Capítulo 17

Capítulo 17
La química de la atmósfera
El capítulo 17 es de aplicación, en él se estudian muchos de los
conceptos cubiertos previamente y se aplican a la química de la
atmósfera. Al terminar este capítulo, el estudiante podrá:
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Listar y dar la composición aproximada por volumen de los
cuatro gases más importantes en el aire seco al nivel del mar.
Nombrar las cuatro regiones de la atmósfera, en orden,
empezando por el nivel mayor e indica los componentes mayores
de cada uno.
Describir la capa de ozono, indicar su importancia para la vida
en la tierra y discutir la importancia de clorofluorocarbonos
en su destrucción.
Definir el protocolo de Montreal y hacer pensar en su
importancia para la capa de ozono.
Mencionar la importancia de los volcanes para cambiar los
modelos meteorológicos.
Identificar las diversas partes del ciclo de carbono.
Describir el efecto de invernadero.
Sugerir cómo se forma y la polaridad del dióxido de carbono y
la formación del agua en cada una de estas moléculas IRactivas.
Demostrar cómo el efecto de invernadero y la revolución
industrial contribuyen al recalentamiento mundial.
Discutir por qué se esperara que la lluvia no contaminada tenga
un pH menor que siete.
Listar dos fuentes de SO2.
Discutir cómo SO2 se convierte a SO3 en la atmósfera.
Escribir la reacción química que convierte SO3 a ácido
sulfúrico.
Localizar en un mapa de Estados Unidos dónde se esperaría la
lluvia para tener el pH más alto y más bajo y discutir por qué.
Escribir la fórmula química para la caliza y cal viva y
describir cómo se usa la cal viva para reducir las emisiones de
SO2 del humo de las chimeneas.
Definir
“esmog”
y
explique
la
importancia
del
esmog
fotoquímico.
Sugerir cómo los automóviles contribuyen a la formación del
esmog fotoquímico.
Describir las reacciones dentro de un convertidor catalítico
que reduzca la formación del esmog fotoquímico.
Discutir tres contaminantes domésticos significantes y sus
efectos en la salud humana.
17.1 La atmósfera terrestre
Las cuatro zonas de la atmósfera son:
a) troposfera, la capa más cercana a la superficie de
Tierra
b) estratosfera donde se encuentra la capa de ozono
c) mesosfera, “la media capa” entre la estratosfera y
termosfera
d) termosfera o ionosfera, la capa más alta
la
la
El autor señala que el porcentaje de agua en la atmósfera puede
variar grandemente. Puede ser útil a estas alturas discutir con los
estudiantes sobre la humedad relativa. La humedad relativa
simplemente es la proporción real presente de vapor de agua en el
aire comparado con la presión de vapor saturada de agua a la
temperatura de interés. Esta proporción normalmente se expresa como
un porcentaje. El punto de rocío es la temperatura a que un volumen
de aire alcanza la saturación cuando se enfría. Por consiguiente,
cuando la temperatura alcanza el punto de rocío, se formará la
niebla.
17.2 Los fenómenos en las capas externas de la atmósfera
La Aurora boreal, (luces del norte), y la aurora austral (luces del
sur), son el resultado de altas partículas de energía colisionando
con moléculas y átomos en la atmósfera superior. Estas colisiones
producen la formación de especies químicas excitadas que emiten luz
cuando ellas pierden esta energía adicional.
En este capítulo el autor discute el misterio del resplandor de
los transbordadores espaciales. Él señala que a través de un
experimento sin relación, a bordo del transbordador espacial
Discovery, se determinó que el óxido nítrico es el que produce este
resplandor. Éste es otro ejemplo de que en la ciencia, las
respuestas a las preguntas pueden aparecer inesperadamente.
17.3 Disminución del ozono en la estratosfera
La reacción de CFC para disminuir la capa de ozono es un ejemplo
clásico de una reacción de la cadena que tiene etapa(s) de inicio,
etapa(s) de propagación y etapa(s) de terminación. Por ejemplo,
CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl
etapa de inicio
Cl + O3 → Cl + O 2 


Cl + O → Cl + O 2 
etapa de propagación
Cl + CFCl2 → CFCl3 


Cl + Cl → Cl 2

etapa de terminación
Puesto que hay una fuente continua de luz, CFCl3 y Cl2 se pueden
partir y comenzar la reacción en cadena de todos los otros
nuevamente. Está claro por qué se firmó el protocolo de Montreal.
17.4 Los volcanes
Un volcán activo es una contaminación tremenda al medioambiente. Él
descarga varios gases, incluyendo CO2, HCl, HF, y H2 S. Él también
produce partículas de materia que pueden ser llevadas alrededor del
mundo dependiendo del poder de la erupción.
17.5 El efecto invernadero
El efecto de invernadero es el calor entrampado cerca de la
superficie de la Tierra por gases, particularmente CO2. Se sugiere
que el calor del sol que se entrampa cerca de la Tierra es mas
semejante al vidrio en un invernadero. A mayor concentración de
CO2, mayor espesor del "vidrio" entonces más calor se retiene. La
evidencia parece indicar que la combustión de combustibles fósiles
y la deforestación de grandes regiones de tierra tienen ventaja
para un incremento en el nivel de CO2.
17.6 La lluvia ácida
La conversión de azufre en combustibles fósiles a SO2 y SO3 y la
reacción de estos compuestos para formar H2SO4 resulta en lo que se
conoce como lluvia ácida. Puesto que ambos SO2 y H2SO4 pueden
reaccionar con CaCO3, muchas de las estatuas famosas y edificios
alrededor del mundo han sido dañados. Los esfuerzos se están
dirigiendo en bajar el SO2 producido por el azufre quitando de los
combustibles fósiles antes de que ellos se quemen, quemando
combustibles fósiles que naturalmente contienen menos azufre, y
quitando SO2 de las descargas de combustión.
17.7 El esmog fotoquímico
El esmog fotoquímico se forma por la reacción de la luz solar con
contaminantes formados por la descarga automovilística. Parece
irónico que la destrucción del ozono sea una preocupación en la
atmósfera superior cuando es un problema de contaminación en áreas
donde el esmog fotoquímico existe. El uso de convertidores
catalíticos ha disminuido el problema y existe la evidencia de que
próximamente pueden ser concluidos estudios que controlen el esmog.
17.8 Contaminación doméstica
Dependiendo en la región del país en que uno vive, es posible que
la casa de uno, edificios de oficinas y escuelas están siendo
infiltrados por gas radón. Existe la controversia considerable
sobre los efectos de salud del radón y su decadencia de productos.
Actualmente, el EPA recomienda que la acción terapéutica se tome si
el nivel de radiactividad debido al radón excede cuatro pico curies
por litro de aire.
El monóxido de carbono es un contaminante doméstico común y que
causa varias muertes por año. Este gas desplaza el oxígeno en la
sangre y se puede acumular causando la muerte con el tiempo.
Relativamente los detectores económicos de CO, más semejantes a los
detectores de humo, están comercialmente disponibles para proteger
contra la acumulación de CO.
Por último, el formaldehído puede ser un problema especialmente
en áreas donde la nueva construcción se ha completado o la nueva
carpeta ha sido instalada. Desafortunadamente, algunos individuos
se sensibilizan al formaldehído, esto significa que la presencia de
cantidades sumamente pequeñas puede causar reacciones alérgicas
severas. Algunos nuevos edificios de oficinas han quedado vacíos
por un largo periodo para permitir que por medio de los sistemas de
ventilación se baje la concentración de formaldehído a niveles
aceptables.