¿Por qué el mar es salado?

Autores:

Elisabet Playà, Anna Travé, Ander Guinea, Mar Moragas, Laura Mas, Antonio Puntos
PLANTEAMIENTO GENERAL DE LA EXPERIENCIA
El experimento consiste en escenificar un relieve montañoso formado por diferentes estratos con diferentes propiedades de porosidad y solubilidad (arcillas, cloruros, arenas), a través de los cuales se hará circular agua y se logrará canalizar su salida a un recipiente que simulará el mar. El agua que se recogerá al final habrá disuelto parcialmente el nivel de cloruros con lo que habrá adquirido una cierta salinidad. La demostración del experimento se realizará probando el agua recogida y dejando evaporar una pequeña alícuota hasta lograr la precipitación de las sales disueltas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL EXPERIMENTO
El experimento se realiza con materiales muy simples, al alcance de todos, y puede llevarse a cabo en cualquier tipo de entorno y con un coste mínimo.
Primera parte: preparación del experimento
La preparación del experimento consiste en la creación de la maqueta, que deberá emular una montaña formada por diferentes estratos, uno de los cuales corresponderá a un nivel de cloruro sódico (halita) que drena al océano. Se trata de una maqueta figurativa muy simple en la cual el océano será representado por una sencilla bandeja y la montaña, por una caja de plástico sin tapa que se rellenará con diferentes materiales. Los pasos a seguir son los siguientes:
-Colocar una base de suelo arcilloso en la caja de plástico transparente, rellenando aproximadamente un tercio de la caja (Fig. 1A).
-Sobreponer un nivel de halita (sal común) cuyo grosor deber ser similar al de la base de arcilla. Puesto que la sal está disgregada, se aconseja compactar (con las manos, por ejemplo) la sal a medida que se va rellenando (Fig. 1B). Para una caja de adecuada para las medidas presentadas de la bandeja se precisan unos tres paquetes de 1 kg de sal común.
-Colmatar el relleno con un último nivel de arena gruesa o grava fina. Si la arena de que se dispone tiene muchas partículas finas, se aconseja eliminar este material fino con un tamiz o colador y una palangana, para no ensuciar el agua del experimento. Con estos tres niveles de relleno, ya se ha realizado la maqueta que simula la montaña (Fig. 1C).
-Realizar abundantes agujeros pequeños con un taladro de marquetería en uno de los lados de la caja (preferiblemente uno de los lados cortos), procurando únicamente realizarlos en la zona del estrato de halita (Fig. 1D). Los agujeros deben ser pequeños (por ejemplo, de diámetro de 1mm) para no permitir el paso de partículas sólidas (deben dejar pasar solo el agua). Si no se dispone de un taladro, los agujeros pueden realizarse manualmente con un berbiquí o con una aguja de ganchillo caliente (o similar).
-Colocar la caja (sin tapar, con el nivel de arena en la parte superior vista) dentro de la bandeja, en posición inclinada y con los agujeros mirando hacia la parte baja (orientados hacia el interior de la bandeja). La inclinación de la caja se recomienda para inducir a la circulación del agua hacia la bandeja.
 
 

Figura 1: Construcción de la maqueta figurativa de la montaña. A) Colocación del lecho de arcilla. B) Colocación del estrato intermedio de halita. C) Aspecto de la maqueta con los tres niveles de material (arcilla, halita y gravas o arenas). D) Realización de agujeros que drenarán el nivel de halita.
 
