ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
REPRESENTACIÓN DE LLUVIA ÁCIDA Claudia Alfaro García, Cesar Eduardo Corella Rochin, Josué González Martínez, Ricardo Ontiveros Castro, Maiquel Susarrey Murillo, Kathya Vega Pérez, Dina María González-Cota* & José Edgar Arroyo Ortega* FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y DISEÑO, CARRETERA TRANSPENINSULAR ENSENADA-TIJUANA NUMERO 3917, COLONIA PLAYITAS. Ensenada, B.C., C.P. 22860. Teléfono 646-1750744, Fax 646-1744333. E-mail: dina.gonzalez@uabc.edu.mx*
Resumen. En el siguiente trabajo se llevó a cabo una representación experimental de la formación de los principales componentes de la lluvia ácida. Por medio de un sistema de destilación, se simuló lo que sucede en la atmósfera terrestre, sobre la combinación entre vapor de agua y los gases contaminantes, principalmente NO3 y SO2, los cuales son expedidos por la quema de combustibles y procesos industriales. Se demuestra los efectos que tienen los ácidos que están presentes en la lluvia ácida, en plantas y conchas de mar.
Palabras clave: Lluvia ácida, Contaminación ambiental, Acidez, pH.
aunque hoy es superada por los óxidos de nitrógeno, provenientes de los escapes de los vehículos automóviles, fuentes domésticas e industriales[5].
1. Introducción. Lluvia ácida significa lluvia que tiene un pH más bajo que la lluvia natural (pH 5.6). La lluvia natural disuelve el dióxido de carbono de la atmósfera para dar una disolución ligeramente ácida. Sin embargo, el pH de la lluvia en el este de Norteamérica y el oeste de Europa tiene un valor aproximado de 4 o menor [3]. La acidez se mide utilizando una escala de pH. El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución y se define como la concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en una determinada sustancia. La escala de pH mide qué tan ácida o básica es una sustancia, varía de 0 a 14, un pH de 7 es neutro. Si el pH es inferior a 7 es ácido y si es superior a 7 es básico. Se ha comprobado que en zonas donde se emiten grandes cantidades de gases, suele haber lluvia ácida, con un valor pH de 4.1 a 4.5, e incluso la acidez de algunas precipitaciones ha alcanzado un pH de 3 [3].
La lluvia ácida es causada por una reacción química que inician cuando compuestos tales como el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOy NO3) son emitidos al ambiente. Estos gases se combinan con otros componentes en la atmósfera (agua, oxígeno y otras sustancias químicas) formando los componentes principales de la lluvia ácida. El dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno se disuelven muy fácilmente en agua y pueden ser acarreados por el viento a lugares muy lejanos. En consecuencia, los dos compuestos pueden recorrer largas distancias y convertirse en parte de la lluvia y de la niebla que tenemos en ciertos días.
El químico inglés Angus Smith en 1872 fue quien dio el nombre de lluvia ácida a este tipo de precipitación destructiva. Aunque solo fue en la Conferencia de Estocolmo en 1972, donde se habló por primera vez del tema. Al inicio de la década de los 70, ya se tenían cifras alarmantes de la contaminación [7].
Las actividades humanas son la principal causa de la lluvia ácida. En el transcurso de las últimas décadas, los seres humanos han emitido tal cantidad de distintas sustancias químicas al aire, que han cambiado la mezcla de gases en la atmósfera. Las centrales eléctricas emiten la mayor parte del dióxido de azufre y de óxidos de nitrógeno cuando queman combustibles fósiles, tales como el carbón, para producir electricidad [8].
En 1983, muchas naciones industrializadas reconocieron la terrible amenaza y acordaron restringir la contaminación por dióxido de azufre,
La lluvia ácida tiene muchas consecuencias nocivas para el entorno, pero sin lugar a dudas, el efecto de mayor incidencia lo tiene sobre los lagos, 57
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ríos, arroyos, pantanos y otros medios acuáticos. La lluvia ácida eleva el nivel de acidez en los acuíferos, lo que posibilita la absorción de aluminio que se transfiere, a su vez, desde las tierras de labranza a los lagos y ríos. Esta combinación incrementa la toxicidad de las aguas para los cangrejos de río, mejillones, peces y otros animales acuáticos. La lluvia ácida también contamina selvas y bosques, especialmente los situados a mayor altitud. Esta precipitación nociva desplaza los nutrientes esenciales del suelo a la vez que libera aluminio, lo que dificulta la absorción del agua por parte de los árboles y dañan las hojas de los árboles [4]. El objetivo del proyecto fue demostrar a las personas, la formación de la lluvia ácida por medio de un sistema de destilación, además de identificar las principales causas que intervienen en ella, conocer los efectos que provoca en la flora y fauna al ser expuestas a los ácidos sulfúrico (H2SO4) y ácido nítrico (HNO3) al 10%, provocando la deshidratación en la flora; y en la fauna la descalcificación de las conchas de mar.
Figura1. En la imagen se muestra el montaje del sistema de doble destilación. De izquierda a derecha los reactivos que contenía, enel primer matraz azufre, segundo matraz agua, tercer matraz producto de la reacción (H2SO4).
