En este curso, el estudiante aprenderá las bases de la ciencia oceanográfica. Cómo se clasifica y se ha formado el fondo marino, cómo funcionan los actuales sistemas de análisis del mar por satélite, la química del océano y los procesos que han llevado a su formación. Este curso enfoca la meteorología y climatología oceánicas desde la perspectiva de los conocimientos básicos que necesitan los navegantes para participar en una regata como la Barcelona World Race, la única una vuelta al mundo sin escalas con dos tripulantes.
4. Introducción
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Do curso por Universitat de Barcelona
Oceanografía: una clave para entender mejor nuestro mundo
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Na lição
4. Química oceánica: una industria química con tuberías sin paredes.
En esta sección aprenderás la química oceánica ¿en qué consiste? ¿cómo funciona? ¿qué es el eje vertical de la biosfera y la segregació vertical de los elementos y cómo funciona? ¿qué es el sistema carbónico carbonato y cuál es su relación con la cinta transportadora oceánica?. Las respuestas a todos estos interrogantes nos ayudarán a entender como funcionan los océanos, la importancia para la navegación y su relación con el clima del planeta.
Conheça os instrutores
Jordi Salat
Institut Ciències del Mar, CSIC
Jordi SerraDr.
Grupo de Geociencias Marinas
[MUSIC]
El presente módulo trata de la química oceánica, la oceanografía química.
Lo hemos titulado una industria química,
una central química con tuberías sin paredes,
vamos a explicar por qué este título.
Va a haber cinco sesiones en cinco días.
El primer día vamos a tratar de composición del agua de mar
y habrá una pequeña presentación de los documentos que luego estarán
colgados en el curso, que deberán leerse, que llevarán más información.
Y en la introducción vamos a tratar de algunas cuestiones básicas
que permitan hacer una lectura más fácil.
El primer día vamos a tratar el tema
de cuál es la composición química del agua de mar que nos interesa.
En el segundo día vamos a dedicarnos a ver cuáles son los
procesos principales que hacen que esta química marina.
Esta gran industria que procesa materiales y usa una energía.
¿Cómo está organizada y cuáles son los ejes principales de esta organización?
El tercer día vamos a dedicar a una cosa muy importante que es el carbono.
El carbono no sólo es importante para la vida.
Es importantísimo también, como todo mundo sabe, para cuestiones relativas al
cambio climático y en la cual nosotros los humanos tenemos un papel importante.
Y tenemos que tomar decisiones sobre aspectos que afectan a todo el globo.
Y finalmente vamos a ver cómo,
a nivel global, se redistribuyen todos los elementos químicos en todos los océanos.
Evidentemente la última sesión va a ser una sesión de trabajo de
los alumnos repasando todos los documentos.
Y tratando de responder un cuestionario para ver hasta qué punto han aprendido,
han entendido lo que nosotros pretendíamos comunicar.
Vamos a ver pues de qué va el tema de la química oceánica.
En primer lugar,
quizá decir que generalmente la gente cuando piensa química,
piensa en una química académica, los que han estudiado química en la escuela.
Y generalmente es una química de laboratorio,
en la cual vemos un matraz, un erlenmeyer.
En el cual ponemos unas sustancias en medio, por ejemplo, líquido tipicamente y
dejamos que reaccionen, por ejemplo tapamos un poco.
Y luego lo mezclamos y tenemos lo que sería una química
de una cosa que puede ser bastante compleja pero bien mezclada.
Esta es la química que tuvo gran éxito
y además es una parte importantísima de la química.
Toda la termodinámica aplicada a la química a dado unos frutos fantásticos
a nivel de conocimiento, en ciencia moderna.
Sin embargo esta química generalmente explica una dinámica de una reacción.
Y esta reacción va funcionando hasta que al final queda en un estado de equilibrio.
Es decir, se ha terminado, es como tirar un cohete, explota hace muchas cosas,
etc., y al final se apaga, se apaga y se acabo.
Es el equilibrio termodinámico queda en la misma energía.
Claro la química marina, esta parte de la química para la química marina es muy
importante pero la química marina,
la oceanografía química estudia química de la naturaleza.
Y la química de la naturaleza, no es tampoco lo que nosotros nos
imaginamos de una planta química de tratamiento, de procesamiento químico.
Donde es un sistema evidentemente abierto, fuera del equilibrio,
donde ponemos energía, sacamos energía,
refrigeramos, filtramos, ponemos catalizadores, etc., lo que sea.
Todo esto es lo que uno se imagina cuando la química se hace algo más compleja o
cuando la química piensa más en la ingeniería química o la industria.
Evidentemente esto es un proceso complicado,
que generalmente tiene unos objetivos, tiene unos productos de desecho, etc,.
Pero lo que tiene esto de parecido con
la química oceánica es que es un sistema abierto y fuera del equilibrio.
Pero generalmente,
aquí en la industria se trata de controlar todos los procesos y por lo tanto hay
tuberías, recipientes, depósitos, transporte.
Aquí podría haber un camión o un tubo que llevara las cosas otra vez al principio,
pero en el mar la cuestión no es esta.
En la mar no hay tuberías, pero hay procesos complejos.
En el mar tenemos agua, tenemos la atmósfera, tenemos radiación solar.
Tenemos incluso energía química y calorífica que viene del manto terrestre.
Tenemos unas entradas tanto de lluvia como de aguas continentales.
Es decir, tenemos un sistema complejo,
una de las partes importantes es justamente el agua.
Y el agua tiene un papel no sólo de disolvente,
sino que tiene un papel importantísimo en las dinámicas de las envolturas fluidas.
Tanto de la atmósfera como del océano.
El agua es fundamental, pero es fundamental no sólo como soporte,
sino como transporte por ejemplo de calor.
Cuando se evapora agua, se transporta calor hacia la atmósfera y cuando
el agua condensa se libera este calor a la atmósfera.
Y esta es la máquina,
una máquina termodinámica que funciona, en la atmósfera funciona muy bien.
Y en el mar no funciona tan bien porque el sistema va un poco contra
contra natura, es decir, contra lo que sería una buena máquina termodinámica.
Porque el mar se tiene que calentar y enfriar por el mismo sitio.
Mientras que la atmósfera se enfría
a baja presión y se calienta por la parte baja de la atmósfera a alta presión.
Lógicamente aparte de los intercambios de agua que son muy fundamentales para el
funcionamiento mecánico de las envolturas fluidas, tenemos la composición química.
Evidentemente, en el mar el agua es un componente mayoritario, y en
la atmósfera tenemos el nitrógeno, oxígeno y argón como los gases mayoritarios.
También hay agua, lógicamente,
en la proporción variable, y hay intercambios de gases.
Es decir, los gases atmosféricos se disuelven, también,
en parte en el agua y por lo tanto, hay también gases disueltos en el agua.
Pero la composición química, nos interesa pensar en otras cosas que
hay en concentraciones mucho menores pero que son muy importantes.
Por ejemplo,
a nadie se os escapa que el ozono es importante en ciertas capas atmosféricas,
sabemos que el ozono es un filtro para radiaciones ultravioletas, por ejemplo.
Y el CO2, el anhídrico carbónico que también sabemos que es un
gas invernadero y que es muy importante.
Y en el mar, lo que si hay mayoritariamente como sustancias,
como compuestos disueltos, son las sales, la sal marina.
y la sal marina tiene unos cuantos compuestos que son mayoritarios,
y además tiene una concentración regular en todas partes
que serían los que aquí hemos puesto.
y la composición básica del aire, está formada por nitrógeno,
oxígeno y argón que forman casi el 100%.
Hay otros gases como CO2, el ozono, importantes, el agua.
Éste sería un porcentaje sobre el aire seco, sin agua.
Esto es importante decirlo porque el agua es un componente que
puede variar mucho y es importante en la atmósfera.
Y los otros componentes mayoritarios dela gua marina, de la sal marina,
representan estos de aquí el 99,30% de toda la sal marina.
Pero es que la química marina es algo más,
y si nosotros miramos que hay dentro del mar.
Y tomamos por ejemplo unas muestras de agua, las analizamos.
Hay cosas que podemos analizar porque están disueltas.
La duda será si esto será representativo de esta agua o de una parte importante
del mar o del océano.
Pero también hay otras cosas, hay partículas, y hay organismos.
Hay organismos, como por ejemplo, estos copépodos que tienen una actividad,
pero estos copépodos no están solos.
Hay estos copépodos pero están ahí,
es decir copépodos pero en general son crustáceos marinos pequeñitos.
Pero que tienen un papel importantísimo en la química marina.
¿Por qué?, porque son pequeños procesadores.
Todos los organismos son a su vez como pequeñas industrias.
Como sistemas abiertos que procesan materia de energía,
pero además son partículas, es decir,
no están disueltas, y además tienen una actividad, podríamos decir organizada.
Es decir, inteligente desde el punto de vista químico.
La química, disuelta es una,
la química marina tiene que contar con todas estas partículas.
Que si vamos viendo que esto es un milímetro, esto es un milímetro,
y vamos poniéndonos hasta que no llegamos a lo más pequeño,
estos serían bacterias y esto serían bacterias, esto serían virus.
Es decir, si vamos bajando,
luego a partir de aquí tenemos moléculas orgánicas, o no orgánicas,
pero moléculas grandes, hasta llegar a las moléculas inorgánicas más sencillas.
Podrían ser por ejemplo el anhídrido carbónico, el sulfato, etc.
Por lo tanto es una química no sólo compleja,
porque los elementos o las sustancias que hay son complejas.
Sino porque hay procesadores que son partículas que trabajan,
que actúan de una forma, digamos, organizada.
Por lo tanto, tenemos que los organismos en sí son procesadores,
pero además, todo ello ocurre en un medio.
En el cual tenemos que pensar en que hay unos procesos que tienen
lo que llamaríamos simple actividad o relaciones biológicas.
Pero que en el fondo son siempre químicas,
tienen una característica química y podemos tratarlas también como química.
Porque da lugar a los procesos y los funcionamiento de toda esta industria
que hemos dicho de la química marina, sin paredes.
Es decir con tubos, con conducciones pero
que no tienen paredes en el sentido de que no hay manera de controlarlo.
Que hay una organización, que es la organización de la circulación marina,
de la estructuración de la columna de agua, de los vientos,
de los movimientos tectónicos, etc.
Todo ello, sería la energía externa que organiza el transporte
en un medio donde hay la gravedad, la radiación solar y otras fuentes de energía
que son digamos la parte auxiliar que organiza toda la química marina.
Por lo tanto, y en conclusión, la química marina es bastante más
que la química que nosotros a veces pensamos que es la química,
que es aquella de los juegos de química.
Ponemos un reactivo, otro, sale un color distinto o burbujas, no.
La química es química organizada.
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