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
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Se extiende de 10 – 16 km. Capa mas cercana a la superficie terrestre. Interacciona directamente con la superficie terrestre.
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Capa donde se forman las nubes y fenómenos climatológicos. La temperatura disminuye con la altura.
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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.
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Mesosfera z
La temperatura comienza a disminuir con la altura por la ausencia de especies que absorben altos niveles de radiación.
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Ionosfera z Capa en la que prevalecen los iones.
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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.
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Mantiene una temperatura agradable.
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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.
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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
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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.
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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
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Oxidantes z O3, H2O2, HO., HO2., ROO., NO3
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Reductores z CO, SO2, H2S
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Orgánicos z CH4, alcanos, alquenos, arilos
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Especies orgánicas oxidadas z Carbonilos, nitratos orgánicos
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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.
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.
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Industrias
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Decaimiento de plantas en pantanos
Efectos del CO z
Interfiere con la capacidad de la sangre para transportar el oxígeno.
HbO2 + CO → HbCO + O2
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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
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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.
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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
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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
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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)