4.7 La química de la lluvia ácida
Objetivo de aprendizaje
- Comprender la química de la lluvia ácida.
Las reacciones ácido-base pueden tener un fuerte impacto medioambiental. Por ejemplo, el espectacular aumento de la acidez de la lluvia y la nieve en los últimos 150 años está disolviendo las superficies de mármol y piedra caliza, acelerando la corrosión de los objetos metálicos y disminuyendo el pH de las aguas naturales. Este problema medioambiental se denomina lluvia ácidaLas precipitaciones que son dramáticamente más ácidas a causa de las actividades humanas. y tienen importantes consecuencias para todos los organismos vivos. Para entender la lluvia ácida es necesario comprender las reacciones ácido-base en solución acuosa.
El término lluvia ácida es en realidad algo engañoso porque incluso el agua de lluvia pura recogida en zonas alejadas de la civilización es ligeramente ácida (pH ≈ 5,6) debido al dióxido de carbono disuelto, que reacciona con el agua para dar ácido carbónico, un ácido débil:
Ecuación 4.44
CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) ⇌ H+(aq) + HCO3-(aq)
En general, se atribuye al químico inglés Robert Angus Smith la acuñación de la frase lluvia ácida en 1872 para describir el aumento de la acidez de la lluvia en los centros industriales británicos (como Manchester), aparentemente causada por los excesos desenfrenados de los primeros años de la Revolución Industrial, aunque todavía no se comprendía la conexión. En aquella época, no había una buena forma de medir las concentraciones de iones de hidrógeno, por lo que es difícil conocer el pH real de la lluvia observada por Smith. En la actualidad, los valores típicos de pH de la lluvia en el territorio continental de Estados Unidos oscilan entre 4 y 4,5, con valores tan bajos como 2,0 en zonas como Los Ángeles. Recordemos de la Figura 4.15 «Una gráfica de pH versus , que está presente en algunos suelos, es insoluble. Sin embargo, a valores de pH más bajos, el Al(OH)3 se disuelve a través de la siguiente reacción:
Ecuación 4.53
Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l)
El resultado es un aumento de los niveles de iones Al3+ en el agua subterránea. Como el ion Al3+ es tóxico para las plantas, las altas concentraciones pueden afectar al crecimiento de las mismas. La lluvia ácida también puede debilitar tanto las hojas y las raíces de las plantas que éstas sean incapaces de soportar otras tensiones. La combinación de ambos efectos puede causar daños importantes en bosques establecidos, como la Selva Negra en Alemania y los bosques del noreste de Estados Unidos y Canadá y otros países (Figura 4.19 «Daños de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa»).
Figura 4.19 Daños de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa
Los árboles y muchas otras plantas son sensibles al aluminio y otros metales presentes en las aguas subterráneas. La lluvia ácida aumenta la concentración de Al3+ en las aguas subterráneas, lo que afecta negativamente al crecimiento de las plantas. Grandes secciones de bosques establecidos han sido gravemente dañadas.
Resumen
La lluvia ácida es la precipitación cuyo pH es inferior a 5,6, el valor típicamente observado, debido a la presencia de dióxido de carbono disuelto. La lluvia ácida está causada por los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre producidos tanto por procesos naturales como por la combustión de combustibles fósiles. Finalmente, estos óxidos reaccionan con el oxígeno y el agua para dar lugar al ácido nítrico y al ácido sulfúrico.
Consigna
- Los efectos perjudiciales de la lluvia ácida han provocado una fuerte presión sobre la industria para minimizar la liberación de reactivos nocivos.
Problemas conceptuales
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