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18/03/2015

INGENIERÍA AMBIENTAL
TEMA 2.- ASPECTOS BIOFÍSICOS DE LA
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL

Aspectos biofísicos de la problemática ambiental

Aspectos biofísicos de la problemática ambiental
1. Problemas ambientales globales y locales
2. Ciclos de la Naturaleza
Bibliografía
-Henry J. y Heinke G. Ingeniería Ambiental. Pearson, Segunda edición,
México, 1999. (capítulo 5)
-Kiely, G., IngenieríaAmbiental. Editorial Mc-Graw Hill, Colombia, 1999.
(capítulo 8)
-Davis M. y Masten S. Ingeniería y Ciencias Ambientales. Mc-Graw Hill,
México, 2005. (capítulo 4)
-Zaror C. Introducción a la Ingeniería Ambiental para la industria de
procesos. Concepción, 2000. (capítulo 2)

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Pero antes un poco de química…
-Equilibrio químico
-Ácidos y bases
-Reacciones de precipitación
-Solubilidad delos gases
-Sistema carbonato

Equilibrio químico

Equilibrio químico

aA + bB  cC + dD
A y B: reactivos
C y D: productos
a, b, c, d: coeficientes estequiométricos

El equilibrio químico se establece cuando existen dos reacciones
opuestas que tienen lugar simultáneamente a la misma velocidad
Se llega a la formación de un estado dinámico en el que las concentraciones de
todas las especiesreaccionantes (reactivos y productos) permanecen constantes

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Equilibrio químico
En el equilibrio, las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales:

rd= kd·[A]a·[B]b

ri=

kd·[A]a·[B]b=ki·[C]c·[D]d

ki·[C]c·[D]d

rd= velocidad de consumo de reactivos
ri= velocidad de consumo de productos
kd, ki = coeficientes cinéticos
[A], [B], [C], [D] = concentraciones en equilibrio dereactivos y productos (moles/L)

k d C  D 

ki Aa B b
c

K eq 

d

Keq= Constante de equilibrio
Keq= f (temperatura)

Equilibrio químico

La magnitud Keq nos informa sobre la proporción entre reactivos y productos en
el equilibrio químico, así:
• Cuando Keq > 1, en el equilibrio resultante la mayoría de los reactivos se
han convertido en productos
• Cuando Keq → , en el equilibrioprácticamente solo existen los productos
• Cuando Keq < 1, indica que, cuando se establece el equilibrio, la mayoría de
los reactivos quedan sin reaccionar, formándose solo pequeñas cantidades
de productos

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Ácidos y bases

Ácidos y bases
Los ácidos proporcionan H+ en disolución acuosa

HA+ H2O  H3O+ + A-

Base conjugada

Las bases proporcionan OH- en disolución acuosa /aceptan H+

BOH  OH-+ B+

Ácido conjugado

B + H2O  BH+ + OH-

Ácidos y bases
Fuerza de ácidos y bases
Ácidos

K eq 

A H O 




3

AH H 2O

Cuanto más fuerte sea el ácido
mayor Ka y menor pKa tendrá

Bases

K eq 

BH OH 




BH 2O

Cuanto más fuerte sea la base
mayor Kb y menor pKb tendrá

K eq ·H 2O  

A H O   K




3

AH 

a

Ka= Constante de acidez

pKa = -log10 Ka
K eq ·H 2O 

BH OH   K




B

b

Kb= Constante de basicidad

pKb = -log10 Kb

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Ácidos y bases
Ácidos polipróticos: Son capaces de donar más de un protón

pKa1 pKa2 pKa3
Dado que los valores de las constantes de acidez están lo suficientemente separados,
excepto en disoluciones extremadamente diluidas, la concentración de protones
puede suponerse que es la suministrada solamenteen la primera etapa de ionización

Ácidos y bases

Ácidos
Nombre
Ácido carbónico

Fórmula
H2CO3

Ácido clorhídrico
Ácido sulfhídrico

HCl
H2S

Ácido nítrico
Ácido perclórico
Ácido fosfórico

HNO3
HClO4
H3PO4

Ácido sulfúrico

H2SO4

pKa
6,37
10,25
-4
7,4
11,96
-1,4
-7
2,15
7,20
12,35
-3
1,99

Bases
Nombre

Fórmula

pKb

Amoníaco

NH3

4,75

Hidróxido cálcico

Ca(OH)2

2,43
1,4

Hidróxido de litioLiOH

-0,36

Metilamina

CH3NH2

3,36

Etilamina

C2H5NH2N

3,25

Hidróxido potásico

KOH

0,5

Hidróxido sódico

NaOH

0,2

Anilina

C6H5NH2

9,4

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Ácidos y bases
Equilibrio de ionización del agua. Concepto de pH
El agua aunque no es un compuesto iónico, pero presenta una notable
polaridad y por ello se disocia en iones, aunque en muy pequeña proporción

H2O + H2O  H3O+ + OHK...