Quimica y-ambiente

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Quimica y-ambiente

  1. 1. i REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL MARÍTIMA DEL CARIBE QUÍMICA I RELACIÓN ENTRE EL ESTUDIO DE LAS CIENCIAS QUÍMICAS Y LA CARRERA INGENIERÍA AMBIENTAL PROFESORA: Lic. Zulay Fernández REALIZADO POR: Ana Perales Kariany Morales Xavier Pollak Elias Ziad Chikhani Coello Catia la Mar, 7 de septiembre de 2013 Disponible desde: http://www.slideshare.net/eliaschikhani/quimica-yambiente-25988603
  2. 2. ii ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL ................................................................................................................. ii ÍNDICE DE TABLA ................................................................................................................iii ÍNDICE DE FIGURA...............................................................................................................iv INTRODUCCIÓN.................................................................................................................... 1 CAPITULO I ............................................................................................................................ 3 PROBLEMA DE ESTUDIO .................................................................................................... 3 Planteamiento del Área Problemática................................................................................... 3 Desde lo Empírico............................................................................................................. 3 Desde lo Legal .................................................................................................................. 3 Desde lo teórico................................................................................................................ 5 Objetivo del estudio.............................................................................................................. 5 Justificación e Importancia del Estudio ................................................................................ 5 CAPITULO II........................................................................................................................... 6 ABORDAJE CONCEPTUAL .................................................................................................. 6 Antecedentes del Estudio...................................................................................................... 6 Química Medio Ambiental y Química Sostenible en el Medio Ambiente ........................... 8 CAPITULO III.......................................................................................................................... 9 METODOLOGÍA..................................................................................................................... 9 CAPITULO IV........................................................................................................................ 10 APORTES DEL ESTUDIO.................................................................................................... 10 Caso de Estudio Donde Se Evidencia La Relación de la Química con la Carrera IA ........ 11 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 16 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 17
  3. 3. iii ÍNDICE DE TABLA Tabla 1. Relación Área del Ambiente con el estudio de las Ciencias Químicas (Fuente: Compilado de Baird (2001); Figueruelo y Martín (2004); Manahan (2006); Marr, Cresser, y Gómez Ariza, (1989); y Marín, Torres, Aragon y Gómez (2004))................................................... 10
  4. 4. iv ÍNDICE DE FIGURA Figura 1. Reserva de agua en los océanos (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p.460)....................11 Figura 2. Interacciones gota de lluvia- atmosfera y especies presentes en la gota (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p. 464)....................................................................................................12 Figura 3. Relación inversa entre salinidad y contribución a la misma de las precipitaciones en sistemas dulceacuícolas. (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p. 466).........................................13
  5. 5. 1 1 INTRODUCCIÓN El propósito del presente trabajo es describir la relación que existe entre el estudio de la Ciencias Químicas y la carrera Ingeniería Ambiental. En este sentido, es de interés iniciar este discurso señalando cual es el perfil del egresado en la carrera de Ingeniería Ambiental (IA) de la Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe (UMC). Así encontramos: El Ingeniero Ambiental egresado de la UMC podrá desenvolverse en la industria, municipalidades, firmas de consultoría e ingeniería, organismos gubernamentales locales, nacionales y regionales, e instituciones de investigación. La Ingeniería Ambiental es una actividad multidisciplinaria en la cual el Ingeniero Ambiental trabaja en estrecha colaboración con profesionales de diversas disciplinas, incluyendo ingenieros civiles e industriales, ecólogos, biólogos, químicos, economistas, sociólogos, abogados, politólogos, planificadores urbanos y regionales, entre otros que desempeñan un rol integral en la definición y diseño del desarrollo sustentable. (Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe UMC, 2013) De lo expuesto se evidencia que las ciencias químicas son un área de alta relevancia en la carrera, pues son una de las aristas en las que puede desarrollarse el ingeniero ambiental en su vida profesional. Por otra parte, es muy significativa la bibliografía de publicaciones académicas donde se muestra la relación de la química y el ambiente. Al respecto conviene citar Baird (2001), en su libro titulado: “Química ambiental”, en el cual examina la relación existente entre la química y el medio ambiente desde un punto de vista químico. Otra publicación es el libro “Química física del ambiente y de los procesos medioambientales” de Figueruelo y Martín (2004), el libro constituye un texto de licenciatura y postgrado en las asignaturas relacionadas con la química del medio ambiente que se imparten en diversas Instituciones de Educación Universitaria. En este mismo orden de ideas, encontramos el libro titulado: “Introducción a la química ambiental” de Manahan (2006), el cual es una introducción concisa a la Química ambiental que está estrechamente relacionada con otros libros de esta investigadora: Química verde y Ecología industrial. Continuando la exploración bibliográfica encontramos el trabajo de Marr, Cresser, y Gómez Ariza, (1989), titulado: “Química analítica del medio ambiente”. Señala como la química del ambiente tiene un importante papel que desarrollar con objeto de proporcionar información de los procesos medio ambientales.
