Actividad Integradora: Reacciones químicas y el calentamiento global

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QUIMICA II Y LABORATORIO.               ETAPA 1

Actividad Integradora: Reacciones químicas y el calentamiento global.

                                               Equipo Núm. 8

Integrantes:

• Ronaldo Erubey Aceves Godínez                      1798596
• Jailin Maricela Berumen Mireles                        1801364
• Stephy Magdalena Castillo Valle                        1855841
• Mariel González González                                         1852555
• Natalia Guadalupe Sierra Castañeda                  1867159

Maestra: Diana Almaraz Guajardo

Grupo: 451

Lugar: Monterrey, Nuevo León.                 

Fecha: 04 de marzo de 2018

Introducción:

El ciclo del carbono es el sistema de las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida.                                                            El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como: la glucosa, carbohidratos importantes para la realización de procesos como: la respiración; también interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) tal como se encuentra en la atmósfera. Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosíntesis hace posible la vida. Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis. En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales como los incendios. Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la que tiene en el aire.

Diagrama representativo del ciclo del carbono:

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Explicación de cada paso del proceso del CO2

El Dióxido de Carbono (CO2) es un gas incoloro, ínoloro y vital para la vida en la Tierra. Este compuesto químico encontrado en la naturaleza esta compuesto de un átomo de carbono unido con sendos enlaces covalentes dobles a dos átomos de oxígeno. El CO2 existe en la atmosfera de la Tierra como gas traza a una concentración de alrededor de 0.04% (400ppm) en volumen. Algunas de las fuentes naturales del CO2 incluyen volcanes, aguas termales, geiseres y es liberado por rocas carbonatadas el diluirse en agua y ácidos. Dado que el CO2 es soluble en agua. Ocurre naturalmente en aguas subterráneas, ríos, lagos, glaciares y mares. También esta presente en yacimientos de petróleo y gas natural.                                                                              El ciclo básico comienza cuando las plantas a través de la fotosíntesis hacen uso del CO2 presente en la atmósfera o disuelto en el agua.                                                                                              Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros.                            En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas.                                       El carbono pasa de la atmósfera a las plantas en forma de anhídrido carbónico (CO2) y durante la fotosíntesis, una gran parte se transforma en sustancias de reserva y en tejidos (glúcidos, lípidos y proteínas). Otra parte del carbono que llega a la planta pasa de nuevo a la atmósfera durante los procesos de respiración vegetal y el resto, una cantidad mucho menor, llega al suelo, a través de las raíces. Una vez que la planta ha muerto, el carbono se mineraliza y queda en el suelo. Pero si la planta es ingerida por un animal, la digestión la descompone en compuestos orgánicos más simples. Con estos compuestos, el animal fabrica su propia materia orgánica (tejido muscular, sangre o tejidos de reserva). Cuando el animal respira, libera también CO2 y cuando muere, su cuerpo se descompone y el carbono entra a formar parte del suelo.                                                  La actividad de los organismos descomponedores del suelo y las erupciones volcánicas producen también CO2, que a modo paulatino llegan a la atmósfera. El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca los silicatos que forman las rocas, formando iones bicarbonato. Estos iones disueltos en agua alcanzan el mar, son asimilados por los animales para formar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos.                                  El retorno a la atmósfera se produce en las erupciones volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. A veces la materia orgánica queda sepultada sin contacto con el oxígeno que la descomponga, produciéndose así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural. Por eso el ciclo del carbono es una sucesión de transformaciones que sufre el carbono a lo largo del tiempo. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida.

Representación simbólica de las principales reacciones químicas llevadas a cabo en dicho ciclo.

1. Fotosíntesis y Respiración: CO2 + H2O + energía →  CH2O (carbohidrato) + O2
2. Procesos Rápidos Oceánicos: CO2 + CO3 2- (carbonato) + H2O → 2HCO3- (bicarbonato)
3. El ciclo de carbonato-silicato: CO2 + H2O →H2CO3 (ácido carbónico)
4. El ácido carbónico: (Ca, Mg) SiO3 (roca silicata) + 2CO2 + 3H2O → (Ca, Mg)2+ + 2HCO3- (bicarbonato)+Si(OH)4

Incrementación de CO2 en la atmosfera:

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¿Qué ha ocasionado el incremento de CO2 en la atmosfera?

