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Cor da água

A cor da água varia com as condições ambientais em que essa água está presente. Embora quantidades relativamente pequenas de água pareçam incolores, a água pura tem uma ligeira cor azul que se torna um azul mais profundo à medida que a espessura da amostra observada aumenta. O tom azul da água é uma propriedade intrínseca e é causada pela absorção seletiva e dispersão da luz branca. Elementos dissolvidos ou impurezas suspensas podem dar uma cor diferente à água.

Cor intrínseca
A cor intrínseca da água líquida pode ser demonstrada olhando para uma fonte de luz branca através de um tubo longo que é preenchido com água purificada e fechado em ambas as extremidades com uma janela transparente. A cor azul-turquesa clara é causada pela fraca absorção na parte vermelha do espectro visível.

Absorções no espectro visível são geralmente atribuídas a excitações de estados de energia eletrônica na matéria. A água é uma molécula simples de três átomos, H 2 O , e todas as suas absorções eletrônicas ocorrem na região ultravioleta do espectro eletromagnético e, portanto, não são responsáveis ​​pela cor da água na região visível do espectro. A molécula de água tem três modos fundamentais de vibração. Duas vibrações de estiramento das ligações OH no estado gasoso da água ocorrem em v 1 = 3650 cm -1 e v 3 = 3755 cm -1 . Absorção devido a essas vibrações ocorre na região do infravermelho do espectro. A absorção no espectro visível é devida principalmente ao harmônico v 1 + 3v 3 = 14.318 cm -1 , que é equivalente a um comprimento de onda de 698 nm. No estado líquido a 20 ° C essas vibrações são red-shifted devido à ligação de hidrogênio, resultando em absorção vermelha em 740 nm, outros harmônicos como v 1 + v 2 + 3v3 dando absorção vermelha em 660 nm. A curva de absorção de água pesada (D 2 O) é de forma semelhante, mas é deslocada ainda mais para a extremidade infravermelha do espectro, porque as transições vibracionais têm uma energia menor. Por essa razão, a água pesada não absorve a luz vermelha e, portanto, corpos grandes de ( D2O) não teriam a cor azul característica da água clara (1 H 2 O) mais comumente encontrada .

A intensidade de absorção diminui acentuadamente com cada harmônico sucessivo, resultando em absorção muito fraca para o terceiro harmônico. Por esse motivo, o tubo precisa ter um comprimento de um metro ou mais e a água deve ser purificada por microfiltração para remover quaisquer partículas que possam produzir dispersão de Mie.

Cor dos lagos e oceanos
Lagos e oceanos parecem azuis por várias razões. Uma é que a superfície da água reflete a cor do céu. Enquanto esta reflexão contribui para a cor observada, não é a única razão.

Parte da luz, atingindo a superfície do oceano, é refletida diretamente, mas a maior parte penetra na superfície da água, interagindo com suas moléculas. A molécula de água pode vibrar em três modos diferentes quando a luz a atinge. Os comprimentos de onda de luz vermelha, laranja, amarela e verde são absorvidos de modo que a luz restante vista seja composta pelos azuis e violetas de menor comprimento de onda. Esta é a principal razão pela qual a cor do oceano é azul.

Alguns constituintes da água do mar podem influenciar o tom de azul do oceano. É por isso que pode parecer mais verde ou mais azul em diferentes áreas. Água em piscinas (que também podem conter vários produtos químicos) com os lados pintados de branco e a parte inferior aparecerão como um azul turquesa.

Água limpa aparece azul em piscinas de azulejos brancos, bem como em piscinas cobertas, onde não há céu azul a ser refletido. Quanto mais fundo a piscina, mais azul a água.

Dispersão de partículas suspensas também desempenha um papel importante na cor dos lagos e oceanos. Algumas dezenas de metros de água absorverão toda a luz, portanto, sem dispersão, todos os corpos de água pareceriam pretos. Como a maioria dos lagos e oceanos contém matéria viva suspensa e partículas minerais, conhecidas como matéria orgânica dissolvida colorida (CDOM), a luz de cima é refletida para cima. A dispersão de partículas suspensas normalmente daria uma cor branca, como na neve, mas como a luz passa primeiro por muitos metros de líquido de cor azul, a luz difusa parece azul. Em água extremamente pura – como é encontrado em lagos montanhosos, onde a dispersão de partículas brancas está faltando -, a dispersão das próprias moléculas de água também contribui para uma cor azul.

Outro fenômeno que ocorre é a dispersão de Rayleigh na atmosfera ao longo da linha de visão: o horizonte está tipicamente a 4–5 km de distância e o ar (estando acima do nível do mar no caso do oceano) é mais denso. Esse mecanismo adicionaria um tom azul a qualquer objeto distante (não apenas ao mar), porque a luz azul seria espalhada na linha de visão.