  6. 6. 2 2 Algo más hay que añadir, el libro de Marín, Torres, Aragon y Gómez (2004), titulado: “Bases químicas del medio ambiente: manual de laboratorio”, editado por Universidad Politécnica de Valencia. Este libro es un texto de apoyo al trabajo experimental de asignaturas que relacionen las bases químicas del medio ambiente, las prácticas que se discuten en el libro constituyen en muchas ocasiones el primer contacto del alumno de Ciencias ambientales o Ingeniería ambiental con un laboratorio de química, como un aspecto de interés a este trabajo el libro dedica un capítulo al estudio de normas y procedimientos que deben ser aplicados en los laboratorios de química para el correcto tratamiento de residuos considerando el ambiente como prioridad. Así pues, la química analítica es de gran importancia, ya que por medio de ella se puede determinar la composición química de la materia (ya sea desde el punto de vista cualitativo o cuantitativo) y en el análisis de la propiedad de algunas sustancias para poder ser medidas mediante un instrumento, siendo físicas como el calor, punto de fusión, entre otras. La mayoría de los controles medioambientales que se debe efectuar en la ingeniería ambiental se necesita del conocimiento y del dominio de determinadas técnicas analíticas que permitan efectuar informes de control y evolución del impacto medioambiental. Es importante como Ingeniero Ambiental conocer el uso, la aplicación, fundamento, instrumentos, etc., que caracterizan a los diferentes métodos de análisis. También se debe ser capaz de elegir entre varias metodologías de análisis propuestas, evaluando determinados parámetros, teniendo el conocimiento de las técnicas instrumentales, con el fin de generar información analítica que se adapte a las nuevas demandas informativas, teniendo las distintas capacidades cómo la evaluación y selección de las distintas etapas del proceso químico general, para la resolución de problemas medioambientales. Por último, habría que decir que el trabajo se estructuró en capítulos. El primer capítulo describe el problema objeto de estudio, se plantea la contextualización del problema y el objetivo del estudio. El segundo capítulo se plantea el abordaje conceptual y referencial del estudio, los antecedentes. El tercer capítulo describe en que consistió la metodología seguida para realizar el trabajo. El cuarto capítulo describe el análisis realizado y aportes. Finalmente, se presentan las conclusiones y las referencias bibliográficas.
  7. 7. 3 3 CAPITULO I PROBLEMA DE ESTUDIO Planteamiento del Área Problemática Comenzaremos este capítulo, contextualizando la situación a estudiar que nos ocupa, así según lo expuesto en la introducción de este trabajo el perfil del egresado de la carrera de Ingeniería Ambiental (IA) de la Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe (UMC), involucra como una de las áreas de desarrollo profesional las ciencias químicas. A continuación, se analizará la situación problemática, es decir la relación de las ciencias químicas con la carrera IA desde tres aristas: (a) desde lo empírico; (b) desde lo legal y (c) desde lo teórico. Desde lo Empírico Se evidencia desde lo empírico (nuestra vivencia) como la química está presente en muchos de los aspectos que refieren al ambiente. Es común escuchar como se señalan como contaminantes ambientales: el dióxido de carbono (CO2), los gases de efecto invernadero, los compuestos orgánicos persistentes (COPs, POPs), los metales pesados (cationes) y cualquier compuesto químico. Desde lo Legal Las fuentes más importantes del derecho ambiental al que obedece la carrera de IA, están precedidas principalmente por la constitución de la República Bolivariana de Venezuela, la legislación ambiental, las normas de relevancia o interés ambiental y las disposiciones de todo orden que se refiere a la administración pública del ambiente. En este sentido encontramos los artículos 127, 128 y 129 de la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela: Artículo 127. Es un derecho y un deber de cada generación proteger y mantener el ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda persona tiene derecho individual y colectivamente a disfrutar de una vida y de un ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. El Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica, los recursos genéticos, los procesos ecológicos, los parques nacionales y monumentos naturales y demás áreas de especial importancia ecológica. El genoma de los seres vivos no podrá ser patentado, y la ley que se refiera a los principios bióticos regulará la materia. // Es una
