Quimica Atmosferica

1) Química Atmosférica:

A) Características de cada una de sus capas.

1. Troposfera: Es la capa que está en contacto con la superficie terrestre. Tiene un espesor medio de unos 10 a 12 kilómetros. A medida que se sube, disminuye la temperatura. En ella tienen lugar los fenómenos meteorológicos.

2. Estratosfera: Se extiende desde la troposfera hasta una altura de 50 km. En ella se encuentra la capa de ozono que protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta procedentes del Sol, ya que los absorbe y convierte en calor.

3. Mesosfera: Se extiende desde la estratosfera hasta aproximadamente los 80 km de altura. La temperatura disminuye a medida que se sube y puede llegar hasta los -90º C. Es la zona más fría de la atmósfera.

4. Ionosfera (o termosfera): Se extiende desde la mesosfera hasta aproximadamente una altura de 500 km. Los gases son muy escasos y está formada principalmente por iones (átomos cargados eléctricamente), estos forman capas conductoras de electricidad que funcionan como espejos y son capaces de reflejar las ondas de radio y televisión y permitir comunicaciones a grandes distancias. Es en esta capa donde los meteoritos comienzan a arder y ser desintegrados antes de alcanzar la Tierra, dando lugar a unos fenómenos luminosos llamados estrellas fugaces.

5. Exosfera: Es la capa más exterior de la atmósfera. La acción de la gravedad terrestre va desapareciendo progresivamente y muchos átomos escapan hacia el espacio.

B) Composición del aire.

El aire está compuesto principalmente por nitrógeno, oxígeno y argón. El resto de los componentes, entre los cuales se encuentran los gases de efecto invernadero, son vapor de agua, dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, ozono, entre otros. En pequeñas cantidades pueden existir sustancias de otro tipo: polvo, polen, esporas y ceniza volcánica. También son detectables gases vertidos a la atmósfera en calidad de contaminantes, como cloro y sus compuestos, flúor, mercurio y compuestos de azufre.

C) Contaminantes atmosféricos.

Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza, así como que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables.

Los contaminantes primarios son los que se emiten directamente a la atmósfera como el dióxido de azufre SO2, que daña directamente la vegetación y es irritante para los pulmones.

Los contaminantes secundarios son aquellos que se forman mediante procesos químicos atmosféricos que actúan sobre los contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes en la atmósfera. Son importantes contaminantes secundarios el ácido sulfúrico, H2SO4, que se forma por la oxidación del SO2, el dióxido de nitrógeno NO2, que se forma al oxidarse el contaminante primario NO y el ozono, O3, que se forma a partir del oxígeno O2.

Ambos contaminantes, primarios y secundarios pueden depositarse en la superficie de la tierra por precipitación, deposición seca o húmeda e impactar en determinados receptores, como personas, animales, ecosistemas acuáticos, bosques, cosechas y materiales. En todos los países existen unos límites impuestos a determinados contaminantes que pueden incidir sobre la salud de la población y su bienestar.

Muchos estudios han demostrado enlaces entre la contaminación y los efectos para la salud. Los aumentos en la contaminación del aire se han ligado a quebranto en la función pulmonar y aumentos en los ataques cardíacos. Niveles altos de contaminación atmosférica según el Índice de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) perjudican directamente a personas que padecen asma y otros tipos de enfermedad pulmonar o cardíaca. La calidad general del aire ha mejorado en los últimos 20 años pero las zonas urbanas son aún motivo de preocupación. Los ancianos y los niños son especialmente vulnerables a los efectos de la contaminación del aire.

D) Reacciones atmosféricas (lluvia ácida, smog fotoquímico, debilitamiento de la capa de ozono y efecto invernadero), indicando las características y reacciones químicas de cada una de ellas.

Lluvia ácida: La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre y el trióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas, calderas de calefacción y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo que contengan azufre. En interacción con el agua de la lluvia, estos gases forman ácidos nítricos, ácido sulfuroso y ácido sulfúrico. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.

Smog fotoquímico: Se denominado smog fotoquímico puede provocar en el ser humano problemas respiratorios.

Durante el día el dióxido de nitrógeno se disocia en monóxido de nitrógeno y radicales oxígeno:

NO2 + hν → NO + O·

El O· se combina con oxígeno molecular generando ozono:

O· + O2 → O3

En ausencia de COVs este ozono oxida al monóxido de nitrógeno de la etapa anterior:

O3 + NO → O2 + NO2

Pero en presencia de COVs, éstos se transforman en radicales peroxi que a su vez oxidan al NO:

ROO· + NO → RO· + NO2

De esta forma el NO no está disponible para reaccionar con el ozono y éste se acumula en la atmósfera.

Muchos de los radicales RO· generados terminan formando aldehídos. Éstos, cuando la concentración de NO es baja (conforme avanza el día), pueden reaccionar con NO2 dando lugar a compuestos del tipo RCOOONO2 (cuando R es un metilo se denomina peróxido de acetilnitrato, PAN, un compuesto tóxico).

La formación del HNO3 se produce al

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