El Suelo

CONCEPTO DE MEZCLA

Se conoce como mezcla a la combinación de dos o más sustancias, sin que se produzca como consecuencia de esta una reacción química y las sustancias participantes de la mencionada mezcla conservarán sus propiedades e identidad.

En tanto, lo que si puede diferir son las propiedades químicas de los distintoscomponentes y por lo general, según los casos y las necesidades, las mismas pueden ser separadas, es decir, aislados suscomponentes, a través de diversosprocedimientos mecánicos.

Un ejemplo común de mezcla es la de la arena con las limaduras de hierro, la cual, a simple vista, es fácil de comprobar que ambas siguen manteniendo sus propiedades.

Existen dos tipos de mezclas, las mezclas homogéneas y las mezclas heterogéneas.

Las homogéneas son aquellas que se producen cuando se unen dos o más sustancias puras en proporción variable, las cuales, mantendrán tal cual sus propiedades originales y podrán ser separadas a través de procedimientos físicos o mecánicos. En las homogéneas uno no puede ver a simple vista sus componentes, ni siquiera echando mano de un microscopioelectrónico se podrán distinguir las partes, ya que en cualesquiera de sus partes la mezcla presentará la misma composición. Se las conocerá como disoluciones, una vez producida la mezcla, encontrándose el soluto en una proporción menor que el disolvente.

Entre las homogéneas se reconocen cinco mezclas básicas: sólido-sólido, líquido-sólido, líquido-líquido, gas-líquido y gas-gas.

En tanto y contrariando a las anteriores, las mezclas heterogéneas son aquellas que ostentan una composición no uniforme, es decir, están conformadas por dos o más fases físicamente diferentes y dispuestas de manera absolutamente desigual. En lo que si coinciden con las anteriores es que cada una de las partes de una composición heterogénea podrá ser separada unas de otras a través de procedimientos mecánico.

COMPONENTES DEL SUELO

El suelo, que es la parte mas externa de la corteza terrestre está constituido por particulas producto de la evolución del planeta desde su nacimiento hasta nuestros días.

Desde el punto de vista agrícola el suelo es aquella parte de la corteza terrestre que se encuentra por encima del manto subterráneo de rocas y donde las plantas pueden desarrollar las raíces.

El suelo está compuesto por una mezcla de partículas de diferente origen cuya composición, naturaleza y características es muy compleja y se escapa del interés de este artículo.

Para simplificar un tanto la enorme complejidad de los suelos se ha convenido en aceptar que para muchas aplicaciones resulta suficiente con clasificar las partículas del suelo por su tamaño.

De acuerdo a esta convención hay 4 tipos de partículas en el suelo:

Gravas:

Las gravas son fragmentos de rocas que tienen mas de dos milímetros de diámetro. Una suerte de arena basta o gruesa con pedazos de rocas que pueden ser relativamente grandes; hasta varios centímetros. Cuando son transportados por las aguas, las gravas se redondean debido al desgaste de sus aristas. Suelen encontrarse acumuladas como materal suelto en los lechos de los ríos, en depresiones rellenas por corrientes de agua o en las orillas del mar. 

La forma externa de las gravas depende de la historia de su formación, encontrándose variaciones desde elementos muy rodados (casi esféricos) a aquellos con las aristas muy vivas.

Debido a su naturaleza granular, las gravas son notablemente permeables y retienen muy poca humedad.

Arenas:

Las arenas son aquellas partículas de roca de dimensiones menores que las gravas cuyo origen puede ser natural o por rocas trituradas por el hombre. Se consideran arenas aquellas partículas cuyas dimensiones oscilan entre 0.05 y 2 mm. 

El origen y la existencia de las arenas es semejante al de las gravas: las dos suelen  encontrarse juntas cuando están depositadas naturalmente por las aguas. Lo mismo que las gravas las arenas, especialmente las mas gruesas, son muy permeables y su retención de humedad es escasa.

Limos:

Los limos están constituídos por partículas aún mas pequeñas que las arenas, cuyo origen puede ser inorgánico (desintegración de rocas) u orgánico, producto de la división de material de origen vivo o su descomposición.  El diámetro de las partículas de los limos esta comprendido entre 0.005 y 0.05 mm. Dependiendo de su composición los limos pueden ser mas o menos permeables y retener cantidades de humedad variable.

