Color del agua
El color del agua varía con las condiciones ambientales en las que está presente esa agua. Mientras que cantidades relativamente pequeñas de agua parecen ser incoloras , el agua pura tiene un color azul leve que se vuelve más profundo a medida que aumenta el grosor de la muestra observada. El tono del agua es una propiedad intrínseca y es causado por la absorción selectiva y la dispersión de la luz blanca. Los elementos disueltos o las impurezas en suspensión pueden dar al agua un color diferente.
El color intrínseco del agua líquida se puede demostrar mirando una fuente de luz blanca a través de una tubería larga que se llena con agua purificada y se cierra en ambos extremos con una ventana transparente. El color azul turquesa claro se debe a una absorción débil en la parte roja del espectro visible . [2]
Las absorciones en el espectro visible generalmente se atribuyen a las excitaciones de los estados de energía electrónica en la materia. El agua es un simple de tres átomos molécula , H 2 O, y todas sus absorciones electrónicos se producen en el ultravioleta región del espectro electromagnético y por lo tanto no son responsables para el color de agua en la región visible del espectro. La molécula de agua tiene tres modos fundamentales de vibración . Dos vibraciones de estiramiento de los enlaces OH en el estado gaseoso del agua ocurren en v 1 = 3650 cm −1 y v 3 = 3755 cm −1. La absorción debida a estas vibraciones se produce en la región infrarroja del espectro. La absorción en el espectro visible se debe principalmente al armónico v 1 + 3v 3 = 14.318 cm −1 , lo que equivale a una longitud de onda de 698 nm. En estado líquido a 20 ° C, estas vibraciones se desplazan al rojo debido a los enlaces de hidrógeno, lo que da como resultado una absorción del rojo a 740 nm, otros armónicos como v 1 + v 2 + 3v 3 dan una absorción del rojo a 660 nm. [3] La curva de absorción de agua pesada (D 2O) tiene una forma similar, pero se desplaza más hacia el extremo infrarrojo del espectro, porque las transiciones vibratorias tienen una energía más baja. Por esta razón, el agua pesada no absorbe la luz roja y, por lo tanto, los cuerpos grandes de D 2 O carecerían del color azul característico del agua ligera que se encuentra más comúnmente ( 1 H 2 O). [4]
La intensidad de la absorción disminuye notablemente con cada sobretono sucesivo, lo que da como resultado una absorción muy débil para el tercer sobretono. Por esta razón, la tubería debe tener una longitud de un metro o más y el agua debe purificarse mediante microfiltración para eliminar cualquier partícula que pueda producir la dispersión de Mie .
Los lagos y océanos aparecen azules por varias razones. Una es que la superficie del agua refleja el color del cielo . Si bien este reflejo contribuye al color observado, no es la única razón. [5] El agua de las piscinas con los lados y el fondo pintados de blanco aparecerá como azul turquesa, incluso en las piscinas cubiertas donde no hay cielo azul para reflejar. Cuanto más profunda es la piscina, más azul es el agua. [6]
Parte de la luz que incide en la superficie del océano se refleja, pero la mayor parte penetra en la superficie del agua e interactúa con las moléculas de agua y otras sustancias del agua. Las moléculas de agua pueden vibrar en tres modos diferentes cuando interactúan con la luz. Las longitudes de onda de luz roja, naranja, amarilla y, a veces, verde se absorben, por lo que la luz restante que se ve está compuesta por azules y violetas de longitud de onda más corta. Esta es la razón principal por la que el color del océano es azul. La contribución relativa del tragaluz reflejado y la luz dispersada desde las profundidades depende en gran medida del ángulo de observación. [7]
