Divulgación y enseñanza de la ciencia

PK-DC-253-AG EL AGUA DE MAR.

Vida submarina

Asesor: ROSALIA ORNELAS ENRÍQUEZ

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Equipo [Marian Joselyn Valdez Aguilar. ]

Resumen

El agua de lluvia que es ligeramente ácida disuelve sales y minerales de las rocas que son arrastradas por los ríos hacia los océanos y los mares. En los propios fondos marinos también tiene lugar este proceso de disolución de rocas y sedimentos. Por ultimo las grietas y volcanes submarinos arrastran también a los océanos  elementos químicos desde las capas profundas. Este proceso durante millones de años ha dado lugar a la salinidad actual de los mares.

Pregunta de Investigación

¿Por qué el agua de mar es salada?

Planteamiento del Problema

La Tierra es el único planeta del sistema solar que contiene agua en estado líquido en su superficie, y los mares y océanos cubren aproximadamente el 70 % de su superficie. El ser humano se ha hospedado durante 60.000.000 millones, durante todo ese tiempo según Nationalgeographic.com. Se considera que la mayoría del agua contenida en los mares y océanos contiene, como media, sólo un 3,5 % de sal (35 gramos por litro), así como otros minerales disueltos, aunque esa pequeña cantidad es suficiente para que no se pueda beber.

Unas de las preguntas que se hace el hombre es ¿Por qué el agua es salada? y si el agua es así ¿podemos contrarrestar la sal del agua de mar por completo? Son preguntas que eran una incógnita hasta ahora.

Antecedentes

El agua de mar es salada porque contiene una alta concentración de sales minerales disueltas y depositadas en los ríos que desembocan en los océanos y mares. Para ser más precisos, contiene aproximadamente 35 gramos de sales por cada litro de agua. Estas sales minerales son el resultado de la erosión de las rocas que se han ido depositando en el mar con el paso de los años, provocando que alcance un índice de salinidad. Esta teoría fue introducida por el científico inglés Edmund Halley.

El proceso ocurre desde el momento en que el ácido carbónico presente en el agua de lluvia entra en contacto con las rocas. Este compuesto químico, que resulta de la mezcla del dióxido de carbono del aire y el agua, tiene la capacidad de erosionar las rocas sobre las que cae. Los iones resultantes se depositan en los ríos y, posteriormente, acaban en los mares y océanos, produciendo la salinidad propia de este elemento.

Además de este depósito de rocas erosionadas, existen otros fenómenos secundarios que contribuyen a la salinidad del agua de mar, como la evaporación del agua, las erupciones volcánicas, los deshielos y las aberturas hidrotermales.

 

¿Cuál es la composición química de las sales del agua de mar?

La sal proveniente del agua de mar tiene más de 70 de los 118 elementos de la tabla periódica, lo que la convierte en un excelente recurso mineral para el funcionamiento del organismo humano. En ella, se pueden encontrar:

  • Compuestos químicos como el cloro, sodio, magnesio, potasio, bromo, calcio, boro, estroncio y flúor.
  • Oligoelementos como el hierro, manganeso, cobre, yodo, silicio y fósforo.
  • Zooplancton y fitoplancton.

Se han identificado más de 70 elementos químicos en el agua de mar, la mayoría en cantidades extremadamente pequeñas.

Las sales minerales disueltas en el agua de mares y océanos están formadas por algunos elementos mayoritarios, como son: cloruro, sodio, magnesio, azufre, calcio, potasio, bicarbonato, bromo, estroncio, boro y flúor. En conjunto estas sales constituyen más del 99% de la masa de solutos disueltos en el agua de mar. De ellos, el cloruro y el sodio (que forman el cloruro sódico, es decir, los componentes de la sal de mesa común) constituyen más del 85% del total de sales disueltas en el agua marina.

 

Y aunque, como ya hemos explicado, la cantidad total de estas sales disueltas puede variar en distintos mares, la proporción de estos solutos mayoritarios es prácticamente constante en todas las aguas marinas, sin importar su nivel de salinidad.

La cantidad restante de elementos son minoritarios, ya que se encuentran en concentraciones muy pequeñas, suponiendo en total menos del 1%. Algunos de ellos, como el fósforo, hierro, manganeso, yodo y cobre se encuentran igualmente en concentraciones constantes, mientras que, por el contrario, el titanio, cadmio, cromo, antimonio, germanio, talio y cloro tienen concentraciones variables, al igual que ocurre con los gases (oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno) disueltos en las aguas marinas, ya que su presencia está ligada a alteraciones por organismos biológicos o reacciones físico-químicas.

Aunque parezca obvio, es importante resaltar que el agua de mar no es simplemente una solución de sales y gases disueltos, sino que los organismos vivos del mar también ejercen una influencia sobre la composición de las aguas. Por ejemplo, los moluscos y los crustáceos extraen el calcio del agua marina para crear sus conchas y cuerpos, y las esponjas y algunos tipos de algas marinas eliminan el yodo del mar.