Arcillas:

Las arcillas son las partículas mas finas del suelo, con diámetros menores a 0.005 mm. Tienen orígen inorgánico y en general son partículas cristalinas de silicatos de aluminio, hierro o magnesio hidratados. Generalmente son muy impermeables debido a su compacidad y se endurecen notablemente cuando se secan. 

PARTE SOLIDA DEL SUELO

Este conjunto de componentes representa lo que podría denominarse el esqueleto mineral del suelo y entre estos, componentes sólidos, del suelo destacan:

• Silicatos, tanto residuales o no completamente meteorizados, (micas, feldespatos, y fundamentalmente cuarzo).
  • Como productos no plenamente formados, singularmente los minerales de arcilla, (caolinita,illita, etc.).
• Óxidos e hidróxidos de Fe (hematites, limonita, goetita) y de Al (gibsita, bohemita), liberados por el mismo procedimiento que las arcillas.
• Clastos y granos poliminerales como materiales residuales de la alteración mecánica y química incompleta de la roca originaria.
• Otros diversos compuestos minerales cuya presencia o ausencia y abundancia condicionan el tipo de suelo y su ebebeón.Carbonatos (calcita, dolomita).
  • Sulfatos (aljez).
  • Cloruros y nitratos.
• Sólidos de naturaleza orgánica o complejos órgano-minerales, la materia orgánica muerta existente sobre la superficie, el humus o mantillo:
• Humus joven o bruto formado por restos distinguibles de hojas, ramas y restos de animales.
• Humus elaborado formado por sustancias orgánicas resultantes de la total descomposición del humus bruto, de un color negro, con mezcla de derivados nitrogenados (amoníaco, nitratos),hidrocarburos, celulosa, etc. Según el tipo de reacción ácido-base que predomine en el suelo, éste puede ser ácido, neutro o alcalino, lo que viene determinado también por la roca madre y condiciona estrechamente las especies vegetales que pueden vivir sobre el mismo.

PARTE LIQUIDA DEL SUELO

Esta fracción está formada por una disolución acuosa de las sales y los iones más comunes como Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, NO₃^-,… así como por una amplia serie de sustancias orgánicas. La importancia de esta fase líquida en el suelo estriba en que éste es el vehículo de las sustancias químicas en el seno del sistema.

El agua en el suelo puede estar relacionada en tres formas diferentes con el esqueleto sólido:

• La primera, está constituida por una película muy delgada, en la que la fuerza dominante que une el agua a la partícula sólida es de carácter molecular, y tan sólida que esta agua solamente puede eliminarse del suelo en hornos de alta temperatura. Esta parte del agua no es aprovechable por el sistema radicular de las plantas.
• La segunda es retenida entre las partículas por las fuerzas capilares, las cuales, en función de latextura pueden ser mayores que la fuerza de la gravedad. Esta porción del agua no percola, pero puede ser utilizada por las plantas.
• 
  

  • Finalmente, el agua que excede al agua capilar, que en ocasiones puede llenar todos los espacios intersticiales en las capas superiores del suelo, con el tiempo percola y va a alimentar los acuíferos más profundos. Cuando todos los espacios intersticiales están llenos de agua, el suelo se dice saturado

PARTE GASEOSA DEL SUELO

Es la menos estudiada, debido a que cambia fácilmente y es muy difícil de muestrear y estudiar. Sin embargo es una fase muy importante para la respiración de los organismos y responsable de las reacciones de oxidación.

 Localización

Se sitúa en los poros del suelo, en ellos las fases líquida y gaseosa están en mutua competencia, variando sus contenidos a lo largo del año. Un suelo en capacidad máxima no contendrá fase gaseosa mientras que otro en punto de marchitamiento presentará valores muy altos. En condiciones ideales la fase atmosférica representa un 25%, otro 25% para el agua y un 50% para la fase sólida. Se admite que un porcentaje de aire del 10% es insuficiente.

 Composición

Se supone que tiene una composición parecida a la del aire atmosférico, pero mucho menos constante.

