El aire y sus contaminantes




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títuloEl aire y sus contaminantes
fecha de publicación21.10.2016
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EL AIRE Y SUS CONTAMINANTES.



La atmósfera terrestre, es una capa gaseosa que rodea la superficie de la Tierra. Por lo general se divide la atmósfera en tres partes, la troposfera, la estratosfera y la ionosfera.

La troposfera comprende a los primeros 15 kilómetros de la atmósfera sobre la superficie terrestre. Se caracteriza por un descenso continuo de temperatura conforme se llega a la parte más alta. En ella se desarrollan la mayor parte de las nubes y las condiciones meteorológicas.

La estratosfera es la parte de la atmósfera que se extiende aproximadamente desde los 15 hasta los 40 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. La temperatura de la estratosfera varía entre los –10ºC y –60ºC. Al límite entre la estratosfera y la troposfera a veces se le llama tropopausa.

La ionosfera es la parte más alta de la atmósfera, se extiende aproximadamente desde los 40 hasta los 150 Km. sobre la superficie de la Tierra. La parte más alta de la ionosfera se llama exosfera.

La mayoría de los gases están concentrados en la troposfera y hay una disminución gradual en la masa de los gases a medida que se alcanzan mayores alturas.

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El aire está compuesto por diferentes gases mezclados a manera de solución.

El vapor de agua representa el 1% del aire, el gas en mayor concentración es el nitrógeno (N2) con un 78.09%, le sigue el oxígeno (O2) con el 20.95% y el argón (Ar) con 0.93%.

Existen otros gases en cantidades mínimas, estos gases son importantes para la química de la atmósfera.

Entre los diferentes rastros de gases menores presentes se encuentran el bióxido de carbono (CO2), el neón (Ne), el helio (He), el kriptón (Kr), el metano (CH4), el hidrógeno (H2), el xenón (Xe), el ozono (O3) y el radón (Rn)

Algunos rastros de gases que no se encuentran normalmente presentes en la atmósfera y se presentan como resultado de las actividades humanas se les denominan contaminantes.

Principalmente el bióxido de azufre (SO2), el monóxido de dinitrógeno (N2O), el monóxido de nitrógeno (NO) y los clorofluorocarbonos (CFC) un ejemplo de estos últimos es el freón 12 que se utiliza como refrigerante.
Debido a las actividades humanas, cada día se liberan a la atmósfera grandes cantidades de gases contaminantes, a continuación se verá el origen de algunos gases con más detalle.

Los seres humanos liberan dióxido de carbono a la atmósfera mediante la combustión de grandes cantidades de combustibles como el petróleo, gas, carbón, y madera. Por ejemplo:

Carbón: C(s) + O2(g)  CO2(g)
Gasolina (C8H18) 2C8H18(l) + 25O2(g)  16CO2(g) + 18H2O(g)
En estos procesos también se genera monóxido de carbono (CO) si no hay el suficiente oxígeno en la atmosfera.
Dióxido de azufre (SO2): Existen pocas fuentes naturales de dióxido de azufre (los volcanes, los manantiales de aguas termales), pero la mayor parte del dióxido de azufre de la atmósfera se origina en la combustión de carbón, petróleo o gas natural que contiene cantidades importantes de azufre. La combustión de los combustibles convierte en dióxido de azufre todo el azufre que puede estar presente como elemento azufre (S) o como ácido sulfhídrico (H2S) u otros compuestos que contienen azufre.
Ecuación de producción de SO2 S + O2 → SO2


Monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2): Esta mezcla de óxidos de nitrógeno que suelen indicarse como NOx, es un componente importante de los gases de emisión de los automóviles. Cuando se utiliza aire como fuente de oxígeno en los motores de gasolina, se hace reaccionar nitrógeno y oxígeno a medida que pasan a través de las cámaras caloríficas de los motores para producir una mezcla de monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno.
N2 (g) + O2 (g)  2NO (g)
2NO (g) + O2 (g)  2 NO2 (g)
El dióxido de nitrógeno se descompone en presencia de la luz solar para producir átomos de O:
NO2 (g)  NO (g) + O (g)
Estos átomos de oxígeno O reaccionan con el O2 para producir ozono O3.
O (g) + O2 (g)  O3 (g)
El ozono es altamente reactivo y reacciona con algunos hidrocarburos para producir compuestos orgánicos que contienen oxígeno.

