Reacciones ácido-base en el medio ambiente

Química. Compuestos químicos. Reacciones ácido-base. Medio Ambiente. Vertidos industriales. Países desarrollados. Lluvia ácida. Contaminación medioambiental. Efecto invernadero. Cambio climático

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Valoración de las reacciones ácido-base

en el medio ambiente:

Vertidos industriales

y

Lluvia Ácida.

ÍNDICE

  • Introducción 3

  • Concepto Ácido-Base 4

  • Vertidos Industriales 5

  • Lluvia Ácida 7

  • Formación de la lluvia ácida

  • Valoración de las reacciones acido-base que producen la lluvia acida

  • Efectos de la lluvia

  • Precipitación mundial y media

  • Conclusión 11

  • Bibliografía 12

INTRODUCCIÓN

Los ácidos y las bases son sustancias que el hombre conoce y utiliza desde muy antiguo. En el siglo XVIII se sabía que los ácidos tenían sabor agrio en disolución acuosa, que enrojecían el papel de tornasol y que reaccionaban con los metales. En cuanto a las bases, se conocía su sabor a lejía, su capacidad de volver azulado el papel de tornasol enrojecido por los ácidos y su poder neutralizante para con los ácidos. Las sustancias de carácter ácido reaccionan con las de carácter básico, denominándose a estas reacciones ácido-base.

La contaminación de origen industrial es una de las que produce un mayor impacto, por la gran variedad de vertidos que pueden aportar al agua: materia orgánica, metales pesados, incremento de pH y temperatura, radioactividad, aceites, grasas, etc. Entre las industrias más contaminantes se encuentran las petroquímicas, las agroalimentarias, las energéticas (térmicas, nucleares, hídricas, etc.), papeleras, siderúrgicas, alimenticias, textiles y mineras.

Esta contaminación por parte de vertidos industriales puede originar la lluvia acida, la cual se forma tras mezclarse el oxido de nitrógeno y el dióxido de azufre con el vapor de agua.

CONCEPTO ACIDO-BASE

Al introducir una barra de cinc en una disolución acuosa de cloruro de hidrógeno, tiene lugar la siguiente reacción química:

2 HCl + Zn ZnCl2 + H2

Existe un grupo de compuestos que, al reaccionar con el cinc, producen hidrógeno. A estos compuestos se les denomina ácidos. Los ácidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno.

Otros compuestos, por el contrario, tienen sabor amargo, tienen tacto jabonoso y azulean el papel de tornasol. A éstos se les denomina bases. Un ejemplo de bases, son las sustancias conocidas genéricamente como hidróxidos.

Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización. Esta reacción en la que, generalmente, se forman agua y sal, es muy rápida. Así, el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio NaOH, producen agua y sulfato de sodio:

H2SO4 + 2NaOH 2H2O + Na2SO4

VERTIDOS INDUTRIALES

Según la Ley de Aguas, contaminación es la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica. Es decir, verter elementos contaminantes.

Los tipos de vertidos industriales son muy variados según el tipo de industria, ya que diferentes industrias provocan diferentes tipos de residuos. Normalmente en los países desarrollados muchas industrias poseen eficaces sistemas de depuración de las aguas, sobre todo las que producen contaminantes más peligrosos, como metales tóxicos, ya que es vital que se depuren antes de ser vertidos a colector urbano. En algunos países en vías de desarrollo que carecen de legislación al respecto o sistemas de depuración, la contaminación del agua por residuos industriales es muy importante.

Según el tipo de industrias los vertidos más importantes que provocan son:

Sector industrial

Substancias contaminantes principales

Construcción

Sólidos en suspensión, metales, pH.

Minería

Sólidos en suspensión, metales pesados, materia orgánica, pH, cianuros.

Textil y piel

Cromo, taninos, tensoactivos, sulfuros, colorantes, grasas, disolventes orgánicos, ácidos acético y fórmico, sólidos en suspensión.

Automoción

Aceites lubricantes, pinturas y aguas residuales.

Navales

Petróleo, productos químicos, disolventes y pigmentos

Siderurgia

Cascarillas, aceites, metales disueltos, emulsiones, sosas y ácidos.

Química inorgánica

Hg, P, fluoruros, cianuros, amoniaco, nitritos, ácido sulfhídrico, F, Mn, Mo, Pb, Ag, Se, Zn, etc. y los compuestos de todos ellos.

Fertilizantes

Nitratos y fosfatos.

Pasta y papel

Sólidos en suspensión y otros que afectan al balance de oxígeno.

Plaguicidas

Organohalogenados, organofosforados, compuestos cancerígenos, biocidas, etc.

Fibras químicas

Aceites minerales y otros que afectan al balance de oxígeno.

Pinturas, barnices y tintas

Compuestos organoestámicos, compuestos de Zn, Cr, Se, Mo, Ti, Sn, Ba, Co, etc.

La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas.

Las mediciones más comunes incluyen:

  • El contenido en sólidos

  • La demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)

  • La demanda química de oxígeno (DQO)

  • El pH.

Para la determinación del PE se emplea un valor medio de 0,077 kg, en 5 días, a 20 C de DBO por persona y día.

LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. Combinándose con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.

Lo pueden hacer de dos modos distintos:

-Deposición seca: Cuando retornan en forma de gases o aerosoles cerca de la fuente de emisión de los óxidos de nitrógeno y/o de azufre.

