CIENCIAS 16

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QUÍMICA TEMA <strong>16</strong> CONTAMINACIÓN AMBIENTAL DESARROLLO DEL TEMA O 2 I. DESTRUCCIÓN DEL OZONO EN LA ATMÓSFERA Según se ha mencionado, el ozono de la estratosfera evita que la radiación UV del Sol llege a superficie de la Tierra. La formación de ozono en esta región comienza con la fosodisación del oxígeno molecular por la radiación solar de una longitud de inda menor que 240 nm, O 2 UV
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Los átomos de oxígeno en la ecuación provienen de la descomposición fotoquímica del oxígeno y del ozono, antes descrita. Observe que el átomo de Cl funciona como catalizador en el mecanismo de la reacción representada por las ecuaciones, dado que no se consume, por tanto puede participar en muchas reacciones de este tipo. Un átomo de Cl es capaz de destruir más de 100 000 moléculas de O 3 antes que alguna otra reacción lo elimine. La especie CIO (monóxido de cloro) es un intermediario porque es un producto del primero paso elemental [ecuación (17.4)], y se consume en el siguiente paso [ecuación (17.5)]. Este mecanismo de destrucción de ozono se ha comprobado por la detección de ClO en la estratosfera en años recientes. Como se observa en la figura 17.7, la concentración de O3 disminuye en las regiones donde hay más cantidad de ClO. Otro grupo de compuestos capaces de destruir el ozono de la estratosfera son los óxidos de nitrógeno, representado por NOx (como NO y NO2). Estos compuestos provienen de los gases expulsados por los aviones supersónicos que vuelan a gran altura, así como por procesos naturales y algunos otros procesos efectuados por el hombre en la tierra. La radiación solar descompone una cantidad considerable de otros óxidos de nitrógeno en óxido nítrico solar descompone una cantidad considerable de otros óxidos de nitrógeno en óxido nítrico (NO), que también destruye la capa de ozono de la siguiente manera: Global: O 3 → O 2 + O NO + O 3 → NO 2 + O 2 NO 2 + O → NO 2 + O 2 2O 3 → 3O 2 En este caso, el NO es el catalizador y el NO 2 es el intermediario. El dióxido de nitrógeno también reacciona con el monóxido de cloro formando nitrato de cloro: ClO + NO 2 → ClONO 2 El nitrato de cloro es más o menos estable y hace las veces de un “depósito de cloro”, otro factor que también contribuye a la destrucción del ozono de la estratosfera en los polos Norte y Sur. II. ESMOG FOTOQUÍMICO La palabra “smog” se acuñó originalmente para describir la contaminación de humo y neblina que cubrió de Londres en la década de 1950. El principal responsable de esta nube dañina fue el dióxido de azufre. En la actualidad, es más común hablar de esmog fotoquímico, que se forma por la reacción de los gases que emanan de los automóviles en presencia de la luz solar. Los gases que escapan de los automóviles contienen sobre todo NO, CO y varios hidrocarburos crudos. Estos gases se conocen como contaminantes primarios porque desencadenan una serie de reacciones fotoquímicas que producen contaminantes secundarios. Los contaminantes secundarios están constituidos, principalmente, por NO 2 y O 3 y son responsables de la acumulación del esmog. El óxido nítrico es el producto de la reacción entre el nitrógeno y el oxígeno atmosféricos que se lleva a cabo en los motores de los automóviles a temperaturas elevadas: N 2(g) + O 2(g) → 2NO (g) El óxido nítrico se libera a la atmósfera y rápidamente se oxida a dióxido de nitrógeno: 2NO (g) + O 2(g) → 2NO 2(g) La luz solar cataliza la descomposición fotoquímica del NO 2 (a una longitud de onda poco menor de 400 nm), que se transforma en NO y O: NO 2(g) + hv → NO (g) + O (g) El oxígeno atómico es una especie muy reactiva y puede desencadenar varias reacciones importantes, como la formación del ozono: O (g) + O 2(g) + M → O 3(g) + M Donde M es alguna sustancia inerte, como N2. El ozono ataca los enlaces C = C del hule: R R R O H R R 2 O C = C + O 3 C C C = O + O = C + H 2 O 2 R R R O O R R Donde R representa un grupo de átomo de C e H. En las zonas muy contaminadas por el tráfico, la reacción puede ocasionar que los neumáticos de los automóviles se resquebrajen. Los tejidos pulmonares y otras moléculas biológicas resultan dañados por razones similares. El ozono también se forma por un conjunto de reacciones muy complejas en las que participan hidrocarburos crudos, óxidos de nitrógeno y oxígeno. Uno de los productos de estas reacciones es el nitrato de peroxiacetilo (PAN, por sus siglas en inglés): CH 3 – C – O – O – NO 2 O El PAN es un poderoso lacrimógeno (produce lagrimeo) y causa dificultad para respirar. En la figura 17.25 se muestra las variaciones características de los contaminantes primarios y secundarios en el transcurso de un día. A temperatura hora, la concentración de NO 2 es muy baja. Tan pronto como la radiación solar penetra a la atmósfera, se forma más NO 2 a partir de NO y O 2 . Observe que la concentración de ozono permaneces baja en las primeras horas de la mañana. A medida que aumenta la concentración de los hidrocarburos crudos. TEMA <strong>16</strong> QUÍMICA 2 2 SAN MARCOS REGULAR 2014 – II
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