1. Deforestación: De acuerdo con un boletín de prensa de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) publicado en el 2006, la deforestación emite hasta el 30% de los gases que crean el efecto invernadero, ya que los árboles se componen en un 50% por carbono y, una vez talados, este compuesto regresa a la atmósfera. Según la FAO, todos los años se pierden 13 millones de hectáreas boscosas a nivel mundial y gran parte de dicha deforestación se debe al requerimiento de tierras de cultivo.
2.  Emisión de gases contaminantes: Los gases - como dióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos y clorofluorocarbonos - "atrapan" la radiación infrarroja terrestre y por ello existe un aumento generalizado de la temperatura entre 1,5 y 4,5°C (Houghton et al., 1990, 1992). Esto se traduce en cambios en los ecosistemas del planeta que dan como resultado la pérdida de millones de hectáreas de árboles. Si bien el cambio puede favorecer a otros ecosistemas, no se consigue un equilibrio y hay más pérdidas que ganancias
3.  El efecto invernadero: Se trata de un equilibrio en la temperatura en el planeta gracias a la presencia de una determinada atmósfera de gases que absorben y emiten rayos infrarrojos. Cuando esos gases (metano, CO2 y vapor de agua) se encuentran en determinadas proporciones, calientan la atmósfera gracias a una eficiente absorción térmica, evitando temperaturas extremas. Pero, cuando aumentan las proporciones de estos gases, el calentamiento general también aumenta, ocasionando temperaturas extremas en el planeta y afectando la vida.
4. Cría intensiva de ganado: La cría de ganado es la responsable de un 14% - o incluso más - de las emisiones de gases contaminantes. Lo que ocurre es que la fermentación en el tracto digestivo de los rumiantes produce metano y óxido de titanio, dos de los gases más contaminantes que ocasionan el efecto invernadero. Asimismo, lo generan los millones de toneladas de orina y estiércol provenientes de la explotación de los llamados "animales de consumo".
5. Quema de combustibles fósiles (hidrocarburos): Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence-Livermore realizaron un simulador del clima y del ciclo del carbono. Este modelo científico estimó que habrá un aumento gradual de 8°C en la temperatura del planeta hasta el año 2300 si se continúan utilizando combustibles fósiles. Por otra parte, el calentamiento global también impactará las regiones polares, donde la temperatura aumentaría más de 20°C. Según este estudio, los niveles de CO2 se cuadriplicarán: un 40% del CO2 producido se quedará en la tierra y océanos mientras que un 45% irá a la atmósfera.
6. Cultivo de arroz: De acuerdo con Elblogverde.com, el cultivar arroz anegado produce gas metano y óxido nitroso, dos de los gases causantes del efecto invernadero. Dichas emisiones se presentan desde la preparación del terreno de cultivo, durante la macolla miento (producción de tallos laterales durante el crecimiento) y más aún durante la floración. En el 2004 la ONU declaró el Año Internacional del Arroz, dada su importancia alimenticia sobre todo en países orientales. De todas formas, se están buscando alternativas que ayuden a paliar su impacto ambiental, como reducir el tiempo de inundación de los cultivos y el uso de la cascarilla de arroz como combustible ecológico.
7. Utilización de clorofluorocarbonados (CFC): Los CFC o freones fueron creados en 1930 como una solución para el uso de refrigerantes en aires acondicionados, refrigeradores, aerosoles, plásticos y otras aplicaciones industriales. Contradictoriamente se les consideraba no tóxicos y un sustituto perfecto del amoníaco. Los ganadores del Premio Nobel de Química Mario Molina y Sherwood Rowland advirtieron sobre el impacto de los CFC en la destrucción de la capa de ozono. De cumplirse el Protocolo de Montreal sobre la reducción del uso de CFC, en el 2050 los niveles en la atmósfera serían similares a los de la década de los 70.
8. Producción de óxido nitroso: El N2O se produce mediante procesos biológicos tanto en mares como en tierra. También son producidos por la actividad humana en aquellos procesos relacionados con las emisiones de gases de los vehículos, la actividad industrial - como es el caso de la producción de nailon y ácido nítrico- y la quema de biomasa y combustibles. El óxido nitroso destruye foto químicamente la alta atmósfera, convirtiéndose en un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global.
9. La producción de basura: Al aumentar los niveles de industrialización (desde la explotación de productos cárnicos y lácteos hasta la producción de gran parte de los artículos utilizados en la vida diaria), aumenta también la sociedad de consumo, lo que se traduce en la producción diaria de miles de toneladas de basura. Gran parte de la basura no es reciclada, sino que es quemada y los gases emitidos se van a la atmósfera, contribuyendo al calentamiento global.

Efectos del incremento del dióxido de carbono:

1. La temperatura media de la superficie terrestre se ha incrementado a lo largo del siglo XX en     0,6 ºC. En el siglo XXI se prevé que la temperatura global se incremente entre 1 y 5ºC.
2. En el Siglo XXI el nivel del mar subirá entre 9 y 88 cm, dependiendo de los escenarios de emisiones considerados.
3. Incremento de fenómenos de erosión y salinización en áreas costeras.
4. Aumento y propagación de enfermedades infecciosas.
5. Desplazamiento de las especies hacia altitudes o latitudes más frías, buscando los climas a los que están habituados. Aquellas especies que no sean capaces de adaptarse ni desplazarse se extinguirán. 

Aumento en frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos

Reacciones químicas que intervienen en el calentamiento global:

El principal causante es el aumento de los gases del efecto invernadero en la atmósfera.

El dióxido de carbono se produce por una reacción química denominada combustión destinada a generar energía mediante la quema de combustibles en la presencia de oxigeno otro gas es el metano que se produce por la descomposición de materia orgánica, especialmente basura. También se genera en los excrementos.

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