As superfícies dos mares e lagos geralmente refletem a clarabóia azul, fazendo com que elas pareçam mais azuis. A contribuição relativa da clarabóia refletida e a luz difundida das profundezas depende fortemente do ângulo de observação.

Cor das geleiras
As geleiras são grandes corpos de gelo e neve formados durante climas muito frios por processos envolvendo a compactação de neve caída. Enquanto as geleiras nevadas aparecem brancas à distância, de perto e quando protegidas da luz direta do ambiente, as geleiras geralmente aparecem em um azul profundo devido aos comprimentos de trajetória longos da luz refletida interna.

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Quantidades relativamente pequenas de gelo regular parecem brancas, porque muitas bolhas de ar estão presentes, e também porque pequenas quantidades de água parecem estar incolores. Nas geleiras, por outro lado, a pressão faz com que as bolhas de ar, presas na neve acumulada, sejam espremidas aumentando a densidade do gelo criado. Como grandes quantidades de água parecem ser azuis, portanto, um grande pedaço de gelo comprimido, ou uma geleira, parece azul.

Cor de amostras de água
Material dissolvido e particulado em água pode causar descoloração. Uma leve descoloração é medida em unidades Hazen (HU). As impurezas também podem ser profundamente coloridas, por exemplo, compostos orgânicos dissolvidos, chamados taninos, podem resultar em cores marrons escuras, ou algas flutuantes na água (partículas) podem conferir uma cor verde.

A cor de uma amostra de água pode ser reportada como:

A cor aparente é a cor de toda a amostra de água e consiste de cor de componentes dissolvidos e suspensos.
A cor verdadeira é medida após filtrar a amostra de água para remover todo o material suspenso.
O teste da cor pode ser um teste rápido e fácil, que geralmente reflete a quantidade de material orgânico na água, embora certos componentes inorgânicos, como o ferro ou o manganês, também possam conferir cor.

A cor da água pode revelar condições físicas, químicas e bacteriológicas. Na água potável, o verde pode indicar a lixiviação do cobre a partir do encanamento de cobre e também pode representar o crescimento de algas. O azul também pode indicar cobre, ou pode ser causado por sifonagem de limpadores industriais no tanque de commodes, comumente conhecido como backflowing. Vermelhos podem ser sinais de ferrugem de canos de ferro ou bactérias transportadas pelo ar de lagos, etc. A água preta pode indicar o crescimento de bactérias redutoras de enxofre dentro de um tanque de água quente ajustado para uma temperatura muito baixa. Isso geralmente tem um odor forte de enxofre ou ovo podre (H2S) e é facilmente corrigido drenando o aquecedor de água e aumentando a temperatura para 49 ° C (120 ° F) ou mais. O odor sempre estará nos tubos de água quente se as bactérias redutoras de sulfato forem a causa e nunca no encanamento de água fria. O espectro de cores com indicadores de água [clarificação necessária] é amplo e, se aprendido, pode facilitar a identificação e solução de problemas cosméticos, bacteriológicos e químicos.

Qualidade da água e cor
A presença de cor na água não indica necessariamente que a água não é potável. Substâncias que causam cor, como taninos, podem ser inofensivas.

A cor não é removida pelos filtros de água típicos; no entanto, filtros de areia lentos podem remover a cor, e o uso de coagulantes também pode ter sucesso em aprisionar os compostos causadores de cor dentro do precipitado resultante.

Outros fatores podem afetar a cor vista:

Partículas e solutos podem absorver luz, como no chá ou café. Algas verdes em rios e riachos geralmente emprestam uma cor azul esverdeada. O Mar Vermelho tem flores ocasionais de algas vermelhas Trichodesmium erythraeum.
Partículas na água podem espalhar luz. O rio Colorado é muitas vezes lamacento vermelho por causa da lama avermelhada suspensa na água. Alguns lagos montanhosos e riachos com rochas finamente moídas, como a farinha glacial, são turquesa. A dispersão de luz por matéria suspensa é necessária para que a luz azul produzida pela absorção da água possa retornar à superfície e ser observada. Tal dispersão também pode mudar o espectro dos fótons emergentes em direção ao verde, uma cor freqüentemente vista quando a água carregada com partículas suspensas é observada.
Nomes de cores

Maré vermelha na costa da Califórnia.
Várias culturas dividem o campo semântico de cores de maneira diferente do uso da língua inglesa e algumas não distinguem entre azul e verde da mesma maneira. Um exemplo é o galês, onde o glas pode significar azul ou verde.

Outros nomes de cores atribuídos a corpos de água são mar verde e azul ultramarino. Colorações oceânicas incomuns deram origem aos termos maré vermelha e maré negra.

O poeta grego antigo Homer usa o epíteto “mar vinho-escuro”; além disso, ele também descreve o mar como “cinza”. Alguns sugeriram que isso se deve aos gregos antigos classificando as cores principalmente pela luminosidade em vez da cor, enquanto outros acreditam que Homero era daltônico.

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