La atmósfera (trabajo química 1er año de biología)

GUIÓN PARA EL TRABAJO:

Por: Daniel,Ramón,Miguel,David Marcelino y Sara Grupo 103

TEMA 7: “LA ATMÓSFERA”

Getty Images

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Introducción

-¿Qué es la atmósfera?

La atmósfera es el conjunto de capas gaseosas que recubren y protegen al planeta. Estas capas se estructuran por la diferencia de temperatura y de concentración de los distintos gases.

-¿Cuál es su importancia biológica?

La atmósfera es realmente importante para la vida terrestre, ya que gases como el oxígeno y el dióxido de carbono entre otros permiten la vida en la tierra. El ozono presente en ella protege de la radiación solar y mantiene una temperatura estable y adecuada para la vida, ya que también impide la salida del calor (efecto invernadero). También como protección ante radiación electromagnética del exterior e incluso de meteoritos es fundamental.

-¿Cuál es su composición?

Los gases más abundantes son el nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono. Así como también helio, metano, ozono, hidrógeno, y como no, vapor de agua.

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-¿Cuáles son las capas que componen la atmósfera?

Hay 5 capas principales que componen la atmósfera de nuestro planeta, siendo estas: Troposfera,Estratosfera,Mesosfera,Termosfera y Exosfera

-¿Cuál es su origen?

La formación de la atmósfera es un proceso que tomó lugar hace aproximadamente 4500 millones de años y se puede dividir en 4 etapas principales. En la primera etapa, la constante actividad volcánica del planeta formó la atmósfera primitiva, compuesta mayoritariamente por vapor de agua, CO2, azufre y nitrógeno.

En la segunda etapa, la Tierra se enfría, el vapor de agua se condensa y se forman los grandes océanos. En la tercera etapa, hace aproximadamente 3.500 millones de años, aparecen las bacterias que realizan la fotosíntesis, produciendo oxígeno necesario para el desarrollo de la vida. Una vez la atmósfera obtuvo el oxígeno suficiente, se produce la cuarta etapa, en la que la atmósfera, y un conjunto de muchas otras variables ambientales crearon las condiciones necesarias para la evolución de grandes organismos. (26)

La Troposfera

-¿Qué es la troposfera y sus características principales?

Es la capa más cercana a la tierra. Presenta diferente grosor dependiendo dónde se encuentre. Desde 6-8 Km en las regiones polares y sobre los 16 km en el ecuador. Como curiosidad, en España tiene un grosor de entre 10 a 12 Km.

La troposfera permite que se desarrolle la vida ( en las siguientes capas por las condiciones, no se da). Esta tiene el 99% de todo el vapor de agua atmosférico, así como los aerosoles y también la mayoría del oxígeno de la atmósfera.

En esta capa, la temperatura disminuye con la altitud, presentando las temperaturas mínimas en la tropopausa (límite superior de la troposfera). Aunque pueden suceder inversiones térmicas (retención de aire frío pegado en la superficie por la densidad mayor de éste).

En esta capa suceden los fenómenos meteorológicos que controlan el clima del planeta ( viento, precipitaciones…). Esto sucede gracias a los movimientos verticales y horizontales que se suceden aquí.(22)

-¿Qué es el ozono troposférico?

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El ozono, gas incoloro y que tiene un olor acre, cuando se encuentra en los niveles altos de la atmósfera cumple una función como protección ante las radiaciones solares, pero el ozono troposférico es un gran contaminante y un peligro para la vida.

Éste es un contaminante secundario ya que se forma a partir de reacciones fotoquímicas. Se forman por la reacción de óxidos de nitrógeno (NO, NO2)(por procesos de combustión y tráfico) y compuestos orgánicos volátiles (COV), como el metano (CH4)(variado: transporte, disolventes, refinerías. Metano: vertederos, aguas residuales, quema de biomasa, granjas) junto con la radiación solar.

El ozono es un potente oxidante que afecta a la salud. Por ejemplo produciendo inflamación pulmonar, enfermedades broncopulmonares así como afectaciones a la salud reproductiva y aumento de la mortalidad. (24)(25)

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La Estratosfera

-¿Qué es la estratosfera?

La estratosfera es la capa responsable de los fenómenos climatológicos, la modulación de la circulación y la dinámica de la troposfera (3) , además en ella se encuentra la capa de ozono. Se extiende desde tropopausa hasta la estratopausa, por tanto su límite de altura es de 50 km y su espesor es de 30 km. Cabe destacar que esta capa se caracteriza por estar estratificada (constituida por capas superpuestas) y su sequedad, esto es debido a que no hay una mezcla de aire, quedando el aire frió en la parte interior y el caliente en la superior (por lo que respecta a sus densidades) (13)

En relación a lo anteriormente mencionado, el aire no es homogéneo fruto de la inexistencia de los movimientos verticales (a diferencia de la troposfera) y la acción principal de movimientos horizontales, llegando estos a alcanzar altas velocidades (200 km/h) facilitando así la difusión de gases contaminantes, como los CFC que veremos más adelante. (5)

-¿Cuáles son sus componentes principales?