 

¿Son todos los mares igual de salados?

El grado de salinidad del mar va a depender de la latitud en la que se encuentre. En el caso de las zonas más frías, como el Océano Ártico, la concentración de sal es menor en comparación con zonas tropicales, donde se encuentra, por ejemplo, el Mar Caribe, porque la concentración de sal es mayor. Esto se debe a la evaporación del agua por la energía solar.

De igual forma, en las zonas donde llueve con frecuencia, el nivel de salinidad es bajo, como ocurre en el Mar Báltico. Ahí, se encuentran áreas en las que la composición es solo de un 0,6% de sal. En cambio, en aquellas donde el aporte fluvial es reducido existe una mayor salinidad, como es el caso del Mar Rojo.

¿Cuál es el nivel de salinidad del Mar Muerto?

Aunque se le denomine así, el Mar Muerto no es un mar, sino un lago interior, ya que no tiene litoral. Su composición salina es de 35%. Esto es lo que hace que se le denomine mar. Se ubica en la frontera entre Jordania e Israel, y es la quinta masa de agua más salada del mundo, con una profundidad de más de 300 metros.

 

¿De qué depende la salinidad del mar?

El nivel de salinidad de los mares depende de varios factores:

  • La evaporación del agua del mar provocada por la energía solar.

En zonas cálidas, el sol evapora mayor volumen de agua de la superficie oceánica, lo que consecuentemente supone una mayor salinidad de esas aguas, ya que las sales minerales no se evaporan. E incluso en un mismo lugar, la salinidad de las aguas marinas puede sufrir variaciones en las diferentes estaciones del año.

  • La salinidad del mar puede variar en las distintas latitudes.

En las zonas tropicales, que son más cálidas, se presenta una mayor salinidad que en las zonas de latitudes elevadas, donde las temperaturas son inferiores.

  • Flujos de agua dulce.

Dependiendo de la cantidad de aporte de agua dulce que tenga determinada zona marina, ya sea ésta en forma de precipitaciones o de flujos fluviales, también repercute en una mayor o menor salinidad.

Así, en las desembocaduras de grandes ríos, por ejemplo, típicamente la salinidad es inferior a zonas más apartadas. Y en los mares polares, donde el agua salada se diluye con el agua dulce de los casquetes polares y las continuas precipitaciones, también la salinidad es más baja.

  • La profundidad del océano.

El agua más superficial de un océano es más salina que el agua en el mismo enclave a mayor profundidad. Esto es debido principalmente a que a mayor profundidad, las temperaturas son más bajas, lo que incide directamente en que la salinidad sea inferior.

En menor medida, las corrientes marinas y el oleaje también influyen en los niveles de salinidad de las aguas marinas causando la mezcla horizontal y vertical de las sales.

La salinización del mar constituye un ciclo que se mantiene de forma ininterrumpida desde hace millones de años debido a los siguientes procesos naturales: 1. Erupciones volcánicas. 2. Evaporación de la propia agua del mar. 3. La lluvia. 4. Los deshielos. 5. Desembocadura de los ríos. Tanto la lluvia, como el deshielo y el cauce de los ríos arrastran hacia el mar la sal depositada en la superficie terrestre

¿Es posible desalinizar el agua de mar?

Hablar de desalinizar o desalar es hacer referencia al proceso mediante el cual se obtiene agua potable a partir del agua salada. El principal objetivo de la desalación del agua de mar es cubrir la necesidad del recurso en las poblaciones con difícil acceso a agua dulce. Si bien dos tercios de la Tierra están cubiertos de agua, solo el 1% es apta para el consumo humano, razón que hace necesario el proceso de desalinización para proveer del recurso vital.

El método de ósmosis inversa es el más implementado a nivel mundial para reducir los niveles de sal en el agua. Se realiza por medio de la aplicación de presión sobre el agua salada para fijar las partículas de sales disueltas en una membrana semipermeable.

Sin embargo, existen otros métodos como:

  • Congelación, se congela y pulveriza el agua para formar cristales de hielo sobre la salmuera que posteriormente se separan, obteniendo agua dulce.
  • Destilación, se calienta al agua hasta el punto de evaporación y luego se condensa para extraer agua dulce.

Evaporación relámpago, se introduce el agua a manera de gotas en una cámara cuya presión de saturación es baja; estas se convierten en vapor que se condensa y, como resultado, se obtiene agua desalinizada.

Objetivo

Dar a conocer y comprobar porque el mar es salado.

Justificación

El experimento que se realizo es con el fin de saber porque el agua de mar contiene sal, para poner en práctica lo aprendido en la investigación y demostrar que podemos desalinizar el agua.

