Composicin Qumica del Agua de Mar
En conjunto, los ocanos contienen 25700 billones de toneladas mtricas de cloro y 14200 billones de tm de sodio, los elementos ms abundantes y que constituyen mayoritariamente la sal marina
Esta sal marina muestra una concentracin media de unos 35,5 g/launque se encuentra repartida de forma no uniforme en las distintas partes de los ocanos y mares
As mientras en partes del mar Mediterrneo la salinidad supera los 39 g/l, en partes del mar Bltico apenas alcanza los 5 g/l
Estas sales fueron producidas por las emanaciones gaseosas (cidas) sobre las rocas primigenias de origen magmtico.
En la actualidad, una parte de las sales ocenicas son recicladas, en forma de aerosol marino, transportadas va la atmsfera, se depositan sobre la tierra regresando al ocano por la via fluvial
El agua como disolvente
El agua es uno de los mejores disolventes de iones y molculas de todos los conocidos.
La mayor parte de los elementos qumicos se encuentran en el agua de mar en forma disuelta o como constituyentes de partculas
El rango de concentraciones de los diversos elementos va desde los 20000 mg/dm3 para el cloro hasta los 0.6 mg/km3para el Radn, es decir, una relacin de 1016
Entre medio se encuentran la gran mayora de elementos conocidos que muestran concentraciones claramente por debajo de lo que permitira una explotacin rentable
Aun as, la explotacin de la sal en lagunas costeras y otros esteros es el mtodo tradicional todava en uso
Gestacin del Agua de MarLas aguas naturales adquieren sus caractersticas qumicas pordisolucin y por reaccin qumica con slidos, lquidos y gases con los que han tenido contacto durante las varias partes del ciclo hidrolgico.
La materia mineral disuelta se origina en los materiales de la corteza terrestre. Las rocas minerales se desintegran y disuelven en el agua en el proceso de meteorizacin (weathering). Los gases y substancias voltiles participan en este proceso.
Como primera aproximacin, la formacin del agua de mar puede ser considerada como una gigantesca titulacin cido-base (cido de las emanaciones volcnicas frente a las bases de las rocas primigenias).
A short History of sea water
Todo el agua y aire existentes hoy sobre la superficie de la Tierra estuvieron situados en el interior de la Tierra y fueron liberados progresivamente siguiendo un proceso de desgasado que ha estado funcionando desde que la Tierra se form hace unos 4.6 eones.
1 Eon = 109 aos
Seccin esquemtica mostrando el papel del ocano en el ciclo global de
los elementos
Fases en la evaporacin del aguade mar
Formacin de aerosol marinocon la ruptura de burbujas
Reciclado de substancias entre el mar y la tierra
Variacin en la influencia del aerosol marino en la precipitacin
Composicindel agua de
lluvia, ro y mar
Composicin qumica media de los ocho constituyentes disueltos, ms importantes:
a) Agua de lluvia,
b) Agua de ro
c) Agua de mar
TDS = total dissolved salts
Composicin qumica del aguade ro corregida por las sales
cclicas
Intensa Tormenta de Polvo sobre el Atlntico NE
ClasificacinClasificacin de de loslos ElementosElementos
1. 1. ElementosElementos MayoresMayores 0.05 to 7500.05 to 750 mmMM2. 2. ElementosElementos MenoresMenores 0.05 to 50 0.05 to 50 MM3. 3. ElementosElementos TrazaTraza 0.05 to 50 0.05 to 50 nnMM
Componentes Mayores en el Aguade mar
H + C l-
N a + S O 4 2 -
M g 2 + H C O 3 -
K + B r -
C a 2 + C O 3 2 -
S r 2 + F -
Componentes Mayores (mol dm-3)Na Mg Ca K Cl SONa Mg Ca K Cl SO4 4 COCO3 3 NONO33
129 15 2.8 2.7 150 8 0.3 0.01129 15 2.8 2.7 150 8 0.3 0.01
ComposicinComposicin del del AguaAgua de marde mar
NaNa++MgMg2+2+
Ca2+ K+
SO42- HCO3, Br-,CO3
CationesCationes
AnionesAniones ClCl--
MedidasMedidas HistricasHistricas de la de la ComposicinComposicindel del AguaAgua de marde mar
Bergman (1779)Bergman (1779) MarcetMarcet (1819) (1819) ForchammerForchammer (1865)(1865) DittmarDittmar (1884)(1884) Lyman and Fleming (1940)Lyman and Fleming (1940) Cox and Culkin (1966)Cox and Culkin (1966) Riley et al. (1967)Riley et al. (1967)
Hitos en la historia de la Salinidad
C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\www_hydro-international_com.htm
C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\VLU Driving Forces BehindChemical Cycles - Marine Chemistry -ChemgaPedia.htm
C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\Virtual Centre for Ocean SateliteSalinity.htm
Constancia en la composicinLos iones mayores disueltos en agua de mar mantienen entre s concentraciones relativas notablemente constantes. Los componentes traza no muestran esta misma constancia especialmente los elementos biolimitantes en las capas eufticas.
