Sumário. Atmosfera da Terra. Interação Radiação-Matéria 04/02/2015

Transcrição

1 Sumário Na : Radiação, Matéria e Estrutura Unidade temática 2 : A atmosfera e a radiação solar. As reações fotoquímicas e a formação de radicais livres. Formação de iões na termosfera e na mesosfera. Os radicais livres e os seres humanos. Esclarecimento de dúvidas para o próximo teste de avaliação. A atmosfera e a radiação solar O Sol liberta para o espaço grande quantidade de radiação eletromagnética (energia radiante). Esta radiação percorre a atmosfera e parte atinge a superfície da Terra. 1

2 A atmosfera e a radiação solar A atmosfera embora pareça transparente à radiação, tem um papel importante, pois, é ela que controla não só a quantidade de radiação que atinge a superfície da Terra, como também a quantidade de energia que se escapa para o espaço. A atmosfera funciona como um filtro da radiação solar, deixa passar as radiações de energia mais baixa e retém (absorve) as de energia superior. A atmosfera providencia um natural efeito estufa, mantendo uma temperatura e um clima com condições favoráveis à vida. O que é o efeito de estufa? O efeito de estufa é um fenómeno natural que permite a vida na Terra. Estima-se que, sem esse efeito, a temperatura média da Terra seria cerca de -17⁰. Parte da radiação é reemitida para o exterior, mas outra parte é enviada para a superfície terrestre o que contribui para um acréscimo da temperatura da Terra. 2

3 radiacao_materia_2.swf A atmosfera e a radiação solar O efeito de estufa natural tem permitido a manutenção das temperaturas terrestres em valores razoáveis devido ao equilíbrio mantido entre a energia que é transmitida, absorvida e refletida pelo nosso planeta. A evolução industrial e tecnológica, levou a um aumento da emissão de várias substâncias para a atmosfera, principalmente dióxido de carbono devido às queimas de combustíveis fósseis e aos incêndios florestais e tem como consequência o aumento do efeito de estufa, e o consequente aquecimento exagerado do Planeta. À medida que os níveis de dióxido de carbono e de outros gases vão aumentando na atmosfera, é reenviada para o espaço cada vez menos energia (calor) fazendo com que as temperaturas se elevem gradualmente, originando um fenómeno que é conhecido por aquecimento global. 3

4 radiacao_materia_2.swf Radicais livres A energia absorvida pelas moléculas pode quebrar as ligações entre os átomos que constituem uma molécula. Este processo de dissociação de moléculas, por ação da luz é conhecido por fotólise ou fotodissociação e dá origem a átomos e/ou radicais livres. Um radical livre é uma espécie química (átomo ou conjunto de átomos) que apresenta, pelo menos, um eletrão desemparelhado na camada de valência. Os radicais livres são partículas altamente reativas e têm a capacidade de reagir com um grande número de compostos. 4

5 As reações fotoquímicas, são reações que se iniciam pela ação de fotões e ocorrem na zona superior da troposfera e na estratosfera. Trata-se de dissociações de moléculas, das quais resultam espécies muito reativas por terem um eletrão desemparelhado ( ) radicais livres. Alguns radicais livres presentes na atmosfera são: HO, O, Cl, Br. É o mais abundante na Troposfera. É muito reativo, logo desencadeia reações químicas com outras moléculas da atmosfera e nas células dos seres vivos. Radicais livres são partículas que possuem um (ou mais do que um) eletrão desemparelhado numa orbital externa. Exemplos: H C H H O Cl H Radical metilo Radical hidroxilo Cloro atómico O=N O Dióxido de azoto São partículas que possuem orbitais externas semipreenchidas. Fotólise: Br Br hn 2 Br 5

6 O radical O forma-se por fotodissociação de moléculas de O 2. O 2 Por ação da radiação UV O + O Oxigénio molecular Oxigénio atómico O radical H forma-se por fotodissociação dos hidrocarbonetos emitidos pela atmosfera, um exemplo, o metano CH 4. H 3 C - H Metano Por ação da radiação UV CH 3 + H Por lado, os radicais O e H podem ligar-se formando o radical hidroxilo HO O + H HO Existem muitas reações que dão origem ao radical hidroxilo. Para além do exemplo anterior, vejamos outros exemplos: 6

7 Para que ocorra a formação de radicais livres é necessário haver uma dissociação, isto é, cada molécula precisa de um valor mínimo de energia para quebrar as suas ligações, essa energia, como já referimos chama-se Energia de dissociação. Exemplo: Para quebrar a ligação da molécula de O 2 é necessário que a radiação que nela incida tenha pelo menos 8,3 x J de energia (radiação UV). O 2 + 8,3x10-19 J O + O Outro exemplo importante da formação de radicais livres O radical livre de cloro forma-se a partir da molécula de clorometano (CH 3 Cl). Esta molécula forma-se naturalmente na Troposfera a partir dos oceanos e dos fogos florestais. Na Estratosfera abundam as radiações UV que destroem as ligações covalentes, formando átomos com eletrões desemparelhados, denominados radicais livres. 7

8 Além dos radicais livres de cloro com origem natural, outros são produzidos na atmosfera a partir da emissão de substâncias produzidas pelo Homem, os CFC s (clorofluorocarbonetos). Os radicais livres e os seres humanos 8

9 Formação de iões na Ionosfera (Mesosfera + Termosfera) A fotoionização - consiste na absorção da radiação solar com energia suficiente para provocar a libertação de eletrões dando origem a iões: A + hn A + + e - O primeiro constituinte que a radiação solar encontra quando atinge a Termosfera é o oxigénio atómico (O); um pouco mais abaixo surgem o azoto molecular (N 2 ) e o oxigénio molecular (O 2 ). A primeira espécie iónica a formar-se na ionosfera é o ião monoatómico de oxigénio, O +, por interação da radiação UV com átomos de oxigénio: 9

10 Formação de iões na Ionosfera Posteriormente, o ião O + pode reagir com uma molécula de oxigénio ou de azoto, dando origem a iões diatómicos: O ião diatómico de oxigénio, O 2+, também pode ser produzido diretamente, por interação de raios X com o oxigénio molecular: Resumo da formação de radicais e de iões por absorção de radiação Absorção de radiação Efeito Químico Fotólises Reações Químicas por ação da luz 1 2 Efeito Térmico Aumento da Energia cinética aumento da temperatura Dissociação de partículas HO, O, Cl, Br (Efeitos nefastos ao corpo humano) Ionização de partículas Formação de iões O +, O 2+, NO + (Desviam ondas rádio) 1- Ocorre na Estratosfera por ação da radiação UVB, radiação menos energética. 2- Ocorre na Termosfera por ação das radiações UVC, radiação mais energética. 10

11 IV, Vísivel e UV-A Até à superfície da Terra UV-B até 50 Km UV-C até 200 Km Radiação solar incidente 500 Km Termosfera Mesosfera Estratosfera Troposfera 85 Km 50 Km Km TPC Não há. 11