Un arrecife de coral
Un arrecife de coral, como el que se muestra aquí, es un hábitat próspero para una colección diversa de vida marina. Muchos miles de organismos, incluidos peces, corales, tortugas, cangrejos, esponjas y algas, tienen su hogar en los arrecifes. Estos arrecifes son fundamentales para su supervivencia.
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Desafortunadamente, este ambiente próspero pero frágil se ve seriamente afectado por el océano que lo rodea. Un problema serio es causado por el exceso de dióxido de carbono. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua de mar, reacciona con el agua para formar ácido carbónico . La formación de este ácido reduce el pH del agua de mar. Este proceso se llama acidificación del océano .
En esta lección, veremos los procesos químicos detrás de la acidificación del océano y el impacto que tiene en nuestros amigos en el arrecife.
El océano como sumidero natural de dióxido de carbono
Comencemos por echar un vistazo al papel natural de los océanos. El océano es un sumidero de dióxido de carbono atmosférico. Y puedes ver esto aquí en el ciclo del carbono. Los océanos han absorbido muchos miles de millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera porque el dióxido de carbono es ligeramente soluble en las temperaturas más frías del océano. Hasta hace relativamente poco, el océano hizo un excelente trabajo al eliminar el dióxido de carbono atmosférico. Entonces, ¿qué salió mal?
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En los últimos 200 años, la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera ha aumentado rápidamente. Este aumento se debe a la actividad humana; en particular, la quema de combustibles fósiles. Con el tiempo, la cantidad de dióxido de carbono atmosférico absorbido por los océanos también ha aumentado significativamente. Esto ha provocado un cambio dramático en la química del océano a medida que el océano intenta hacer frente.
Día Mundial del Agua: Origen y Significado
Para pensar más en el océano haciendo frente a un aumento de dióxido de carbono, imaginemos que está trabajando en una línea de producción de fábrica que fabrica coches de juguete. Eres la estación que coloca las ruedas en los coches. La estación antes de que usted coloque los marcos en los autos y la estación después de que usted coloque los autos en cajas. La línea de producción funciona bien. Puede mantenerse al día con la producción y, cuando entregue un automóvil para que lo empaque, puede recibir uno nuevo para ponerle ruedas.
Ahora, la dueña de la fábrica decide intentar aumentar la productividad, por lo que reemplaza el montador de marcos con un robot. El robot puede colocar marcos en automóviles muchas veces más rápido de lo que puede caber en las ruedas. ¡Puedes ver lo que va a pasar! Al principio, intentas seguir el ritmo más rápido de los coches. ¡Pero pronto será más de lo que puede hacer! ¡Mira! Estás enterrado debajo de los coches y no puedes sacarlos lo suficientemente rápido.
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Para superar este problema, es probable que el propietario lo reemplace por un robot. Pero el océano no puede hacer eso y, en cambio, se ajusta químicamente para hacer frente al aumento de dióxido de carbono. Necesitamos observar más de cerca los procesos químicos involucrados, para poder comprender mejor lo que está sucediendo.
Química en el océano
El agua de mar tiene un pH natural de aproximadamente 8,2. Esto significa que los océanos son naturalmente ligeramente básicos o alcalinos. En la escala de pH, todo lo que supere el pH 7 se denomina básico. Qué tan ácido o básico es algo depende de la concentración de iones de hidrógeno o H +. Cuanto mayor sea la cantidad de iones H + presentes, cuanto más ácido sea, menor será el pH.
Ahora puedes estar sentado rascándote un poco la cabeza. ¿Cómo puede afectar un aumento de dióxido de carbono al pH del océano? ¡No hay iones de hidrógeno en el dióxido de carbono! ¡Esta es una gran observación!
¿Por qué el punto de ebullición del agua es tan importante para la vida en la Tierra?
