Una aproximación práctica

por Antonio J. Mota Ávila

En la biosfera existen tres ámbitos bien diferenciados que no sólo coexisten, sino que se encuentran perfectamente interrelacionados en un perfecto (y a veces delicado) equilibrio: tierra, agua y aire. En cada uno de ellos existen procesos químicos específicos, que ocurren aisladamente en ellos y que no tienen su contrapartida, ni tampoco un efecto apreciable, en el resto de ámbitos, pero otros son fuertemente interdependientes y se ven muy afectados por las condiciones reinantes en cada uno de ellos. Del conocimiento de esos procesos surge una mejor comprensión del estrecho enlace que se establece entre todas las partes, conformando en realidad un todo relacionado que no puede ser dividido sin perder parte de una valiosa información que nos permite un mayor acercamiento a la realidad química de la Tierra. En realidad, si vamos un poco más allá, el mayor problema es la contaminación originada por la actividad humana, que rompe muchos de estos equilibrios transformándolos continuamente en un todo relacionado distinto. Del hecho de que esos desequilibrios afectan a la vida existente en los tres ámbitos, surge la natural preocupación por preservar las interrelaciones entre estos y los ecosistemas, fomentando prácticas que permitan una relación sostenible con el medio que nos rodea. Así pues, vamos a fijar nuestra mirada en los procesos químicos más importantes que tienen lugar tanto en un medio natural no alterado, principalmente aquellos que se desarrollan en el agua y en la atmósfera, al ser estos los vehículos más sensibles a los cambios producidos por el hombre, como estos que han sido alterados.

Desde un punto de vista filosófico, surge la pregunta acerca de si la actividad humana puede o no considerarse como algo 'natural' o, si por el contrario, es ajena a las 'actividades propias' de una especie en relación con el medio que le rodea. En cualquier caso, es realmente difícil abstraerse del hecho de que en solo unos miles de años, hemos removido los cimientos sobre los que la Tierra había construido un magnífico paraíso, y que el último siglo ha sido especialmente dramático. Por tanto, sea cual fuere la respuesta, es igual. La realidad es que el hombre rompe los actuales equilibrios en todos los ámbitos y la verdadera pregunta que nos surge es si esa ruptura nos conduce hacia un destino fatal o no. Es por ello que se invierten actualmente muchos recursos en crear modelos adecuados que nos permitan establecer, en la medida de lo posible, hacia dónde vamos y qué podemos hacer para evitarlo. Ojalá que en el camino no dejemos los cadáveres de nuestros otros compañeros de viaje a lo largo de millones de años, especies que han sufrido tanto como la nuestra para llegar aquí y lo han conseguido. Un justo homenaje sería luchar igualmente por ellos.

• PARTE I
  La atmósfera
• PARTE II
  El agua
• PARTE III
  El suelo (ya se contempla en otras asignaturas)
• PARTE IV
  Sustancias tóxicas (ir a PARTE V)
• PARTE V
  Química inorgánica ambiental (optativa de 4º - curso 2012/2013)
• PARTE VI
  Denuncia medioambiental y humana

La Química Medioambiental estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global, o en alguna de sus partes: el suelo, los ríos y lagos, los océanos, la atmósfera, así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno y la problemática que ello ocasiona. Se ocupa también, por tanto, del impacto ambiental de vertidos antropogénicos sea cual fuere su naturaleza, de su estudio, disminución y/o eliminación, reducción de su carga dañina, por lo que supervisa directamente cualquier proceso de naturaleza industrial que pudiera poner en peligro la conservación del medio ambiente, especialmente si se ven personas involucradas en ello, aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del medio ambiente.

La química de la atmósfera, a medida que la comunidad internacional presta más atención a las tesis del ecologismo (con acuerdos internacionales como el protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), es una disciplina que ha ido cobrando cada vez más importancia. El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono el uso generalizado de los clorofluorocarbonos. Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.

También la química medioambiental se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continentales y marinas por el vertido de contaminantes antropogénicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina. En particular, el vertido de contaminantes a ríos y lagos ha provocado numerosos casos de contaminación que solo se convierten en grandes casos cuando afectan a la población humana. Estos son los grandes problemas. Sin embargo existen problemas marinos mucho más sutiles de los que estamos ahora tomando consciencia.

El suelo es la parte a la que todavía se le tiene menos respeto, siendo igualmente una parte importante de la biosfera, al conectar las aguas subterráneas con el consumo humano y los cauces de los ríos y entornos lacustres. De ahí, los problemas que surgen con los fertilizantes, principalmente en forma de fosfatos, nitratos, nitritos, sulfatos, y con un gran número de insecticidas, como el archiconocido DDT.

También hay interacción entre la llamada Química sostenible o Química verde y la preservación del medio ambiente, pues aquella estudia optimizar los procesos productivos químicos, eliminando productos secundarios, al emplear condiciones más dóciles desde el punto de vista químico y energético (presión, temperatura, tipo de disolvente, de reactivo, etc.).

Sería deseable que se tuvieran aquí los conocimientos necesarios acerca de todos aquellos conceptos químicos de carácter introductorio que nos permitan una mejor comprensión de los procesos químicos involucrados en cada ámbito, como estructura atómica y molecular, enlace, redes cristalinas, equilibrio químico, etc.

• Reacciones en fase gaseosa: estequiometría y equilibrio
• Reacciones ácido-base
• Procesos de precipitación. La cristalización
• Procesos redox
• Reacciones fotoquímicas
• Reacciones nucleares
• Química de suelos

La explicación de estos procesos se llevará a cabo mediante ejemplos prácticos reales que se dan el medio ambiente, adecuándolos convenientemente y estableciendo los posibles vínculos que estos procesos permiten entre los diferentes ámbitos, intentando no perder nunca el sentido práctico de los mismos.

Estructura atómica

El concepto de átomo es uno de los aspectos todavía más discutidos.

El enlace

Puesto que la química se ocupa del estudio de las transformaciones de las sustancias, y que dichas transformaciones tienen lugar por formación y destrucción de enlaces, es prioritario el conocimiento de la naturaleza y de los tipos de enlace para poder comprender mejor los diferentes tipos de reacciones químicas.

Estructura molecular

La forma de las moléculas es un aspecto muy importante al estar interrelacionado con el comportamiento químico.

Reacciones en fase gaseosa

Este tipo de reacciones no es frecuente en ámbitos biológicos.

Reacciones ácido-base

Tradicionalmente, un ácido es una sustancia que es capaz de ceder protones al medio.

Procesos redox

Son procesos de transferencia de electrones. Muy importantes a todos los niveles.

Cristalización y precipitación

Se originan cuando la solubilidad de una sustancia disminuye por diferentes causas.

Reacciones fotoquímicas

La radiación solar permite en determinadas condiciones que ciertas reacciones tengan lugar.

Reacciones nucleares

Desencadenantes de la radiactividad natural.

Química de suelos

Uno de los aspectos más ignorados y de los más importantes.