
Trabajo Teorico
Libro Steven, S, Z.; Mc Graw Hill; Quinta edición; México; 2008
Ejercicios del libro:
Resuma las semejanzas y diferencias que hay entre los tres estados de la materia:
Semejanzas


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En los tres estados de la materia, se conserva la misma composición química. Es decir, que tienen la misma formula molecular pero diferente formula desarrollada. (son iguales pero diferentes), tienen diferentes propiedades.
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Están compuestos por lo mismo : átomos.
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Pueden cambiar de un estado al otro. Un solido puede cambiar a liquido y a gas, un gas puede cambiar a solido y a liquido, y un liquido puede cambiar a solido y a gas. Es decir que en los tres estados, se puede hacer el cambio a cualquiera, ya que tienen la capacidad molecular de hacerlo.
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Se pueden combinar y hacer enlaces. En los tres estados de materia, se pueden hacer enlaces con diferentes sustancias. Es decir, que los tres tienen la capacidad de tener enlaces, tanto covalentes como iónicos.
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Los liquidos y los gases no tienen una forma definida.
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Los liquidos y los gases no tienen un volumen definido.
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Los líquidos (excepto el agua) y los gases se pueden comprimir
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Los tres estados de materia tienen atracción (cohesion) entre las moléculas.
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Los gases y los líquidos no se pueden fragmentar.
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Los líquidos y los solidos son visibles por el ojo humano mientras que la mayoría de los gases no se pueden ver.
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Los 3 estados se definen por el compuesto que tengan. (Es decir si el liquido tiene átomos de H2O se conoce como agua)
Diferencias:
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En los líquidos se presenta el fenómeno de difusión.
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Los solidos no se pueden comprimir (mientras que los gases y líquidos si)
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Los solidos tienen forma y volumen definido, mientras que los otros dos estados no.
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En los solidos las partículas están juntas, básicamente pegadas las unas con las otras (organizadas de una forma compacta), en los liquidos las partículas son un poco mas libres y se mueven un poco mas, y en los gases las partículas se mueven por todas partes, ya que están libres.
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Los solidos tienen densidad alta y los gases densidad baja.
Explique algunas aplicaciones, tanto en la naturaleza como en la industria, del agua como agente refrigerante
La aplicación del agua como refrigerante mas conocida por los seres humanos, la cual se experimenta casi todos los días es la de la transpiración. Cuando la temperatura del cuerpo esta considerablemente alta, el cuerpo empieza a transpirar para que cuando el agua en la piel se evapore, ayude a bajar la temperatura del cuerpo. Cuando el calor es muy insoportable, la gente opta por tomar una ducha de agua fría, la cual instantáneamente ayuda a enfriar el cuerpo. Una aplicación del agua en a naturaleza es cuando los océanos ayudan a enfriar los cuerpos costeros terrestres, esto hace que las ciudades ubicadas cerca al mar sean mucho más frescas, y húmedas. En la industria también se utiliza agua como refrigerante, la mas grande aplicación es el enfriamiento de las plantas nucleares. Cuando se calienta mucho alguna de estas plantas, se le aplica agua en grandes cantidades para que el calor disminuya. En los motores de los carros se utiliza el agua para que estos se enfríen y puedan funcionar por un largo periodo de tiempo sin sobrecalentarse y tener que detenerse para enfriarse, con el agua, pueden funcionar continuamente. El las oficinas, y últimamente en diferentes locales y hogares, se esta usando mucho el aire acondicionado a base de agua, el cual consiste en que tiene un compartimiento en el cual se le hecha agua y cuando el aire pasa por ahí, se enfría un poco.
El comportamiento del agua es anómalo (anormal), ya que en su forma sólida (hielo) es menos densa que en su forma líquida. Analice algunas de las consecuencias de este hecho:
La densidad es igual a masa/volumen. Cuando el agua se congela, su volumen aumenta, y por eso su densidad es menor. Haciendo que el hielo al tener una densidad menor que el agua, sea capaz de flotar, así tenga un mayor volumen.
Esta pequeña propiedad puede traer diferentes consecuencias significativas. La mas básica, es que cuando se deja un recipiente lleno de agua, y esta se congela, lo mas probable es que el recipiente se rompa, en especial si esta hecho de vidrio. Un ejemplo mas significativo, es lo que ocurre en los inviernos en diferentes partes del mundo. Cuando hace mucho frio, las tuberías que pasan debajo de la carretera, se congelan, congelando también el agua, y esto hace que su volumen aumente, causando que las tuberías se estallen, y dejen a un grupo de personas sin agua. Otro ejemplo es cuando los carros se dejan en la intemperie en pleno invierno, y su contenido de agua se congela, aumentando su volumen y estallando, dejando así el carro dañado.
Describa algunas implicaciones de que, a diferencia de la mayoría de las sustancias, el volumen del agua se expanda al congelarse:
La expansión del agua al congelarse, causa problemas en diferentes casos, el ejemplo mas claro es en los países en donde hay invierno, las tuberías que tienen el flujo de agua, generalmente estallan o se rompen ya que el agua que fluye atreves de ellas se congela y al congelarse expande su volumen, ocupando mas espacio del que tiene. Esta expansión de volumen es lo que hace que el hielo flote en el agua, sin esta propiedad en la naturaleza, el polo norte y el polo sur no podrían tener tanta vida acuática y terrestre, ya que sin el hielo, los animales terrestres se ahogarían en el agua y los niveles del mar podrían llegar a inundar ciudades completas y hasta islas, ya que el hielo de los polos es el que ayuda a controlar el nivel del mar.
Describa, a escala microscópica y macroscópica, lo que ocurre con una muestra de agua que se calienta de temperatura ambiente hasta 50 grados Celsius, por encima de su punto de ebullición normal
El punto de ebullición del agua es de 100 oC. Para poder que el agua cambie de liquido a solido, las partículas se deben separar completamente de las unas con las otras y moverse libremente por todo el espacio. Esto que ocurre no afecta para nada la estructura de cada partícula. Lo que sucede con el agua cuando se pasa su punto de ebullición es que el movimiento de las partículas del agua se acelera mucho, haciendo que se separen las unas de las otras, y se empiecen a mover libremente. Siempre que se quiere cambiar de estado, es necesario tener en cuenta las fuerzas intermoleculares de las partículas. Entre mas fuerza haya, mas energía (calor) se necesitara para romperlas. En el caso del agua, esta fuerza no es tan fuerte, y es por eso que no requiere tanta energía para evaporarse y convertirse en gas.

















