13.1.2 Precipitación sobre América del Norte
La figura 13-1 muestra los valores medios de pH de la precipitación medidos sobre América del Norte. Se observan valores de pH inferiores a 5 sobre la mitad oriental. Podemos determinar la forma de esta acidez examinando la composición iónica de la precipitación; los datos de dos sitios típicos se muestran en Ver Concentraciones medias de iones (meq l-1) en la precipitación en dos sitios típicos de los Estados Unidos.. Para cualquier muestra de precipitación, la suma de las concentraciones de aniones medida en unidades de equivalentes de carga por litro debe ser igual a la suma de las concentraciones de cationes, ya que los iones se originan por la disociación de moléculas neutras. Este equilibrio de carga se satisface aproximadamente para los datos en Ver Medias de las concentraciones de iones (meq l-1) en la precipitación en dos sitios típicos en los Estados Unidos; no se esperaría un equilibrio exacto porque las concentraciones en la Tabla se dan como medianas sobre muchas muestras.
Considere los datos para el sitio de Nueva York en Ver Medias de las concentraciones de iones (meq l-1) en la precipitación en dos sitios típicos en los Estados Unidos.. La mediana del pH en ese sitio es de 4,34, típico de la lluvia ácida en el noreste de Estados Unidos. El ion H+ es el catión dominante y está ampliamente equilibrado por SO42- y NO3-, que son los aniones dominantes. Concluimos que el H2SO4 y el HNO3 son los contribuyentes dominantes a la acidez de la precipitación. Ambos son ácidos fuertes que se disocian cuantitativamente en el agua para liberar H+:
(R5)
(R6)
Figura 13-1 pH medio y concentraciones de SO42-, NO3-, y NH4+ (meq l-1) en la precipitación sobre Norteamérica durante la década de 1970.
- Medias de las concentraciones de iones (meq l-1) en las precipitaciones en dos lugares típicos de los Estados Unidos.
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Ión |
rural Estado de Nueva York |
suroeste Minnesota |
|---|---|---|
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SO42- |
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NO3- |
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Cl- |
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HCO3- |
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SUMA DE ANIONES |
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H+ (pH) |
46 (4.34) |
0.5 (6.31) |
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NH4+ |
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Ca2+ |
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Mg2+ |
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K+ |
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Na+ |
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SUM CATIONS |
Como se muestra en la Figura 13-1, las concentraciones de SO42- y NO3- en todo Estados Unidos son más que suficientes para equilibrar las concentraciones locales de H+. De forma más general, los análisis de la composición de la lluvia en todas las regiones industriales del mundo demuestran que el H2SO4 y el HNO3 son los principales componentes de la lluvia ácida.
Consideremos ahora los datos del emplazamiento del suroeste de Minnesota en Ver Concentraciones medias de iones (meq l-1) en la precipitación en dos emplazamientos típicos de Estados Unidos.. Las concentraciones de SO42- y NO3- son comparables a las del sitio de Nueva York, lo que indica aportes similares de H2SO4 y HNO3. Sin embargo, la concentración de H+ es dos órdenes de magnitud menor; el pH es casi neutro. Debe haber bases que neutralicen la acidez. Para identificar estas bases, examinamos qué cationes en Ver Las concentraciones medias de iones (meq l-1) en la precipitación en dos sitios típicos en los Estados Unidos. reemplazan el H+ originalmente suministrado por la disociación de HNO3 y H2SO4. Los principales cationes son NH4+, Ca2+ y Na+, lo que indica la presencia en la atmósfera de amoníaco (NH3) y polvo alcalino del suelo ( CaCO3, Na2CO3). El amoníaco disuelto en el agua de lluvia barre el H+:
(R7)La constante de equilibrio para (R7) es K = / = 1,6×109 M, por lo que/ = 1 para pH = 9,2. A los valores de pH encontrados en la lluvia, el NH3 se comporta como una base fuerte; barre cuantitativamente los iones H+ y el NH4+ aparece como el catión que sustituye al H+. La neutralización del H+ por el polvo del suelo disuelto procede de forma similar: