O que é o sal?

O sal é mais do que apenas os cristais brancos no saleiro à mesa de jantar que adicionamos à comida para torná-la mais saborosa. Vamos nos aprofundar um pouco mais. No oceano, 97% do sal é composto por íons (átomos ou moléculas eletricamente carregados), como sódio (Na+), cloreto (Cl-), sulfato (SO₄^2-) e magnésio (Mg2 +) (Figura 1).

O oceano recebe a maior parte do seu sal de um processo chamado intemperismo químico das rochas (Figura 2A). A combinação da água da chuva com o oxigênio (O2) e o dióxido de carbono (CO2) do ar reage e dissolve os minerais que compõem as rochas. É possível observar esse processo em locais onde a água da chuva alisou as superfícies rochosas, ou em estátuas ou decorações de edifícios em pedra que perderam suas formas originais.

As moléculas de água são compostas por átomos de hidrogênio e oxigênio. A extremidade do hidrogênio da molécula de água tem uma leve carga positiva, e a extremidade do oxigênio tem uma leve carga negativa. Isso torna a água um excelente solvente, ou seja, uma substância que pode dissolver íons. Rochas e minerais contêm uma mistura de íons, que podem ser agrupados em íons com carga negativa (ânions) e íons com carga positiva (cátions). Como cargas opostas se atraem, as moléculas de água circundam os íons e os isolam uns dos outros (Figura 2A). Portanto, embora a água do rio não tenha gosto salgado, ela na verdade contém sal — apenas uma concentração muito baixa. Ou seja, a quantidade de uma substância em um volume de líquido ou gás; por exemplo, 34 g de sal em 1 L de água tem uma concentração de sal de 34 g/L.

Por que a água do mar é salgada?

Os rios acabam fluindo para o mar, levando consigo os sais dissolvidos do intemperismo das rochas (Figura 2B). Quando a água do oceano evapora para o ar, os sais são deixados para trás. A água evaporada acaba caindo como chuva (ou neve) sobre a terra. Esse processo se repete e fornece mais sal ao mar.

Mas isso deve ser apenas uma parte da explicação. Caso contrário, os oceanos estariam gradualmente aumentando sua salinidade, até que por fim se tornaria tão salgada que não conseguiriam dissolver mais sal. A água do mar é salgada, mas não tão salgada! Experimente você mesmo: veja quanto sal de cozinha você consegue dissolver em 1 litro de água. Será muito mais do que os ~35 g/L existentes no oceano. Portanto, deve haver outros processos em jogo que removem lentamente o sal do oceano. Os oceanógrafos chamam esses processos de “sumidouro” de sal, assim como a pia da sua cozinha remove a água da torneira.

O sal é removido do oceano lentamente por vários processos. A evaporação da água em lagoas costeiras rasas pode fazer com que as concentrações de sal aumentem tanto que ele precipita e se acumula no fundo do mar. Precipitação é quando moléculas líquidas (como a água) não conseguem mais manter as moléculas de uma substância separadas umas das outras e a substância se torna sólida (por exemplo, cristais de sal). É assim que o sal marinho pode ser colhido para uso em nossos alimentos.

A pulverização do mar também pode mover lentamente o sal do oceano para a terra. A água na pulverização evapora e deixa o sal para trás na terra. Finalmente, a água salgada que se infiltra através de rachaduras no fundo do oceano perto de cristas vulcânicas submarinas também remove lentamente o sal do oceano. Mas, no geral, os íons de sal permanecem no oceano milhares de vezes mais (vários milhões de anos) do que as moléculas de água, tornando a água do mar mais salgada do que a água do rio.

Medindo a Salinidade

Em todo o mundo, milhões de medições da salinidade oceânica são feitas todos os dias. Vejamos por que isso é necessário e como é feito. A salinidade e a temperatura da água do mar influenciam a densidade, que é a massa de um volume específico de gás, líquido ou sólido. A densidade da água do mar é influenciada pela temperatura e a concentração de substâncias dissolvidas nela. Quanto mais sal dissolvido na água, mais densa ela é: enquanto 1 litro de água doce a 10 °C pesa 1.000 g, 1 litro de água do mar à mesma temperatura pesa 1.026 g.

As diferenças na temperatura e na salinidade do oceano entre profundidades e locais influenciam as correntes oceânicas. Se quisermos entender como os oceanos afetam o clima local, o clima global e a distribuição de recursos, como peixes, precisamos entender a circulação oceânica e, para isso, a salinidade desempenha um papel.