	Aire atmosférico %	Aire suelo %
Oxígeno	21	10-20
Nitrógeno	78	78,5-80
CO2	0,03	0,2-3
Vapor de agua	variable	en saturación

Esta composición media del aire del suelo varía no solo con la profundidad del aire sino con los cambios estacionales. En los períodos de mayor actividad biológica (primavera y otoño), hay menos O2 y más CO2 (figura).

El aire del suelo muestra variaciones locales principalmente en los contenidos de O2 y CO2. En el suelo hay menos O2 que en el aire y más CO2. Esto se explica por todos los procesos que tienen lugar en el suelo y que implican el consumo de O2 y el desprendimiento de CO2, es decir aquellas reacciones en las que estén implicados todos los organismos del suelo: respiración de las plantas, actividad de microorganismos, procesos de mineralización y procesos de oxidación.

IMPORTANCIA DE LA QUIMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Cualquier aspecto de nuestro bienestar material depende de la Química en cuanto esta ciencia proporciona los medios adecuados que lo hacen posible y así, por ejemplo, en lo que se refiere a nuestros medios de locomoción, la Química suministra aceros especiales y aleaciones ligeras,

Podemos pensar en la Cirugía sin anestésicos y antisépticos, en los aviones sin aleaciones ligeras ni gasolinas especiales, en los vestidos sin colorantes, en los puentes sin hierro y cemento, y en los túneles sin explosivos... El avance prodigioso de nuestra civilización en los últimos doscientos años, muchísimo mayor que en los, cuatro mil años anteriores, es el resultado del desarrollo y aplicación de la ciencia química, por la que el hombre ha adquirido un control sobre el medio exterior y aumentado su independencia respecto de él.

Pero todos estos progresos químicos, con ser enormes, son únicamente un comienzo, pues los más intrigantes y prometedores secretos de la Naturaleza permanecen aún impenetrables. El químico ha llegado a resolver el misterio del átomo y dispone hoy de métodos para liberar las enormes reservas de energía dentro de él, pero nada sabemos acerca de las fuerzas químicas que distinguen la materia viva de la no-viviente. Así, por ejemplo, ¿cómo utiliza la hoja verde la luz solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en alimentos?, y ¿por qué mecanismo las mínimas trazas de vitaminas y hormonas producen en el cuerpo humano los sorprendentes efectos conocidos?

En nuestro entorno podemos ver que ocurren fenómenos químicos. Por ejemplo, los fuegos artificiales que son un conjunto de energía química que se libera por la mezcla de varias sustancias y éstas hacen que veamos la maravilla de luces que se disparan. Son llamados Fuegos Artificiales.

        Pero te preguntarás ¿qué nombre reciben estos fenómenos químicos?

        Los fenómenos químicos son cambios que ocurren drásticamente en la naturaleza de la materia y las cualidades de las sustancias por las que estaba constituida.

        Las combustiones son fenómenos químicos que consisten en la combinación de sustancias; en este proceso se libera energía en forma de luz y calor. Para que la combustión se lleve a cabo es necesario que existan 2 sustancias: el comburente y el combustible.

        El comburente es la sustancia que al combinarse químicamente con otra, activa la combustión, éste   es el oxígeno.

        El combustible es la sustancia que produce energía y es la que arde. Los combustibles que más utilizamos son: los carbones, el petróleo y sus derivados.

        Otro fenómeno químico muy cotidiano es cuando vemos efervescer un refresco o un medicamento.

         Te preguntarás ¿qué sustancias hacen que este fenómeno se realice?

        Los refrescos necesariamente deben tener bióxido de carbono líquido, al envasarlos y en el caso de los medicamentos consiste en la reacción de un ácido débily una sal como el bicarbonato de sodio (NaHCO3), esta combinación da lugar al desprendimiento del gascarbónico (CO2) que hace se vean muchas burbujas en el agua. A estos fenómenos los llamamos mezclas efervescentes.

Las fermentaciones son fenómenos químicos muy antiguos y son empleados para la transformación de la uva en vino; entre otras, provocadas por microorganismos capaces de producir sustancias llamadas zimasas (levaduras).

