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viernes, 25 de noviembre de 2016

2.3.4 Las radiaciones del Sol y el esmog fotoquímico

Radiación solar
Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El Sol es una estrella que se encuentra a una temperatura media de 6000 K, en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa que se transforma en energía. Esta energía liberada del Sol se transmite al exterior mediante la radiación solar. El Sol se comporta prácticamente como un cuerpo negro, el cual emite energía siguiendo la ley de Planck a la temperatura ya citada. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera. La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiación, que mide la potencia que por unidad de superficie alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m.


Imagen de: http://www.blogodisea.com/cuales-son-los-lugares-con-mas-radiacion-del-mundo.html

Esmog Fotoquímico

El oxígeno y el ozono son elementos esenciales de la ecología de la Tierra. El oxígeno interacciona con el ozono a diversas temperaturas y a diversas alturas de la atmósfera y la estratósfera.

El ozono es uno de los componentes del esmog fotoquímico; se produce cuando los átomos de oxígeno atómico, formada por el rompimiento del de enlace N-O en el NO2, reaccionan con moléculas de oxígeno molecular.





O2  (luz ultravioleta)→   2O - Oxígeno Atómico
     O + O2    ⇢ O3  =  Ozono


Casi en todos los procesos de combustión se calientan el N2 y el O2 a temperaturas altas, produciendo pequeñas concentraciones de NO.
Los contaminantes primarios son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles.

El monóxido de nitrógeno (u óxido nítrico) se forma cuando el oxígeno y el nitrógeno atmosféricos reaccionan a altas temperaturas. Esta reacción se da, por ejemplo, en los motores de combustión de los automóviles de la siguiente forma:

N2  +  O2 ⇢  2NO

Sin embargo, el óxido nítrico es una molécula altamente inestable en el aire, ya que se oxida rápidamente en presencia de oxígeno, convirtiéndose en dióxido de nitrógeno según la reacción:

2NO + O2   ⇢  2NO2

Entre los compuestos orgánicos volátiles (COVs) se encuentran los hidrocarburos no quemados que pueden ser emitidos también por vehículos, así como disolventes o combustibles que se pueden evaporar fácilmente. También éstos pueden provenir de zonas arbóreas, al emitirse de forma natural hidrocarburos, principalmente isopreno, pineno y limoneno.

Reacciones:
Durante el día el dióxido de nitrógeno se disocia en monóxido de nitrógeno y radicales oxígeno:

NO2 + hv   ⇢   NO + O

El O se combina con oxígeno molecular generando Ozono:

O + O2   ⇢   O3

En ausencia de COVs, éstos se transforman en radicales peroxi que a su vez oxidan al NO: 

ROO + NO   ⇢   RO + NO2

De esta forma el NO no está disponible para reaccionar con el Ozono y éste se acumula en la atmósfera.
Muchos de los radicales RO· generados terminan formando aldehídos. Éstos, cuando la concentración de NO es baja (conforme avanza el día), pueden reaccionar con NO2 dando lugar a compuestos del tipo RCOOONO2 (cuando R es un metilo se denomina peróxido de acetilnitrato, PAN, un compuesto tóxico).
La formación del HNO3 se produce al final del día por reacción del NO2 con radicales oxhidrilo:
NO2 + OH   ⇢   HNO3

Durante la noche los radicales OH· pueden reaccionar con el NO dando ácido nitroso, que se disocia en presencia de luz, pero es estable durante la noche:

OH + NO   ⇢   HONO

HONO + hv   ⇢    OH + NO

Durante la noche las reacciones de esmog fotoquímico se ven muy reducidas al necesitar la luz para funcionar, aunque éstas pueden continuar a través de otros compuestos.  

Imagen de: https://bioygeo3.files.wordpress.com/2014/06/smog_wide-9ad072611f69740122fb2b87ace32c216d5c5147-s40-c85.jpg

-Coronel Lovera Mauricio

Bibliografía:
Javier A. Otoala. (1995). El Sol y la Tierra Una Relación Tormentosa. México: La Ciencia desde México.
Leo J. Malone. (1992). Introducción a la Química. México: Limusa.
Alcantara Barbosa, Maria del Consuelo. (1992). Quimica de hoy : Texto preuniversitario . México: McGraw-Hill.