QUIMICA EN CONTEXTO: Nyos el lago asesino

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Imagen 1. Nyos el lago asesino
Autor: @madridbg. Adaptado de


Bienvenidos a todos aquellos lectores de la comunidad hive.blog, continuando con la serie QUÍMICA EN CONTEXTO, hoy estaremos hablando de “NYOS EL LAGO ASESINO”, un tópico interesante que les permitirá conocer, un evento natural con mucha química de por medio

INTRODUCCIÓN

El planeta tierra, está constituido en un 71% por agua, de los cuales el 3% se encuentra en forma de hielo. De igual forma, el cuerpo humano está formado en su mayoría (66%) por este maravilloso líquido. Por consiguiente, no es cuestión de sorpresa que gran cantidad de los procesos químicos que ocurren en el planeta se desarrolle en ambientes acuosos.


Estos procesos, por lo general acarrean cambios termodinámicos que permiten la trasformación o no de las sustancias que participan. Los mismos pueden presentarse en los tres estados de agregación de la materia, entiéndase como sólido, líquido y gaseoso, donde átomos y moléculas interaccionan a través de las fuerzas intermoleculares.

En este particular, nos centraremos en estudiar las trasformaciones e interacciones de la materia. Haciendo un recorrido por las unidades de concentración utilizadas y el efecto que tiene la presión y la temperatura sobre algunos sistemas en disolución.

DISOLUCIONES: UN ENFOQUE MOLECULAR

Como se explicaba en el tópico anterior, la comprensión de los procesos químicos se inicia observando nuestro alrededor y cuestionando cómo y por qué se producen las cosas. En este sentido, si miramos a nuestro alrededor observaremos que la mayoría de los materiales de nuestra cotidianidad se encuentran combinados o formando parte de una mezcla. Por citar algunos ejemplos podemos mencionar:


1. El aire, mezcla gaseosa de oxígeno y nitrógeno.

2. La gasolina, mezcla liquida de diferentes hidrocarburos.

3. Las rocas, mezcla sólida de diferentes minerales.

Bajo estos criterios, en este apartado estudiaremos un tipo de mezcla en particular llamada DISOLUCIONES, las mismas puede definirse como una mezcla homogénea formada por un soluto y un solvente. Cuando ocurre la interacción soluto (A) - solvente (B) implica que existe una dispersión de A en B respectivamente, las partículas del soluto ocupan los espacios que estaban ocupados por el solvente.

Haciendo referencia al soluto, podemos expresar que es la sustancia que se encuentra en menor cantidad y por lo tanto, se disuelve. En cuanto al solvente, sustancia que se encuentra en mayor cantidad y por consiguiente, disuelve.

Para poder entender a detalle lo que ocurre, revisemos la siguiente secuencia:

  1. Etapa 1: Separación de las moléculas del solvente
  2. Etapa 2: Separación de las molécula del soluto
  3. Etapa 3: Se produce como consecuencia de las rupturas de las fuerzas de atracción intermolecular en la etapa 1 y 2, ya las moléculas están preparadas para la unión, es allí, donde ocurre la mezcla.

De acuerdo a la cantidad de dispersión de A en B que exista, las disoluciones podemos clasificarlas en opinión de Chang. (2010) en saturadas, es la que posee la máxima capacidad de soluto que el solvente puede disolver. Insaturadas, la cantidad de soluto es pequeña en comparación con la cantidad de solvente presente. Por su parte las soluciones sobresaturadas , son las más inestables y poseen mayor cantidad de soluto del que está presente en las soluciones saturadas.

Otro aspecto que debemos mencionar, son los tipos de relaciones que se pueden presentar en una disolución. Ver a detalle en tabla 1.

tabla 1.png

Autor: @madridbg, editado a través de Power Point 2010. Adaptado de: Chang, (2010)

CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES

Para lograr el cometido planteado en esta temática, es necesario comprender que las disoluciones están formadas por un soluto (A) y un solvente (B), en donde A se disuelve en B, a partir de ello podemos decir que la solución está concentrada o esta diluida. Sin embargo, en el trabajo científico o experimental lo importante es conocer con exactitud las concentraciones con la cual se está trabajando.


En este sentido, existen varias formas para determinar dicha concentración, las mismas se pueden clasificar en unidades físicas y en unidades químicas, ver imagen 1 y 2. En referencia a las físicas, mencionaremos las unidades porcentuales como lo son el porcentaje en masa y en volumen.

unidades fisicas.png

Imagen 2. Unidades físicas de las disoluciones.
Autor: @madridbg, editado a través de Power Point 2010.

En cuanto a las unidades químicas, mencionaremos lo relacionado con la normalidad y la molaridad, centrándonos a profundidad en esta última, para poder comprender el fenómeno que se manifiesta en el título de esta temática.

unidades quimicas.png

Imagen 3. Unidades químicas de las disoluciones.
Autor: @madridbg, editado a través de Power Point 2010.

A modo de instruir al lector en el cálculo de molaridad lo haremos con el siguiente ejercicio:


Se preparan 5 litros de una solución salina con una concentración 0.100 Molar. Determine la cantidad de sal o Hidróxido de sodio (NaOH) necesaria para dicho cometido. Peso molecular del NaOH es 40g/mol.

Para dar respuesta a dicho planteamiento seguiremos la siguiente secuencia.

Paso 1: Leer cuidadosamente el ejercicio.

Paso 2: Extraer los datos que nos proporciona el ejercicio.

Paso 3: Buscar la vía o forma que permite llegar a la solución.