La evaporacin del agua de ro promedio no da lugar a la composicin del agua de mar. Ms an, el material disueltopresente en el ocano es solo una pequea fraccin del material suministrado al ocano por los ros a lo largo de las pocas geolgicas. Obviamente, los iones deben ser eliminados del ocano aproximadamente tan deprisa como son suministrados por los ros.
Los procesos de eliminacin principalmente controlan la composicin del agua de mar.
El El PrincipioPrincipio de de MarcetMarcet
La La ComposicinComposicin RelativaRelativa del del AguaAgua de mar de mar eses ConstanteConstanteparapara todastodas laslas AguasAguasOcenicasOcenicas
RelacinRelacin de de algunosalgunos CationesCationes al al CloruroCloruro
-0.05
0.15
0.35
0.55
Atlantic Pacific Indian
Na/ClK/ClMg/ClCa/Cl
RelacinRelacin de de algunosalgunos CationesCationes al al CloruroCloruro
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Na/Cl K/Cl Mg/Cl Ca/Cl
SurfaceDeep
ConcentracionesConcentraciones RelativasRelativas de de algunosalgunosCationesCationes en en AguasAguas OcenicasOcenicas
ggii/Cl/Cl()()CationCation SuperfSuperf.. Prof.Prof. % % NaNa 0.55660.5566 0.55680.5568 0.14 0.130.14 0.13MgMg 0.066660.06666 0.066670.06667 0.01 0.080.01 0.08KK 0.02060.0206 0.02060.0206 0.00 0.480.00 0.48CaCa 0.021230.02123 0.021330.02133 0.47 0.230.47 0.23SrSr 0.000410.00041 0.000410.0004155 0.012 0.012 4.74.7
Aplicaciones del Principio de Constancia en la Composicin
Este principio que constituye una verdadera 1 Leyde la Oceanografa Qumica permite el uso de unode los componentes mayores como indicador del conjunto.
En ello se basan los conceptos de Clorinidad y de Salinidad: se usa la concentracin del ion Cloruropara determinar el contenido total de sales y de ahse deriva la densidad del agua de mar.