Medir a salinidade não é uma tarefa fácil. Como mencionado anteriormente, o sal não é uma substância, mas uma mistura. Nos primórdios da exploração oceânica, volumes precisos de água do mar eram evaporados e os sais restantes eram pesados. Na década de 1800, o geólogo dinamarquês Forchhammer foi além e determinou as concentrações de sais individuais [1], um processo que consumia muito tempo, mesmo para apenas uma amostra de água. Após medir cuidadosamente amostras enviadas por exploradores do mundo todo, Forchhammer descobriu que as quantidades relativas dos vários sais na água do oceano eram quase sempre as mesmas, o que tornou as coisas muito mais simples. Isso significava que os cientistas podiam medir apenas um sal, como o íon cloreto (Cl-), que está presente em altas concentrações e é fácil de medir.

A salinidade pode então ser calculada multiplicando-se pela constante derivada por Forchhammer: 1,812. Esse número é notavelmente semelhante às estimativas modernas (1,815) [2], o que é surpreendente, visto que ele trabalhava com equipamentos simples e nem sequer dispunha de luz elétrica!

Na década de 1960, equipamentos eletrônicos foram desenvolvidos para avaliar a salinidade, medindo a capacidade de condução elétrica de uma amostra de água do mar. Essa é a base dos modernos dispositivos de medição de salinidade, que podem ser montados em drones chamados flutuadores Argo, que são lançados ao oceano e enviam dados via satélite. Esses drones subaquáticos possuem um conjunto de sensores que podem medir pressão (para profundidade), temperatura e condutividade (para salinidade). Eles flutuam com as correntes oceânicas e podem controlar automaticamente a flutuabilidade. Quando afundam e sobem, coletam medições das propriedades da água do mar que permitem aos cientistas construir mapas da salinidade oceânica (Figura 3).

A História Continua

Com todo esse progresso, você poderia pensar que o enigma da salinidade oceânica foi resolvido. Mas não é o caso. Embora a ideia de Forchhammer sobre a composição constante da água do mar tenha sido enormemente útil, existem, na verdade, diferenças pequenas, porém mensuráveis, na composição de sal entre as regiões do oceano. Embora essas diferenças sejam pequenas, elas são importantes se quisermos descrever com precisão as propriedades da água do mar. Assim, os cientistas estão agora atualizando a forma como calculam a salinidade oceânica, levando em consideração que os sais na água do mar não são tão constantes assim [3]. Após mais de 150 anos, a história continua a se desenrolar. O sal é mais do que você imagina. Lembre-se disso da próxima vez que uma onda o pegar de surpresa e você engolir um gole de água salgada!

Glossário

Íon: Um átomo ou molécula que possui carga porque ganhou ou perdeu elétrons. Íons com carga positiva (Na+) são chamados de cátions; íons com carga negativa (Cl-) são chamados de ânions.

Dissolver: Quando moléculas individuais de uma substância são cercadas por moléculas de um líquido, como íons de sal na água.

Solvente: Um líquido que pode dissolver um sólido ou gás. A água é um excelente solvente.

Concentração: A quantidade de uma substância em um volume de líquido ou gás; por exemplo, 34 g de sal em 1 L de água têm uma concentração de sal de 34 g/L.

Evaporação: Quando as moléculas de água são aquecidas o suficiente para se distanciarem umas das outras, transformando um líquido em gás.

Salinidade: Concentração de sal; uma medida de quão salgada é a água do mar.

Precipitado: Quando moléculas líquidas (como a água) não conseguem mais manter as moléculas de uma substância separadas umas das outras e a substância se torna sólida (por exemplo, cristais de sal).

Densidade: A massa de um volume específico de gás, líquido ou sólido. A densidade da água do mar é influenciada pela temperatura e pela concentração de substâncias dissolvidas nela.

Referências

[1] Forchammer G. 1865. On the composition of sea-water in the different parts of the ocean. Philos. Transact. R. Soc. London 155:203–62. doi: 10.1098/rstl.1865.0004

[2] Millero F. J. 2010. History of the equation of state of seawater. Oceanography 23:18–33.

[3] McDougall, T. J., Jackett, D. R., Millero, F. J., Pawlowicz, R., e Barker, P. M. 2012. A global algorithm for estimating absolute salinity. Ocean Sci. 8:1123–34. doi: 10.5194/os-8-1123-2012

Citação

Stedmon CA and Visser AW (2023) Why is the Sea Salty and Does it Matter?. Front. Young Minds. 11:1097831. doi: 10.3389/frym.2023.1097831

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