ESTRUTURA ATMOSFRERA INTERACÇÃO RADIAÇÃO-MATÉRIA

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1 ESTRUTURA ATMOSFRERA INTERACÇÃO RADIAÇÃO-MATÉRIA

2 Dulce Campos 2 Efeitos do solo e da radiação soiar na temperatura da atmosfera terrestre A temperatura da atmosfera terrestre depende de dois parâmetros: Da proximidade em relação ao solo e Das radiações solares que a atravessam. Absorção de energia pode causar dois efeitos: - efeito térmico - as partículas utilizam a energia absorvida para aumentar a sua energia cinética, o que faz aumentar a sua temperatura (fig.); - efeito químico - as partícu1as absorvem a energia das radiações, a qual servirá para desencadear reacções químicas.

3 Dulce Campos 3 Efeitos do solo e da radiação soiar na temperatura da atmosfera terrestre Fazem-se sentir os dois efeitos - químico e térmico

4 Dulce Campos 4 Efeito Químico As partículas absorvem as radiações solares, utilizando a sua energia para: 1. quebrar ligações dentro das moléculas ou para 2. ionizar átomos ou moléculas. Fotólises ou Reacções Fotoquímicas As reacções fotoquímicas que levam à ruptura de ligações dentro das Moléculas (1) ocorrem, principalmente, na zona cimeira da Troposfera e na Estratosfera. Trata-se de dissociações de moléculas, das quais resultam espécies muito reactivas por terem um electrão desemparelhado, representado por uma pinta ( ). Essas espécies chamam-se radicais livres.

5 Dulce Campos 5 Radicais na Troposfera Como se forma? Alguns radicais livres na atmosfera são: OH, O, Cl,Br. (1) O radical livre OH é um dos mais abundantes na Troposfera. Por ser muito reactivo, desencadeia reacções químicas noutras moléculas da atmosfera e também nas células. O seu contacto com a pele pode desencadear reacções inflamatórias, envelhecimento e até, a longo prazo, causar mutações nas celular. (2) (3)

6 Dulce Campos 6 Radicais na Troposfera Mas, para dissociar cada uma das moléculas anteriores é necessário fornecer-lhes um valor mínimo de energia Energia de Dissociação O que significa que para quebrar a molécula de O 2 é necessário que a radiação que nela incida tenha pelo menos 8,3 x J de energia (radiação UV)

7 Dulce Campos 7 Radicais na Troposfera Energia de Dissociação Se a radiação incidente na molécula tiver energia superior à energia de dissociação da molécula o excesso vai ser absorvida como energia cinética pelas partículas formadas. O aumento de energia cinética vai traduzir-se no aumento da temperatura dessas partículas. Se a radiação UV, incidente na molécula, tiver energia inferior à energia de dissociação da molécula não provoca dissociação.

8 Dulce Campos 8 Iões na Atmosfera Pelo facto de as energias de ionização serem relativamente elevadas, as ionizações são mais frequentes na Termosfera e menos frequentes na Mesosfera. Quando a energia/ radiação absorvida é utilizada para IONIZAR átomos ou moléculas, é removido um electrão, ficando cada partícula com carga eléctrica +1. Camadas muito pouco densas, os gases que aí predominam são o azoto (N 2 ) e o oxigénio (O 2 ). São eles que absorvem a radiação solar e que se ionizam Também ocorrem dissociações seguidas de ionizações. Por exemplo, o oxigénio existente nestas camadas também se dissocia, originando oxigénio que é posteriormente ionizado.

9 Dulce Campos 9 N 2 O 2 A energia é suficientemente elevada para ionizar as moléculas a dissociação das moléculas N 2 e O 2 e a formação dos respectivos radicais livres - N e O ; a ionização das partículas existentes - formação, sobretudo, de N 2+ O 2+ mas também de O + ; o aumento da energia cinética destas partículas, devido ao excesso de energia absorvida relativamente ao efeito químico, dissociação ou ionização. Absorção de radiações (UV de energia entre 6,6x10-19 J e 9,9x10-19 J O 2 O 3 CFCs Energia é suficiente apenas para formar radicais livres

10 Dulce Campos 10 Em Suma A atmosfera funciona como um filtro da radiação solar: deixa passar as radiações de energia mais baixa e retém (absorve) as de energia superior. Se assim não fosse, as radiações mais energéticas (UV e outras) atingiriam a superfície da Terra, interagindo com as moléculas dos seres vivos, danificando-as e causando o desaparecimento da vida na Terra, a longo termo.

