Fundamentos de Química Ácido-Base y su Impacto Ambiental

Conceptos Fundamentales de pH

El pH se define como el grado de acidez o basicidad de una sustancia, clasificado según su escala:

• 7: Neutro
• > 7: Básico
• < 7: Ácido

Cálculo del pH: pH = -[log (H+)]. Ejemplo: -[log 6.3 x ] = -[log 6.3 + log ] = -[log 6.3 - 4]

Constante del producto iónico del agua (Kw)

→ H+ + OH-

Kw = [H+] x [OH-] =

Nota: En la tabla, expresar en Molaridad (M) los valores de pH y pOH.

Neutralización

Los ácidos se neutralizan con una base para formar sal y agua. Para determinar la cantidad de base necesaria, se utiliza la relación:

Ácido - Base (C = concentración, V = litros):

Reacciones Ácido-Base Industriales

Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

Es el resultado de la oxidación del dióxido de azufre ( ), un gas de desecho de procesos mineros. La reacción es catalizada por pentóxido de vanadio ( ), formando anhídrido sulfúrico que, al reaccionar con agua, produce ácido sulfúrico.

Usos principales: Fundiciones de minerales (reduce la contaminación por dióxido de azufre), fabricación de fertilizantes, colorantes, refinación de petróleo y baterías de automóviles.

Características: Al mezclarse con agua produce calor, es altamente higroscópico (se apodera de sustancias con H y O), densidad de 0.98 g/ml y peso molecular de 98 g/mol.

Amoniaco (NH₃)

Es una base de Brønsted, producto de la reacción entre H y N gaseoso a altas temperaturas (450 °C) y presiones (1000 atm) utilizando óxido de hierro y aluminio como catalizadores.

Se utiliza junto con para formar nitrato de amonio, empleado como fertilizante, explosivo y para regular el pH del suelo.

Hidróxido de Calcio (Ca(OH)₂)

Producto de la calcinación de piedra caliza. Se obtiene al reaccionar el óxido de calcio (CaO) con agua. Se utiliza principalmente para ablandar aguas duras.

Reacciones Ácido-Base en el Medio Ambiente

Las industrias, vehículos motorizados y hogares liberan gases nocivos que producen lluvia ácida, definida como agua con anhídrido carbónico y un pH aproximado de 5.6.

Efectos y Consecuencias

• pH < 5.5: Corroe piedra caliza y mármol, deteriorando construcciones.
• pH 3.5 - 5: Daño a la vegetación por acidificación del terreno; afecta la agricultura cerca de refinerías de cobre.
• pH 4.5: Lagos estériles y pérdida de vida acuática.

Fuentes principales: Industrias y motores que emiten óxidos de azufre y nitrógeno, derivados de la combustión de combustibles fósiles. La lluvia ácida es un problema ambiental sin límites geográficos debido al transporte por los vientos.