Su composición es principalmente N2,O2 y O3, a causa de las altas concentraciones de ozono y la acción de los conocidos rayos UV provenientes del sol, el gas captará dichas radiaciones transformándose en calor, lo que produce que a mayor altitud la temperatura ascienda hasta alcanzar los 0 Cº en la estratopausa. (4)

¿Qué fenómenos ocurren en ella?

Se llegan a formar nubes exclusivamente si el frío es tanto que la pequeña cantidad de agua se condense y se formen cristales de hielo. La explicación a la escasez de agua es a causa del pobre intercambio de gases entre la troposfera y la estratosfera. (14)

Otro fenómeno interesante que ocurre en esta capa son los “Sprites” o espectros rojos, fenómenos luminosos provocados por la alta actividad eléctrica. Su tonalidad rojiza proviene de la alta concentración de nitrógeno en la atmósfera.

Son iniciados por un gran cambio en el campo eléctrico que ocurre durante un rayo de polaridad positiva, esto quiere decir que la tierra gana rápidamente una carga neta positiva. Se desplazan desde las nubes hacia las capas superiores (estratosfera y ionosfera)

Como forma de comprobar las sustancias presentes en la atmósfera así como su interacción para dar lugar a fenómenos eléctricos (sprites) o conocer la circulación atmosférica se emplean los globos estratosféricos.

Por definición, son vehículos con forma de balón que transportan la maquinaría necesaria para realizar el estudio de la capa, están compuestos por Helio o hidrógeno ya que son gases que se expanden y son ligeros. Además, en el campo de la astrofísica se emplean para detectar la radiación infrarroja (19)

La capa de ozono

-¿Qué es la capa de ozono?

La capa de ozono es una delgada capa que recubre nuestro planeta y está conformada por altas dosis de O3 (Ozono). Su forma de actuación es absorber la luz ultravioleta proveniente del sol, a través de mecanismos de dispersión de gases y vapor de agua. Además, esta se ubica en la estratosfera (entre 15-50km de la superficie terrestre) (2)

-¿Cuál es su composición química?

Esta capa como su nombre indica está compuesta de ozono, un gas formado por una molécula de 3 átomos de oxígeno. El tercer átomo vuelve al oxígeno venenoso, su inhalación conlleva a la muerte. Como veremos después, el ozono (O3) se forma en la estratosfera mediante un proceso llamado fotólisis.

-¿Cuál es su función?

Su principal función es la preservación de la vida en La Tierra, ya que se encarga de disminuir los efectos perjudiciales por una larga exposición a los rayos UV-A,UV-B y UV-C neutralizando el 99% de ellos. Sin esta capa las consecuencias serían devastadoras, ya que estas radiaciones en altas dosis conllevan a la ineficacia del sistema inmunológico, la reducción del ritmo de crecimiento de las plantas, el desequilibrio de los ecosistemas y desarrollo de cáncer (su energía es capaz de alterar las moléculas de ADN) entre otros problemas. (17)

-¿Cómo es el proceso de formación del ozono?

Siguiendo el mecanismo de Chapman, la radiación ultravioleta tendría que alcanzar la baja estratosfera para lograr disociar la molécula de O2 en dos átomos de O que posteriormente,se combinarán cada uno con otra molécula de O2 para formar el ozono. Cabe destacar, que para romper el enlace de O2 se debe emplear mucha energía, para ello la luz UV debe alcanzar una longitud de onda menor de 240 nm (nanómetros) (16)

Cientific Assessment of Ozone Depletion: 2002. Twenty questions and answers about the ozone layer. OMM. 2002

-¿Cómo se deteriora? ¿Hay una solución?

Su deterioro es debido a los óxidos de nitrógeno,halocarburos y clorofluorocarbonos (gases de efecto invernadero). Nos centraremos en los CFC, químicamente el daño es producido por ser moléculas altamente reactivas, al presentar un número impar de electrones en su última capa por lo que tienden a ganarlos (cumpliendo con la regla del octeto).

(2) El Cloro de la molécula capta un átomo de O del ozono y forma el hipoclorito que a su vez reacciona con otra molécula de hipoclorito produciendo peróxido de cloro, con la radiación ultravioleta

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