Química del Medio Ambiente La atmósfera terrestre
Enviado por Andrés Guevara • 2 de Septiembre de 2019 • Resúmenes • 2.223 Palabras (9 Páginas) • 265 Visitas
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
Escuela de Química
Curso de Química General I
Capítulo 18
Química del Medio Ambiente
La atmósfera terrestre
Debido a que el ser humano nunca ha estado tan lejos de la superficie de la tierra, se da por hecho las diversas formas en que la atmósfera determina el ambiente de nuestra existencia.
La atmósfera[pic 1] se divide en cuatro regiones las cuales su temperatura va a variar dependiendo de la altitud.
La troposfera y la estratosfera en conjunto forman el 99,9% de la masa de la atmósfera, de la cual un 75% pertenece a la troposfera, en consecuencia, la mayor parte de la química que se expone a continuación se enfoca en estas dos regiones.
Composición de la atmósfera
La atmósfera es constantemente bombardeada por radiación y las partículas de alto contenido de energía provenientes del sol. Este aluvión de energía tiene efectos químicos profundos en especial en las zonas arriba de los 80 km. Debido al campo gravitacional de la tierra, este tiende a atraer a las moléculas y átomos de mayor masa, y dejar a los más livianos en la superficie.
En disoluciones acuosas, la unidad de concentración partes por millón se refiere a los gramos de sustancia por un millón de gramos de disolución. Sin embargo, al tratar en gases, 1 ppm se refiere a una parte, en volumen, en 1 millón de unidades de volumen total de la mezcla. Como el volumen es proporcional al número de moles de gas por medio de la ecuación de gas ideal (Pv=nRT), la fracción en volumen y la fracción molar es la misma.
Reacciones fotoquímicas en la atmósfera
Las capas externas mesosfera y termosfera aun siendo de una concentración menor, se encargan de la protección externa en contra de la radiación y de las partículas de alta energía, cuando esta radiación pasa por la atmósfera se forman dos procesos químicos: la fotodisociación y la fotoionización estas absorben la mayor parte de la radiación antes de que alcance la troposfera. Cuando la radiación incide en átomos o moléculas se deben cumplir dos condiciones: los fotones incidentes deben tener suficiente energía para romper un enlace químico o para eliminar un electrón del átomo o de la molécula y los átomos o moléculas bombardeados deben absorber estos fotones.
La ruptura de un enlace químico que resulta de la absorción de un fotón por parte de una molécula se llama fotodisociación. En este proceso no se forman iones y los átomos quedan con la mitad de los electrones, en el cual se forman dos partículas eléctricamente neutras la más conocida es la del oxígeno que ocurren en la atmósfera superior aproximadamente a unos 120 km de elevación
[pic 2]
en esta ecuación los oxígenos resultantes de la disociación poseen el mismo número de electrones de valencia en este caso serían 6e-. Donde la energía mínima requerida para provocar este cambio se determina mediante la energía de enlace (o energía de disociación) del O2, 495 kJ/mol.
Tabla 18.3 Reacciones de fotoionización para cuatro componentes de la atmósfera
Proceso | Energía de ionización | λmax (nm) |
[pic 3] | 1495 | 80,1 |
[pic 4] | 1205 | 99,3 |
[pic 5] | 1313 | 91,2 |
[pic 6] | 890 | 134,5 |
Esta tabla se indican cuatro procesos de ionización que ocurren en la atmósfera por arriba de los 90 km.
Ozono en la estratosfera
El N2 y el O2 atómico son los que absorben los fotones que poseen una longitud menor a 240 nm, pero el que contribuye con la absorción de los fotones con una longitud de onda entre 240 y 310 nm es el O3. Por debajo de los 90 km de altitud, la mayor parte de la radiación solar con longitud de onda corta que es capaz de provocar la fotoionización ya ha sido absorbida. Pero es lo suficientemente intensa para que se dé la fotodisociación del O2 siga siendo importante hasta una altitud de 30 km.
ACTIVIDADES HUMANAS Y LA ATMÓSFERA TERRESTRE
La capa de Ozono y su reducción
Esta capa protege la superficie de la radiación Ultravioleta (UV). Si esta capa se llega a disminuir, la Radiación UV llega a la superficie causando reacciones fotoquímicas no deseadas incluyendo el cáncer de piel. El estudio de la capa de ozono se inició en los años 1978 en el cual se ha revelado una severa reducción de la capa en la estratosfera sobre la Antártida
Los primeros en determinar las causas que hacían que la capa de ozono se fuera reduciendo son: F. Sherwood Rowland, Mario Molina y Paul Crutzen a los cuales se les atribuyó el premio Nobel de Química por sus estudios sobre los Clorofluorocarbonos (CFC), ellos determinaron que estos químicos utilizados en propelentes de las latas de atomizadores, como gases refrigerantes y del aire acondicionado, son prácticamente no reactivos en la atmósfera inferior así mismo son relativamente insolubles en agua y, como consecuencia, la lluvia no los elimina de la atmósfera. Cuando los CFC son expuestos a radiación de alta energía estos se disocian en enlaces de C-Cl y estos son mucho más débiles que los enlaces de C-F, los átomos libres de cloro se forman con más facilidad en presencia de luz con longitudes de onda que van de 190 a 225 nm.
[pic 7]
Los cálculos sugieren que la formación del átomo de cloro ocurre con mayor rapidez a una altitud aproximada de 30 km, la altitud a la cual el ozono se encuentra en su concentración más elevada.
Compuestos de azufre y lluvia ácida
Los compuestos de azufre, en especial el dióxido de azufre, SO2, están entre los contaminantes más desagradables y nocivos de los gases contaminantes más comunes, este gas se genera por la combustión de carbón la cual genera un 65% del SO2 que se libera anualmente en estados unidos y la combustión del petróleo aporta un 20%.
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