  8. 8. 4 4 obligación fundamental del Estado, con la activa participación de la sociedad, garantizar que la población se desenvuelva en un ambiente libre de contaminación, en donde el aire, el agua, los suelos, las costas, el clima, la capa de ozono, las especies vivas, sean especialmente protegidos, de conformidad con la ley. (Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, 2000) Artículo 128. El Estado desarrollará una política de ordenación del territorio atendiendo a las realidades ecológicas, geográficas, poblacionales, sociales, culturales, económicas, políticas, de acuerdo con las premisas del desarrollo sustentable, que incluya la información, consulta y participación ciudadana. Una ley orgánica desarrollará los principios y criterios para este ordenamiento. (Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, 2000) Artículo 129.Todas las actividades susceptibles de generar daños a los ecosistemas deben ser previamente acompañadas de estudios de impacto ambiental y sociocultural. El Estado impedirá la entrada al país de desechos tóxicos y peligrosos, así como la fabricación y uso de armas nucleares, químicas y biológicas. Una ley especial regulará el uso, manejo, transporte y almacenamiento de las sustancias tóxicas y peligrosas. // En los contratos que la República celebre con personas naturales o jurídicas, nacionales o extranjeras, o en los permisos que se otorguen, que afecten los recursos naturales, se considerará incluida aun cuando no estuviere expresa, la obligación de conservar el equilibrio ecológico, de permitir el acceso a la tecnología y la transferencia de la misma en condiciones mutuamente convenidas y de restablecer el ambiente a su estado natural si éste resultare alterado, en los términos que fije la ley. (Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, 2000) Por otra parte encontramos la Ley Orgánica del Ambiente: Artículo 1: Esta Ley tiene por objeto establecer las disposiciones y los principios rectores para la gestión del ambiente, en el marco del desarrollo sustentable como derecho y deber fundamental del Estado y de la sociedad, para contribuir a la seguridad y al logro del máximo bienestar de la población y al sostenimiento del planeta, en interés de la humanidad. De igual forma, establece las normas que desarrollan las garantías y derechos constitucionales a un ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. (Ley Orgánica del Ambiente. Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela. Año CXXXIV-Caracas, viernes 22 de diciembre de 2006 No. 5.833 Extraordinario) Finalmente encontramos convenios y tratados internacionales: (a) Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono, que establece proteger la salud humana y el medio ambiente contra los efectos adversos que puedan resultar de la modificación de la capa de ozono (Viena 22 de marzo de 1985) y (b) Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, el cual compromete a los Estados a implementar medidas tendentes a limitar y reducir las emisiones de Dióxido de Carbono y de gases de efecto invernadero a un nivel inferior al 5% del total de emisiones de esos gases para 1990, para el periodo comprendido entre el 2008-2012. (Protocolo de
  9. 9. 5 5 Kyoto de la Convención marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, Naciones Unidas, 1998) Desde lo teórico De lo mostrado por autores como: (a) Baird (2001); (b) Figueruelo y Martín (2004); (c) Manahan (2006); (d) Marr, Cresser, y Gómez Ariza, (1989); y (e) Marín, Torres, Aragon y Gómez (2004), se evidencia que desde el abordaje teórico del problema de describir la relación que existe entre las ciencias químicas y la carrera IA de la UMC está claramente relacionada directamente en distintas áreas tanto en las ciencias ambientales como quimicas. De lo expuesto en los párrafos anteriores, se observa que desde lo teórico, lo empírico y lo legal se evidencia que existe una clara importancia del estudio de las ciencias químicas para la carrera Ingeniería Ambiental de la UMC. Objetivo del estudio El objetivo general de este estudio es: Describir la relación que existe entre el estudio de las Ciencias Químicas y la carrera Ingeniería Ambiental Justificación e Importancia del Estudio La importancia del estudio está dada principalmente en demostrar a los estudiantes de la carrera IA de la UMC la importancia del estudio de la Química como parte de su currícula académica. En este sentido encontramos lo señalado por Lossada y Bahri (2001): ¿Por qué estudiar Química? (…) El conocer la composición del mundo que nos rodea puede conducirnos a idear inventos interesantes y útiles, así como a desarrollar nuevas tecnologías. El campo de la química es indispensable para comprender muchos otros campos. (…) Aun cuando no esté dentro de tus planes trabajar en cualquiera de los campos anteriores, usarás la química en tu vida diaria, tratando de no perderle el paso a nuestro mundo tecnológico. Si aprendes los beneficios y los riesgos relacionados con las sustancias químicas serás un ciudadano informado, capaz de elegir las mejores alternativas acerca del mundo que te rodea. Al estudiar química aprenderás a resolver problemas y a comunicarte con los demás en forma organizada y lógica. Esta habilidad te ayudará tanto en tu vida diaria como en tu carrera. (Lossada y Bahri, 2001, p.6) De todo lo expuesto, se deja claro la importancia del desarrollo de este trabajo.
