¿CUÁNTA ACIDEZ TOLERAN LOS OCÉANOS?

(Ny-Ålesund, Svalbard, Noruega)

Este jueves dio inició un experimento revolucionario, y el más grande en su tipo, para medir los cambios en la alcalinidad de las aguas marinas y sus efectos en la biodiversidad de los océanos por el aumento del bióxido de carbono (CO2), anunció Greenpeace.

Con esta investigación se pretende establecer cuáles son los daños que puede sufrir la vida marina con diversas concentraciones de CO2. La investigación está a cargo del Instituto de investigaciones marinas de Leibniz en Alemania (IFM-GOEMAR, por sus siglas en alemán), con la ayuda de Greenpeace y se realiza en en el fiordo de Kongsfjord, cerca de la base científica de Ny-Ålesund en el archipiélago de Svalbard, a mil 200 kilómetros del polo norte.


El barco Esperanza de Greenpeace transportó, desde Kiel en Alemania hasta Ny-Ålesund, nueve mesocosmos, que son como tubos de ensayo gigantes en los que se recrearán los efectos futuros sobre la acidificación de los océanos en el ecosistema marino (1). La tripulación del Esperanza ha colaborado con los científicos de IFM-GEOMAR para la instar y preparar los mesocosmos cercano a base científica de Ny-Ålesund.

“El aumento de la contaminación por bióxido de carbono, generado en exceso por la actividad humana, está provocando la acidificación de los océanos y amenaza a los frágiles ecosistemas marinos de todo el planeta. Los científicos demostrarán cómo el exceso de CO2 provoca cambios dramáticos en la biodiversidad y está provocando cambios en las especies que están a la cabeza de la cadena alimenticia en los océanos, como los moluscos y plancton”, dijo Alejandro Olivera, coordinador de la campaña de océanos y costas de Greenpeace México, quien está a bordo del Esperanza.
 

Los efectos de la acidificación se están reflejando ya en todos los océanos, pero el bióxido de carbono es absorbido con mayor rapidez en el Ártico que en aguas más cálidas. Desde la revolución industrial, el CO2 comenzó a emitirse en mayor cantidad y las aguas alcalinas de los océanos se volvieron más ácidas provocando que la supervivencia sea más difícil para todos los organismos marinos. Esto afecta principalmente a las especies que necesitan formar una estructura calcárea en sus cuerpos como los corales, moluscos, plancton y otros organismos que juegan un papel importante en la red trófica, al ser un alimento de vital importancia para peces, aves, mamíferos marinos, e inclusive humanos (2).


“Sabemos que los océanos ya se han acidificado en un 30 por ciento. Si continúanos emitiendo bióxido de carbono a la misma tasa, la acidificación se podría incrementar en un 100 por ciento antes del que termine este siglo. Esto es mucho más de lo que los organismos marinos han experimentado por lo menos desde hace 20 millones de años”, dijo el profesor Ulf Riebesell de IFM-GEOMAR, líder del proyecto en Ny-Ålesund.


El experimento de acidificación del océano concluirá a finales de julio, en tanto, Greenpeace continuará con la expedición “el Ártico bajo presión” (3) a bordo del barco Esperanza y durante el verano boreal, exponiendo y documentando otras amenazas para la vida silvestre y el medio ambiente en el océano glacial ártico, como el derretimiento del hielo marino debido al cambio climático y la expansión de las pesquerías a nuevas zonas que anteriormente estaban protegidas con el hielo marino.
 