Por medio de este sistema doble de destilación, se introdujo en el primer matraz de 50ml, 5 gr de azufre, y en el segundo matraz, 200 ml de agua. A cada uno se les aplicó calor para llegar al punto de ebullición de cada sustancia (Agua 100°C y Azufre 115°C). El proceso químico se explica de la siguiente manera:
2. Materiales y métodos.
Materiales
-
1er matraz
Kit de destilación (10pzs) Mechero Bunsen (2pzs) Soportes universales (4pzs) Pinzas para soporte universal (6pzs) Matraz Erlenmeyer Mangueras (4pzs) Gradilla Papel pH Agua (H2O) Azufre (S) Ácido Nítrico (HNO3) al 10%
S + O2 + calor SO2
SO2 por oxidación se convierte en SO3 2do matraz H2O + SO3 H2 SO4 Raymond Chang (2007) [1]
Método El trióxido de azufre (SO3) reacciona inmediatamente con las moléculas de agua para forma ácido sulfúrico (H2 SO4). El vapor condensado de H2SO4fue obtenido en el 3er matraz.
El experimento se realizó en un entorno cerrado utilizando un sistema de destilación, el montaje del sistema se puede observar en la figura 1, como se mencionó anteriormente se simuló el proceso de creación de ácido sulfúrico (H2SO4) en la atmósfera (tropósfera), siendo un componente principal que ocasiona la lluvia ácida.
3. Parte experimental Ya montado el equipo de destilación, el agua fue el primer reactivo que llegó al punto de 58
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ebullición, en aproximadamente 5 minutos, seguido esto el azufre llegó a la temperatura de ebullición aproximadamente 2 minutos después, formándose dióxido de azufre (SO2) (figura 2), el cual por oxidación se produjo trióxido de azufre (SO3) y ascendió por el sistema. En el proceso, el vapor de agua y el trióxido de azufre reaccionaron químicamente y finalmente se obtuvo H2SO4.
Figura 3. Comprobación con papel indicador pH, se muestra un pH 3 del ácido sulfúrico. Se observó que las hojas que estuvieron en contacto directo con los ácidos tuvieron un cambio de color de verde a café, además se pudo observar que la planta se deshidrató. En la imagen se muestra el deterioro de las mismas (figura 4). Los compuestos que se utilizaron tuvieron mayor concentración de lo que hay en la lluvia ácida, ya que los efectos tenían que ser en corto tiempo para la visualización de los daños que ocasionan.
Figura 2. Matraces con los reactivos en ebullición.
Para comprobar la acidez de la solución, se tomó una pequeña muestra y se corroboró con papel indicador de pH. Para mostrar el daño que pueden éste tipo de soluciones, se regó una planta diariamente durante 4 días con H2SO4 obtenido de la destilación junto con HNO3 al 10%. Así mismo se utilizaron los ácidos para rociar conchas de mar y se observaron sus efectos.
Las conchas que fueron rociadas con HNO3y H2SO4, al instante presentaban cambios, éstas se descalcificaron y desprendieron gases en forma de CO2. Esto demuestra que el nivel de acidez de los mares afecta de manera directa a la calcificación de corales y conchas marinas [2].
4. Resultados y Discusión Al término del proceso, se obtuvo una cantidad de solución, aproximadamente 5ml de ácido sulfúrico. Ésta fue corroborada con papel indicador de pH, resultando con un pH de 3. (Ver figura 3). La reacción química (H2O + SO3) ocurrió dentro del sistema de destilación de la manera esperada es decir formando H2SO4, ya que el proceso que se creó dentro simuló lo que sucede en la atmósfera (tropósfera la capa más cercana al suelo) [1], cuando los gases se combinan con vapor de agua, creando así la lluvia ácida al momento de precipitarse.
Figura 4. En la imagen de la derecha se puede observar el daño causado por la representación de la lluvia ácida.
5. Conclusión
Se demostró la creación de la lluvia ácida y cómo se forma químicamente uno de sus componentes (ácido sulfúrico). Se comprendió qué 59
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tanto afecta la lluvia ácida al medio ambiente y a los seres vivos.
http://www.oceanacidification.net/OAdocs/SPM_Spanish.pdf pp 4 - 7 (2009).
Cabe destacar que es un tema que hoy en día es muy común y mediante las herramientas visuales y prácticas se logró concientizar a jóvenes y adultos del impacto ambiental. Es importante tomar medidas preventivas inmediatas, para que éste problema disminuya, puesto que las consecuencias que se generan son dañinas para todos los habitantes de la tierra, además es una obligación ayudar a ésta causa ya que los seres humanos somos los culpables de éste daño al medio ambiente.
[3]. - Ebbing, D. D., Gammon, S. D. Quimica general Novena Edición, Editorial CENGAGE Learning (2010). [4].National Geographic [Versión electrónica] Lluvia ácida. Recuperado 18 de octubre de 2013, dehttp://www.nationalgeographic.es/medioambiente/calentamiento-global/acid-rainoverview (s.f). [5].- Garcés Giraldo L.F, M. L., La lluvia ácida: un fenómeno fisicoquímico. Redalyc.org, pp. 67-72. (2004)
6. Bibliografía [1].- Chang, Raymond. Química Novena Edición. Editorial Mc Graw-Hill. México. pp. 567-569 (2007)
[6].- Manahan Stanley E.Introducción a la química ambiental. Editorial Reverté, México, pp. 42, 532. (2007).
[2] Comité Científico de Investigaciones Oceánicas, Comisión Oceanográfica Intergubernamental UNESCO, et.al, La acidificación del océano, Recuperado el 07 de noviembre de 2013:
[7].- Martínez M.E,Química 2, Editorial Thomson, p.55 (2006). [8].- Sepúlveda, S. G. [Versión electrónica] La lluvia ácida. innovación y experiencias educativas pp. 1–5. (2009).
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