  10. 10. 6 6 CAPITULO II ABORDAJE CONCEPTUAL Antecedentes del Estudio Como primer antecedente del estudio encontramos a Baird (2001), con el libro titulado: “Química ambiental”, un texto estructurado en diez capítulos en el cual se examina la relación existente entre la química y el medio ambiente desde un punto de vista químico. El trabajo analiza la química en cada uno de los elementos que componen el mundo en el que vivimos. Se analiza el aire y energía, las sustancias toxicas, los residuos y la gestión de los suelos contaminados, entre otros temas de interés. Baird señala: La química juega un papel importante en el medio ambiente de nuestro planeta. En general, es habitual que la gente se queje de los compuestos químicos sintéticos y de sus creadores a causa de los problemas actuales de contaminación. No obstante, no se reconoce que la mayor parte de los problemas ambientales de siglos y décadas pasadas, como la contaminación biológica del agua de consumo, se solucionaron sólo cundo se aplicaron métodos científicos en general – y químicos en particular. El incremento de la esperanza de vida de la especie humana y de la calidad de vida material que ha producido en las décadas recientes es debido, mayoritariamente a los compuestos químicos y a la química. (Baird, 2001) Otro antecedente lo representa el trabajo de Figueruelo y Martín (2004), titulado: “Química física del ambiente y de los procesos medioambientales”. Es un libro que consta de diez capítulos, donde se explica de manera didáctica cambios químicos de la tierra que la han afectado. En este libro Figueruelo y Martín analiza como la Química es la ciencia para analizar el planeta: En los últimos años, el interés en el estudio de la química de los sistemas naturales ha aumentado en forma espectacular. La química juega un papel importante en nuestro ambiente y es un sentimiento público el culpar a los productos químicos sintéticos y a sus fabricantes de los problemas de la contaminación. No se reconoce, sin embargo, que la mayor parte de los problemas ambientales de los últimos siglos, como la contaminación biológica de las aguas potables, sólo encontraron solución cuando se aplicaron a los mismos la Ciencia en general y la Química en particular. (…) los sorprendentes aumentos en la expectativa de vida del hombre y en su nivel material de vida que han tenido lugar en los últimos lustros se deben en gran parte a la Química y al empleo de nuevos productos químicos. Es cierto que son los productos químicos (…) los que se encuentran en el meollo de los problemas medioambientales, en los cambios tanto locales como globales del medio ambiente, acelerados por el aumento de la población mundial y el consumismo químico. (…) la química del ambiente abarca mucho más que contaminación. (Figueruelo y Martín, 2004)
  11. 11. 7 7 Como tercer antecedente de este estudio consideramos los trabajos de Manahan (2006), titulado: “Introducción a la química ambiental”, donde presenta una introducción didáctica y amena a la Química ambiental. De la revisión bibliográfica realizada se pudo verificar que la autora posee dos nuevos libros en el área: Química verde y Ecología industrial. Finalmente, presentamos como antecedente el trabajo de Marr, Cresser, y Gómez Ariza, (1989), titulado: “Química analítica del medio ambiente”. Los autores muestran un amplio análisis de la química analítica con un enfoque específico para la ciencia ambiental. Se describe la importancia de la evaluación de los efectos de los contaminantes en los sistemas reales tanto de las pruebas biológicas como de la incorporación de una nueva en toxicología ambiental. Los autores hacen énfasis en que la Ciencia ambiental fue una de las principales preocupaciones de la última parte del siglo XX y seguirá siendo en el siglo XXI. La preocupación por la protección del medio ambiente y la salud pública en todo el mundo han dado lugar a una extensa legislación. La investigación y la modelización de los sistemas ambientales, junto con la aplicación de las leyes y reglamentos, ha dado lugar a una demanda de un gran número de mediciones ambientales, muchos de los que se hacen por medio de técnicas que caen dentro de la amplia gama de la química analítica: Muchos profesionales hacen uso regular de los datos obtenidos mediante técnicas de química analítica. Por lo tanto, aunque no químicos principalmente analíticos o incluso químicos, es necesario un conocimiento suficiente de los antecedentes de la química analítica para juzgar la calidad y las limitaciones de los datos ambientales obtenido (…) la misma situación se produce en el mundo académico, donde los estudiantes participan en los estudios de ciencias ambientales o proyectos en los que necesitan información apropiada química analítica. Tanto la química analítica y la ciencia del medio ambiente tienen una extensa literatura en niveles de complejidad variable. Sin embargo, ha habido pocos intentos de vincular los dos. Este libro expone los antecedentes de la química analítica y abarca los principios de las técnicas más importantes. Esto se hace de una manera que permite a los usuarios aprovechar las fortalezas y debilidades de una técnica, junto con sus principios de funcionamiento, sin dejarse arrastrar por lo “duro” de las ciencias químicas. Se muestran claras relaciones de la aplicación de las ciencias químicas a usos ambientales. De todo lo expuesto en este capítulo, se evidencia que casi todas las áreas de la química son de interés a la carrera IA de la UMC. Se evidencia así la clara relación de: (a) la química en general