Paso 4: Realizar las operaciones matemáticas necesarias.

resultados 1.png

Figura 4. Procedimiento para calcular molaridad.
Autor: @madridbg, editado a través de Power Point 2010.

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Figura 5. Secuencia para resolver los ejercicios.
Autor: @madridbg, utilizando Microsoft GIF animator.

EL LAGO ASESINO:
EFECTO DE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN SOBRE LA SOLUBILIDAD

El 21 de agosto de 1986 en Camerún país de la costa Africana, surge un incidente natural que arrasó con la vida de más de 1700 personas. El lago Nyos, de forma repentina expulsó una densa capa de humo responsable de tantas muertes. Hoy gracias a la química se puede predecir la causa de dicho infortunio.


Para orientar al lector sobre lo ocurrido, es necesario abordar el concepto de solubilidad de las sustancias, entiéndase como la capacidad que tiene el solvente para diluir determinado soluto a una temperatura específica, la misma se mide en (gramos de soluto disueltos en 100 ml de solvente). Ver imagen 6.

solubilidad de algunas sustancias.jpg

Figura 6. Solubilidad de algunas sustancias
Autor: Mcmurry y Fay (2008)

Las solubilidades afectas a los diferentes estados de agregación de la materia (sólido líquido y gaseoso) y se ve influenciada por la presión y la temperatura. En este particular, nos centraremos en estudiar la solubilidad de los gases y cómo se ve influenciada por las variables antes mencionadas.


Haciendo referencia a la influencia de la temperatura, se puede predecir que la solubilidad disminuye a medida que aumenta la temperatura, dicho fenómeno, lo podemos observar en las bebidas carbonatadas, las cuales burbujean continuamente conforme se calientan, se vuelven más ligeras, debido a que han perdió el dióxido de carbono (CO2) disuelto.

En referencia a la presión, podemos mencionar el postulado de la ley de Henry, quien establece que la solubilidad de un gas en un líquido, es proporcional a la presión del gas sobre la disolución. En otras palabras, al aumentar la presión del gas, aumenta la solubilidad del líquido. Cuantitativamente la ley se predice de acuerdo con la cantidad de colisiones moleculares del gas contra la superficie del líquido y que queden atrapadas en la fase condensada. (Chang, 2010)

Extrapolando los tópicos anteriores con el incidente del lago Nyos, se puede explicar en opinión de Molerio (2014), que la causa de dicho evento se debe a la densa disolución formada en las profundidades del lago, la cual contenía grandes cantidades de minerales y gases disueltos, entre los que se encontraba en CO2.

Debido a la diferencia de presiones entre las aguas superficiales y las aguas del fondo del lago, la concentración de CO2 se fue acumulando de forma gradual hasta convertirse en un desastre potencial, de acuerdo a la Ley de Henry. Cuando el agua del fondo emergió, el dióxido de carbono disuelto de separo de la disolución y se convirtió en un asesino silencioso, por ser más pesado que el oxígeno viajaba cerca del suelo asfixiando a sus víctimas.

solubilidad del nyos.png

Figura 7. Lixiviación del CO2 y de la erupción de gas en el Lago Nyos.
Autor: Molerio (2014)

APORTES DE LA TEMÁTICA

Una vez más se demuestra que la Química como Ciencia permite comprender el funcionamiento de las cosas simples y complejas de nuestro planeta. A través de sus leyes y temáticas podemos dar respuesta a los diferentes fenómenos de nuestra cotidianidad, solo basta con cuestionar y contextualizar lo que ocurre.


En este sentido, la temática permitió formar interrelaciones entre el contenido académico con vivencias reales. A modo personal, es un referente didáctico que se puede utilizar en los diferentes niveles de formación académica.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

Chang, R. (2010). Química. Decima edicion . McGraw-hill Interamericana editores. ISBN: 978-607-15-0307-7.


McMURRY E., John y Fay C., Robert. (2008). Química general. Quinta edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009 ISBN: 978-970-26 1286-5.


Molerio L, (2014). El vulcanismo en guinea ecuatorial y los peligros naturales asociados. Inversiones GAMMA, S.A. Revista electrónica de la Agencia de Medio Ambiente. No.26. ISSN-1683-8904.

Lopez, A (2013). Absorción de dióxido de carbono, a elevadas presiones parciales, por disoluciones acuosas de mezclas binarias de alcanolaminas. Universidad de Jaén. Facultad de Ciencias Experimentales. Consultada en:

Ralph, H. Petrcci, William S. Harwood, E. Geoffrey Herring. (2003). QUIMICA GENERAL. Octava edición. PEARSON EDUCACIÓN. S.A., Madrid.

SITIOS WEB CONSULTADOS

https://es.wikipedia.org/wiki/Lago_Nyos
https://www.bbc.com/mundo/noticias-45367560
http://www.repositorioredciencia.cu:8080/jspui/bitstream/123456789/73/1/26.02.pdf


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Interesante y trágico lo sucedido en Camerún. Gracias por compartir este tópico de la química, no es mi fuerte, pero he logrado entender los procesos involucrados. Felicidades por el contenido, saludos!

Exelente material @madridbg muy explícito y didáctico, gracias al avance de la ciencia se pueden evitar muchas catástrofes.

Hasta luego amigo, seguimos en comunicación !

Gracias @amestyj, pues si la Química como Ciencia quizás es compleja en algunos aspecto pero contextualizandola pienso es la mejor forma de comprenderla. Gracias por tomarte el tiempo de revisar mi blog. Saludos

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