Química de l'atmósfera

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Diagrama de les sustances químiques y procesos de tresporte rellacionaos cola composición de l'atmósfera.

La química de l'atmósfera ye una caña de la ciencies de l'atmósfera na que s'estudien los procesos químicos que tienen llugar na atmósfera de la Tierra y d'otros planetes. Caracterizar pola enorme dilución de les sustances presentes nella y pola influencia de les radiaciones presentes sobre diches sustances.[1]

Ye un campu multidisciplinar d'investigación y ta conectada cola química ambiental, la física, la meteoroloxía, los modelos informáticos, la oceanografía, la xeoloxía, la vulcanoloxía y otres disciplines. La investigación nesti campu ta tamién bien conectada con otres árees d'estudiu como la climatoloxía.[2]

Dellos exemplos de temes que fueron estudiaos pola química de l'atmósfera son la agua acedo, el smog fotoquímicu y el calentamientu global. La química atmosférica trata d'entender les causes d'estos problemes y, en llogrando una comprensión teórica de los mesmos, atopar soluciones posibles que puedan ser comprobaes y evaluar los efectos de los cambeos nes polítiques gubernamentales.

Composición de l'atmósfera[editar | editar la fonte]

Composición media del aire atmosférico secu,[3] en % en volume
Gas según NASA
Nitróxenu, N2 78.084%
Osíxenu, O2 20.946%
Argón, Ar 0.934%
Constituyentes menores (en ppm)
Neón, Ne 18.18
Heliu, He |

5.24

Metanu, CH4 1,7
Kriptón, Kr 1,14
Hidróxenu, H2 0,55
Enagua
Vapor d'agua Bien variable;
típicamente, un 1%

Notes: les concentraciónes de CO2 y CH4 varián cola estación meteorolóxica, y col llugar xeográficu. La masa molar media del aire ye 28,97 g/mol.

Concentración Total d'ozonu nel hemisferiu Sur (1957-2001) y furacu na capa d'ozonu.

Historia[editar | editar la fonte]

Los antiguos griegos consideraben al aire como unu de los cuatro elementos, pero los primeros estudios científicos de la composición atmosférica empezaron nel sieglu XVIII. Químicos como Joseph Priestley, Antoine Lavoisier y Henry Cavendish fixeron les primeres midíes de la composición de l'atmósfera.

A finales del sieglu XIX y empiezos del XX l'interés mover escontra los constituyentes qu'apaecíen en concentraciones bien pequeñes. Un afitáu particularmente importante pa la química atmosférica foi'l descubrimientu del ozonu por Christian Friedrich Schoenbein en 1840.

Nel sieglu XX, la ciencia atmosférica pasó d'estudiar la composición del aire a considerar cómo camudaren col tiempu les concentraciones de gases traza na atmósfera y los procesos químicos que crean y destrúin los componentes del aire. Dos exemplos especialmente importantes d'esta cuestión fueron la esplicación de cómo se crea y caltiense la capa d'ozonu, obra de los astrónomos Sydney Chapman y Gordon Dobson, y l'esplicación de la borrina fotoquímico por Arie Jan Haagen-Smit. Estudios posteriores sobre la cuestión del ozonu conducieron al llogru del premio Nobel de Química en 1995 a Paul Crutzen, Mario Molina y Frank Sherwood Rowland.[4]

Nel sieglu XXI l'enfoque d'estudiu ta camudando de nuevu. La Química de l'atmósfera estúdiase cada vez más como una parte de les Ciencies de la tierra. En llugar de concentrase sobre la química atmosférica de manera aisllada, l'enfoque agora consiste en velo como una parte d'un sistema xuntu al restu de l'atmósfera de la Tierra, la biosfera y la geosfera. Un filo conductor especialmente importante pa esti enfoque formar les relaciones ente la química y el clima, como los efectos del cambéu climáticu sobre la recuperación del furacu d'ozonu y viceversa, y amás la interacción de la composición de l'atmósfera colos océanos y ecosistemes terrestres.

