Atmosfera

La atmósfera en clave de sistema

La atmósfera es la envoltura gaseosa de la Tierra. Comenzó su formación desde el origen del planeta hace 4.600 M.a, pero la mayor parte de la atmósfera primitiva se perdió al escapar hacia el espacio y ser sustituida por gases emanados del interior de la Tierra. La atmósfera temprana estaba compuesta por vapor de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y nitrógeno por lo que era diferente a la atmósfera actual. Se cree que fue la actividad fotosintética de los seres vivos la responsable de la evolución de la atmósfera de una reductora o sin oxígeno, a una atmósfera oxidante, que adicionalmente provoca que el O2 reaccione para formar ozono O3 . Es importante comprender que desde entonces, los seres vivos han proliferado y aumentado su desempeño en la producción de O2 y consumo de CO2 y además se ha incorporándo en este aporte, la actividad humana que con sus industrias, vehículos, quema de bosques, tala y otras actividades, agrega CO2 consume O2 y otras emisiones de gases diversos.

Composición de la atmósfera terrestre

La atmósfera es un sistema extremadamente complejo. Su temperatura y presión cambian dentro de amplios límites con la altitud, como acabamos de ver. La atmósfera esta sujeta al bombardeo de radiación y de partículas con gran energía provenientes del sol y de la radiación cósmica del espacio exterior. Esta energía tiene efectos químicos importantes, especialmente en los limites exteriores de la atmósfera. Además, debido al campo gravitacional de la Tierra, los átomos y las moléculas más ligeros tienden a elevarse. Como resultado de setos factores, la composición de la atmósfera no es uniforme.

En la tabla 1.1 se muestra la composición del aire seco a nivel del mar. Aunque existen trazas de muchas sustancias, N2 y O2 constituyen alrededor del 99% de la atmósfera. Los gases nobles y el CO2 constituyen la mayor parte del resto. Observe que la contribución de cada componente de la atmósfera, enunciando en la tabla 1.1, está dado en términos de su fracción molar. Esto es simplemente el número total de moles de todos los componentes en la muestra.

Tabla 1.1 Composición del aire seco cerca del nivel del mar

Componentea Contenido(Fracción mol) Peso Molecular

Nitrógeno 0.78084 28.013

Oxígeno 0.20948 31.998

Argón 0.00934 39.948

Bióxido de carbono 0.000330 44.0099

Neón 0.00001818 20.183

Helio 0.00000524 04.003

Metano 0.000002 16.043

Kriptón 0.00000114 83.80

Hidrógeno 0.0000005 02.0159

Oxido Nitroso 0.0000005 44.0128

Xenón 0.000000087 131.30

A El ozono, bióxido de azufre, bióxido de nitrógeno, amoniaco y monóxido de carbono, existen como gases traza en cantidades variables.

Al hablar de constituyentes traza de las sustancias, utilizamos comúnmente partes por millón (ppm) como unidad de concentración. Cuando se aplica a sustancias en solución, partes por millón se refiere a gramos de las sustancia por millón de gramos de solución. No obstante, al tratar con gases, una parte por millón se refiere a una parte por volumen en 1 millón de unidades de volumen y fracción molar son equivalentes. Así, 1ppm de un constituyente traza de la atmósfera indica que hay 1mol de ese constituyente en 1 millón de moles del gas total; es decir, la concentración en ppm es igual a la fracción molar multiplicada por 106 . Observe que en la tabla 1.1 se enuncia la fracción molar de CO2 en la atmósfera como 0.000330. Su concentración en ppm es 0.000330x106 =330ppm.

Antes de considerar los procesos químicos que ocurren en la atmósfera, revisemos algunas de las propiedades químicas importantes de sus dos componentes principales, N2 y O2. . Sabemos que la molécula de N2 tiene un enlace triple entre los átomos de nitrógeno. Esta unión es muy fuerte y es la responsable de la baja radiactividad del N2, , que sólo experimenta reacciones en condiciones extremas. La energía de unión O –O en O2 es mucho menor que para el N2 (tabla 1.4), y el O2 es, por consiguiente, mucho más reactivo que el N2 . El oxígeno reacciona con muchas sustancias para formar óxidos. Los óxidos de los no metales –por ejemplo SO2 –suelen formar soluciones ácidas cuando se disuelven enagua. Los óxidos de los metales activos y de otros metales en estado de oxidación bajo, -por ejemplo- forman soluciones básicas cuando se disuelven en agua.

Atmosfera actual

La atmósfra actual está compuesta principalmente por dos gases: Nitrógeno y Oxígeno.

El porcentaje en volumen es:

- 78 % de Nitrógeno

- 21 % de Oxígeno

- 0,9 % de Argón

- 0,03 % de Dióxido de Carbono

- 0,07 % de otros gases

Además la atmósfera contiene agua en forma de vapor (estado gaseoso) procedente dela evaporación del agua de la superficie terrestre y de la transpiración de los seres vivos.

Además en nuestra atmósfera actual existe un porcentaje cada vez mayor de otros gases producto de la contaminación.

Estructura de la atmosfera

La estructura de la atmósfera de la tierra

Una delgada capa de gas envuelve a nuestro planeta, tal como la cáscara cubre una manzana, haciendo la vida posible en ella. Sin embrago, esa delgada capa tiene una compleja estructura.

Una de las cosas más sorprendente en nuestro planeta y que cuesta entender al contemplar el océano desde la costa, es que ese enorme acumulo de agua es en realidad un charco de poca profundidad. El punto más profundo tiene 11 kilómetros, pero el promedio no pasa de 3.7 kilómetros.

El Océano Atlántico, por ejemplo, tiene 4.800 kilómetros de ancho y sólo una profundidad promedio de 3 kilómetros. Si lo miramos en una proporción comparativa con un charco de 5 metros de diámetro, para mantener la proporción, éste tendría una profundidad de no más de 5 milímetros. La delgadez de la zona en que existe la vida en la Tierra, también corre hacia arriba. Es así como la atmósfera de la Tierra (por lo menos en la zona respirable) no tiene más de 10 kilómetros de altura. Ya al subir al monte Everest, de 9 mil metros de altura, se hace muy difícil la respiración.

Algunos ecologistas han descrito gráficamente la zona de la Tierra en que es posible la vida, como "un delgado unto verde", que cubre su superficie en una extensión total de 13.000 kilómetros. En ella, la distancia más grande entre la mayor altura de la más alta montaña y la mayor profundidad en lo más hondo del mar, es sólo de 20 kilómetros, una distancia que en términos horizontales, nos demoraríamos en recorrerla en automóvil, menos

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