Química%20atmosférica-aula.pdf

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Química Atmosférica

Composición de la atmósfera z z z z z z

Nitrógeno Oxígeno Argón Dióxido de carbono Vapor de agua Gases nobles

Capas de la atmosfera

Capas de la atmósfera z

Troposfera z

z

z

Se extiende de 10 – 16 km. Capa mas cercana a la superficie terrestre. Interacciona directamente con la superficie terrestre.

z

z

Capa donde se forman las nubes y fenómenos climatológicos. La temperatura disminuye con la altura.

z

Estratosfera z z z

Se extiende hasta unos 50 km. Contiene la capa de ozono. La temperatura comienza a aumentar con un aumento en la altura. z

Resultado de la absorción de radiación UV por moléculas de ozono y la convierte en calor.

z

Mesosfera z

La temperatura comienza a disminuir con la altura por la ausencia de especies que absorben altos niveles de radiación.

z

Ionosfera z Capa en la que prevalecen los iones.

z

Termosfera z

Capa en la cual el gas alcanza temperaturas mayores de 1,200 °C por absorción de radiación.

Importancia de la atmósfera z

Sirve de capa protectora absorbiendo los rayos cósmicos del espacio y protege los organismos de sus efectos.

z

Mantiene una temperatura agradable.

z

Fuente de CO2 y O2 necesarios para la fotosíntesis y respiración celular, respectivamente.

Importancia de la atmósfera z

Provee el nitrógeno que fijan las bacterias y necesitan las plantas.

z

Transporta el agua de los océanos a la tierra, actuando como condensador.

Características físicas de la atmósfera z

Variación de presión y densidad con la altura. z

z

z

La densidad de la atmósfera disminuye marcadamente con la altura. El 99% de la masa de la atmósfera se encuentra a 30 km de la superficie de la Tierra. La presion disminuye con la altura.

Contaminantes del aire z

Sustancias presentes en la atmósfera con una concentración suficiente para causar daños a los humanos, animales, vegetación o materiales.

z

Clasificación z z

Primarios Secundarios

Contaminantes primarios Fuentes antropogénicas z CO z SOx z NOx z VOC (hidrocarburos) z Partículas suspendidas

Contaminantes del aire

Contaminantes secundarios z

Sustancias peligrosas producidas por reacciones entre contaminantes primarios y otros constituyentes de la atmósfera. z z z z z z

H2SO4 HNO3 Sulfatos Nitratos Ozono Oxidantes fotoquímicos

Reacciones químicas en la atmósfera

Intercambio de especies químicas, M con partículas.

M

Radiación electromagnética del Sol a la atmósfera

Absorción de radiación solar por moléculas, M.

Intercambio de especies moleculares y partículas entre la atmósfera y la superficie. Superficie de la Tierra

M

M* M

Especies energéticas, reactivas producidas por la absorción de luz

Químicos atmosféricos gaseosos z

Óxidos z CO,CO2, NO2, SO2

z

Oxidantes z O3, H2O2, HO., HO2., ROO., NO3

z

Reductores z CO, SO2, H2S

z

Orgánicos z CH4, alcanos, alquenos, arilos

z

Especies orgánicas oxidadas z Carbonilos, nitratos orgánicos

z

Especies fotoquímicamente activas z NO2, ácidos, bases, sales

Reacciones Químicas en la Atmósfera z

Radicales libres z z z

Especies que tienen un electrón sin parear. Formados bajo la influencia de la radiación solar. Muy reactivos, poco tiempo de vida z

Radical hidroxilo OH. ƒ ƒ ƒ ƒ

Son formados y consumidos en la troposfera. Producidos como resultado de reacciones complejas de O3, agua y NO2. Remueven el CO2 de la atmósfera Forman HNO3, H2SO4 y “smog fotoquímico”.

Monóxido de carbono z

Formado por la combustión incompleta de la gasolina en el motor de autos. z

Liberados por el sistema de escape.

z

Industrias

z

Decaimiento de plantas en pantanos

Efectos del CO z

Interfiere con la capacidad de la sangre para transportar el oxígeno.

HbO2 + CO → HbCO + O2

z

Se enlaza fuertemente a la hemoglobina y reduce la cantidad de oxígeno que puede enviarse a los tejidos.

Óxidos de nitrógeno, NOx z z

z z

Formados del NO Combustión de combustibles fósiles. Tormentas eléctricas Descomposición de materia orgánica que contiene nitrógeno.

N 2 + O2 → 2 NO 2 NO + O2 → 2 NO2

Efectos del NOx z z

z

NO2 – gas rojo ladrillo tóxico. Irritación en la vista, inflamación en el tejido pulmonar. Se debe controlar la temperatura aunque esto disminuye la eficiencia de los hornos.

z

z

z

Se combinan con el 4 NO2 + 2 H 2O +O2 → 4 HNO3 vapor de agua para formar HNO3. El HNO3 reacciona con HNO3 + NH 3 → NH 4 NO3 NH3 y partículas metálicas para formar nitratos. Producen lluvia ácida.

Compuestos orgánicos volátiles z

z

Reaccionan con otras sustancias formando contaminantes secundarios asociados con el “smog” fotoquímico.

Fuentes naturales y antropogénicas z z

Industria del petróleo – gasolina Aroma de árboles de pino, eucalipto y sándalo. z

Terpenos

Contaminantes de automóviles y el convertidor catalítico z

Vehículos de motor z z z

z

CO NOx Hidrocarburos volátiles 1975 – Ley en E.U. que requería un convertidor catalítico en todos los vehículos de motor para reducir las emisiones de los contaminantes.

Convertidor catalítico

z

z

El convertidor consiste de un panal de ceramica cubierto con los metales: platino, paladio y rodio. Los metales catalizan la conversion de: z z

NOx, y CO a CO2 y N2 Hidrocarburos a CO2 y H2O (Gasolina con plomo inactiva los catalizadores)

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