Química da Atmosfera

Transcrição

1 Química da Atmosfera Capítulos 1 ao 4 do Colin Baird Capítulo 1 Química Estratosférica: A camada de ozônio Troposfera: *15km altitude *85% da massa H 2 O quantidades variáveis; CO 2 0,04% 1

2 Regiões da ATM Variações na composição e temperatura da ATM Atmosfera em camadas: Troposfera Varia entre 8 km (pólos) até 15 km (equador) e contém 85% em massa dos gases atmosféricos. A temperatura diminui com a altitude, até -60 C. A tropopausa apresenta temperatura constante. Estratosfera (de 15 km a 50 km) estratificação térmica Contém a camada de ozônio. Pouca mistura entre os gases. A temperatura aumenta desde -60 C até 0 C, devido as reações químicas entre os gases aí existentes. Mesosfera (de 50 km a 80 km) Camada mais fria da atmosfera, diminuindo, de novo, a temperatura com a altitude, atingindo os -100 C, pois a absorção de radiação solar é muito fraca. 10 ppm - A zona limite designa-se por mesopausa. Termosfera (de 80 km a 800 km) Temperaturas mais elevadas 1400 K, intercepta os fótons de extrema energia, gás rarefeito. Exosfera (mais de 800 km acima do nível do mar) Parte exterior da atmosfera e que se dilui no espaço 2

3 Funções da ATM A atmosfera é vital para a proteção da Terra, pois absorve a maior parte da radiação IR e UV. É também essencial na manutenção do balanço de calor na Terra, absorvendo a radiação infravermelha emitida pelo sol e a fração reemitida pela Terra. Estabelecendo assim condições para que não tenhamos as temperaturas extremas que predominam em outros planetas. Estratosfera O ozônio na estratosfera (atua como um filtro solar) bloqueia/absorver cerca de 90% da radiação UV-B, 10% da radiação UV-A e 100% da radiação UV-C. PRODUÇÃO O 2 + hυ O + O hυ radiação solar UV < 240 nm O + O 2 + M O 3 Destruição O 3 + hυ O* + O 2 * UV<320 nm Para alimentar o ciclo de produção O 3 + O 2O 2 O 2 O 3 3

4 Estratosfera O+O O 2 [O 2 ] [O] Os perfis de temperatura e da composição estão diretamente relacionados com a presença e processos de produção e perda do ozônio estratosférico. Divisão VARIA durante o ano!! O+O 2 O 3 + calor [O 2 ] [O] O 2 + hυ O + O + CALOR (exotérmica) hυ é a radiação solar UV < 240 nm (durante o dia) O + O 2 + M O 3 + M + CALOR (exotérmica) M atua como um catalisador na reação, p. ex.: NO 2, H 2 O, O 2 (M retira o calor da reação). O + O 3 2O 2 O 3 + hυ O + O 2 A camada de ozônio O ozônio (O 3 ) é um gás atmosférico, forma-se pela fotólise do O 2(g) através da absorção da radiação ultravioleta ou por descargas elétricas. A camada de ozônio tem 15 Km de espessura, e formou-se, provavelmente, há um bilhão de anos, entre a troposfera e a estratosfera. Ela filtra as radiações ultravioleta, nós protegendo de queimaduras e, principalmente, câncer de pele. Na verdade, do total da energia que nos chega do sol, cerca de 46% correspondem à luz visível; 45% radiação infravermelha e 9% radiação ultravioleta, a qual é a mais perigosa para a vida dos animais e vegetais sobre a Terra. Nessa camada existe cerca de 1 molécula de O 3 para cada 1 milhão de moléculas de O 2, ainda assim ela é vital para a manutenção da vida na Terra. 4

5 A camada de ozônio Distribuição do ozônio estratosférico, período de 1979 a A camada é mais fina sobre o equador. E mais espessa em direção aos polos. Enquanto mais fina, mais radiação UV incide sobre o solo/população. O que aumenta a incidência de câncer de pele. Exposição ao UV-B aumenta de forma exponencial a ocorrência de câncer de pele e catarata. 5

6 A camada de ozônio Destruição do ozônio na estratosfera Principalmente através de ciclos catalíticos envolvendo radicais livres como o óxido nitroso (N 2 O), cloro (Cl), bromo (Br), os quais são conservados no processo, destruindo muitas moléculas de O 3 antes de ser removidas. óxido de nitrogênio Catalisadores removem um átomo de O * Note que o NO da primeira reação é formado na segunda, o que forma ciclo, sendo que apenas uma molécula de NO pode destruir milhares de moléculas de O 3 Figura 3 Esquema da destruição do ozônio pelo Cloro na estratosfera. A camada de ozônio Destruição do ozônio na estratosfera Os catalisadores são radicais livres, átomos ou moléculas com um elétron não emparelhado, o que os torna espécies altamente reativas. OH., CH 3., CF 2 Cl., H 3 COO., C 3 CO., HlOO., HlO., HCO. e NO.. 6

7 X ou X = catalisador iguais ou não (Cl ) X + O 3 XO + O 2 X + O 3 X O + O 2 Podem reagir entre si, regenerando-os XO +X O X OOX X + X + O 2 estado transitório Saldo: 2O 3 3O 2 GASES SINTÉTICOS SÃO AS ÚNICAS FONTES DE CLORO ESTRATOSFÉRICO. ESCREVA AS REAÇÕES DE DESTRUIÇÃO DO O 3, COM CL COMO CATALISADOR. O ozônio na parte superior da atmosfera Diminuição da camada de ozônio Em 1974 Rowland e Molina mostraram que o cloro dos clorofluorocarbonos (CFCs) destroem a camada de ozônio catalizando a formação de ClO e O 2. Agravado na Anatártida (Polo Sul) durante a primavera (setembro-outubro), após o inverno polar (i.e. período sem sol e muito frio). 7

8 A depleção da camada de ozônio devido EM PARTE ao impacto dos CFCs que surgiram em Em 1985, J. Farman da Antártica Britânica Survey (BAS), anunciou que um "buraco" temporária, mas significativa (média de perda de 50%) ocorre a cada primavera. Processos NATURAIS controlam a concentração de O 3. As perdas já foram repostas, graças ao banimento dos CFCs e por processos naturais. 8

9 As reações de destruição de ozônio, ocorrem numa fina camada líquida na superfície de cristais de gelo, formados durante o inverno polar. ClONO 2(g) + H 2 O (aq) HOCl (aq) + HNO 3(aq) HCl (g) H + + Cl - Cl - + HOCl Cl 2 + OH - Durante o inverno o Cl 2 se acumula. Na primavera, com a volta da luz solar, o gás cloro é quebrado liberando do Cl para catalisar a destruição do O 3. Analogamente o HOCl também sofre decomposição fotoquímica e gera Cl. Escreva a reação. CAPÍTULO 1 Vejam os exercícios resolvidos no livro (isso vale para todos os capítulos estudados). Questões de Revisão CAPÍTULO 1 1 a 4, 7 a 9, 11 a 13 e 16. 9