ClorinidadClorinidad
DefinicinDefinicin : La : La masamasa en en gramosgramos de de clorurocloruro equivalenteequivalente al total de al total de haluroshaluros en 1 kg de en 1 kg de AguaAgua de marde mar
AgNOAgNO33 + SW + SW AgClAgCl + + AgBrAgBr Cl() = {Cl() = {AWAWClCl/AW/AWAgAg} Ag()} Ag() {{AWAWClCl/AW/AWAgAg} = 0.3285233 used} = 0.3285233 used {{AWAWClCl/AW/AWAgAg} = 0.32867} = 0.32867 truetrue True Cl = 1.00045 x True Cl = 1.00045 x MeasMeas ClCl
SalinidadSalinidad
DefinicinDefinicin : La : La masamasa (g) de (g) de solutossolutos disueltosdisueltosen en unauna masamasa dada (kg)dada (kg) de de aguaagua de mar (de mar (pptppt))
SSEVAPEVAP = 0.030 + 1.805 Cl = 0.030 + 1.805 Cl S = 35 S = 35 cuandocuando Cl = 19.374Cl = 19.374 SSTT = 1.8154 Cl= 1.8154 Cl
SalinidadSalinidad PrcticaPrctica
S = 35.000 S = 35.000 cuandocuando la la relacinrelacin de de conductanciasconductancias de la de la muestramuestra con con unauna solucinsolucinde KCl de de KCl de masamasa 32.4356 g32.4356 g eses 1.0 a 151.0 a 15ooC C
S no S no tienetiene UnidadesUnidades y no y no eses necesarionecesario usarusar S = S = funcinfuncin (R(RTT) ) dondedonde RRTT eses la la relacinrelacin de de
conductanciaconductancia a a temperaturatemperatura T T relativarelativa a KCla KCl
CausasCausas de de VariacinVariacin en la en la ComposicinComposicin RelativaRelativa de de loslos
ComponentesComponentes MayoresMayores
1. 1. MezclaMezcla EstuarinaEstuarina2. 2. CubetasCubetas AnxicasAnxicas3. 3. CongelacinCongelacin4. 4. PrecipitacinPrecipitacin y y DisolucinDisolucin5. 5. EvaporaciEvaporacinn6. 6. VulcanismoVulcanismo SubmarinoSubmarino7. 7. MezclasMezclas con con SalmuerasSalmueras
DistribucinDistribucin de de loslos ElementosElementos en el en el AguaAgua del del OcanoOcano
1. 1. PerfilPerfil ConservativoConservativo ((mayormayor))2. 2. PerfilePerfile TipoTipo NutrienteNutriente ((CdCd, , GeGe))3. 3. EnriquecimientoEnriquecimiento Superficial y Superficial y DeplecinDeplecin
en en ProfundidadProfundidad ((PbPb))4. 4. MnimoMnimo a media a media ProfundidadProfundidad ((AlAl))5. 5. MximoMximo a media a media ProfundidadProfundidad ((MnMn))6. 6. MximoMximo y y MnimoMnimo a media a media ProfundidadProfundidad
((Fe, Fe, MnMn cubetascubetas anxicasanxicas))
Clasificacin de los elementos
Los elementos mayores ya vimos que tienen un comportamiento conservativo.
Los elementos menores y traza pueden tener un comportamiento anlogo al de los nutrientes o bien presentar un perfil que indica su arrastrehacia el fondo/sedimento.
Los gases tienen tambien su propio comportamientomuy importante en el seguimiento temporal de lasmasas de agua.
Clasificacin de loselementos en agua de mar segn su perfilconcentracin-profundidad.
a) Elementos Conservativos
b) Elementos Reciclados
c) Elementos Arrastrados
Composicin Qumica del Agua de MarEl agua como disolventeGestacin del Agua de MarA short History of sea waterSeccin esquemtica mostrando el papel del ocano en el ciclo global de los elementosFases en la evaporacin del agua de marFormacin de aerosol marino con la ruptura de burbujasReciclado de substancias entre el mar y la tierraVariacin en la influencia del aerosol marino en la precipitacinComposicin del agua de lluvia, ro y marComposicin qumica del agua de ro corregida por las sales cclicasIntensa Tormenta de Polvo sobre el Atlntico NEClasificacin de los ElementosComponentes Mayores en el Agua de marComponentes Mayores (mol dm-3)Composicin del Agua de marMedidas Histricas de la Composicin del Agua de marHitos en la historia de la SalinidadConstancia en la composicinEl Principio de MarcetRelacin de algunos Cationes al CloruroRelacin de algunos Cationes al CloruroConcentraciones Relativas de algunos Cationes en Aguas OcenicasAplicaciones del Principio de Constancia en la ComposicinClorinidadSalinidadSalinidad PrcticaCausas de Variacin en la Composicin Relativa de los Componentes MayoresDistribucin de los Elementos en el Agua del OcanoClasificacin de los elementos
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