La figura 13.2 presenta la curva de enfriamiento para el agua. Analice el significado de las distintas secciones de esta curva (por ejemplo, explique que representa cada meseta y cada parte con pendiente)
Los fragmentos inclinados de la curva de calentamiento/enfriamiento representan cambios de temperatura por la extracción o adición de calor, los sectores planos representan la transición de un estado físico a otro, como por ejemplo cuando está en la transición de hielo a agua.
CONOCIMIENTOS CIENTIFICOS:

¿Que es el ph?
Es una medida tal como los metros o los litros, pero este es usado para medir la acidez o la alcalinidad de una sustancia. Es necesario el pH ya que no es lo mismo decir que algo es acido (ej. Un cítrico) a saber exactamente su pH, de ese modo, se tendrá mas conocimiento frente a los alimentos y líquidos que se van a consumir.
Escala del pH
El pH no siempre es el mismo, este tiene una escala especifica. Lo primero que se tiene que saber es que todo se divide en dos grupos, los ácidos y las bases. Dependiendo del pH, la sustancia que se esta midiendo , se clasifica entre acido y bases. El pH realmente es la concentración de los iones de hidrogeno. Las sustancias que son ácidos fuertes, tienen muchísima concentración de iones de hidrogeno, mientras que los ácidos mas suaves, no tienen tanta concentración, se puede decir entonces: entre mas concentración de iones de hidrógenos, mas acida será la sustancia. Están también las sustancias alcalinas, hay sustancias alcalinas suaves (ej. las que calman el ardor en el estomago) y fuertes (ej. las pueden llegar a disolver el cabello humano) .
La escala del pH se divide en 14 unidades. El 0 siendo una sustancia extremadamente acida (nivel mas bajo) y el 14 siendo una sustancia extremadamente básica (nivel mas alto). El 7 es el punto medio, la sustancia que se encuentre ahí es completamente neutra. Del 7 para abajo, las sustancias son acidas, y del 7 para arriba, las sustancias son básicas.


pH metro
Es un instrumento usado para como su nombre lo indica, medir el pH de las sustancias. Este tiene un sensor (electrodo) que utiliza el método electroquímico para medir el pH de una sustancia. Esto consta de que cuando los electrodos se sumergen en la sustancia, se genera una corriente eléctrica, y esta corriente depende de la concentración de iones de hidrogeno presentes en la solución.