  12. 12. 8 8 (estudio de las propiedades y estructuras de la materia y las leyes de la interacción química); (b) la química aplicada (estudio de las propiedades de cada sustancia en particular y su aplicación o transformación en otras de interés para el hombre); (c) la química inorgánica (estudio de todos los elementos conocidos con excepción del carbono, excepto los carbonatos); (d) la química orgánica (estudio de los compuestos que contienen carbono); (e) la bioquímica (estudio de los procesos químicos en los seres vivos, que dan lugar a distintos compuestos y trasformaciones de la materia como es su metabolismo); (f) la fisicoquímica (estudio de las relaciones existentes entre la materia y la energía); (g) la química analítica (estudio de la composición de la materia); y finalmente (h) la química ambiental (estudio de los orígenes, transporte, reacciones, efectos y destino de las especies químicas en el medio ambiente). Química Medio Ambiental y Química Sostenible en el Medio Ambiente La química medio ambiental es la aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continental y marina por el vertido de contaminantes antropogénicos. Así mismo, 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. También hay interacción entre la llamada Química sostenible o Química verde consiste en una filosofía química dirigida hacia el diseño de productos y procesos químicos que implica la reducción o eliminación de productos químicos 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.). Destacar que la química sostenible tiene un carácter preventivo (evitando, en la medida de lo posible, la generación de productos peligrosos), mientras que la remediación medio ambiental se dirige hacia la eliminación de productos dañinos que ya se han vertido a la naturales.
  13. 13. 9 9 CAPITULO III METODOLOGÍA Se presenta un estudio teórico-reflexivo y analítico para dar respuesta al propósito del estudio: Describir la relación que existe entre el estudio de las Ciencias Químicas y la carrera Ingeniería Ambiental. El método de investigación consistió en la búsqueda de bibliografía académica que nos permitiera afirmar y constatar nuestra vivencia y limitadas experiencia en el área de relacionar la química con la carrera de IA. Se realizó un análisis reflexivo de los documentos considerados de interés.
  14. 14. 10 10 CAPITULO IV APORTES DEL ESTUDIO De lo expuesto hasta este capítulo, se deja certeza que el estudio de las ciencias Químicas para la carrera de IA de la UMC es muy importante ya que se muestra en todo lo expuesto por los autores considerados referentes de este estudio, que ambas están estrechamente vinculadas. A continuación, se describe la tabla 1, que contiene algunas áreas del ambiente y de la importancia de las ciencias químicas en esta. Finalmente, se describe un caso de estudio de interés para los autores. Tabla 1. Relación Área del Ambiente con el estudio de las Ciencias Químicas (Fuente: Compilado de Baird (2001); Figueruelo y Martín (2004); Manahan (2006); Marr, Cresser, y Gómez Ariza, (1989); y Marín, Torres, Aragon y Gómez (2004)) Área Relación con las Ciencias Químicas Aire El aire de las ciudades como Caracas, Barquisimeto y Maracaibo contiene un alto porcentaje de sustancias diferentes de las de su composición original (producto de la combustión de hidrocarburos principalmente) considerándose como contaminado. Las sustancias que componen el aire se pueden separar por medio de procedimientos físicos. El aire licuado por un procedimiento físico de separación, permite obtener oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y gases nobles, estos últimos en poca proporción. El oxígeno, que activa el efecto del calor del fuego, se puede utilizar el soplete oxiacetilénico (oxígeno y acetileno) empleado en la soldadura. El producto más importante obtenido del aire es el nitrógeno (N2) que se utiliza en el proceso de la preparación del amoniaco (NH3) y en procesos de ultracongelación. El agua de mar El agua de mar es un producto natural y de él se extraen la sal común (NaCl), así como bromo (Br) y magnesio (Mg). Otros tipos de aguas Agua potable: Se utiliza en alimentación, labores domésticas, en todo el planeta sólo 3% es potable. Aguas industriales: Se utilizan en la industria del papel y textiles mediante un proceso previo de eliminación de sales de calcio y magnesio (agua dura). Aguas minerales: Contienen en disolución cantidades apreciables de sustancias como sulfuros, ácido sulfhídrico, carbonatos, bióxido de carbono. Aguas duras: estas aguas deben su dureza a la presencia de sales disueltas de magnesio y calcio (principalmente de bicarbonato de calcio, bicarbonato de magnesio, sulfato de calcio y sulfato de magnesio). No permiten la formación