Efectos de la lluvia ácida

Efectos de la lluvia ácida
Para iniciar la actividad puede ser interesante partir del estudio de algún monumento dañado por la
acidez del agua de lluvia. Una posibilidad es acordar una visita con el departamento de Ciencias
Sociales, por ejemplo a Uncastillo, lugar privilegiado para el estudio del románico y en el que se
pueden apreciar los efectos de la lluvia ácida.
Durante la visita se pueden plantear preguntas como:
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¿Por qué los monumentos están deteriorados?
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¿Cuál es el origen de la acidez del agua de lluvia?
●
¿Qué fuentes de contaminación se encuentran en el entorno del monumento que hayan
podido afectar a éste?
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¿Qué material o materiales se han utilizado en la construcción de los monumentos?
●
¿Qué composición química tienen estos materiales y qué relación puede tener esta
composición con las alteraciones que sufren?
La actividad experimental puede llevarse a cabo en grupos, según la disponibilidad de recursos. Esto
favorece también la discusión de resultados y la obtención de conclusiones que, aunque tiene que
ser en un principio elaboradas individualmente, se enriquecen sustancialmente después de una
puesta en común en el equipo de trabajo.
Medida de la acidez con papel indicador
Iglesia de S.Miguel, en Uncastillo
(Zaragoza)
Formación de lluvia ácida
(hacer click sobre la imagen para verla
ampliada)
Formación (reacciones químicas)
Fuentes y receptores de lluvia ácida
Introducción
La deposición ácida, también conocida como lluvia ácida, se produce principalmente por la
emisión de óxidos de azufre y de nitrógeno a la atmósfera donde pueden transformarse, entre
otros compuestos, en los ácidos sulfúrico y nítrico.
Este fenómeno ocasiona daños en los seres vivos y en los materiales que se encuentran
expuestos a la deposición ácida.
En esta actividad vamos a comprobar las características de la lluvia ácida, los efectos que
producen en distintos materiales y los componentes que hacen de este fenómeno una de las
causas más importantes del deterioro de bosques y monumentos, con las consecuencias que
esto tiene sobre los seres vivos.
Glosario
Ácida: según Arrehnius, una sustancia que puede ceder protones (iones H+) se denomina
ácido. Un ejemplo es el ácido clorhídrico, de fórmula HCl. El concepto de ácido es el
contrapuesto al de base. Para medir la acidez de un medio se utiliza el concepto de pH.
Lluvia ácida: el pH de la lluvia es de por sí ligeramente ácido, razón por la cual se considera
lluvia ácida a aquellas precipitaciones con un pH inferior a 5,6 y no a 7 (pH neutro).
Objetivos
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Comprobar el nivel de acidez o basicidad de las aguas de lluvia y de agua de una
determinada zona, indagando las posibles variaciones.
Comparar el deterioro producido por el agua de lluvia y el ocasionado por los ácidos
nítrico y sulfúrico en diversos materiales y extraer conclusiones.
Reconocer el origen de la lluvia ácida como resultado de las reacciones químicas que
ocurren en la atmósfera entre los contaminantes presentes y el agua.
Valorar las consecuencias de las acciones propias en la conservación del medio
ambiente, incluso en entornos alejados del propio.
Materiales y alternativas
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Vasos de precipitados.
Dos tubos de ensayo.
Papel indicador de pH (si es posible, utilizar un pH-metro digital).
Etiquetas identificativas.
Agua de lluvia y agua de diferentes orígenes (de grifo, de una fuente, de río…).
Ácido nítrico.
Ácido sulfúrico.
Agua destilada.
Balanza de precisión.
Distintos materiales:
1. Tres trocitos de material calizo de similar apariencia (si no se encuentran se podrían
utilizar trozos de mármol).
2. Tres trocitos de granito.
3. Tres clavos grandes de hierro.
4. Nueve monedas de cinco céntimos.
5. Hojas de pino.
Algunas webs interesantes para poder consultar sobre la lluvia ácida, sus orígenes, su
formación, sus efectos, actividades variadas, etc; son las siguientes (en cursiva las más
recomendadas):
Pronatura
EPA's Clean Air Markets: Acid Rain Program
Esta página muestra el Programa de Lluvia Ácida dirigido a la reducción de emisiones de SO2
y NOx en beneficio del ambiente y de la salud pública, en el cual se muestra información
sobre proyectos de investigación del impacto de la lluvia ácida en la vegetación y
ecosistemas.
EPA (castellano)
Similar a la anterior pero en castellano.
Deterioro ambiental
Tierramérica
Libro electrónico: CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE (Campus
tecnológico de la Universidad de Navarra)
Biblioteca Dominico-Virtual
educar.org (Comunidades virtuales de aprendizaje colectivo)
Salón hogar (Canal Educativo)
Panorama energético
Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria
Instituto Nacional de Ecología (México)
Procedimiento
1. Utilizando papel indicador y una escala adecuada, o bien un pHmetro, medir el pH de
agua de distintas procedencias (grifo, río, envasada, mar...). Observar las diferencias
de color y comparar el pH: mayor acidez o más carácter básico (si se usa papel
indicador aunque los resultados sean aproximados se pueden hacer comparaciones
entre las distintas aguas). Abrir el formulario adjunto haciendo clik en el enlace,
imprimirlo y utilizarlo para anotar los resultados.
2. Añadir unas gotas de ácido nítrico a unos 300 centímetros cúbicos de agua en un vaso
de precipitados, y añadir otras gotas de ácido sulfúrico comercial a otros 300
centímetros cúbicos de agua en otro vaso de precipitados. Medir los pH aproximados de
ambas disoluciones. Mezclar 100 centímetros cúbicos de cada una de las disoluciones
en un vaso de precipitados.
3. Dado que la lluvia ácida está formada principalmente por ácidos de nitrógeno y de
azufre se compará el efecto de cada disolución ácida sobre distintos materiales:
1. Repartir cada una de las disoluciones (ácido nítrico "AN", ácido sulfúrico "AS" y
mezcla de ambos "M") en cuatro vasos de precipitados y etiquetarlos: ANC, ASC,
MC, ANG, ASG, MG, ANFe, ASFe, MFe, ANM, ASM y MM.
2. Pesar tres cantidades similares de material calizo e introducirlas en los vasos
ANC, ASC y MC. Observar qué ocurre y pesar el material sólido, una vez
limpiado con agua y secado, un cuarto de hora después y media hora después
de comenzado el proceso. Medir el pH de las disoluciones que resultan. Volver a
introducir las muestras en sus correspondientes vasos, guardar esas muestras
hasta la semana siguiente y volver a tomar los datos.
3. Pesar tres cantidades similares de granito e introducirlas en los vasos ANG, ASG
y MG. Observar qué ocurre y pesar el material sólido, una vez limpiado con agua
y secado, un cuarto de hora después y media hora después de comenzado el
proceso. Medir el pH de las disoluciones que resultan. Volver a introducir las
muestras en sus correspondientes vasos, guardar esas muestras hasta la
semana siguiente y volver a tomar los datos.
4. Pesar los tres clavos de hierro y añadir cada uno a un vaso: ANFe, ASFe y MFe.
Observar qué ocurre y pesar el material sólido, una vez limpiado con agua y
secado, un cuarto de hora después y media hora después de comenzado el
proceso. Medir el pH de las disoluciones que resultan. Volver a introducir las
muestras en sus correspondientes vasos, guardar esas muestras hasta la
semana siguiente y volver a tomar los datos.
5. Distribuir las nueve monedas de cinco céntimos en tres lotes; pesarlas, apuntar
su peso global por muestra e introducirlas en los vasos ANM, ASM y MM.
Observar qué ocurre y pesar el material sólido, una vez limpiado con agua y
secado, un cuarto de hora después y media hora después de comenzado el
proceso. Medir el pH de las disoluciones que resultan. Volver a introducir las
muestras en sus correspondientes vasos, guardar esas muestras hasta la
semana siguiente y volver a tomar los datos.
6. Para apreciar el efecto que tienen los ácidos sobre las hojas de pino utilizaremos
dos tubos de ensayo: verter en uno un poco de ácido sulfúrico y en el otro un
poco de agua. Introducir las hojas de forma que no caigan sobre el líquido y
tapar cada tubo de ensayo. Al cabo de una hora observar las diferencias que se
aprecian entre las hojas en el tubo con agua y las que están en ambiente ácido.
Comprobar si les ha afectado los vapores de ácido sulfúrico.
Resultados
1. Realiza una tabla en la que ordenes las distintas aguas investigadas de menor a mayor
valor de pH, indica cuáles son más ácidas. Busca una explicación.
2. Compara en el formulario las masas correspondientes a los trozos de caliza en las tres
disoluciones y el valor de pH de la disolución. Observa las diferencias y justifícalas.
3. Compara en el formulario las masas correspondientes a los trozos de granito en las tres
disoluciones y el valor de pH de la disolución. Observa las diferencias y justifícalas.
4. Compara en el formulario las masas correspondientes a los clavos de hierro en las tres
disoluciones y el valor de pH de la disolución. Observa las diferencias y justifícalas.
5. Compara en el formulario las masas correspondientes a los lotes de monedas en las
tres disoluciones y el valor de pH de la disolución. Observa las diferencias y justifícalas.
6. Escribe las diferencias que se aprecian en las hojas de pino en los dos tubos de ensayo.
Explica esas observaciones.
7. Basandote en tus observaciones y con la ayuda de las direcciones de internet
recomendadas en el apartado de "Materiales" responde a las siguientes preguntas:
❍
¿Cómo le ha afectado al pH del agua destilada la adición de una pequeña
cantidad de otras sustancias? ¿Crees que es fácil que el agua se impurifique?
¿Por qué se produce la "lluvia ácida"? Explica las bases químicas del problema.
Es decir, las reacciones químicas implicadas en el problema.
❍
¿Cuál es el origen de este problema?
❍
¿Cuáles son sus consecuencias?
❍
¿Encuentras alguna relación entre las variaciones de masa de los trozos de caliza
y el denominado “mal de la piedra”? A la vista de las variaciones de las masas
de los clavos de hierro y las monedas. ¿Qué metal se ve más afectado por un
medio ácido? ¿Cómo puede repercutir este hecho a nivel técnico? ¿Qué medidas
se utilizan para disminuir los efectos negativos?
❍
¿Cómo se puede evitar?
Preguntas para la autoevaluación
En la evaluación se tendrá en cuenta el proceso de trabajo en el laboratorio, la toma de datos,
así como el grado de profundización en la explicación de cada una de las observaciones
realizadas.
Autoevaluación del alumnado:
Puntúa de 1 (nada) a 4 (mucho) los siguientes aspectos que hacen referencia a la actividad
que has realizado:
Valoración de tu aprendizaje:
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Comprendo el significado del termino "lluvia ácida".
He entendido el proceso de formación de la lluvia ácida.
Conozco los componentes principales de la lluvia ácida y sus efectos sobre distintos
materiales.
Reconozco las causas de la lluvia ácida y mi grado de implicación en ellas.
Valoración del trabajo experimental:
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He seguido el procedimiento descrito utilizando correctamente el material de
laboratorio y respetando las normas de trabajo (orden y limpieza en la mesa de
trabajo, ...) y seguridad.
He anotado los resultados en el formulario.
He aportado datos y conclusiones al resto de mi equipo de trabajo.
He colaborado con mis compañeros en la realización de la parte experimental y en las
discusiones posteriores.
La lluvia ácida y sus efectos
IMPRIMIR
Investigación sobre la acidez del agua de lluvia y sus efectos sobre los materiales.
Formulario para la toma de datos
1 y 2:
Muestra
Agua de lluvia
pH
Color
Otras observaciones
Agua del grifo
Agua
………………………………………………
Agua
………………………………………………
Agua
………………………………………………
Agua
………………………………………………
Agua destilada
Agua destilada con ácido nítrico
Agua destilada con ácido sulfúrico
Mezcla de las dos disoluciones
anteriores
3b, 3c y 3d:
Vaso
Peso
inicial
Peso ¼
hora
pH ¼
hora
Peso ½
hora
pH ½
hora
ANC
ASC
MC
ANG
ASG
MG
ANFe
ASFe
MFe
ANM
ASM
MM
Observaciones:
3e:
Observaciones sobre los efectos del ambiente ácido en las hojas de pino:
Peso 1
semana
pH 1
semana