Hay tres sustancias químicas importantes que mantienen el equilibrio del pH saludable en el océano, así que presentémoslas. Tenemos el ion carbonato, el ion bicarbonato y el ácido carbónico. Puede ver que son muy similares en estructura química. Solo se diferencian por el número de átomos de hidrógeno. Todas estas especies químicas provienen del dióxido de carbono disuelto en el océano. Puede reconocer estos químicos. También ayudan a mantener la sangre a un pH ideal de aproximadamente 7,4.
Repasemos los diferentes procesos en el océano. El primer proceso es el dióxido de carbono que se disuelve en agua. El dióxido de carbono disuelto luego reacciona con el agua para formar ácido carbónico. El ácido carbónico luego se disocia para formar el ion H + y el ion hidrogenocarbonato o bicarbonato. Ahora hemos identificado de dónde provienen los iones H +.
En circunstancias naturales, solo una pequeña cantidad de ácido carbónico se descompone y solo se produce una cantidad muy pequeña de iones H + y HCO3-. Antes del enorme aumento del dióxido de carbono atmosférico, estos procesos se enfrentaron excepcionalmente bien y hubo muy pocos cambios en el pH del océano.
Efecto ambiental en las conchas marinas
Pero desde el siglo XIX, el pH del agua del océano se ha reducido en 0,1 unidades de pH. Eso no parece mucho, ¿verdad? Pero recuerde que cada unidad completa de pH que se cae representa un aumento de 10 veces en la cantidad de iones H +. Aunque puede que no suene mucho, una disminución de 0.1 en el pH es un aumento importante de los iones H + en el agua de mar. El océano es más ácido.
¿Por qué es esto un problema para nuestros amigos en el arrecife? La respuesta se debe a las interacciones químicas entre carbonato, bicarbonato y ácido carbónico.
¿Cómo afecta la Ebullición en la Desalinización del Agua?
A medida que se forman los iones H +, reaccionan con los iones carbonato del agua de mar formando el ión bicarbonato. Esta es la forma natural de limpiar los iones H + y detener el cambio de pH. Recuerde que solo hay una diferencia de hidrógeno entre los dos iones.
Puede ver fácilmente que a medida que se disuelve más dióxido de carbono, se produce más ácido carbónico, se producen más iones H + y se necesitan más iones carbonato. Esta reacción tiene el efecto de reducir la concentración total de iones carbonato en el agua de mar.
El océano se adapta a esto de una forma devastadora. A diferencia de nuestra línea de producción, donde podríamos introducir un robot para hacer frente a los marcos adicionales que se están fabricando, el océano recupera el equilibrio al disolver el carbonato de calcio en las conchas de las criaturas marinas. Al disolver las conchas marinas, se puede mantener la concentración del ion carbonato en el agua de mar.
Desafortunadamente, estos efectos se ven con más frecuencia en los océanos hoy en día debido a esta pequeña, pero significativa, disminución del pH. Los arrecifes de coral y las criaturas marinas que viven allí están seriamente amenazados por la acidificación de los océanos.
Resumen de la lección
Echemos un vistazo a lo que hemos aprendido. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua de mar, reacciona con el agua para formar ácido carbónico . La formación de este ácido reduce el pH del agua de mar. Este proceso se llama acidificación del océano . Cuanto más dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar, más ácido carbónico se forma.
Las interacciones entre tres especies químicas importantes y químicamente similares, el ión bicarbonato, el ión carbonato y el ácido carbónico, afectan de manera crítica el pH del océano. Específicamente, para superar el aumento de ácido carbónico e iones H +, el océano se ajusta mediante la reacción de iones H + e iones carbonato para formar iones bicarbonato. Esto agota el ion carbonato en el agua de mar. El carbonato de calcio de las conchas de las criaturas marinas se disuelve para reemplazar el ion carbonato que se ha agotado.
Los resultados del aprendizaje
Cuando haya terminado con la lección, tendrá la confianza para:
- Explica el proceso de acidificación de los océanos.
- Determinar los efectos del proceso de acidificación en los océanos del planeta.
- Describe la química del océano.
- Discutir cómo la acidificación del océano afecta las conchas de las criaturas marinas
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