de espuma con el jabón, dificultando el lavado. Si se evapora esta agua, los residuos de sus sales pueden dañar las paredes de los recipientes que las contienen. Agua destilada: Se considera químicamente pura (sin sales) y no es potable. Se utiliza en industria, laboratorios, productos farmacéuticos, vacunas y acumuladores. Energía La electricidad es la forma de energía preferida por el ser humano debido a su limpieza, comodidad y facilidad de transporte. Ésta se obtiene por transformación de otras clases de energía como la hidráulica, química, nuclear, solar, mecánica, eólica (del viento). La energía nuclear: Mientras que la mayor parte de la energía utilizada por los seres humanos corresponde al calor generado por la quema de combustible a base de carbono, también se produce calor de forma indirecta a partir de ciertos procesos que involucran núcleos y que corresponden a la energía nuclear: existen dos procesos a partir de los que se obtiene energía de los núcleos: la fisión y la fusión. En la fisión, colisionan núcleos pesados que contienen muchos neutrones y protones) con neutrones, dando lugar a la división del núcleo en dos fragmentos de tamaño similar. Puesto que estos fragmentos juntos son más estables energéticamente que el núcleo pesado original, se libera energía en el proceso. La combinación de dos núcleos muy ligeros para formar un núcleo combinado, se denomina fusión y su resultado es la liberación de energía en grandes cantidades. (Baird, 2001)
  15. 15. 11 11 Caso de Estudio Donde Se Evidencia La Relación de la Química con la Carrera IA A continuación, se discute un caso de aplicación de las ciencias químicas a un problema del ambiente, el caso se tomó de Figueruelo y Martín (2004). Este es un caso de estudio de la salinidad de los sistemas acuáticos. En la figura 1, se aprecia la disposición de los océanos y mares en el planeta Figura 1. Reserva de agua en los océanos (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p.460). Se tiene que el alto valor del calor de vaporización ayuda a transferir grandes cantidades de energía entre la atmosfera y la hidrosfera sin que vaya acompañado de un transporte excesivo de masa. Cuando las fuentes de energía externa particularmente la energía solar, hace elevar la temperatura de un animal o de una planta, estos evaporaran una pequeña cantidad de agua para reducir las temperaturas. Así el alta constante dialéctica y carácter polar del agua le confieren un fuerte poder disolvente de los compuestos iónicos ya que la energía de red de los mismos se compensa con la energía de solvatación de los iones. Entonces, encontramos que aunque las propiedades fisicoquímicas de los sistemas acuáticos dependen de las del agua, el agua no es pura en el sentido químico, sino que se deduce del ciclo hidrológico (se evapora de tierra y mar a la atmosfera). En esta se encuentran además de sus componentes naturales, los contaminantes primarios tanto de origen natural como antropogénicos y recordando que la atmosfera es un medio oxidante, los subproductos de combustión como HNO3 y H2SO4. Se encuentran también suspendidas partículas de diversas procedencias: polvos levantados de la tierra por el viento, emisiones biógenicas, erupciones volcánicas, espuma marina, etc. Las partículas en suspensión actúan como núcleos de condensación del agua en el aire saturado de su vapor. Las nubes formadas procesan un volumen considerable de aire, pues se mueven a grandes distancias absorbiendo gran cantidad de gases y partículas. También las nieblas se forman de aire cercanas al suelo y sus gotas actúan como colectores muy eficientes de los contaminantes cercanos a la superficie. El pH acido de la lluvia (se puede estudiar también lo llamado como lluvia acida) varía entre 3,5 y 6 con lo que al correr
  16. 16. 12 12 sobre la superficie disuelve las especies solubles acelerado por su carácter ácido. La figura 2 muestra las interacciones gota de lluvia- atmosfera y especies presentes en la gota. Figura 2. Interacciones gota de lluvia- atmosfera y especies presentes en la gota (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p. 464). Es decir, la lluvia ácida es un cambio en el pH del agua atmosférica y de las precipitaciones, principalmente lluvia, que a partir de ella se producen. Afecta a la fase aérea del ciclo del agua y, por lo tanto, es a la vez una de las principales formas de contaminación atmosférica más relevantes, junto con el efecto invernadero y la disminución de la capa de ozono. Es un cambio de origen antropogénico principalmente y de amplias consecuencias ambientales. El agua de lluvia en condiciones naturales, tiene un pH de 5.6 acidez debida principalmente al CO2 al que lleva disuelto. Cuando la acidez del agua de lluvia es superior a este valor es cuando se considera que la lluvia es ácida. Cuando los óxidos de nitrógeno, NO y NO2 (NOx) los óxidos de azufre, SO2 llegan a la atmósfera se oxidan y se combinan con el agua de ésta y se transforman en ácido nítrico y ácido sulfúrico respectivamente. 2(SO2) + O2 --------------- 2(SO3) SO3 + H2O --------------------- H2 SO4 NOx + O2 + H2O ---------------- HNO3 Como se indicó en su momento, las pequeñas gotas que forman la espuma marina se evaporan rápidamente en el aire dejando partículas compuestas principalmente por componentes de sal: iones Cl¨ y Na+. Esas partículas se depositan en el terreno en forma seca o húmeda, siendo una de las fuentes de los componentes solubles de las aguas de los ríos. La otra fuente de material soluble procede de los terrenos sobre los que se desplaza el rio. Según el tipo de terreno, así será la cantidad y calidad del material disuelto. En la figura 3 se indican los flujos anuales hasta el mar de los iones más abundantes y