        La fermentación alcohólica ha ayudado a la industria para la fabricación de vinos, cervezas y licores.

        En este tipo de fermentación es muy importante la presencia de cuatro sustancias: glucosa, alcoholes, agua y gas carbónico.

        Otro fenómeno químico es el proceso de descomposición de los alimentos, Louis Pasteur, químico y biólogo francés fue quien se dedicó a estos estudios y definió este proceso como las transformaciones químicas que sufre la materia orgánica, provocada por la acción de microorganismos, tales como bacterias, levaduras y hongos.

             Si nos damos cuenta los fenómenos químicos están presentes a lo largo de nuestra vida diaria y nosotros podemos intervenir mucho en la realización de estos fenómenos.
        Más adelante podremos estudiar las maneras en las que podemos realizar estos fenómenos para entender mejor los contenidos de la Química.

CONTAMINACION DEL AGUA

La contaminación del agua es cualquier cambio químico, físico o biológico en la calidad del agua que tiene un efecto dañino en cualquier ser vivo que consuma esa agua. Cuando los seres humanos beben agua contaminada tienen a menudo problemas de salud. Hay varias clases de agentes contaminantes del agua.
Los primeros son agentes causantes de enfermedad. Éstos son bacterias, virus, protozoos y los gusanos parásitos que se a contaminación del agua es cualquier cambio químico, físico o biológico en la calidad del agua que tiene un efecto dañino en cualquier ser vivo que consuma esa agua. Cuando los seres humanos beben agua contaminada tienen a menudo problemas de salud. Hay varias clases de agentes contaminantes del agua.
Los primeros son agentes causantes de enfermedad. Éstos son bacterias, virus, protozoos y los gusanos parásitos que seincorporan desde los sistemas de aguas residuales y las aguas residuales sin tratar.
Una segunda categoría de agentes contaminantes del agua son los agentes consumidores de oxígeno; residuos que se pueden descomponer por las bacterias consumidoras de oxígeno.Cuando las poblaciones de bacterias son grandes la descomposición de los residuos tiene lugar y se consume mucho oxígeno pudiendo agotar el oxígeno disuelto en el agua.
Otra clase de agentes contaminadores del agua son los nutrientes; los nitratos y los fosfatos solubles en agua que causan el crecimiento excesivo de las algas y de otras plantas acuáticas, que agotan la fuente de oxígeno del agua.
Esto mata a peces y, cuando esta se encuentra en agua potable, puede afectar a los humanos, sobre todo a los infantes.
El agua se puede también contaminar por compuestos orgánicos tales como aceite, plásticos y pesticidas, que son dañinos para los seres humanos y para las plantas y animales acuáticos.
Una categoría muy peligrosa es el sedimento suspendido, porque causa una disminución en la absorción de la luz por el agua y las partículas separan compuestos peligrosos tales como pesticidas a través del agua.
Finalmente, los compuestos radiactivos solubles en el agua pueden causar cáncer, defectos de nacimiento y daño genético siendo por tanto agentes contaminantes muy peligrosos del agua.

“El agua se contamina al ser usada”

            Cada vez que hacemos uso del cuarto de baño “condenamos” una media de 10-20 litros de agua, en la mayoría de los casos potable, a convertirse en agua residual negra que podría llegar a constituir un problema medioambiental serio, no solo  por el hecho de verter estas aguas contaminadas a los cauces de los ríos, sino también por el poco aprovechamiento de ese agua para otros usos, ocasionándose una pérdida de energía y económica. Se denominan aguas residuales, por tanto, las que han sido utilizadas en las viviendas, en la industria, en la agricultura y en los servicios, pudiéndose incluir también las que proceden de lluvia y discurren por las calles y espacios libres, por los tejados, patios y azoteas de los edificios.

Estas aguas residuales producidas en la vida diaria deben ser transportadas y tratadas adecuadamente. Se necesita una infraestructura compuesta de alcantarillas y colectores, y de unas instalaciones denominadas Estaciones de Regeneración de Aguas Residuales (ERAR) que, en un conjunto, posibiliten la devolución del agua al medio ambiente en condiciones compatibles con él.