Química Atmosférica

Iones O+

- Predominan en algunas regiones de la ionósfera.- Puede ser producido por radiación ultravioleta que actúa sobre los átomos de

oxígeno.- Puede reaccionar con oxígeno molecular o nitrógeno para formar iones positivos.

Ozono

- Se produce mediante la reacción fotoquímica:Fase 1 O2 + hv _____________ O + OFase 2 O + O2 + M ___________ O3 + M (con energía)Reacción gral. 3 O2 ________________ 2 O3

Rx descomposición de ozono

- Es inestable- Su descomposición en la estratosera es catalizada por una serie de constituyentes

naturales y contaminantes:NO, NO2, H, HO *. HOO *. CLO, CL, BR Y BROSuperficies sólidas de óxigeno metálicos

- Radiación UVO3 + O _______ O2 + O2O3 + HO *(eletrón libre) _______ O2 + HOO*

Ozono en la tropósfera

- Es indeseable- Es una gas altamente oxidante- Tóxico para los animales y las plantas- Daña los materiales y fibras- Destruye los sulfatos- Oxida fenoles y pesticidas.

12 ptos o 11 de 24 ya me volvió a llevar otra vez.

Rx (Reacciones): Nitrógeno atmosférico

- La fijación de nitrógeno en la atmosfera ocurre mediante tormentas eléctricas y procesos de combustión y motores.

- Antes del uso de los fetilizantes sintenticos, los químicos estaban preocupados de que los procesos de estratificación del suelo conduciría al agotamiento del nitrógeno en la Tierra. En la actualidad, millones de toneladas de nitrogeno se fija sintéticamente a la tierra cada año, hasta un eventual exceso en el aire, suelo y agua.

- A diferencia de oxigeno, que se halla completamente disociado a la forma monoatómica, el nitrógeno molecular no se disocia fácilmente por radiación UV.

Rx: Nitrogeno atmosférico

- A alturas superiores a 100 km, nitrógeno atomico se genera por:N2 + hv ______ N + N

- Otras reacciones que generan nitrógeno monoatómico:N2++O_____NO+NNO++e-_______ N + OO + N2________NO+ + N

- Los NOx (NO, NO2) son las principales especies implicadas en la contaminación del aire y la formación de smog fotoquímico.

- El NO2 se disocia fácilmente en NO y O reactivo, según la reacción

NO2 + hv_______NO + O

- Esta reacción es la más importante en el proceso fotoquímico primario en la formación de smog.

Bióxido de carbono atmosférico

- El dióxido de carbono unido al vapor del agua es el responsable de la absorción de energía infrarroja reemitida por la tierra, de tal manera que algo de esta energía se vuelve a irradiar de nuevo a la superficie de la tierra.

- Evidencias actuales indican que los cambios en el nivel de dióxido de carbono atmosférico alterara sustancialmente el clima de la Tierra a través del efecto invernadero.

- El incremento que se registra es de 1ppm/año, el cual proviene del consumo de combustibles fósiles, degradación de biomasa.

Vapor de agua en la atmosfera

- El contenido de vapor de agua de la troposfera está normalmente dentro de un intervalo de 1-3% en volumen.

- El aire puede contener entre 0.1% a 5% de agua.- El porcentaje de agua en la atmosfera disminuye rápidamente al aumentar la

altitud.

Contaminante orgánicos en la atmosfera

- El efecto de los contaminantes en la atmosfera pueden ser divididos en dos categorías:

o Efectos directos (cáncer)o Formación de contaminantes secundarios (Smog fotoquímico)

Las rutas que toman los contaminantes orgánicos son:

1.- Disolución y precipitación (lluvia)

2.- Deposición seca.

3.- Reacciones fotoquímicas

4.- Formación e incorporación en otras partículas de materia.

5.- Absorción por las plantas

Arboles plantas en contacto con la atmosfera (cutícula, hojas y agujas) tienen afinidad particular hacia las sustancias orgánicas. La absorción ocurre en dos fases:

1.- Adsorción sobre la superficie en contacto

2.- Transporte a través de las capas de la cutícula.

La captación se incrementa con el aumento del grado lipofílico (contenido de compuesto grasos) de los compuestos y área de la superficie de las hojas.

En teoría, se cree que la distribución de los contaminantes en la atmósfera se rige por sus propiedades fisicoquímicas y condiciones de temperaturas a los que están expuestos. Es probablemente que los contaminantes orgánicos persistentes se evaporan y condensan, esto es, se vaporizan en las regiones más cálidas de la tierra y se condensan en aquellas más frías.