Hipótesis

¿Si el mar es salado entonces de donde proviene la sal? Nos propusimos llevar de vuelta  a casa un poco de agua de mar en una botella para continuar con el experimento y encontrar esa sal que buscamos.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

  • Agua de mar
  • Olla o recipiente para calentar
  • Estufa
  • Pala o cuchara de madera
  • Cartulina oscura
  • Plato

 

  1. Calienta el agua con sal. Para empezar, necesitarás un poco de agua de mar, una olla, un pedazo de cartulina negra y una estufa. Vierte un par de tazas de agua en la olla y ponla en un quemador caliente. Espera que el agua se caliente.

La razón por la cual el agua caliente es ideal para disolver sal (y otros químicos) tiene que ver con el movimiento de las moléculas que constituyen el agua. Cuando el agua se calienta, estas moléculas se mueven más rápido, chocan contra más moléculas de sal y separan los cristales de sal.

 

  1. Continúa moviendo. Finalmente, llegarás a un punto que se le llama “saturación” del agua. Apaga la estufa y deja que el agua se enfríe un poco.

Cuando el agua alcance su punto de saturación, ya no podrá ver la sal en un nivel molecular: se ha disuelto tanta sal que ya no existe algún potencial químico para que el agua divida los nuevos cristales de sal.

  1. Con una cuchara, pon el agua en una cartulina oscura. Con una cuchara o cucharón, pon un poco de agua salada sobre una cartulina oscura. Coloca este papel encima de un plato para evitar que se moje la mesa o la superficie en la que se encuentra. Ahora solo debes esperar que el agua se evapore. Este proceso será un poco más rápido si dejas la cartulina en el algún lugar donde lleguen los rayos solares.

Nuestro planteamiento es saber que ocurrirá: “el agua se secara”, “se hará dura”, “se cristalizara”, en fin las respuestas pueden ser variadas. Ahora solo queda dejarlo al sol y esperar unas horas.

  1. Espera a que se forme la sal. Comprobamos que con el calor del sol el agua se evapora, deberán formarse cristales de sal en miniatura. Los verás pequeños, brillosos y con escamas claras o blancas sobre la superficie de la cartulina. ¡Felicitaciones! Acabas de separar la sal del agua.

 

Galería Método

Resultados

Si hacemos este experimento con cantidades mayores, podemos cuantificar la cantidad de sal disuelta en el agua, midiendo la cantidad de agua de mar antes  y la sal obtenida después del experimento.

Se realizaron algunas entrevistas a compañeros y biólogos marinos para conocer y comprobar por que el mar es salado.

Galería Resultados

Discusión

Mediante la desalinización del agua del mar se obtiene agua dulce apta para el abastecimiento y el regadío. Las plantas desalinizadoras de agua de mar han producido agua potable desde hace muchos años, pero el proceso era muy costoso y hasta hace relativamente poco sólo se han utilizado en condiciones extremas. Actualmente existe una producción de más de 24 millones de metros cúbicos diarios de agua desalada en todo el mundo, lo que supone el abastecimiento de más de 100 millones de personas. La primera planta desalinizadora en España se ubicó en Lanzarote y actualmente existen más de 300 en todo el país.

Las plantas desalinizadoras también presentan inconvenientes. En el proceso de extracción de la sal se producen residuos salinos y sustancias contaminantes que pueden perjudicar a la flora y la fauna. Además, suponen un gasto elevado de consumo eléctrico. Con el fin de evitarlo, actualmente se están realizando estudios para construir plantas desalinizadoras más competitivas, menos contaminantes y que utilicen fuentes de energía renovables.

Conclusiones

El agua del mar es salada porque tiene sales minerales disueltas que precipitan cuando el agua se evapora. Debido a la presencia de estas sales minerales, el agua del mar no es potable para el ser humano y su ingestión en grandes cantidades puede llegar a provocar la muerte; Segundo, no podemos contrarrestar la sal del agua de mar por completo ya que primero no hay tantas plantas desalinizadoras en el mundo y para que las tuviera cada ciudad costera tendría que tener 9 plantas como mínimo y tras de eso las ciudades se basaran más en las plantas que en la misma ciudad formando un colapso político y económico y segundo alteraría el equilibrio natural de la vida marina, los peces de agua salada se extinguirían, la vida estaría expuesta a acabarse ya que los peces también hacen parte de la cadena alimenticia. También se alteraría el comercio de los países pescadores y así provocando otro colapso mundial.

Bibliografía

https://www.revistadeacuerdo.org/2017/05/07/por-que-el-agua-de-mar-es-salada/https://aedyr.com/sales-mar-son-todos-mares-igual-saladoshttps://okdiario.com/curiosidades/que-agua-del-mar-salada-4620579http://www.asifunciona.com/por_que/por_que/pk_11_salinidad.htmhttps://nuestroclima.com/por-que-el-agua-del-mar-es-salada/https://es.wikihow.com/separar-la-sal-del-agua

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography