El tema de hoy: El Agua de Mar.
El Agua de Mar
FUENTE: http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_de_mar
El agua de mar es una solución, cuyo solvente es el agua, que compone los océanos y mares de la Tierra. Es salada por la concentración de sales
minerales disueltas que contiene, un 35‰ (3,5% P/V) como media, entre las que
predomina el cloruro
sódico, también conocido como sal de mesa. El océano contiene un 97,25% del
total de agua que forma la hidrosfera.
Composición
Composición
de solutos sólidos del agua de mar, cada uno expresado como
porcentaje del total
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|||
Aniones
|
Cationes
|
||
Cloruro (Cl-)
|
55,29
|
Sodio (Na+)
|
30,75
|
Sulfato (SO42-)
|
7,75
|
Magnesio (Mg++)
|
3,70
|
Bicarbonato (HCO3-)
|
0,41
|
Calcio (Ca++)
|
1,18
|
Bromuro (Br-)
|
0,19
|
Potasio (K+)
|
1,14
|
Flúor (F-)
|
0,0037
|
Estroncio (Sr++)
|
0,022
|
Molécula
no disociada
|
Ácido bórico (H3BO3)
|
0,076
|
El agua de mar es una disolución en agua (H2O) de muy diversas sustancias. Hasta los 2/3 de los elementos químicos naturales están presentes en el agua de mar, aunque la mayoría sólo como trazas (muy bajas concentraciones). Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de más del 99% de la composición de solutos.
Salinidad
El estudio de la composición se simplifica por el hecho de que las
proporciones de los componentes son siempre aproximadamente las mismas, aunque
la concentración conjunta de todos ellos es enormemente variable. Nos referimos
a esa concentración total como salinidad, que suele expresarse en tanto por mil (‰). Gracias a la universalidad
de su composición, la salinidad suele ser estimada a partir de la medición de
un solo parámetro, como la conductividad
eléctrica, el índice de refracción o la concentración de uno de sus componentes, generalmente el ion
cloruro (Cl-).
La salinidad presenta variaciones cuando se comparan las cuencas, las
distintas latitudes o las diferentes profundidades. Favorece una salinidad más
elevada la evaporación más intensa propia de las latitudes tropicales, sobre
todo en la superficie, y una menor salinidad la proximidad de la desembocadura
de ríos caudalosos y las precipitaciones elevadas.
De todos los mares abiertos es el mar
Rojo el que presenta mayor salinidad (40‰), bordeado como está de regiones
áridas. El mar Báltico es el de
salinidad menor (6‰ en las aguas superficiales del golfo de Botnia), por su
pequeña profundidad, clima frío y amplitud de las cuencas que vierten sus aguas
en él, lo que unido a su topografía casi cerrada, limita mucho los intercambios
con el océano Mundial.
La salinidad es muy variable en los lagos y mares cerrados, con sólo un 12‰ en el mar Caspio y hasta un 330‰ en las capas superficiales del mar Muerto. El principal factor del que depende la salinidad de los mares interiores es la existencia de drenaje, con uno o más emisarios por que los que desbordar, o que por el contrario la evaporación sea la única forma de compensarse los aportes. Así el lago Victoria, con un origen tectónico semejante al del Mar Muerto, es un lago de agua dulce a la vez que la fuente principal del caudaloso río Nilo.
La salinidad es muy variable en los lagos y mares cerrados, con sólo un 12‰ en el mar Caspio y hasta un 330‰ en las capas superficiales del mar Muerto. El principal factor del que depende la salinidad de los mares interiores es la existencia de drenaje, con uno o más emisarios por que los que desbordar, o que por el contrario la evaporación sea la única forma de compensarse los aportes. Así el lago Victoria, con un origen tectónico semejante al del Mar Muerto, es un lago de agua dulce a la vez que la fuente principal del caudaloso río Nilo.
Las diferencias de salinidad entre masas de agua se combinan con las de
temperatura para producir diferencias de densidad, que a su vez son
responsables de la convección en que se basa la circulación oceánica a gran
escala, la llamada por ello circulación termohalina.
Desde que Edmond Halley lo propuso
en 1715, se admite que la salinidad del agua del mar es efecto de una
salinización progresiva, estabilizada hace ya largo tiempo, debida a un aporte
por los ríos, no compensado, de sales procedentes del lavado de las rocas
continentales. La salinidad no ha crecido desde hace miles de millones de años,
a causa de la acumulación de sal en sedimentos. Hoy en día se acepta que buena
parte del sodio procede de las mismas emisiones volcánicas que facilitaron
originalmente la formación de la hidrosfera.
Conductividad eléctrica
El agua de mar presenta una elevada conductividad eléctrica, a la que
contribuyen la polaridad del agua y la abundancia de iones disueltos. Las sales en agua se disocian en iones. Un ion es un átomo
cargado positiva o negativamente y que, por tanto, intercambia electrones con
el medio. Pueden absorber y liberar electrones a las partículas vecinas. La
conductividad varía sobre todo con la temperatura y la salinidad (a mayor
salinidad, mayor conductividad), y su medición permite, una vez controlada la
temperatura, conocer la salinidad.
pH (escala de acidez o alcalinidad)
El agua oceánica es ligeramente alcalina, y el valor de su pH está entre
7.5 y 8.4 y varía en función de la temperatura; si ésta aumenta, el pH
disminuye y tiende a la acidez; también puede variar en función de la
salinidad, de la presión o profundidad y de la actividad vital de los
organismos marinos.
Gases
Los gases disueltos son los mismos que componen el aire libre, pero en
diferentes proporciones, condicionadas por diversos factores. La temperatura y
la salinidad influyen reduciendo la solubilidad de los gases cuando cualquiera
de esos dos parámetros aumenta. Otros factores son la actividad metabólica de
los seres vivos y los complejos equilibrios químicos con los solutos sólidos,
como el ion bicarbonato (HCO3-). La concentración total y
la composición de los gases disueltos varían sobre todo con la profundidad, que
afecta a la agitación, la fotosíntesis (limitada a la superficial zona fótica) y la
abundancia de organismos.
En aguas oceánicas superficiales bien mezcladas, la composición típica
de gases disueltos incluye un 64% de nitrógeno (N2), un 34% de
oxígeno (O2) y un 1,8% de dióxido de carbono (CO2), muy
por encima éste último del 0,04% que hay en el aire libre. El oxígeno (O2)
abunda sobre todo en la superficie, donde predomina la fotosíntesis sobre la
respiración, y suele presentar su mínimo hacia los 400 m de profundidad, donde
los efectos de la difusión desde el aire libre y de la fotosíntesis ya no
alcanzan, pero donde todavía es alta la densidad de organismos consumidores,
que lo agotan. La temperatura, más baja en los fondos profundos, afecta a la
solubilidad de los carbonatos.
Agua del mar para consumo del
hombre
Los científicos han ideado decenas de métodos para desalar el agua del
mar, aunque hasta la fecha ninguno de ellos ha resultado más eficaz que el
método de destilación usado en Freeport (Texas). Los 4083 habitantes de Symi,
isla de Grecia, obtienen toda el agua de una
unidad de destilación solar que produce 15 000 litros diarios. En
Wrightsville Beach, Carolina del Norte (campo de experimentación de la oficina de aguas saladas, de E.U.) una
planta congeladora produce cada día 750 000 litros de agua destilada.
Están en experimentación otros dos métodos que parecen prometedores: uno,
llamada de ósmosis inversa, desala el agua pasándola por una membrana
sintética; el otro, llamado de hidratación, implica la mezcla de propano con el
agua salada. El propano forma un compuesto sólido con el agua, que se separa al
calentarse la mezcla. Pero los peritos tienen que descubrir una membrana eficaz
para la ósmosis o diseñar una planta adecuada para la hidratación. Cuando el
agua no es muy salada, puede emplearse otro método. En Webster (Dakota del Sur), el agua
era demasiado salobre (casi el doble de lo que el gobierno considera
aceptable), aunque mucho menos que el agua del mar. Se instaló una planta
desalazón por electrodiálisis, proceso que es carísimo cuando la sal es mucha.
La planta de Webster produce unos 950 000 litros de agua dulce por día. La
destilación en gran escala puede presentar problemas inesperados. Por ejemplo,
la desalazón de agua suficiente para abastecer a la ciudad de Nueva York un año produciría un residuo con unos 60 millones de toneladas de sal:
más de la que se consume en los Estados Unidos en dos
años.
Descenso crioscópico
El descenso crioscópico es la reducción del punto de fusión de un disolvente puro por la
presencia de solutos. Es directamente proporcional a la molalidad, lo que hace que sea más importante para solutos iónicos, como los que
predominan en el agua de mar, que para los no iónicos. El fenómeno tiene
importantes consecuencias en el caso del agua de mar, porque la respuesta al
enfriamiento intenso del agua del océano, como ocurre en el invierno de las
regiones polares, es la separación de una fase sólida flotante de agua pura. Es
así como se forma la banquisa en torno a la Antártida o al océano Ártico, como un
agregado compacto de hielo puro de agua, con salmuera llenando los intersticios, y flotando sobre una masa de agua líquida a
menos de 0 °C (hasta un límite máximo de -1,9 °C para una salinidad
del 3,5%).
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