Página 167 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Contaminantes químicos ácidos y básicos
Resolución Página 167 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Piensa qué pasa si el agua de lluvia se vuelve más ácida de lo normal. ¿Cómo afectará a las plantas, a los animales acuáticos, a los suelos y a las construcciones? Relaciona esto con el pH bajo (4,2–4,4) que menciona el texto.
Análisis: Se pide explicar el impacto ambiental de la lluvia ácida hoy en día.
Resolución:
La lluvia ácida se forma cuando los gases contaminantes de la quema de combustibles (principalmente óxidos de azufre y de nitrógeno) reaccionan con el vapor de agua y el oxígeno del aire, originando ácidos que se disuelven en la lluvia. Esta precipitación tiene un pH muy bajo (entre 4,2 y 4,4), por lo que es corrosiva.
Al caer sobre bosques, cultivos, suelos y cuerpos de agua:
- Daño a hojas y raíces de las plantas, reduciendo su crecimiento y productividad agrícola.
- Acidifica lagos y ríos, afectando gravemente a peces y otros organismos acuáticos.
- Deteriora suelos al lavar nutrientes esenciales y movilizar metales tóxicos.
- Corroe construcciones, monumentos y estructuras metálicas.
Conclusión: Es un problema ambiental actual porque, al tener pH muy bajo, daña ecosistemas, suelos de cultivo, cuerpos de agua y construcciones, generando graves repercusiones ecológicas y económicas.
Recuerda que la quema de combustibles (petróleo, carbón, diésel) libera gases que contienen azufre y nitrógeno. Pregúntate: ¿qué compuestos de azufre y nitrógeno, en forma de óxidos, pueden transformarse luego en ácidos al reaccionar con agua y oxígeno?
Análisis: Se pide identificar los contaminantes que originan la lluvia ácida.
Resolución:
El texto indica que la lluvia ácida se produce cuando los gases que proceden de la quema de combustibles fósiles reaccionan con el oxígeno del aire y el vapor de agua para transformarse en ácidos que luego son transportados por la lluvia. Los principales contaminantes responsables son:
- Óxidos de azufre (principalmente $$SO_2$$ y $$SO_3$$), que dan lugar al ácido sulfúrico.
- Óxidos de nitrógeno (como $$NO$$ y $$NO_2$$), que originan ácido nítrico.
Conclusión: Los contaminantes clave son los óxidos de azufre y los óxidos de nitrógeno liberados a la atmósfera por la quema de combustibles.
Recuerda que cuanto más ácido es un líquido, más iones $$H^+$$ tiene y más bajo es su pH ($$pH = -\log[H^+]$$). Piensa qué pasa cuando se disuelven en el agua ácidos como el sulfúrico o el nítrico provenientes de la contaminación.
Análisis: Se debe explicar la causa del pH bajo de la lluvia ácida.
Resolución:
La lluvia normal ya es ligeramente ácida (pH cercano a 5,6) por el dióxido de carbono disuelto. Sin embargo, en la lluvia ácida el pH baja aún más (entre 4,2 y 4,4) porque se disuelven ácidos fuertes formados a partir de contaminantes.
Los óxidos de azufre y nitrógeno reaccionan en la atmósfera con agua y oxígeno y generan principalmente:
- Ácido sulfúrico, $$H_2SO_4$$
- Ácido nítrico, $$HNO_3$$
Estos ácidos liberan muchos iones $$H^+$$ al disolverse en el agua de lluvia. Al aumentar la concentración de $$H^+$$, el pH disminuye, según:
$$pH = -\log[H^+]$$
Conclusión: La lluvia ácida tiene pH menor de 5 porque contiene ácidos fuertes (sulfúrico y nítrico) formados a partir de contaminantes atmosféricos, lo que incrementa la concentración de iones hidrógeno.
Piensa: si la lluvia ácida se origina por gases liberados al quemar combustibles, ¿qué se puede hacer para emitir menos de esos gases? Considera acciones en industrias, autos, gobierno y ciudadanía.
Análisis: Se solicitan medidas para reducir la formación de lluvia ácida.
Resolución:
Como la lluvia ácida se origina por emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno, las soluciones se centran en disminuir estas emisiones:
- Reducir el uso de combustibles fósiles y fomentar energías renovables (solar, eólica, hidroeléctrica).
