La qu�mica de la pluja �cida

Resum i activitats:

DESCRIPCI�:
El taller consisteix en realitzar quatre activitats.

Activitat 1: Exemple de reacci� catalitzada.

En qu�mica, un catalitzador �s una subst�ncia que incrementa la velocitat d'una reacci� qu�mica, per� que no es consumeix en la reacci�.
Hi ha dos tipus de catalitzadors,
Homogenis: es troben en la mateixa fase que els reactius i productes. Els catalitzadors homogenis reaccionen amb un o m�s reactius per formar un intermedi que despr�s evoluciona cap a productes. Per exemple,
A + C → AC
AC + B → AB + C,
on A, B s�n reactius, C �s el catalitzador, AC �s un intermedi de reacci� i AB �s el producte.
Heterogenis: es troben en una fase diferent que els reactius i productes. El cas m�s habitual �s el d'un catalitzador s�lid i reactius i productes en dissoluci�. Els reactius s�n adsorbits a la superf�cie del catalitzador, de manera que alguns enlla�os qu�mics s'afebleixen permetent l'evoluci� cap a productes.
A nivell energ�tic la funci� del catalitzador es baixar la en�rgia de l'estat de transici� i, per tant la energia d'activaci� de la reacci�. Els principals catalitzadors s�n els metalls de transici�, ja sigui en la seva forma met�l�lica o formant �xids.

En aquesta activitat treballarem amb un catalitzador. Es tracta dels lant�nids, presents a la cendra. En la primera part de l'activitat, observarem el proc�s de combusti� de la sacarosa. En la segona part de l'activitat, comprovarem que quan mesclam la sacarosa amb cendra, la reacci� de combusti� es desenvolupa d'una forma molt m�s intensa, aix� es manifesta al observar que encara que separem la mescla del foc, la reacci� encara t� lloc durant uns segons, al contrari que en la primera part de l'activitat, on la combusti� finalitzava just en l'instant que apart�vem la sacarosa del foc.
La sacarosa, C12H22O11, cont� carboni i la seva combusti� �s an�loga a la combusti� del carb� o dels derivats del petroli (format per hidrocarburs) que es produeix en f�briques, centrals el�ctriques i vehicles. Tots ells emeten gasos (�xids de nitrogen i de sofre)que al interaccionar amb el vapor d'aigua present a l'atmosfera formen els �cids presents a la pluja �cida quan hi ha precipitaci�.
La finalitat d'aquesta activitat �s veure que quan mesclam la sacarosa amb la cendra, la combusti� t� lloc durant molt m�s temps. Si aix� ho extrapolam a les combustions que provoquen la pluja �cida, conclu�m que, degut a la pres�ncia de catalitzadors en les combustions que provoquen la pluja �cida, es formen els precursors de la pluja �cida.



Activitat 2: �s del paper indicador del pH

El pH �s un �ndex de la mesura de l'acidesa o alcalinitat d'una soluci�, que �s donada per l'activitat dels ions d'hidroni en una soluci� (H3O+) presents en determinades subst�ncies. Per tant, �s una mesura d'acidesa o alcalinitat. Per a les dissolucions el pH mesura la concentraci� d'aquests ions. El pH t� una escala que en principi va del 0 al 14, a la qual el 7 �s neutre, els nombres menors de 7 s�n �cids (i m�s �cid com m�s petit �s el nombre), i els majors de 7 s�n bases (o �lcalis), m�s b�sic com m�s gran �s el nombre. El paper indicador del pH �s semblant a un rotllo de serpentina. El seu �s �s molt simple, nom�s cal tallar-ne un trosset i mullar-lo en una dissoluci� o l�quid, el paper prendr� un color diferent segons el pH. Els colors solen ser c�lids pels �cids (vermell si �s molt �cid), freds pels b�sics i verd per al valor 7, o sigui neutre. La "llegenda" de colors i pH �s indicada a l'env�s.
En la primera part d'aquesta activitat, posarem diverses mostres de diferent concentraci� de dissoluci� d'�cid carb�nic en contacte amb els papers indicadors i el resultat ser� que per cap de les concentracions apareixer� el color vermell en el paper indicador. Aix� �s perqu� la dissoluci� d'�cid carb�nic (pH al voltant de 5,6), per molt concentrada que sigui, no �s suficientment �cida com per produ�r el color vermell (pH menor que 5). La dissoluci� d'�cid carb�nic representa la pluja natural que, a causa de la pres�ncia del CO2 atmosf�ric, cont� �cid carb�nic i que per aix� es caracteritza per tenir un lleuger grau d'acidesa.
En la segona part d'aquesta activitat, banyarem una altra mostra de paper indicador amb unes gotes d'aigua i el col�locarem sobre un llum�, aleshores veurem que apareixer� un punt vermell al paper, color associat a un alt grau d'acidesa. Aix� �s perqu� quan el llum� s'inflama, es forma di�xid de sofre en la combusti�, ja que el cap del llum� cont� un compost de sofre, per afavorir la ignici� d'aquest. Aleshores, el di�xid de sofre entra en contacte amb l'ox�gen i l'aigua present al paper i es forma �cid sulfur�s, que �s m�s �cid que l'�cid carb�nic.
L'�cid sulfur�s, entre d'altres, �s responsable de la pluja �cida. Es forma a partir de la combusti� de lignits i d'alguns derivats del petroli, la combusti� dels quals d�na lloc al di�xid de sofre que passa a l'atmosfera. Al ploure i entrar en contacte amb l'aigua es forma l'�cid sulfur�s (o el sulf�ric si s'ha oxidat a tri�xid de sofre) que fan que la pluja sigui �cida.

Activitat 3: Efecte de la pluja �cida sobre llavors.

Introduirem en un recipient herm�tic un vas amb dissoluci� d'hidrogensulfit de sodi i un vidre de rellotge amb llavors.Repetirem l'experiment per a dissolucions de diferents concentracions i per a diferents llavors. Observarem les difer�ncies entre les llavors exposades i les que no han estat exposades.
D'aquesta manera reprodu�rem l'impacte de contaminaci� del di�xid de sofre sobre els vegetals, relacionant aquest efecte amb els danys produ�ts per la pluja �cida. L�ambient �cid afecta negativament el creixement i la germinaci� de les llavors,
sense tenir en compte de quina esp�cie es tracta, i ho fa de diferent manera segons la quantitat d��cid: com m�s �cid, menys creixen.


Activitat 4: El mal de la pedra.

L'acidificaci� del medi deguda a la contaminaci� �s la causa de la degradaci� de multitud de monuments constru�ts amb pedra cali�a que constitueixen el patrimoni cultural.
En aquesta activitat r�pida i senzilla de realitzar es dipositar� certa quantitat d'�cid clorh�dric sobre un material calcari (mat�ria primera de construcci� de catedrals i est�tues) i s'observar� el despreniment de di�xid de carboni constatant una transformaci� qu�mica en el material calcari, rendint un producte molt menys consistent.

Participants:

Alumnes de quart d'ESO de f�sica i qu�mica.
Alumnes de primer de batxillerat de f�sica i qu�mica

Responsables:

Maria de la Salut Monjo Ballester.
Josep Joan Fiol Mateu.

IES Marc Ferrer

Dades de contacte