Notas:
 

1.- Cada uno de los mesocosmos pesa 2 toneladas y encierran alrededor de 50 metros cúbicos de agua de mar. El experimento consiste en inyectar bióxido de carbono para dar diferentes niveles de concentración referenciados a los valores actuales (~390 ppm) y lo que se espera que sea a mediados del siguiente siglo (~1250 ppm), simulando diferentes niveles de acidificación. Durante cinco semanas los científicos tomarán muestras diarias para monitorear los cambios en la química y biología de la columna de agua de mar en cada mesocosmo, probando que sucede bajo la acidificación.
Ver http://epocaarctic2010.wordpress.com/the-experiments/the-mesocosms/

2.- La acidificación de los océanos es causada por el incremento en los niveles de bióxido de carbono en los océanos provenientes de la quema de combustibles fósiles y la destrucción de los bosques. Los océanos absorben cada año cerca de 8 mil millones de toneladas de bióxido de carbono de origen antropogénico solo por la quema de combustibles fósiles. IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Chapter 7, Table 7.1 (page 516) and Section 7.3.2 (pages 515-526); http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/contents.html

3.- La expedición “El Ártico bajo presión” inició el 24 de mayo y concluirá a mediados de septiembre. Los experimentos sobre la acidificación de los océanos se llevan a cabo del 27 de mayo a finales de julio. La documentación de las pesquerías del Ártico se realizará del 8 de junio al 6 de julio, y la documentación sobre derretimiento del hielo Ártico comenzará el 18 de agosto y concluirá a mediados de septiembre.


Para mayor información comunicarse con:

- Raúl Estrada al 56 87 95 95 ext. 120 o al celular 044 55 40 84 53 26; al correo raul.estrada@greenpeace.org  o en la página http://www.greenpeace.org.mx/
- Alejandro Olivera, Greenpeace México, del 25 de mayo al 8 de junio a bordo del Esperanza, en el Ártico, email: camp4@myez.greenpeace.org

Fuente: RazonEs de Ser

Soluciones neutras, ácidas y básicas

Cuando la concentración de protones y de oxhidrilos es la misma, la solución es neutra.

Cuando se añade un ácido al agua pura (neutra) aumenta concentración de protones, y ello da lugar a soluciones ácidas.

Cuando se añade una base al agua pura (neutra) aumenta la concentración de oxhidrilos, y ello da origen a soluciones básicas.

Por tanto, una solución neutra tiene una concentración de iones hidrógeno (protones) igual a 10-7 (10 elevado a la -7 = 0,0000001) moles/litro; una solución ácida tiene una concentración de protones mayor que 10-7; y una solución básica tiene una concentración de protones menor que 10-7.

pH

Para evitar el uso de la notación científica (exponencial) en la expresión de concentraciones de las sustancias, en 1909 el químico Peter Sorensen (1868-1939 postuló la escala de pH (a veces mal llamada “escala de potencial hidrógeno” pues debería quizá denominarse "escala potencial del hidrógeno"), la cual se define como el logaritmo negativo en base 10 de la concentración molar de iones hidrogeniones.

La escala de pH permite conocer el grado de acidez o de basicidad de una sustancia.

pOH

De manera análoga se puede considerar la escala de pOH, que es el logaritmo negativo en base 10 de la concentración molar de iones hidroxilos.

Relación

Si relacionamos lo antes expuesto con estas nuevas escalas,

será neutra una solución de pH = 7 (pOH = 7),

ácida la de pH menor de 7 (pOH mayor a 7), y básica la de pH mayor a 7 (pOH menor que 7).

Por ejemplo, el jugo gástrico tiene un pH aproximadamente igual a 2; el vino común y el jugo de naranjas, 3,5; la orina humana, 6; la sangre, 7,4; y el agua de mar, 8. Mayor el número, menor la acidez.

¿Cómo podemos saber cuál es el pH (acidez) de una sustancia?

A esta "pregunta.com" le damos una "respuesta.com".
http://www.misrespuestas.com/

"Hay distintas formas de medir el pH de una sustancia. La más sencilla es sumergir un papel indicador o tornasol en la solución durante varios segundos y éste cambiará de color según si es ácida (color rosa) o alcalina (color azul). Este método no es tan preciso como otros, pues indica ambiguamente qué tan ácida o qué tan alcalina es la sustancia, pese a la evolución que han experimentado los papeles en cuanto a su exactitud. Otra desventaja que presentan los papeles tornasol es que no pueden ser utilizados para ciertas sustancias, como por ejemplo, aquellas que son muy coloreadas o turbias.


