es un recurso natural renovable, con el aumento de la población mundial y el consumo, cada vez más personas sufren de escasez. Según estudios de la ONU, el consumo de agua dulce se multiplicó por nueve entre 1900 y 2000, mientras que la cantidad de habitantes se multiplicó por seis.

Existen varios factores que ponen en peligro este recurso indispensable: el aumento de la población, el incremento del consumo, la contaminación de muchas fuentes y el mal uso constante en muchas regiones.

Revertir esta tendencia es uno de los mayores desafíos de los organismos internacionales que trabajan para mejorar la situación ambiental del planeta, como el PNUMA.

La falta de agua es actualmente una de las preocupaciones de las naciones a nivel internacional, por el impacto social, económico y político que genera esta situación. Es por ello que resulta fundamental la creación de acuerdos entre países que deben realizar un manejo conjunto de las grandes cuencas y reservorios de agua dulce, como en el caso de la Argentina y sus países vecinos, en relación a la cuenca del Plata y del Acuífero Guaraní.

El agua en el desarrollode la sociedad

El agua estuvo presente desde los inicios de la humanidad. Fue uno de los elementos principales para la distribución de la población en el espacio, ya que fue determinante para la instalación de los pueblos antiguos. Ha sido condicionante para el desarrollo de diversas actividades humanas tales como la agricultura, la ganadería y la industria.

A partir de la Revolución Industrial el uso del agua aumentó, ya que se la requirió como insumo tanto de las máquinas como de los procesos productivos. Además, el proceso de urbanización que acompañó a esta

revolución también demandó más cantidades de agua.

Los procesos industriales y urbanos también demandaron la generación de más energía. Una de las formas de producirla es mediante represas hidroeléctricas. Este tipo de energía, además de ser renovable, no contamina y es utilizada en muchos países del mundo.

El agua como líquidovital para los ambientes

Los tres estados del agua

El agua interviene en todos los ecosistemas planetarios y en la mayor parte de los procesos metabólicos que se realizan en los seres vivos de los diferentes ambientes de la Tierra. El agua, además, cumple un rol central en el proceso de la vida, ya que es parte de la fotosíntesis. De esta manera, además de contribuir a la vida vegetal, participa de la generación de oxígeno y la absorción del dióxido de carbono, uno de los gases que generan más contaminación ambiental.

El agua es el hábitat de una gran cantidad de especies acuáticas lacustres y marinas, así como también permite el

desarrollo de la mayor biodiversidad que se da en los ambientes cálidos y húmedos.

En estos ambientes, diversos organismos descomponen las sustancias sólidas que se disuelven nuevamente en el agua de los ríos, mares e incluso las lluvias, regenerándose así la materia a través del ciclo hidrológico.

La molécula de agua se presenta en tres estados, de acuerdo a las condiciones de temperatura y presión a la cual se ve expuesta.

El estado sólido es más compacto. Posee hasta 3,5 veces mayor conductividad térmica que en estado líquido y presenta baja movilidad de las moléculas.

El estado líquido se caracteriza por contar con moléculas cuya fuerza de atracción impiden su separación. Por este motivo, se adapta a los lugares que la contienen. Además, posee fluidez, viscosidad y tensión superficial.

En el estado gaseoso, las moléculas se hallan a grandes distancias las unas de las otras y no hay grandes fuerzas que las unan, razón por la cual ocupan un gran volumen.