jueves, 9 de junio de 2022

12. Lluvia ácida | 🍊 Teoría ácido-base | Joseleg

 

La lluvia ácida es una lluvia o cualquier otra forma de precipitación que es inusualmente ácida, lo que significa que tiene niveles elevados de iones de hidrógeno que darán valores inferiores a 7 de pH. Puede tener efectos nocivos en las plantas, los animales acuáticos y la infraestructura. La lluvia ácida es causada por las emisiones de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno, que reaccionan con las moléculas de agua en la atmósfera para producir ácidos. Algunos gobiernos han hecho esfuerzos desde la década de 1970 para reducir la emisión de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno a la atmósfera con resultados positivos. Los óxidos de nitrógeno también pueden producirse naturalmente por los rayos, y el dióxido de azufre se produce por erupciones volcánicas. Se ha demostrado que la lluvia ácida tiene impactos adversos sobre los bosques, las aguas dulces y los suelos, mata insectos y formas de vida acuáticas, provoca que la pintura se pele, corroe estructuras de acero como puentes, erosiona edificios y estatuas de piedra, además de tener impactos en salud humana.

Lluvia ácida natural

La lluvia es naturalmente ácida debido a la presencia de CO2 en fase gaseosa, el cual reacciona con el vapor de agua para dar lugar a ácido carbónico:   CO2(g) +H2O(l) H2CO3(aq). Posteriormente el ácido carbónico se disociará parcialmente en un equilibrio triple. Por esta razón la lluvia posee normalmente un contenido mayor de iones de hidrógeno que de iones hidroxilo. Otra fuente de acidez es el ácido nítrico, trazas de ácido nítrico se pueden sintetizar ocasionalmente cuando hay una descarga eléctrica durante una tormenta, la energía del rayo provoca que el gas de nitrógeno N2 reaccione. Sin embargo, esta acidez natural es débil en comparación con la causada por el ser humano.

La única causa natural que puede causar una acidificación notable de la lluvia es un volcán activo, por ejemplo, las fumarolas del cráter Laguna Caliente del volcán Poás crean cantidades extremadamente altas de lluvia ácida y niebla ácida, con una acidez tan alta como un pH de 2, despejando un área extensa de cualquier vegetación y frecuentemente causando irritación en los ojos y pulmones de habitantes en asentamientos cercanos (Rouwet, Hidalgo, Joseph, & González-Ilama, 2017). Los gases productores de ácido también son creados por procesos biológicos que ocurren en la tierra, en los pantanos y en los océanos. La principal fuente biológica de compuestos que contienen azufre es sulfuro de dimetilo.

Teoría de la lluvia ácida

El término lluvia ácida fue acuñado en 1852 por el químico escocés Robert Angus Smith, según la Royal Society of Chemistry, que lo llama el "padre de la lluvia ácida". Smith decidió el término mientras examinaba la química del agua de lluvia cerca de ciudades industriales en Inglaterra y Escocia. Escribió sobre sus hallazgos en 1872 en el libro "Aire y lluvia: los comienzos de una climatología química". En la década de 1950, los científicos en los Estados Unidos comenzaron a estudiar el fenómeno, y en la década de 1960 y principios de 1970, la lluvia ácida se convirtió en un problema ambiental regional que afectaba a Europa occidental y al este de América del Norte (Haynes, 1982; Truog, 1947).

Aunque los contaminantes artificiales actualmente están afectando a la mayoría de las precipitaciones ácidas, los desastres naturales también pueden ser un factor. Por ejemplo, los volcanes pueden causar lluvia ácida al disparar contaminantes al aire. Estos contaminantes pueden transportarse por todo el mundo en chorros de agua y convertirse en lluvia ácida lejos del volcán. Después de que un asteroide acabó con los dinosaurios hace 65,5 millones de años, el trióxido de azufre fue lanzado al aire. Cuando llegó al aire, se convirtió en ácido sulfúrico, generando un aguacero de lluvia ácida (Haynes, 1982; Truog, 1947).

Lluvia ácida no natural

La principal causa de la lluvia ácida son los compuestos de azufre y nitrógeno de origen humano, como la generación de electricidad, las fábricas y los vehículos de motor. La generación de energía eléctrica utilizando carbón es uno de los mayores contribuyentes a las contaminaciones gaseosas que son responsables de la lluvia ácida.