Segunda parte: realización del experimento
La experiencia se inicia con la simulación de una precipitación sobre el relieve. Se trata simplemente de verter agua abundante con una regadera sobre el estrato de grava o arena de la caja (Fig. 2A). El agua se infiltra rápidamente por este estrato, muy poroso, hasta el nivel de cloruros, a través del cual circula hasta poder salir al exterior por los agujeros realizados. El nivel basal de arcillas actúa como un estrato impermeable. Es importante no haber realizado agujeros en la zona superior de gravas, puesto que el agua saldría de forma inmediata, si apenas llegar a los cloruros inferiores.
En cuestión de segundos, el agua circula por el interior de los materiales de la caja y vuelve a salir a través de los agujeros hasta verterse en la bandeja, que simula el mar. El agua puede salir turbia a causa del lixiviado de materiales finos presentes en la matriz de las gravas; en cualquier caso, esta agua emana salada, como efecto de la solubilización del nivel de halita (Fig. 2B).
Tercera parte: demostración del experimento
La verificación de la salinidad del agua se puede realizar de tres maneras de forma simple:
-Probando el agua y comprobando su gusto salado.
Figura 2. Realización del experimento. A) Simulación de la precipitación en el relieve montañoso. B) Infiltración y circulación del agua a través de los estratos superiores (grava y halita), y posterior recogida del agua en la cubeta.
-Observando que el nivel de sal se ha disuelto parcialmente en la parte frontal de la caja; la solubilización será mayor a mayor agua vertida y/o a mayor inclinación de la caja (Fig. 3A).
-Recogiendo una pequeña fracción del agua de la bandeja en un vaso y dejando evaporar el agua para conseguir la repreciptación del cloruro sódico disuelto (Fig. 3B).
Figura 3. Demostración del experimento. A) Solubilización del nivel de halita debida a la circulación del agua. B) Precipitación de halita a partir del agua recogida final y evaporada.

¿Qué se pretende demostrar?

Entender porqué el agua del mar y los océanos tienen una elevada salinidad, en comparación con el agua de lluvia, ríos y lagos

Dirigido a:

  • Alumnos de Educación Infantil y Primaria
  • Público en general

Materiales necesarios:

  • Bandeja grande (por ejemplo, de 25×40 cm)
  • Caja de plástico transparente sin tapa (la caja debe caber en la bandeja)
  • Arena gruesa o grava
  • Suelo arcilloso
  • Dos paquetes de sal (1kg)
  • Regadera
  • Agua del grifo
  • Taladro de marquetería y broca fina (hasta 1 mm)
  • Vaso de cristal o de plástico
  • Fuente de calor (sol, radiador, bombilla, …)
  • Opcional: Agua de mar
  • Berbiquí manual o aguja de ganchillo y mechero (como sustituto del taladro)

Riesgos:

Ninguno, excepto cuando se realicen los agujeros en la caja de plástico. Sea mediante el taladro o manualmente, esta actividad debe ser realizada o simplemente supervisada por un adulto (en función de la edad del público).

Enlaces:

Hutchinson, S, Hawkins, LE (2005). Océanos. Bilbioteca Visual, Libros Cúpula, 305p.

McMillan, B, Musick, JA (2007). Océanos. Larousse Editorial, 64p.

Rouchy, JM,Blanc-Valleron, MM (2006). Les évaporites: matériaux singuliers, milieux extrêmes. Société Géologique de France et Vuibert, Collection «Interactions», 190p.

Para saber más:

Amigó, JM, Ochando, LE (2001). Geologia i química del cosmos i de la Terra. Educació, Materials 51, Universitat de València, 568p.
Holland, HD (1984). The chemical evolution of the atmosphere and oceans. Princeton Series in Geochemistry, Princeton University Press, 582p.

Observaciones:

La experiencia que se ha planteado es muy básica en cuanto a su realización, pero plantea un fondo de conocimientos amplio. Los aspectos que pueden tratarse son diversos, dependiendo del nivel de los alumnos y de la unidad didáctica en la que se enmarque el trabajo:
-El ciclo del agua: aguas continentales y aguas marinas (diferencias de salinidad), origen de los océanos, …
-Rocas sedimentarias: estratos, diferencias de porosidad, permeabilidad, solubilidad de los diferentes materiales
-Disolución de algunas rocas: procesos de carstificación en terrenos salinos (y carbonáticos)
-Acuíferos, circulación de aguas subterráneas, contaminación
-Rocas sedimentarias evaporíticas: evaporación de agua marina y precipitación de sulfatos y cloruros
-Composición del agua marina y origen de todos los solutos

Para el caso de alumnos de Educación Infantil y primer ciclo de Educación Primaria se recomienda introducir la experiencia con la presentación del cuento infantil “El Molinet de Sal” (El Molinillo de Sal). Se trata de un cuento popular recogido por Joan Amades que narra el origen de la sal del agua de mar; la experiencia se iniciaría con la narración fantástica y se completaría con la explicación científica.