Química de la atmósferaCapítulo 17

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Fijación Industrial

NitrógenoJuvenil fijo

El ciclo del nitrógeno

17.1

Desnitrificación

Fijación industrial

Rocas ígneas

Fijaciónbiológica

Amoniaco

Proteínas

Nitrógeno atmosférico

Reducciónde nitratos

Fijación atmosférica

Oxido nitroso

Nitritos

NitratosA los mantos

freáticos

Desechos animalesy vegetales,organismos muertos

Nitrógenojuvenil fijo

Fijación del nitrógeno atmosférico

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

2NO2 (g) + H2O (g) HNO2 (ac) + HNO3 (ac)

Fijación del nitrógeno industrial

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)catalizador

N2 (g) + O2 (g) 2NO (g)energía

eléctrica

17.1

NH3 + 2O2 HNO3 + H2O

NH3 + HNO3 NH4NO3

CH4 + 2H2O 4H2 + CO2

El ciclo del oxígeno

17.1

Sedimentos

Interperismooxidativo

Vulcanismo

Sedimentos

Zona fótica

Fitoplancton

Filtro de ozono

Radiación ultravioleta de alta energía

Troposfera

Estratosfera

Mesosfera

Termosfera

17.1

Transbordadorespacial

Auroraboreal

Estrellafugaz

Capa de ozono

Concord

Monte Pinatubo

Ter

mós

fera

Me´

sosf

era

Est

rato

sfer

aT

ropo

sfer

a

e-

p+

+ O O* + e-

O* O + h

+ N2 N2* + p+ + e-+

+N2* N2 + h+

verde y rojo

azul y violeta

O + NO NO2*

NO2* NO2 + h

La sección de la cola resplandeciente del transbordador espacial

anaranjado

17.2

Química de Rxs en la termosfera

Disminución del ozono en la estratosfera

17.3

UVO2 O + O

< 240 nm

O + O2 + M O3 + M

O3 producción

O3 destrucción

O3 O + O2

UV

O + O3 2O2

Equilibrio dinámico

Concentración constante de O3 en la

estratosfera

UV

Capa de ozono

Disminución del ozono en la estratosfera

Destrucción antropogénica O3

CFCl3 CFCl2 + ClUV

CF2Cl2 CF2Cl + ClUV

Cl + O3 ClO + O2

ClO + O Cl + O2+

O3 + O 2O2

Cl cataliza la reacción

Uso de CFCs

17.3

Reciclables

No Reciclables

Aire acondicionado para automóviles

Refrigeracióncomercial

Solventes para limpiar

Otros usos (Esterilización ,refrigeración doméstica)

Aerosoles

Espumas para otros usos

Espumas aislantes

Las variaciones en las concentraciones de O3 y ClO con la latitud

17.3

Latitud

Mon

óxid

o de

clo

ro (

ppm

m e

n vo

lum

en)

Ozo

no (

ppm

m e

n vo

lum

en)

Las nubes polares de la estratofera mantienen una superficie para las reacciones:

Cl2 + h 2ClLa luz del sol primaveral

HCl + ClONO2 Cl2 + HNO3

Disminución de O3 en la Antártida (en púrpura) 17.3

2H2S (g) + 3O2 (g) 2SO2 (g) + 2H2O (g)

SO2 (g) + OH (g) HOSO2 (g)

SO3 (g) + H2O (g) H2SO4 (g)

H2SO4 los aerosoles tienen un efecto de enfriamiento local en la atmósfera. 17.4

HOSO2 (g) + O2 (g) HO2 (g) + SO3 (g)

Al mecanismo por el cual los gases de la atmósfera atrapan el calor cerca de la superficie de la Tierra se le conoce como efecto invernadero.

17.5

H2O + h H2O*

CO2 + h CO2*

Longitud de onda (nm)

Radiación terrestre saliente

Radiación tsolar entrante

Ene

rgía

¿Por qué N2 y O2 no contribuyen al efecto invernadero?

N2 y O2 no pueden absorber la radiación

IR.

3 modos de

vibración de H2O 2 de los modos de vibración de

CO2 17.5

El ciclo del carbono

17.5

Dióxido de carbonoatmosférico

Respiraciónvegetal

Respiraciónanimal

Respiracióndel suelo

Asimilacionpor las plantas

DescomposiciónDesechos

Respiraciónde las raíces

Variación en la concentración CO2 en Mauna Loa

17.5

Con

cent

raci

ópn

de C

O2

(pp

m e

n vo

lum

en)

Fuentes de emisiones de CO2 en Estados Unidos

17.5

Producción de

electricidad

Vehículos automotores

Calefacció doméstica

Industria

Temperatura de la superficie de la Tierra de 1880 a 1996

17.5

Tem

per

atur

a (°

C)

pH de la precipitación

media en 1994

SO2 (g) + OH (g) HOSO2 (g)

SO3 (g) + H2O (g) H2SO4 (g)

HOSO2 (g) + O2 (g) HO2 (g) + SO3 (g)

La lluvia ácida

17.6

CaCO3 (s) + H2SO4 (aq) CaSO4 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

2CaCO3 (s) + 2SO2 (g) + O2 (g) 2CaSO4 (s) + CO2 (g)

17.6

17.6

Predomina el CO2 y el aire

Chimenea

Cámara de purificación

SuspensiónAcuosa deCaO

Horno

Carbón

Aire

17.7

El esmog fotoquímico se forma por las reacciones de los gases de escape automovilístico en la presencia de la luz del sol.

Los contaminantes primarios: NO, CO e hidrocarburos crudos

Los contaminantes secundarios : NO2 y O3

N2 (g) + O2 (g) 2NO (g)

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

NO2 (g) + h NO (g) + O (g)

O (g) + O2 (g) + M O3 (g) + M

17.7

Hidrocarburos

Mediodía

Co

nce

ntr

aci

on

es r

ela

tiva

s

Fuentes de radiación ambiental 17.8

U23892

4.51 x 109 yrTh234

9024.1 days

Pa23491

1.17 minU234

922.47 x 105 yr

Th23090

7.5 x 104 yrRa226

881.6 x 103 yr

Rn22286

3.82 d

Otros tiposde radiación natural

Pruebasclínicas

Otras radiacionesproducidas porel hombre 3%

Pruebas nucleares 2%