Metodoloxía[editar | editar la fonte]

Los trés elementos centrales pal estudiu de la química atmosférica son les observaciones, les midíes de llaboratoriu y l'estudiu de modelos teóricos. El progresu nesta disciplina ye por cuenta de la interacción ente estos componentes que formen un tou completu. Por casu, les observaciones pueden dicinos qu'esiste más d'un compuestu químicu que primeramente s'especuló la so esistencia. Esto va aguiyar nuevos modelos y estudios de llaboratoriu que van amontar la nuesa comprensión científica hasta'l puntu en que podamos esplicar nustras observaciones.

Observación[editar | editar la fonte]

Les observaciones de la química atmosférica son esenciales pa la nuesa comprensión. Observaciones rutinaries de la composición química fálennos de los cambeos na composición atmosférica col tiempu. Un exemplu significativu d'esto ye la curva de Keeling - una serie de midíes dende 1958 hasta l'actualidá qu'amuesen una crecedera continua de la concentración de dióxidu de carbonu.

Diagrama del conteníu de vapor na atmósfera terrestre.

Estes observaciones facer dende observatorios como Mauna Loa y en plataformes móviles a bordu d'aviones (como la Facility for Airborne Atmospheric Measurements del Reinu Xuníu), barcos y globos. Les observaciones de la composición de l'atmósfera fáense cada vez más dende satélites que porten preseos como GOME y MOPITT que nos dan una imaxe global de la contaminación y la química del aire. Les observaciones en superficie tienen la ventaya de suministrar rexistros al llargu plazu con gran resolvimientu temporal pero tán llindaes al espaciu horizontal y vertical dende'l que se realicen diches observaciones. Dellos preseos con base na superficie de la Tierra como LIDAR pueden suministrar perfiles de concentración de sustances químiques y aerosoles pero tán acutaos inda a la rexón que pueden cubrir. Munches observaciones tán disponibles en llinia nes bases de datos observacionales de química atmosférica.

Midíes de llaboratoriu[editar | editar la fonte]

Les midíes feches en llaboratoriu son esenciales pa la nuesa comprensión de les fontes y sumidorios de contaminantes y compuestos presentes na naturaleza. Los estudios de llaboratoriu dícennos qué gases reaccionen con otros y con qué velocidá reaccionen. Les midíes d'interés inclúin reacciones en fase gaseosa, sobre superficies y na agua. La fotoquímica tamién ye importante pa cuantificar la velocidá cola que la lluz del Sol estrema a les molécules, los productos que se formen y dellos datos termodinámicos como los coeficientes de la llei de Henry.

Modelos[editar | editar la fonte]

Pa resumir y comprobar la comprensión teórica de la química de l'atmósfera, úsense modelos informáticos, comolos modelos de tresporte químicu. Los modelos numbéricos resuelven les ecuaciones diferenciales que gobiernen les concentraciones de sustances químiques. Pueden ser bien simples o bien complicaos.

Dos modelos informáticos qu'amuesen la concentración de metanu na atmósfera, al nivel de la superficie y na estratosfera.

Nos modelos numbéricos hai que compensar el númberu de sustances y reacciones químiques contemplaes frente a la representación del tresporte y amiestu na atmósfera. Por casu, un modelu de caxa podría incluyir cientos o inclusive miles de reacciones químiques pero namái va representar d'una manera bien somera los procesos d'amiestu na atmósfera. En contraste, los modelos 3D representen munchos de losprocesos físicos de l'atmósfera pero, por cuenta de llimitaciones de los recursos informáticos, van contemplar bien poques reacciones y compuestos químicos. Los modelos pueden usase pa interpretar observaciones, comprobar la comprensión de les reacciones químiques y predicir les concentraciones de compuestos químicos na atmósfera. Un enfoque importante d'actualidá consiste en convertir los módulos de química atmosférica nuna parte de los modelos del sistema global terrestre nos que pueden estudiase los enllaces o relaciones ente clima, composición atmosférica y la biosfera.