-Deposición húmeda: Cuando los NOx y los SOx se oxidan formando ácido nítrico y ácido sulfúrico que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes y vuelven al suelo con las precipitaciones, a veces hasta cientos de kilómetros de distancia del foco emisor.

Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, trasladándolos los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve o niebla. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el medio ambiente.

La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.6 (ligeramente ácido) debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera que es lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre, pH 3. Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos. Los hidrocarburos y el carbón que son usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos de azufre y nitrógeno

FORMACION DE LA LLUVIA ÁCIDA

Una gran parte del SO2 emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. El problema ambiental más importante es el de las emisiones de SO2 en procesos de obtención de energía: el carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles contienen azufre en unas cantidades variables (generalmente más del 1%), y, debido a la combustión, el azufre se oxida a dióxidos de azufre:

S + O2 ! SO2

Hay otros procesos industriales en los que también se genera SO2, por ejemplo en la industria metalúrgica.

VALORACION DE LAS REACCIONES QUE PRODUCEN LA LLUVIA ACIDA

El SO2 puede proceder de la industria metalúrgica y de otras fuentes, por ejemplo como el sulfuro de dimetilo, (CH3)2S, y otros derivados, o como sulfuro de hidrógeno, H2S. Estos compuestos se oxidan con el oxígeno atmosférico dando SO2.

Finalmente el SO2 se oxida a SO3 (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y oxígeno) y este SO3 se puede quedar disuelto en las gotas de lluvia, en forma de H2SO4. La reacción global es:

SO2 + OH· + O2 + nH2O ! HOO· + H2SO4(ac)

También se puede despositar sobre superficies húmedas.

El NO se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno a alta temperatura:

O2 + N2 ! NO

Una de las fuentes más importantes es a partir de las reeacciones producidas en los vehículos de los automóviles y aviones. Este NO se oxida con el oxígeno atmosférico: O2 + 2NO ! 2NO2

Y este 2NO2 reacciona con el agua dando ácido nítrico que se disuelve en el agua:

3NO2 + O2 ! 2HNO3 + NO

EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida provoca graves efectos ambientales.

La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas aumentando en gran medida la mortandad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación, produciendo daños importantes en las zonas forestales, así como acabando con microorganismos fijadores de nitrógeno.

Un efecto indirecto muy importante es que los protones, H+, procedentes de la lluvia ácida lixivian (arrastran) ciertos iones del suelo. Por ejemplo, cationes de hierro, calcio, aluminio, plomo, zinc, etc. Como consecuencia se produce un empobrecimeinto en ciertos nutrientes esenciales y el denominado estrés en las plantas, que las hace más vulnerables a las plagas.

La lluvia ácida, por su carácter corrosivo, afecta negativamente a las construcciones y las infraestructuras. Puede disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO3, afectando de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza. En distintas partes del mundo, está dañando edificios de gran importancia histórico-artística. Por ejemplo, la piedra de los muros de la catedral de San Pablo, en Londres; en Polonia, el oro que cubre el tejado de la catedral de Cracovia se está corroyendo; el Taj Mahal, en la India, está amenazado por el humo y la lluvia ácida procedente de las refinerías de petróleo y en Roma, la estatua de Marco Aurelio, de Miguel Ángel, ha sido retirada para protegerla de la contaminación.

Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones costeras, deterioando sus condiciones ambientales naturales y afectando negativamente a su aprovechamiento.

Entre 1950 y 1980, la lluvia que cayó sobre Europa multiplicó, aproximadamente, por 10 su grado de acidez. La mayor acidez en el agua de lluvia registrada en Europa fue en Escocia, donde el pH llegó a ser de 2,4.

Respecto a las personas, respirar el ácido presente en la niebla tóxica o en el polvo seco puede ocasionar problemas respiratorios.

PRECIPITACIÓN MUNDIAL Y MEDIA

La precipitación juega un papel principal en la determinación del clima de una zona. La precipitación de lluvia es crítica porque rellena los acuíferos y provee de sistemas naturales de cuencas y canales de irrigación. Los promedios de precipitaciones en el mundo varían entre las distintas regiones. Las áreas que reciben menos de 250 mm de lluvia al año se consideran desiertos, mientras que las que reciben más de 2.000 mm son ecuatoriales o tropicales. La precipitación media o promedio se determina por la altura alcanzada por el agua caída sobre una superficie plana y se mide con un pluviómetro.

CONCLUSIÓN

La contaminación industrial es producida por los vertidos que expulsan las industrias al medio ambiente, en mayor parte al agua y al aire, en forma de gases desprendidos a la atmósfera. Esto tiene como consecuencia que se produzcan fenómenos perjudiciales para el medio ambiente como la lluvia acida, las nubes smog, dando lugar esta contaminación también a que se agudice cada vez mas el efecto invernadero, a un posible cambio climático cercano, del cual estamos siendo informados cada vez mas con mas frecuencia.

Debemos ser conscientes del daño que estamos ocasionando al planeta al expulsar estos vertidos. En los países desarrollados se han desarrollado métodos para reducir la contaminación, pero como he dicho, en los países desarrollados, con lo que el resto del mundo sigue contaminando. Si analizamos a fondo las reacciones y los materiales que forman los vertidos, nos daríamos cuenta del daño tan terrible que le están causando al planeta, ya que gases como el oxido de nitrógeno o el dióxido de azufre reaccionan con el vapor del agua que se encuentra en el aire generando peligrosos ácidos que contaminan el planeta.

Hay que ponerle un fin a este problema, ya que a este paso, nos quedaremos sin planeta.

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