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 ligero color azul que se vuelve azul más intenso a medida que aumenta el grosor de la muestra observada. El tono azul del agua es una propiedad intrínseca y es causada por la absorción selectiva y la dispersión de la luz blanca. Los elementos disueltos o las impurezas suspendidas pueden dar al agua un color diferente.

Color intrínseco
El color intrínseco del agua líquida se puede demostrar al observar 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 es causado por una absorción débil en la parte roja del espectro visible.

Las absorciones en el espectro visible generalmente se atribuyen a excitaciones de estados de energía electrónicos en la materia. El agua es una molécula simple de tres átomos, H 2 O , y todas sus absorciones electrónicas ocurren en la región ultravioleta del espectro electromagnético y, por lo tanto, no son responsables del color del 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 se producen a v 1 = 3650 cm -1 y v 3 = 3755 cm -1 . La absorción debida a estas vibraciones ocurre 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 , que es equivalente a una longitud de onda de 698 nm. En estado líquido a 20 ° C, estas vibraciones se desplazan hacia el rojo debido a la unión de hidrógeno, lo que da como resultado una absorción roja a 740 nm, y otros armónicos, como v 1 + v 2 + 3v 3, dan una absorción roja a 660 nm. La curva de absorción para agua pesada (D 2 O) 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 más común ( 1 H 2 O).

La intensidad de absorción disminuye notablemente con cada sobretono sucesivo, lo que resulta en una absorción muy débil para el tercer armónico. Por esta razón, la tubería debe tener una longitud de un metro o más y el agua debe purificarse por microfiltración para eliminar cualquier partícula que pueda producir la dispersión de Mie.

Color de lagos y océanos
Los lagos y los océanos parecen azules por varias razones. Una es que la superficie del agua refleja el color del cielo. Si bien esta reflexión contribuye al color observado, no es la única razón.

Parte de la luz, que golpea la superficie del océano, se refleja directamente pero la mayoría penetra en la superficie del agua interactuando con sus moléculas. La molécula de agua puede vibrar en tres modos diferentes cuando la luz lo golpea. Las longitudes de onda de luz roja, naranja, amarilla y verde se absorben de modo que la luz restante se compone de los azules y violetas de longitud de onda más corta. Esta es la razón principal por la cual el color del océano es azul.

Algunos componentes del agua de mar pueden influir en la sombra del azul del océano. Es por eso que puede verse más verde o más azul en diferentes áreas. El agua en las piscinas (que también puede contener varios productos químicos) con lados pintados de blanco y el fondo aparecerá como un azul turquesa.

El agua limpia aparece azul en las piscinas con azulejos blancos así como en las piscinas interiores donde no hay cielo azul que se pueda reflejar. Cuanto más profunda es la piscina, más azul es el agua.

La dispersión de partículas suspendidas también juega un papel importante en el color de los lagos y océanos. Algunas decenas de metros de agua absorberán toda la luz, por lo que sin dispersión, todos los cuerpos de agua aparecerán negros. Debido a que la mayoría de los lagos y océanos contienen materia viva suspendida y partículas minerales, conocidas como materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), la luz de arriba se refleja hacia arriba. La dispersión de partículas en suspensión normalmente daría un color blanco, como con la nieve, pero debido a que la luz primero pasa a través de muchos metros de líquido de color azul, la luz dispersa aparece azul. En aguas extremadamente puras, como las que se encuentran en los lagos de montaña, donde falta la dispersión de partículas de color blanco, la dispersión de las moléculas de agua también contribuye con un color azul.

Otro fenómeno que ocurre es la dispersión de Rayleigh en la atmósfera a lo largo de la línea de visión: el horizonte está típicamente a 4-5 km de distancia y el aire (estando justo sobre el nivel del mar en el caso del océano) está en su punto más denso. Este mecanismo agregaría un matiz azul a cualquier objeto distante (no solo al mar) porque la luz azul se dispersaría en la línea de visión.

Las superficies de mares y lagos a menudo reflejan el tragaluz azul, haciéndolos parecer más azules. La contribución relativa del tragaluz reflejado y la luz dispersa desde las profundidades depende en gran medida del ángulo de observación.

Color de los glaciares
Los glaciares son grandes cuerpos de hielo y nieve formados en climas muy fríos por procesos que involucran la compactación de nieve caída. Mientras que los glaciares nevados se ven blancos desde la distancia, de cerca y protegidos de la luz ambiental directa, los glaciares suelen tener un color azul intenso debido a las largas longitudes de trayectoria de la luz reflejada interna.