La manera más exacta para la medición del pH, es utilizando un pHmetro y dos electrodos, uno de referencia y otro de cristal. Un pHmetro es un voltímetro que junto con los electrodos, al ser sumergidos en una sustancia, generan una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica dependerá de la concentración de iones de hidrógeno que presente la solución. El pHmetro mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia (plata) y el de cristal que es sensible a los iones de hidrógeno. Para obtener con exactitud el pH de una sustancia, se debe calibrar el pH con soluciones de valores de pH llamadas buffer que resisten los cambios experimentados por el pH y tiene un valor de pH específico."
 

Disociación del agua

El agua es un electrolito débil que se disocia en un protón y un oxhidrilo. Su constante de disociación es igual al producto de las concentraciones de protones y oxhidrilos, dividido por la concentración del agua no disociada.

Un mol de agua pesa 18 gramos, por lo que en 1 litro de agua (1.000 gramos) habrá 55,55 moles, es decir, la concentración será 55,55 M.

Si multiplicamos la constante de disociación del agua por esa concentración del agua, obtendremos una nueva constante llamada kw , igual al producto de las concentraciones de protones y oxhidrilos, y su valor será de 10-14.

De allí, como por cada protón se produce un oxhidrilo al disociarse el agua, entonces la concentración de protones será igual a la concentración de oxhidrilos, cada una de ellas igual a 10-7.

Sistemas materiales: mezclas y soluciones

conceptos fundamentales

SOLUCIONES: Mezclas homogéneas (una sola fase) con composiciones variables. Resultan de la mezcla de dos o más sustancias puras diferentes cuya unión no produce una reacción química sino solamente un cambio físico. Una sustancia (soluto) se disuelve en otra (solvente) formando una sola fase. Los componentes pueden separarse utilizando procedimientos físicos.

MEZCLAS: Mezclas heterogéneas (más de una fase). Resultan de la mezcla de dos o más sustancias puras diferentes cuya unión no produce una reacción química sino solamente un cambio físico.

FASE: Porción de materia con propiedades uniformes. Porción de un sistema separado de los otros por límites físicos.

SOLUTO: Componente de una solución que se encuentra en cantidad menor. Es la fase de menor proporción.

SOLVENTE: Componente de una solución que se encuentra en cantidad mayor. Es la fase de mayor proporción.

SOLUCIÓN ACUOSA: El solvente es el agua. El soluto puede ser un sólido, un líquido o un gas.

TIPOS DE SOLUCIONES:
- Gas en líquido.
- Líquido en líquido.
- Sólido en líquido.
- Gas en gas.
- Líquido en gas.
- Sólido en gas.
- Gas en sólido.
- Líquido en sólido.
- Sólido en sólido.

SOLUBILIDAD: Cantidad máxima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente. Varía con la presión y con la temperatura. Es un dato cuantitativo.

MISCIBILIDAD: Capacidad de una sustancia para disolverse en otra. Es un dato cualitativo. Separa los pares de sustancias en "miscibles" y "no miscibles".

CURVA DE SOLUBILIDAD: Representación gráfica de la solubilidad de un soluto en determinado solvente (eje y) en función de la temperatura (eje x).

SOLUCIÓN SATURADA: Solución que contiene la máxima cantidad de soluto que el solvente puede disolver a esa presión y esa temperatura. Si se le agrega más soluto no lo disuelve: si es un sólido en un solvente líquido, el exceso precipita; si es un líquido en solvente líquido, el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo según su densidad relativa; si es un gas en un solvente líquido, el exceso de soluto escapa en forma de burbujas. En una solución saturada de un sólido en un líquido, el proceso de disolución tiene la misma velocidad que el proceso de precipitación.