Conductividad eléctrica en el agua
Conductividad:
La conductividad de una sustancia se define como: "la habilidad o poder de conducir o transmitir calor, electricidad o sonido"
http://www.lenntech.es/aplicaciones/ultrapura/conductividad/conductividad-agua.htm#ixzz3RDIv3aMO
Siempre se mide con las unidades de S/m. (S = siemens)
La conductividad eléctrica es el resultado del movimiento de partículas eléctricamente cargadas y la respuesta a las fuerzas de estas que actúan cuando se les aplica un campo eléctrico. Adentro de casi todos los solidos existe un flujo permanente de electrones que genera una corriente y esto se le denomina conducción electrónica.
Conductividad en el agua:
El agua es un muy buen conductor de electricidad. El agua destilada ordinaria en equilibrio con dióxido de carbono en el aire tiene una conductividad aproximadamente de 20 dS/m. Teniendo en cuenta que la corriente eléctrica se transporta a través de electrones, la conductividad aumenta cuando hay mas electrones.
Temperatura

La temperatura es una medida del calor o energía en las partículas de una sustancia (un cuerpo, objeto, etc.) . La temperatura no depende del tipo o tamaño del objeto. El calor esta asociado como una temperatura alta, y el frio como una temperatura baja.
La energía cinética producida por partículas en movimiento de un objeto produce una sensación de calor o frio.
La temperatura se suele medir en grados Celsius (ºC) o en grados Fahrenheit (ºF). También se puede medir con una unidad de temperatura absoluta como el Kelvin (K), el cero absoluto (0 K) corresponde a -273,15 ºC.
La temperatura es esencial para definir si el agua es potable. Además, es muy importante en los ecosistemas hidráulicos. Cuando la temperatura aumenta, d la concentración de óxido disuelto disminuye y hay menos oxigeno presente en el agua, esto puede causar la muerte de muchas especies acuáticas y afectar la salud de los humanos.
Entre mas frio haya en el agua, el tiempo requerido para la muerte de microorganismos será mayor. Esto sucede ya que las reacciones químicas son más lentas a bajas temperaturas. Entre mayor sea el PH del agua se tomara mas tiempo para destruir los microorganismos.






¿Qué parámetros de conductividad y pH debe tener el agua para poder ser destinada al consumo humano?
El pH ideal del agua potable debe de estar entre los 6.5 y 8.5, sin embargo, puede llegar hasta 9.5 (el agua de las botellas), aun que esto no afecta mucho en la capacidad se ser consumida por el humano, es mucho mejor que este entre el primer rango. La conductividad del agua para el consumo humano debería de ser de 2500 µS/cm a 20ºC.


TRABAJO DE CAMPO
El trabajo de campo consistia en tomar el pH, la conductividad y la temperatura del agua en los lugares en donde nos hospedabamos. Abajo se encuentra la tabla con los datos recogidos de los cuatro sitios visitados (aun que playa camarones fue solo por el dia) Al analisar estos datos, se pudo llegar a una conclusion referente a si el consumo de estas aguas es seguro o no. Esta refelexion se puede encontrar mas abajo.

La grafica de abajo muestra los datos de la tabla, y como cambian dependiendo del lugar, tanto el pH como la conductividad.