Puesto que el proceso es iniciado por la luz del sol, los productos son llamados algunas veces contaminantes fotoquímicos. Estas sustancias son tóxicas y muy irritantes para los ojos, piel y vías respiratorias.
Existen sólidos y líquidos que también contaminan.
Pequeñas partículas: Suspendidas en el aire, son otro contribuyente importante a la contaminación del aire. Las partículas pueden consistir en líquidos o sólidos y varían en diámetro de 0.01 m a 100 m (el micrómetro m, llamado antes micra, es 10-4 cm). Una fuente principal es el humo de la combustión del carbón. Los procesos industriales también introducen en el aire materia en forma de partículas. El escape de los automóviles contiene partículas en suspensión.

Las partículas reducen la visibilidad y constituyen una amenaza para la salud; causan daño a los pulmones y pueden ser tóxicas. Las sustancias carcinogénicas pueden estar contenidas en partículas muy diminutas de hollín. Las partículas en el escape de los automóviles contienen plomo, una sustancia tóxica que proviene de los compuestos de plomo y se añaden a la gasolina para aumentar la eficiencia del motor.

CONTAMINANTES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
Se llaman contaminantes primarios aquellos emitidos directamente al aire a partir de fuentes identificables. (Por ejemplo, SO2, NO etc.)
Se llaman contaminantes secundarios los que se generan en la atmósfera mediante cambios químicos de los contaminantes primarios.
INVERSIÓN TÉRMICA
La inversión térmica es un fenómeno natural que ocurre durante las noches o en el día en muchas partes del mundo, el problema en la Cd de México son los altos niveles de contaminación que se pueden alcanzar durante una inversión térmica poniendo en riesgo la salud humana. En una inversión térmica la atmósfera esta quieta no hay turbulencias ni movimiento verticales de aire. Los contaminantes no se dispersan hacia las capas superiores sino se acumulan sobre la ciudad.

Normalmente durante el día el sol calienta el aire cercano a la superficie terrestre ese aire se expande y se eleva arrastrando a los contaminantes. A su vez el aire frio de las áreas elevadas que es más denso baja hacia la superficie de la tierra por que el aire caliente se está elevando. Así es que gracias a esta continua mezcla de gases por convección los contaminantes no alcanzan niveles peligrosos para la salud.

Pero en algunas ocasiones entra una masa de aire fresco y se coloca debajo de la masa de aire tibio, entonces la masa de aire tibio queda atrapado entre la masa de aire frío de la superficie y la capa superior de aire frio, esto impide que asciendan las corrientes de aire, a este fenómeno se le llama inversión térmica.

ESMOG
A la contaminación atmosférica de las áreas urbanas se les designa comúnmente con el nombre de smog. Podemos hablar de dos tipos de smog, el clásico y el fotoquímico.

El smog clásico presenta características reductoras, es decir hay bajo contenido de oxígeno.

En comparación el fotoquímico se caracteriza por una actividad química muy intensa y presenta una cadena de reacciones todas debidas a la presencia de luz solar.

LLUVIA ÁCIDA.
Todos los óxidos producidos por la combustión, cuando entran en contacto con las gotas de agua de la atmósfera reaccionan produciendo ácidos.

La lluvia que se forma con esta agua es ácida y tiene un sinnúmero de efectos dañinos. Disminuye el tiempo en que se deterioran las piedras de los edificios. Su acidez es tal que disuelve algunos compuestos como los carbonatos de las piedras dejando una capa polvorienta. Aumenta la acidez de los lagos y ríos afectando el crecimiento y desarrollo de los peces. Hace árida la tierra por que arrastra algunos minerales, etc.
Ejemplo de formación de ácidos para la lluvia ácida.
SO3 + H2O H2SO4



Bibliografía utilizada para el artículo:


Daub.G.W. y Seese. W.S. 2007. Química. Pearson Educación. México.

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