Los gases pueden transportarse cientos de kilómetros en la atmósfera antes de convertirse en ácidos y depositarse. En el pasado, las fábricas tenían embudos cortos para dejar salir el humo, pero esto causaba muchos problemas a nivel local; por lo tanto, las fábricas ahora tienen embudos de humo más altos. Sin embargo, la dispersión de estas pilas más altas hace que los contaminantes se lleven más lejos, causando un daño ecológico generalizado (Kumar, Patil, Dikshit, Islam, & Kumar, 2016; Newman, 2014).

Efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas

Tanto el pH más bajo como las mayores concentraciones de aluminio en el agua superficial que ocurren como resultado de la lluvia ácida pueden causar daños a los peces y otros animales acuáticos. A pHs inferiores a 5, la mayoría de los huevos de peces no eclosionarán y los pH más bajos pueden matar a los peces adultos. A medida que los lagos y ríos se vuelven más ácidos, la biodiversidad se reduce. La lluvia ácida ha eliminado la vida de los insectos y algunas especies de peces, incluida la trucha de arroyo en algunos lagos, arroyos y riachuelos en áreas geográficamente sensibles, como las Montañas Adirondack de los Estados Unidos (Kumar et al., 2016; Newman, 2014). Sin embargo, el grado en que la lluvia ácida contribuye directa o indirectamente, a través de la corriente desde el nacimiento hasta las desembocaduras es variable y depende de las características geográficas y geológicas locales. El sitio web de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) declara: "De los lagos y arroyos encuestados, la lluvia ácida causó acidez en el 75% de los lagos y alrededor del 50% en los rios". Los lagos alojados en rocas de basamento de silicato son más ácidos que los lagos dentro de piedra caliza u otras rocas con una composición de carbonato (es decir, mármol) debido a los efectos amortiguadores de pH de los minerales de carbonato, incluso con la misma cantidad de lluvia ácida.

La lluvia ácida puede dañar seriamente la biología y la química del suelo. Algunos microbios son incapaces de tolerar los cambios a pH bajo y son eliminados del ecosistema. Las enzimas de estos microbios se desnaturalizan (cambian de forma y por lo tanto su funcionalidad) por el ácido. Los iones hidronio de la lluvia ácida también movilizan toxinas, como el aluminio, y eliminan nutrientes y minerales esenciales como el magnesio (Mancuso, 2010).

Los efectos adversos de la lluvia ácida en la vida vegetal pueden estar relacionados indirectamente con esta, como los efectos del ácido sobre el suelo o la alta concentración de precursores gaseosos a la lluvia ácida. Los bosques de gran altura son especialmente vulnerables ya que a menudo están rodeados por nubes y niebla que son más ácidas que la lluvia. Otras plantas también pueden dañarse con la lluvia ácida, pero el efecto sobre los cultivos alimentarios se minimiza mediante la aplicación de cal y fertilizantes para reemplazar los nutrientes perdidos. En áreas cultivadas, también se puede agregar piedra caliza para aumentar la capacidad del suelo para mantener el pH estable, pero esta táctica es inutilizable en el caso de tierras silvestres. Cuando se filtra el calcio de las agujas de la picea roja, estos árboles se vuelven menos tolerantes al frío y exhiben lesiones en el invierno e incluso la muerte (Mancuso, 2010).

La lluvia ácida tiene un efecto mucho menos dañino en los océanos ya que aumenta su acidez, lo que hace más difícil para diferentes especies costeras crear sus exoesqueletos que necesitan para sobrevivir, y el problema es que estas especies son la base de las redes tróficas en muchos ecosistemas. El esqueleto de piedra caliza de Coral es sensible a la caída de pH, porque el componente central de la piedra caliza, carbonato de calcio, se disuelve en soluciones ácidas (pH bajo) (Clark, Frid, & Attrill, 1989; Veron, 2008).

Lluvia ácida y salud humana

La lluvia ácida no afecta directamente la salud humana. El ácido en el agua de lluvia está demasiado diluido para tener efectos adversos directos. Sin embargo, las partículas responsables de la lluvia ácida (dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno) tienen un efecto adverso. El aumento de la cantidad de partículas finas en el aire contribuye a problemas cardíacos y pulmonares, como el asma y la bronquitis, esto debido a que provocan una acidificación de la mucosa por las mismas reacciones que sintetizan los ácidos en la atmósfera (Goyer et al., 1985).

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