- Instalar filtros y sistemas de desulfuración en chimeneas de industrias y plantas termoeléctricas para retener óxidos de azufre.
- Usar combustibles más limpios (gas natural, combustibles con bajo contenido de azufre).
- Mejorar el mantenimiento de vehículos y promover el transporte público o compartido para disminuir óxidos de nitrógeno.
- Crear y aplicar normas ambientales más estrictas sobre emisiones.
- Impulsar campañas de educación ambiental para que la población conozca el problema.
Conclusión: Para disminuir la lluvia ácida es necesario reducir las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno mediante cambios tecnológicos, uso de energías limpias, transporte eficiente y políticas ambientales.
Relaciona cada muestra de la tabla (jugo gástrico, sangre, orina, saliva) con el rango de pH que recuerdas de tus clases: ¿cuál es más ácido?, ¿cuál se acerca a neutro? Piensa cómo cambiaría el funcionamiento del cuerpo si esos valores se alejan demasiado de sus rangos normales.
Análisis: Se debe explicar los efectos de diferentes valores de pH en el cuerpo humano.
Resolución:
En el organismo, el pH de los líquidos corporales está cuidadosamente regulado porque muchas reacciones químicas solo ocurren en rangos estrechos.
- pH ácido: El jugo gástrico tiene un pH muy bajo (alrededor de 1–3), lo que favorece la digestión de proteínas y la destrucción de microorganismos. Sin embargo, si otros fluidos como la sangre se vuelven demasiado ácidos, se altera el funcionamiento de enzimas y órganos, pudiendo producir acidosis y problemas graves de salud.
- pH neutro: La sangre y la saliva se mantienen cerca de pH neutro (7–7,4). Este rango permite que las enzimas trabajen correctamente, el transporte de oxígeno sea eficiente y el metabolismo funcione de manera normal.
- pH básico: Algunos fluidos pueden ser ligeramente básicos. Si el pH de la sangre aumenta demasiado (alcalosis), también se alteran las reacciones bioquímicas, pueden aparecer calambres, mareos, arritmias y otros trastornos.
Por eso el cuerpo posee sistemas de amortiguadores (buffers) que mantienen el pH dentro de rangos seguros.
Conclusión: El pH influye directamente en la actividad de las enzimas y en el funcionamiento de órganos; valores muy ácidos o muy básicos resultan dañinos, mientras que un pH cercano al neutro es esencial para la vida.
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Reto
- Leo el siguiente texto y respondo:
La lluvia ácida es uno de los problemas ambientales actuales que enfrenta la población mundial y es producida por la contaminación atmosférica cuando los gases que proceden de la quema de combustibles reaccionan con el oxígeno del aire y el vapor de agua para transformarse en ácidos que transporta la lluvia o cualquier otra forma de precipitación que contenga elevadas concentraciones de ácido sulfúrico y nítrico. La lluvia ácida tiene un pH entre 4,2 y 4,4 y cuando esta alcanza la Tierra entra en los acuíferos y los suelos de cultivo, presentando graves repercusiones.
- ¿Por qué la lluvia ácida es considerada un problema ambiental en la actualidad?
...
- ¿Qué contaminantes químicos participan en la producción de lluvia ácida?
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- ¿Por qué la lluvia ácida tiene una medida de pH menor de 5?
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- ¿Qué acciones se requieren proponer para disminuir el grave problema de lluvia ácida?
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Actividad para trabajo en grupo
- Me reúno en equipos e investigamos el pH de las siguientes muestras y completamos la tabla con la escala de color correspondiente y según su pH:
| Muestras | pH | Color de pH |
|---|---|---|
| Jugo gástrico | ||
| Sangre | ||
| Orina | ||
| Saliva humana |
- Explicamos ¿Cómo afecta el pH ácido, básico o neutro en nuestro organismo?
Metacognición
- ¿Qué he aprendido?
- ¿Cómo lo he aprendido?
- ¿Para qué me ha servido?
- ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
Respondo estas preguntas de manera individual y luego las comparto en una plenaria para establecer un diálogo acerca del aprendizaje desarrollado en la sección.