11 Dulce Campos 11 ESTRUTURA ATMOSFRERA O OZONO NA ESTRATOSFERA

12 Dulce Campos 12 Formação e Decomposição Cerca de 90% do ozono presente na atmosfera encontra-se na Estratosfera Há um equilíbrio dinâmico entre a formação e o consumo de ozono, que em principio, deveria manter constante a concentração de ozono na Estratosfera Sendo a velocidade de formação ozono igual à sua velocidade de decomposição CAMADA OZONO

13 Dulce Campos 13 Camada de Ozono Não existe numa camada regular mas disperso no oxigénio e no azoto entre 15 km e 50 km de altitude. Se todo o ozono da Estratosfera fosse agrupado numa única camada gasosa à volta da Terra, nas condições PTN, teria apenas uma espessura de 3 mm. Apesar de reduzida, a quantidade de ozono na Estratosfera é suficiente para absorver as radiações UV de energia compreendida entre 6,6 x J e 9,9 x J

14 Dulce Campos 14 Camada de Ozono UVC UVB Formação da camada de ozono O ozono estratosférico funciona como um filtro natural que nos protege da radiação solar Na Troposfera é uma substância nociva que irrita os olhos, o nariz e a garganta UVA

15 Dulce Campos 15 ESTRUTURA ATMOSFRERA O Buraco de Ozono

16 Dulce Campos 16 Substâncias que influenciam o equilíbrio de formação e decomposição do ozono As medições feitas ao longo do tempo confirmam que a concentração de ozono está a diminuir na Estratosfera. Quebrou-se o equilíbrio dinâmico que mantinha constante a concentração de ozono na estratosfera A velocidade de decomposição do ozono tornou-se maior do que a velocidade de formação Quantidade de ozono, em unidades específicas (unidades Dobson), medida todos os meses de Outubro. PORQUÊ?

17 Dulce Campos 17 Substâncias que influenciam o equilíbrio de formação e decomposição do ozono Investigações efectuadas levaram à conclusão que certas substâncias presentes na Estratosfera, ainda que em quantidades ínfimas, actuam como catalisadores acelerando a reacção de decomposição do ozono. ÓXIDOS DE AZOTO RADICAIS DE CLORO Os óxidos de azoto formam-se a partir do oxigénio e do azoto atmosféricos, quando submetidos a temperaturas elevadas. É o que acontece, por exemplo, com os aviões supersónicos que voam na Estratosfera

18 Dulce Campos 18 Substâncias que influenciam o equilíbrio de formação e decomposição do ozono Os radicais Cl, admite-se actualmente que derivam fundamentalmente dos CFC, conhecidos comercialmente pelo nome de freons. CFCI 3 (triclorofluormetano) CF 2 Cl 2 (diclorodifluormetano). Derivados halogenados de hidrocarbonetos Têm propriedades óptimas para determinados usos industriais e comerciais. São voláteis, facilmente liquefeitos, relativamente inertes, não tóxicos e incombustíveis Usados como fluidos no arrefecimento dos frigoríficos e aparelhos de ar condicionado, como agentes expansivos em espumas de isolamento térmico e em artefactos de uso doméstico, como pratos, copos, etc. Em aerossóis, sprays, etc..

19 Dulce Campos 19 Destruição do Ozono Como são praticamente inertes, os CFC atingem a Estratosfera, alterando o equilíbrio dinâmico da formação e consumo do ozono são decompostos pelas radiações UV, libertando os radicais cloro O cloro atómico, muito reactivo, vai reagir com o ozono, originando monóxido de cloro e oxigénio O monóxido de cloro reagindo com o oxigénio atómico, que abunda na Estratosfera, origina, de novo, o cloro atómico Os átomos de cloro não vão ser consumidos. Funcionam como catalisadores. Cada átomo de cloro pode destruir cerca de moléculas de O 3 antes de ser removido da atmosfera por outra reacção

20 Dulce Campos 20 Destruição do Ozono Outras substâncias que funcionam como catalisadores da reacção de decomposição do ozono, nomeadamente, as que produzem os radicais livres:

21 Dulce Campos 21 NOMENCLATURA DE ALCANOS E ALGUNS DERIVADOS Hidrocarbonetos Saturados

22 Dulce Campos 22 O que são hidrocarbonetos? Compostos orgânicos formados por carbono e hidrogénio Hidrocarbonetos Saturados (alcanos), contêm apenas ligações covalentes simples entre os átomos de carbono. Alcanos de cadeia aberta de cadeia fechada (cicloalcanos) de cadeia linear de cadeia ramificada derivados dos alcanos

23 Dulce Campos 23 Nomenclatura Alcanos Cadeia Linear Fórmulas de estrutura, na qual as ligações entre os átomos do composto são indicadas através de traços

24 Dulce Campos 24 Nomenclatura Alcanos Cadeia Linear Nos alcanos, cada átomo de carbono está ligado a outros quatro átomos. O mais simples dos alcanos é o metano, com apenas um átomo de carbono, de fórmula molecular CH 4. Fórmula de estrutura do metano.