Análisis (¿Puede ser esta agua destinada para el consumo humano?)
Si observamos el grafico, podemos ver la conductividad del agua y el pH en las diferentes localidades en donde estuvimos. Algo que llama mucho la atención al mirar este grafico es la gran diferencia que hay entre los datos de conducción, se puede observar como no son constantes. La conductividad vario desde una cifra muy baja, hasta una cifre muy alta. Esto nos muestra, como en el mismo departamento hay agua diferente, unas mas limpias que las otras. Pero observando cuidadosamente los datos de conducción, se puede ver que el lugar que mas conductividad tuvo fue la ranchería Utta, con 100.01 Mv. Esta cifra nos da a entender que esta agua era la menos pura, ya que tiene mucha conductividad. La conductividad del agua se da cuando hay solidos disueltos en el agua y liberan sus iones, los cuales son los que conducen la energía. Teniendo esto en cuenta, es fácil concluir basado en la conductividad, que el agua menos pura fue la que mayor conductividad tuvo, en este caso, la de la ranchería Utta. Luego se ve que con las cifras altas le sigue la ranchería de Vanessa, la cual tiene una conductividad de 30,08 Mv. Esta cifra no esta tan alta, y por esta razón no tiene tantas impurezas como el agua de la ranchería de Utta. Luego le sigue el agua de palomino con una conductividad de 25.4 Mv. Va en este momento bajando la conductividad del agua, en este caso, ya esta mas pura que las dos anteriores. Finalmente, viene el agua de playa de camarones con una conductividad de 4.7 Mv. En este caso el agua con menos iones de las cuatro localidades fue la de playa de camarones, demostrando que tiene menos impurezas en relación con las otras 3.
Luego toca observar el pH el cual nos dirá si el agua es acida o alcalina y si es potable o no. Los rangos del agua potable están entre 6,8 y 8,5 (puede llegar a 9,5, pero solo con las aguas embotelladas). El pH que estaba mejor entre este rango fue el de palomino, ya que tenia un pH de 6.8, lo cual es muy cercano a 7 (no es ni acido ni alcalino) se puede decir que es bastante pura. Luego le sigue playa de camarones con 7.33 y la ranchería de Vanessa con 7.81. Estos valores son muy buenos ya que están dentro del rango y cerca de la cifra ideal. Pero el agua que si esta muy alejada de la cifra ideal es la de la ranchería Utta la cual tiene un pH de 9.13. esto significa que el agua es muy alcalina, y no es apta para el consumo humano ya que no esta dentro del rango ideal del agua.
Para finalizar se puede decir que el agua de la guajira es apta para el consumo humano, aun que no es recomendable. Es preferible que solo las personas que estén acostumbradas a aguas no tan puras la consuman, ya que aun que estén dentro del rango para consumir, siguen teniendo impurezas, las cuales no todos los cuerpos pueden tolerar. El agua que definitivamente no es apta para el consumo humano, es el de la ranchería Utta, ya que su nivel de pH y de conductividad fue muy elevado. Es posible concluir que el agua de cabo de la vela, por no tener nada para tratar el agua, es el sitio con menos agua potable de todas, es mas, ellos no cuentan con agua potable, a ellos les toca ir a conseguirla en otra parte. Mientras que el agua de Palomino, se puede decir que es la mas apta para consumir ya que sus cifras son buenas, pero la verdad no es recomendable para personas que no estén acostumbradas a consumirla ya que podría causar problemas. El agua de playa camarones y la ranchería de Vanessa, tambien es apta para el consumo humano, pero exclusivamente para personas acostumbradas a este tipo de agua.
En conclusión, la guajira cuenta con agua para el consumo humano, pero muy limitado. Finalmente los datos no son del todo fiables, ya que solo analizamos cuatro sitios que en realidad no estaban en las peores condiciones. Así que no se puede afirmar completamente que el agua de la guajira es apta para el consumo humano. Pero basados en nuestros resultados, si lo es.
Como aplicaría los conocimientos y la comprension científica para resolver la problemática del agua en la Guajira si usted habitara en una ranchería?
La guajira es un departamento hermoso en la punta de Colombia. Tiene playas, mar, desierto, biodiversidad y en general con un hermoso paisaje. Tiene diferentes culturas frente al resto de Colombia, y ofrece diferente variedad gastronómica, la cual no se ve en otras partes del país. Pero este departamento, aun siendo un gran atractivo turístico, sufre de algo muy grave, la falta de agua.
Esta problemática debió de haberse resuelto junto con la falta de educación y salud cuando una gran cantidad de dinero entro al gobierno del departamento. Pero como en muchas partes pasa, ese dinero nunca fue usado, ya que el gobierno nunca dijo nada con respecto a este.