SOLUCIÓN NO SATURADA: Solución que contiene una cantidad de soluto menor que la que el solvente puede disolver a esa presión y esa temperatura.

CARACTERÍSTICA GENERAL DE LA SOLUBILIDAD: Como ya fuera descubierto hace varios siglos, "lo similar disuelve a lo similar". Las sustancias iónicas son solubles en solventes iónicos. Las sustancias covalentes son solubles en solventes covalentes.

CASO PARTICULAR. SOLUCIONES DE GASES EN LÍQUIDOS: La solubilidad de un soluto gaseoso en un solvente líquido depende de cuatro factores: a) temperatura; b) presión; c) energía; y d) entropía. Se aplica la llamada "Ley de Henry" que permite conocer la presión parcial del soluto gaseoso en función de su fracción molar y de una constante que depende del gas y de su temperatura.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN: a) tamaño de las partículas del soluto; b) naturaleza física del soluto; c) naturaleza física del solvente; d) temperatura; y e) grado de agitación del soluto y del solvente.

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HOMOGÉNEAS Y HETEROGÉNEAS: Existen numerosos métodos, la mayoría adaptados a casos especiales de solutos y solventes determinados, bajo condiciones determinadas.
- Disolución (sólido de sólido - uno soluble y el otro no).
- Maceración (sólido de sólido - trituración + disolución).
- Extracción (sólido de sólido - en frío con Soxhlet o en caliente por decocción).
- Lixiviación (sólido de sólido - disolución con arrastre).
- Tamizado (sólido de sólido - a través de mallas de alambre de distintos diámetros).
- Destilación (líquido de líquido - homogénea - por diferencia en el punto de ebullición entre ambos).
- Decantación (líquido de líquido - heterogénea - por diferencia entre la densidad de ambos).
- Evaporación (sólido de líquido - homogénea - se calienta para evaporar el solvente y queda el soluto).
- Cristalización (sólido de líquido - homogénea - se baja la temperatura para que cristalice el sólido - luego se filtra o decanta).
- Filtración (sólido de líquido - heterogénea - se hace pasar a través de un filtro que retenga el sólido pero no el líquido).
- Centrifugación (sólido de líquido - homogénea - se aumenta la aceleración de la gravedad por aumentar la fuerza centrífuga, facilitando la precipitación del sólido).
- Cromatografía (todos los casos - homogénea - se usa una fase móvil y una fija, la móvil viaja sobre la fija y sus componentes se van separando según su facilidad de migración, la que depende de diversos factores, por ejemplo su peso molecular).

EXPRESIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES:

Concentración: cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente, o cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solución. Siempre indica una proporción entre soluto y solvente.

Porcentaje en masa (m/m): Cantidad de gramos de soluto disuelto en 100 gramos de solución.

Porcentaje en volumen (V/V): Volumen en mililitros de soluto disuelto en 100 mililitros de solución.

Porcentaje masa a volumen (m/V): Cantidad de gramos de soluto disuelto en 100 mililitros de solución.

Partes por millón (ppm): Cantidad de miligramos de soluto disuelto en 1 litro (ó 1 Kg) de solución.

Formalidad (F): Cantidad de "moles fórmula" de soluto disuelto en 1 litro de solución. Un mol fórmula toma en cuenta la molécula de soluto sin disociar.

Molaridad (M): Cantidad de moles de soluto disuelto en 1 litro de solución. Este concepto de mol se aplica a la molécula de soluto disociada en iones.

Molalidad (m): Cantidad de moles de soluto disuelto en 1 Kg de solvente.

Normalidad (N): Cantidad de equivalentes-gramo de soluto disuelto en 1 litro de solución. Equivalente-gramo es la cantidad de sustancia que reaccionaría con 1,008 gramos de hidrógeno, es decir, con un átomo-gramo de este elemento.

Fracción molar (X): Cantidad de moles de soluto o de solvente con respecto al número total de moles de la solución.

Porcentaje molar (X%): Fracción molar multiplicada por 100.