  17. 17. 13 13 la contribución debida a las espumas marinas, se indican también las concentraciones medias de los iones en las aguas dulces y en las marinas. La salinidad se define como la masa en granos del material inorgánico disuelto en 1Kg de agua de mar. La figura 3 muestra la relación inversa entre salinidad y contribución a la misma de las precipitaciones en sistemas dulceacuícolas. Figura 3. Relación inversa entre salinidad y contribución a la misma de las precipitaciones en sistemas dulceacuı́colas. (Fuente: Figueruelo y Martín, 2004, p. 466) De lo expuesto se puede apreciar como las ciencias químicas están presentes en estudios de los sistemas acuíferos del mundo. Por ejemplo, un problema tan comentado como el de la lluvia acida y su afectación al ambiente se evidencia en este caso y se hace evidente: ¿Cómo podemos ser unos ingenieros ambientales sin el dominio de la química? y ¿Por qué debemos estudiar la química los ingenieros ambientales? Parte de la respuesta a esta última interrogante está dada porque toda la materia está basada en los elementos químicos que la componen, un ingeniero debe poner en contacto gran cantidad de materias diferentes, y ha de estar seguro de que entre ellas no se producirá ninguna reacción o algún efecto de la química-física que pueda provocar un mal funcionamiento del proceso o incluso la obtención de productos diferentes a los deseados. Porque el problema se produce con los cambios de temperatura y presión que pueden provocar accidentes, además de los materiales con los que se construyen las tuberías. En los que hay que tener en cuenta la corrosión, toxicidad del producto con que se trabaja, etc. Podemos afirmar que las ciencias químicas esta presentes en la naturaleza, las aguas naturales de la hidrosfera, por lo común son soluciones de diferentes complejidad. Esto se debe al estrecho contacto que tiene con los componentes químicos de la litosfera, atmosfera y biosfera. Son los océanos y mares los que contienen el mayor volumen de agua existente en la biosfera, pero es agua con
  18. 18. 14 14 nutrientes y microorganismos y, por lo tanto no potable. El agua de lluvia contiene gases de la atmosfera y algunas veces contaminante del aire disuelto. Podemos afirmar que las ciencias químicas están presentes en las actividades humanas. Toda comunidad genera residuos tanto solidos como líquidos. La fracción liquida del mismo se denomina agua residuales y es esencialmente el agua que se obtiene de la comunidad una vez asido contaminada durante los diferentes usos para los cuales ha sido empleada. Las actividades humanas, industriales, de transporte y domestica contribuyen a depositar compuestos extraños a la composición del agua en la naturaleza. Estos contaminantes deben ser identificados, cuantificados para aplicar métodos para eliminarlos. Las plantas de potabilización de agua le proporcionan cambios físicos, químicos y biológicos acondicionándola para el consumo humano. Podemos afirmar que las ciencias químicas están presentes en la sociedad. Las aguas residuales suelen contener nutrientes, que pueden estimular en crecimiento de plantas acuáticas, produciendo eutrofización. La frecuente presencia en el agua residual bruta, de numerosos microorganismos, causantes de enfermedades que habitan en el aparato intestinal humano o que pueden estar presentes en ciertos residuos industriales. Si se permite la acumulación y estancamiento de agua residual, la descomposición de la materia orgánica que contiene, puede conducir a la generación de grandes cantidades de gases maloliente. Todo lo que existe en el universo está constituido por 118 elementos. Sin embargo no todas las personas tienen una imagen clara dela importancia de la química en la vida diaria. La química es desde el punto de vista científico, el origen de la materia lo que se puede decir, es la base de la química. El cuerpo humano por sí mismo es una gran fábrica de procesos químicos. Dos de los sentidos fundamentales, como son el gusto y el olfato su funcionamiento es netamente químico, los procesos de digestión, respiración también son naturales. La química se encuentra en prácticamente todos los productos que se utilizan en las actividades del ser humano: Detergentes, jabones cremas, champú, comida enlatada, perfumes, lociones y analgésicos. Dentro de la medicina, la química tiene la importancia de ser la que descubre nuevos fármacos, nuevas vacunas, anestesias, radioterapias, etc., a medida que la química nos ayuda, la medicina se aprovecha de todos las nuevas investigaciones y crecen de la mano.