Cantidades relativamente pequeñas de hielo regular aparecen blancas, porque hay muchas burbujas de aire, y también porque pequeñas cantidades de agua parecen ser incoloras. En los glaciares, por otro lado, la presión hace que las burbujas de aire atrapadas en la nieve acumulada sean exprimidas, aumentando la densidad del hielo creado. Como grandes cantidades de agua parecen ser azules, una gran pieza de hielo comprimido, o un glaciar, aparecería azul.

Color de muestras de agua
El material disuelto y particulado en el agua puede causar decoloración. La decoloración leve se mide en unidades Hazen (HU). Las impurezas también pueden ser de color intenso, por ejemplo, los compuestos orgánicos disueltos llamados taninos pueden dar lugar a colores marrón oscuro o las algas flotando en el agua (las partículas) pueden impartir un color verde.

El color de una muestra de agua se puede informar como:

El color aparente es el color de la muestra de agua completa, y consiste en el color de los componentes disueltos y suspendidos.
El color verdadero se mide después de filtrar la muestra de agua para eliminar todo el material suspendido.
Las pruebas de color pueden ser una prueba rápida y fácil que a menudo refleja la cantidad de material orgánico en el agua, aunque ciertos componentes inorgánicos como el hierro o el manganeso también pueden impartir color.

El color del agua puede revelar condiciones físicas, químicas y bacteriológicas. En el agua potable, el verde puede indicar la lixiviación de cobre de la tubería de cobre y también puede representar el crecimiento de algas. El azul también puede indicar cobre, o puede ser causado por un silbido de limpiadores industriales en el tanque de inodoros, comúnmente conocido como reflujo. Los rojos pueden ser señales de óxido de tuberías de hierro o bacterias en suspensión en el aire de los lagos, etc. El agua negra puede indicar el crecimiento de bacterias reductoras de azufre dentro de un tanque de agua caliente a una temperatura demasiado baja. Esto generalmente tiene un fuerte olor a azufre u huevo podrido (H2S) y se corrige fácilmente drenando el calentador de agua y aumentando la temperatura a 49 ° C (120 ° F) o más. El olor siempre estará en las tuberías de agua caliente si las bacterias reductoras de sulfato son la causa y nunca en la tubería de agua fría. El espectro de color con indicadores de agua [aclaración necesaria] es amplio y, si se aprende, puede facilitar la identificación y solución de problemas cosméticos, bacteriológicos y químicos.

Calidad y color del agua
La presencia de color en el agua no necesariamente indica que el agua no es potable. Las sustancias que causan el color como los taninos pueden ser inofensivas.

El color no se elimina con los filtros de agua típicos; sin embargo, los filtros lentos de arena pueden eliminar el color, y el uso de coagulantes también puede tener éxito en atrapar los compuestos causantes de color dentro del precipitado resultante.

Otros factores pueden afectar el color visto:

Las partículas y los solutos pueden absorber la luz, como en el té o el café. Las algas verdes en los ríos y arroyos a menudo dan un color azul verdoso. El Mar Rojo tiene floraciones ocasionales de algas rojas de Trichodesmium erythraeum.
Las partículas en el agua pueden dispersar la luz. El río Colorado a menudo es de color rojo fangoso debido a la suspensión de sedimentos rojizos en el agua. Algunos lagos de montaña y arroyos con rocas finamente molidas, como la harina glacial, son de color turquesa. Se requiere dispersión de luz por materia en suspensión para que la luz azul producida por la absorción del agua pueda regresar a la superficie y ser observada. Tal dispersión también puede desplazar el espectro de los fotones emergentes hacia el verde, un color que se ve a menudo cuando se observa agua cargada de partículas suspendidas.
Nombres de colores

Marea roja frente a la costa de California.
Diversas culturas dividen el campo semántico de los colores de forma diferente al uso del idioma inglés y algunas no distinguen entre azul y verde de la misma manera. Un ejemplo es galés, donde el glas puede significar azul o verde.

Otros nombres de colores asignados a los cuerpos de agua son de color verde mar y azul ultramar. Los colorantes oceánicos inusuales han dado lugar a los términos marea roja y marea negra.

El poeta del griego clásico Homero usa el epíteto «mar oscuro como el vino»; Además, él también describe el mar como «gris». Algunos han sugerido que esto se debe a que los antiguos griegos clasificaron los colores principalmente por luminosidad en lugar de matiz, mientras que otros creen que Homer era daltónico.