Dellos modelos construyir con xeneradores de códigu automáticu como Autochem o KPP. Nesti acercamientu escueye un conxuntu de constituyentes y un xenerador de códigu automáticu van escoyer les reacciones qu'afecten a esos constituyentes nun catálogu de bases de datos de reacciones. Una vegada que s'escoyeron les reacciones, les ecuaciones diferenciales ordinaries que describen la so evolución nel tiempu construyir de manera automática.

Procesos químicos na troposfera[editar | editar la fonte]

La troposfera ye la rexón inferior de l'atmósfera y nella tienen llugar dalgunos procesos básicos como:[5]

  • Ciclu fotoquímicu básicu del NON2, NON y ozonu (O3)

y d'últimes

Formación del ozonu.

  • Fotólisis del ozonu y formación del radical OH·

  • Formación del radical NON3: A partir del radical OH fórmense los ácidos nítrico y nitroso.

Química de los halóxenos na estratosfera.

Procesos químicos na estratosfera[editar | editar la fonte]

L'ozonu ye'l gas más interesante dende'l puntu de vista químicu na estratosfera.[6]

  • Destrucción d'ozonu: ciclos catalíticos.
Artículu principal: Destrucción de la capa d'ozonu

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. Introducción a la química ambiental. Stanley Y. Manahan. Editorial Reverté, 2007. ISBN 8429179070 Pág. 7
  2. Introducción a la química ambiental. Stanley Y. Manahan. Editorial Reverté, 2007. ISBN 8429179070 Capítulos 8, 9 y 10. Páxines 353-490
  3. Química física del ambiente y de los procesos medioambientales. Juan Y. Figueruelo, Martín Marín Dávila. Editorial Reverté, 2004. ISBN 8429179038 Pág. 12
  4. Nota de prensa sobre'l premiu Nobel de Química 1995
  5. Contaminación atmosférica. Ernesto Martínez Ataz (coord.), Yolanda Díaz de Mera Morales (coord.). Editorial Univ. de Castiella La Mancha, 2004. ISBN 8484273245 Química de la troposfera. Beatriz Cabanes Galán.
  6. Química física del ambiente y de los procesos medioambientales. Juan Y. Figueruelo, Martín Marín Dávila. Editorial Reverté, 2004. ISBN 8429179038 Cap. 8

Llectures adicionales[editar | editar la fonte]

N'español[editar | editar la fonte]

  • Brown, Theodore L.; Bursten, Bruce Y.; Burdge, Julia R. (2004). Química: la ciencia central. Pearson Educación. ISBN 970-26-0468-0 Cap. 18.
  • Baird, Colin. (2001). Química ambiental. Editorial Reverté. ISBN 84-291-7902-X Parte I: cap. 1 a 5.
  • Martínez Ataz, Ernesto; Díaz de Mera Morales, Yolanda. (2004). Contaminación atmosférica. Ediciones de la Universidá de Castiella-La Mancha. ISBN 8484273245

N'inglés[editar | editar la fonte]

  • Wayne, Richard P. (2000). Chemistry of Atmospheres (3rd Ed.). Oxford University Press. ISBN 0-19-850375-X
  • Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N. (2006). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change (2nd Ed.). John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0-471-82857-2
  • Finlayson-Pitts, Barbara J.; Pitts, James N., Jr.; (2000) Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere. Academic Press. ISBN 0-12-257060-X
  • Warneck, Peter (2000). Chemistry of the Natural Atmosphere (2nd Ed.). Academic Press. ISBN 0-12-735632-0
  • Brasseur, Guy P.; Orlando, John J.; Tyndall, Geoffrey S. (1999). Atmospheric Chemistry and Global Change. Oxford University Press. ISBN 0-19-510521-4

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]

N'español[editar | editar la fonte]

N'inglés[editar | editar la fonte]

Química de la atmósfera