  19. 19. 15 15 Actualmente continúa generando productos de alto rendimiento por medio de la creación de moléculas a través de la nanotecnología, como el caso de la cerámica y pintura. La química tiene la mayor de las importancias relativas porque está y reside en todo. Todos los procesos, de vida, de muerte, de crecimiento, de combustión, de calor, de frio, de expansión, de implosión, universales, macroscópicas, microscópicas… La química lo es todo. Si nos vamos a la importancia que tienen los productos químicos, podemos destacar aquellos que nos sirven para facilitar el día a día y hacer más cómoda nuestra vida, como es el caso de las anestesias en las operaciones quirúrgicas, los distintos metales usados para fabricar aviones menos pesadas o automóviles más resistentes a los impactos, el uso de explosivos tanto para construir, (túneles y pozos) como para destruir (armas, bombas, explosivos), el uso de nuevas tecnologías para obtener energía, limpia o sucia, como la energía nuclear, la energía solar, combustión de carbón…etc. El medio ambiente ha salido perjudicado por el crecimiento exponencial de la química. El planeta sufre el peor de sus momentos, se destruye y se degrada más rápido que nunca. Todos los procesos que ocurren en nuestro planeta tienen su importancia basada en la química. Desde el más grande, como el calor del sol, hasta el más pequeño de los átomos que se mueve dentro de nuestra nariz. Las hojas de las plantas consiguen convertir el dióxido de carbono en oxígeno, a su vez las plantas son el principal sustrato en el que se basa la farmacopea actual y han sido las drogas usadas desde el principio de los tiempos.
  20. 20. 16 16 CONCLUSIONES Al llegar a este punto se concluye afirmando que existe una fuerte y estrecha relación entre el estudio de la Ciencias Químicas en sus diferentes disciplinas y la carrera Ingeniería Ambiental. Por otra parte, se evidencia que la ciencia química pareciera que se utiliza para bien y para mal del medioambiente. La clave es encontrar cuales son los mecanismos químicos por medio de los cuales los procesos naturales funcionan, como pueden afectar las actividades humanas a ese entorno y como se puede aplicar la química para evitar que dichas actividades modifiquen el equilibrio natural y los procesos fisicoquímicos normales en los ciclos naturales de los elementos (como el carbono, fosforo, o el nitrógeno).
  21. 21. 17 17 BIBLIOGRAFÍA Baird, C. (2001). Química ambiental. Editorial Reverte S.A. Barcelona Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (2000). Gaceta Oficial Nº 5.453 (EXTRAORDINARIA) de fecha 24 de marzo de 2000 Figueruelo, J., y Dávila M. (2004). Química física del ambiente y de los procesos medioambientale. Editorial Reverte S.A. Barcelona Ley Orgánica del Ambiente. Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela. Año CXXXIV- mes III. Caracas, viernes 22 de diciembre de 2006 No. 5.833 Extraordinario Lossada Levi, M., y Bahri, S. (2001). Conceptos Fundamentales en Química. Material en Digital. Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe Manahan, S. (2006), Introducción a la química ambiental. Editorial Reverte S.A. Barcelona Marín, M., Torres, P., Aragon, C., y Gómez, S. (2004), Bases químicas del medio ambiente: manual de laboratorio. Universidad Politécnica de Valencia Marr, I., Cresser, M., y Gómez Ariza, J. (1989). Química analítica del medio ambiente. Volumen 29 de Ciencias Universidad de Sevilla. Secretariado de Publicaciones Protocolo de Kyoto de la Convención marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, Naciones Unidas 1998. Disponible en: http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpspan.pdf [consulta: 6 de septiembre de 2013] Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe UMC (2013). Ingeniería Ambiental. Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe. Disponible en: http://www.umc.edu.ve/umcpro/index.php/estudios/34 [consulta: 6 de septiembre de 2013]

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