La guajira es un desierto en donde las aguas son extremadamente escazas. La poco agua que hay, la mayoría de esta, es contaminada, ya que guajira cuenta con grandes minas, las cuales contaminan en gran cantidad las pocas fuentes fluviales que tienen. Uribía era el municipio que mas había contribuido para que la cantidad de agua aumentara, al hacer diferentes reservas para el agua lluvia, pero en esta sequia, ese esfuerzo de la reserva se puede decir que fue en vano, ya que lastimosamente no se han podido usar. Se han también construido posos, los cuales ayudan con este problema, pero no se han podido construir en todas las rancherías ya que son demasiadas, entonces muchas de estas no cuenta con ninguna fuente de agua. Es por eso que la mayoría de las personas que habitan en este departamento tienen que hacer caminatas muy largas en la mañana para conseguir agua, y devolverse con un burro el cual carga los tarros de agua.
Por ejemplo, en la alta guajira, hace dos años que no llueven y tiene en crisis a los habitantes esta sequia, tanto en ellos como en los animales y los cultivos. Esto realmente es una problemática que se debe tomar enserio, ya que esta matando a personas.
Otro problema (además del problema gigante que ya hay) que hay es que el agua que hay, mucha de ella, no es para el consumo humano. Como ya se observo en el análisis de pH y conductividad. Hay agua que simplemente no se puede consumir, dejando a una comunidad sin una fuente de agua potable.
Si yo habitara en la guajira, lo primero que haría para solucionar este problema es construir un pozo con una profundidad de aproximadamente 150 metros de profundidad para que haya gran cantidad de agua. Este pozo lo usaría para sacar toda el agua que necesito, ya sea para consumir, lavar o bañarme. Pero para poder usar uso de esta agua, tendría instalada una maquina la cual midiera el pH y la conductividad del agua, para saber que tanto tratamiento se le debería hacer. Como ya tengo claro el concepto de por que mucha conductividad es mala, y los rangos ideales del pH, ya sabría cuales cifras son las mas adecuadas para consumir el agua. Cuando obtenga los resultados, realizaría diferentes procesos químicos dependiendo de lo que necesite. Si por ejemplo el pH esta muy elevado y no esta dentro del rango que debería entonces le haría el siguiente proceso:
Para disminuir el nivel del pH, se debe aumentar la acidez del agua, al mismo tiempo disminuyendo la alcalinidad. Algunos de los ácidos que pueden ser utilizados son los cloruros, sulfatos, carbonatos, entre otros. Un método alternativo, sería incluir agua destilada para disminuir los efectos alcalinos.
Para la purificación del agua se debe usar una maquina especial, la cual es muy costosa, y no seria fácil de usar en la guajira. Es por eso que se planteo la idea de arriba para purificar el agua. Otro método, el cual es mas común y conocido, es hervir el agua. El único problema con este método, es que para purificar el agua, esta se debe hervir a 100ºC para llegar a su punto de ebullición y se purifique, de lo contrario, no quedaría apta para consumir. Lo que se puede hacer para poder llevar a cabo este método, es tener ya sea un panel solar, o un molino de energía eólica, los cuales produzcan energía renovable, y no generen altos costos de electricidad, ni contaminen al medio ambiente.
Otro método usando productos químicos es el de la desinfección química usando Cloro y Yodo. El problema con este método es que para poder usarlo se necesita tener diferentes capacitaciones y entrenamientos para que funcione. Esto complicaría mucho su uso, ya que no seria de los mas practico tener que atender a diferentes cursos para poder purificar el agua de tomar.
El ultimo método que podría utilizar pero que todavía no esta 100% comercializado es el uso del ECO filtro. Es un filtro que purifica agua en comunidades rurales las cuales no tienen acceso a agua potable (en este momento esta siendo usada en guajira), este filtro es conocido como “BIO arena”, es básicamente una adaptación de la técnica de filtración lenta por arena, la cual ayuda a aumentar el desempeño de filtración y reducir parámetros físicos, químicos y microbiológicos del agua. Este filtro purificaría el agua al tener un sistema de retención de impurezas, dejando así el agua lista para el consumo humano.
Antes de realizar estos procesos, se debe asegurar que cuando se le adicionen diferentes sustancias, estas no vayan a alterar contra la salud humana. También , es necesario mantener regulada la conductividad del agua. Cuando se adicionan las sustancias químicas , la conductividad aumenta. En otras palabras, la acidez es directamente proporcional a la conductividad. Por lo tanto, para regular la conductividad, se disminuyen o aumentan los niveles de ácidos o alcalinos. De esta manera se puede asegurar una mejor calidad del agua.
En conclusión a pesar de la situación tan horrible que se esta viviendo en la guajira en este momento frente a la escases de agua, se puede solucionar si todos los habitantes y las personas del gobierno trabajan juntos. Hay diferentes métodos que pueden ayudar a la guajira a salir de la situación en la que esta. Pero se debe empezar por el comienzo, en este caso es la construcción de mas pozos en donde no hay agua, y luego se pueden ir incorporando los métodos químicos para purificar esta agua para poderla consumir. Pero estoy segura que si todos trabajan juntos buscando las soluciones para el problema, se va a poder solucionar de una vez por todas.