LEY FICK (Velocidades de difusión)

1. Contaminantes orgánicos persistentes de baja volatilidad, se depositan cerca de sus fuentes.

2. Contaminantes de volatilidad intermedia se depositan principalmente en las zonas medias.

3. Aquellos de volatilidad relativamente alta se destilan en las regiones polares.

Este fenómeno tiene algunas implicaciones importantes con respecto a la acumulación de contaminantes orgánicos en las regiones polares ambientalmente frágiles lejos de fuentes industriales.

Componentes orgánicos a partir de fuentes naturales

Las fuentes naturales son las que más contribuyen en contaminantes orgánicos hacia la atmósfera.

Metano CH4

- El metano generado por descomposición de la materia orgánica (biogénica) puede representarse mediante:2[CH2O]___________________________CO2(g) + CH 4(g)

(Rección bacteriana)

- Emisiones por alimentación fratulenta de animals domesticos (85x106 ton/año)- Condiciones anaeróbicas en campos de arroz.- El metano es un constituyente natural de la atmosfera y esta presente a un nivel

de alrededor de 1.4 ppm en la troposfera.- Este gas en la troposfera contribuye a la producción fotquimica de CO2 y O3.- La oxidación fotoquímica de metano es una importante fuente de vapor de agua

en la estratosfera.

Reaciones fotoquímica del metano

El CH4 reacciona con atomos de oxigeno producido por la disociación fotoquímica de NO2

___NO ___O

CH4 + O _____H3C- + -OH

H3C- + O2 + M ______H3COO- + M M=N2, O2

h3COO- Metilperoxili, participa en una variedad de reacciones en cadena posteriores…

El radical hidroxilo reacciona rápidamente con hidrocarburos para formar radicales reactivos de hidrocarburos.

CH4 + - OH ____H3C- + H2O

H3COO- + NO ______ H3 CO - + NO2

H3c - + o3 _____________-productos diversos…………………

Las radicales –OH Y –OOH (peroxidrilo) son intermedios en procesos fotoquímicos.

Etileno CH2 = CH2

- Es producido por una variedad de plantas y se libera a la atmosfera- Debido a su doble enlace, es muy reactivo con el radical hidroxilo –OH, y con las

especies oxidantes en la atmosfera.- Se considera como un participante activo en los procesos químicos de la

atmosfera.- Los radicales hidroxilos, reaccionan con una alqueno tal como propileno para

formar otro reactivo de radical libre.

Terpenos

Hidrocarburos, en su mayoría de origen vegetal.

Se dividen en tres grupos:

1. Terpeno verdaderos (C5H8)n formados por polimerización o condensación de moleculas de isopreno.

2. Terpeno no verdaders. Poseen mas o menos hidrógenos. Presencia de oxigeno.3. Terpenoides. Solo una parte de la molecula es de carácter terpenico.- La mayor parte de este hidrocarburo es emitido por las plantas.

- Son compuestos organicos que se encuentran en aceites esenciales.- La mayoría de las plantas que producen los terpenos son coníferas (arboles de hoja

perenne y arbusto como el pino y ciprés)

Reaccion de terpenos

Debido a sus características estructurales, los terpenos se encuentran entre los compuestos más reactivos en el ambiente.

La reacción de los terpenos con el radical hidroxilo _OH, es muy rápida, también reaccionan con otros agentes oxidantes en la atmosfera (O3).

Esteres R-COOH + R¨-OH _____R-COO-R¨+H2O

Representa la mayos variedad de compuestos emitidos por las plantas pero son liberados en cantidades tan pequeñas que no influyen ….

Hidrocarburos contaminantes

Alcano o parafinas

Alquenos u olefinas

Alquinos

Aromaticos

Debido al uso amplio en constibles, los hidrocarburos:

- Predominan como contaminantes atmosféricos- Proceden principalmente de la gasolina- Pueden entrar en la atmosfera, directamente o como subproductos de la

combustión párcial de otros hidrocarburos.- La mayoria de la fuentes de contaminación de difrocarburos producen alrededor

de 15% hidrocarburos reactivos- Por combustión incompleta de la gasolina, un 45% es reactivo- Automoviles no controlados despiden alcano, alquenos y aromáticos en partes

proporcionales (reactivo)

Reacción de alcanos

El resultado de estas reacciones, alcano de menos peso molecular son oxidados a especies que pueden precipitar de la atmosfera y posiblemente biodegradarse en el suelo.

Alquenos

- Los alquenos entran a la atmosfera a partir de una variedad de procesos:o Emisiones de motores de combustión interna y turbinas o Operaciones de fundicióno Refinación del petróleo.

- En un numero de 50 productos, los de mayor producción por año son:(foto)