25 Dulce Campos 25 Nomenclatura Alcanos Cadeia Linear O propano (C 3 H 8 ) e o butano (C 4 H 10 ), possuem, respectivamente, 3 e 4 átomos de carbono na cadeia carbonada.

26 Dulce Campos 26 Nomenclatura Alcanos Cadeia Linear Nos alcanos seguintes, o nome obtém-se adicionando ao prefixo que indica o número de átomos de carbono a terminação, ano. Um modo simples de confirmar se um hidrocarboneto é um alcano é verificar se a fórmula respectiva obedece à fórmula geral: C n H 2n+2

27 Dulce Campos 27 Nomenclatura Alcanos Cadeia Ramificada Os átomos nas moléculas do metano, do etano e do propano não têm possibilidade de se organizar de outro modo. Mas quando o número de átomos de carbono na cadeia carbonada é superior a três, as hipóteses de ligação entre os átomos de carbono aumentam, as suas cadeias carbonadas podem ser ramificadas. Cadeia principal Ramificação

28 Dulce Campos 28 Nomenclatura Alcanos Cadeia Ramificada Os grupos de átomos que constituem as ramificações chamam-se radicais aquilo ou grupos alquilo e são simbolizados por R. Os nomes dos radicais alquilo obtêm-se a partir do nome do alcano respectivo, substituindo a terminação ano por ilo. Exemplos: - CH 3 é o grupo metilo; -C 2 H 5 é o grupo etilo; -C 3 H 7 é o grupo propilo; -C 4 H 9 é o grupo butilo, etc.

29 Dulce Campos 29 Nomenclatura Alcanos Cadeia Ramificada Regras de nomenclatura 1. o nome corresponde ao do alcano que tem o mesmo número de átomos de carbono que a cadeia linear mais comprida cadeia principal - presente no composto; 2. cada átomo de carbono da cadeia principal é, em seguida, numerado em sequência, começando pela extremidade que originará menor soma dos números dos átomos de carbono (índices)ligados às ramificações; 3. cada ramificação é indicada pelo nome e posição do radical, na cadeia principal, antes do nome desta; 4. a posição de cada ramificação é separada do nome respectivo da cadeia principal por um hífen (-);

30 Dulce Campos 30 Nomenclatura Alcanos Cadeia Ramificada se existem dois ou mais grupos alquilo iguais acrescenta-se um dos prefixos multiplicativos - di, tri, tetra, etc. -, ao nome do grupo alquilo; a sua posição deve ser indicada por ordem crescente; as posições ocupadas pelos grupos alquilo são assinaladas antes do respectivo prefixo e separadas entre si por vírgulas;

31 Dulce Campos 31 Nomenclatura Alcanos Cadeia Ramificada os diferentes grupos alquilo ligados à cadeia principal devem ser indicados por ordem alfabética.

32 Dulce Campos 32 Nomenclatura Alcanos Cadeia Fechada o nome do cicloalcano é igual ao do alcano de cadeia aberta de estrutura semelhante (com o mesmo número de átomos de carbono), antecedido pelo prefixo ciclo ; os átomos de carbono também são numerados sequencialmente. Quando só um átomo de hidrogénio é substituído por um radical, não há necessidade de indicar a sua posição, e o radical é designado antes do nome da cadeia principal;

33 Dulce Campos 33 Nomenclatura Alcanos Cadeia Fechada quando há mais de um radical implantado na cadeia carbonada, a sua posição é indicada pelos números dos átomos de carbono da cadeia cíclica a que se encontram ligados, sendo estes numerados de modo a que a soma desses números seja o mais baixa possível; Os nomes dos radicais são indicados por ordem alfabética. A fórmula geral dos cicloalcanos é C n H 2n.

34 Dulce Campos 34 Compostos halogenados derivados dos alcanos Quando os substituintes das cadeias carbonadas são halogéneos.

35 Dulce Campos 35 Compostos halogenados derivados dos alcanos Os que possuem nas suas cadeias carbonadas átomos de halogéneos são os haloalcanos ou derivados halogenados dos alcanos - CFCs Nomes de alguns clorofluorcarbonetos