Química y clima

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quimica y clima

Alejandro Martínez Vega >

1. Introducción

La química es una ciencia que abarca una gran cantidad de ámbitos científicos. Entre los cuales, uno es el clima. Y es que la química también se encarga de estudiar las reacciones y procesos que se producen en nuestra atmósfera. Así como de buscar soluciones a problemas actuales, o a futuros problemas.

A continuación, voy a explicar cómo se encarga en parte la química de estudiar dichos procesos. Y también veremos como la química puede ser de gran ayuda en problemas tan serios y complicados como podría ser la contaminación atmosférica.

2. La troposfera

La Troposfera es la parte de la atmósfera, que tal vez sea la más importante. Ya que forma parte de la biosfera, por estar en contacto con la superficie terrestre. En ella se producen casi todos los cambios climáticos como: el viento, la nieve, la lluvia, etc. Y tiene una extensión de entre 6 y 20 Km.

Además, también es en ella dónde se producen la mayoría de las reacciones químicas de las atmosfera.

2.1 Reacciones en la troposfera

En la troposfera, como ya he mencionado, se producen varias reacciones químicas. Pero las principales son las “reacciones fotoquímicas”. Las cuáles se producen solo en presencia de luz, y producen radicales libres en las moléculas. Estos radicales juntos con los gases contaminantes emitidos por los seres humanos, producen los llamados contaminantes secundarios. Como son los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos.

clip_image004Principales formaciones de grupos radicales:

– Formación del radical OH:
– Formación del radical NO3:

NOTA*(Las reacciones fotoquímicas o fotorreacciones, solo se producen en presencia de luz. Porque ésta, lleva a la molécula a un estado excitado en el que contiene más energía que en el estado fundamental. Y por lo tanto la molécula es mas reactiva.)

3. Contaminantes

Los gases contaminantes que emitimos los seres humanos, también tienen un efecto en el clima como veremos a continuación. Estos gases son popularmente ya conocidos como CFCs. Y son dañinos para la capa de ozono por la siguiente cuestión:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O2 → Cl + O2

Y el ozono:

O3 + O → 2 O2

El átomo de cloro al actuar como catalizador, no se consume en la reacción y destruye miles de moléculas de ozono. El átomo de bromo es aún mas destructivo.

Algunos CFCs pueden ser por ejemplo:

– Triclorofluorometano (cfc-11): clip_image009

– Diclorodufluorometano (cfc-12):clip_image007

-Triclorotrifluoroetano (cfc-113): clip_image011

Además de estos tres, también está el cfc-114 y el cfc-115. Y otros gases puestos más de moda en la actualidad son los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) porque contaminan menos que los anteriores.

4. Resultados de la Contaminación

Como resultado de la contaminación voy explicar los procesos más comunes que afectan a la atmósfera terrestre y al clima.

4.1 El efecto invernadero: Es el caso más conocido de todos. Debido a los gases descritos en el apartado 3, se produce una retención en nuestra atmósfera de dichos gases que produce un sobrecalentamiento. Qué con el tiempo lleva aumentar la temperatura del planeta lentamente. Esto se ha deducido también al encontrar especies acuáticas que viven en las profundidades y emergen en busca de agua más fría.

NOTA (El efecto invernadero es necesario para la vida humana, sin el, el planeta estaría alrededor de los 18 bajo cero. Pero al emitir demasiados gases hay un desequilibrio)

4.2 El smog: Es un tipo de contaminación que se produce mediante la combinación de gases contaminantes y periodos de altas presiones (que son los anticiclones). Provoca masas de aire estancadas en las ciudades, parecidas a la neblina. Se cree que es muy perjudicial para la salud pudiendo provocar cáncer de pulmón.

El smog fotoquímico: Se da en ciudades con bastante tráfico, cálidas y soleadas. Los principales contaminantes que lo producen son los óxidos de nitrógeno.

El monóxido de nitrógeno se forma cuando el oxígeno y el nitrógeno reaccionan a altas temperaturas. Esto sucede en los motores de combustión de los coches.

N2 + O2 → 2NO

Y como esta molécula se oxida rápidamente en el aire, se transforma en:

2NO + O2 → 2 NO2

A estos compuestos se los denomina: compuestos orgánicos volátiles (COVs).

4.3 La lluvia ácida: La lluvia ácida se forma cuando la humedad se mezcla con los NOx (monóxidos de nitrógeno), SO2 (dióxido de azufre) y SO3 (trióxido de azufre). Qué pueden emitir desde fabricas, hasta automóviles.

El SO2 se produce en gran parte también por las erupciones volcánicas que desprenden grandes cantidades de este gas.

Mediante la quema de combustibles fósiles como el azufre, dicho elemento se oxida dando lugar a la reacción:

S + O2 → SO2

En la industria metalúrgica, se oxida el SO2 mediante la acción del radical hidroxilo:

SO2 + OH → HOSO2

y ésta a su vez:

HOSO2 + O2 → HO2 + SO3

El SO3 con el agua atmosférica se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4).

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l)

El nitrógeno y oxígeno reaccionan también a altas temperaturas en la atmósfera, dando lugar a:

O2 + N2 → 2NO

En los motores de los coches las temperaturas son tan altas que este NO2 se oxida con el oxígeno para formar:

O2 + 2NO → 2NO2

Qué a su vez, reacciona con el agua dando ácido nítrico:

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

La lluvia ácida es muy peligrosa tanto para los cultivos, ya que el ácido los destruye y contamina. Tanto como para las personas ya que puede producir quemaduras. Además también puede matar a todos los peces de un río si cae allí o matar a unos animales que estén pastando en un sitio contaminado.

5. Soluciones químicas a la contaminación

La química no solo está presente en la formación de las sustancias que ayudan a dañar nuestro planeta, sino que también lo está en la investigación y el desarrollo de sustancias que reviertan el efecto causado. Vamos a ver algunos ejemplos:

– Los catalizadores: se usan en los motores con motor de gasolina. Y lo que hacen es disociar el óxido antes de emitirlo a la atmósfera.

– Sustancias “come smog”: hoy día existe arcillas y cerámicas con las que es posible revestir las fachadas y tejados de nuestros edificios, rediciendo hasta en un 98% los elementos tóxicos como el monóxido de nitrógeno.

Estas pueden ser algunas de las soluciones a corto plazo para la contaminación. Pero la química ya está puesta en encontrar nuevas soluciones que sean definitivas.

6. Resumen

La química está presente hoy día en todos los ámbitos que podamos imaginar. En nuestro día a día, en el espacio y también en nuestro clima. Porque todos los contenidos gaseosos que vertimos en nuestra atmósfera influyen en el clima de manera muy notable.

Es por esto que la lluvia ácida, el smog, el efecto invernadero y la inversión térmica (que son cambios de temperatura en puntos geográficos puntuales). Son problemas ampliamente relacionados con ella.

A continuación dejo una imagen explicativa y unos vídeos informativos a modo de resumen:

image

Movimiento de los principales gases y componentes químicos contaminantes en la atmósfera.

Para ver un vídeo sobre los gases de efecto invernadero pinchar aquí.

Para ver vídeo resumen efecto invernadero pinchar aquí.

Para ver un vídeo resumen de la lluvia ácida pinchar aquí.

7. Bibliografía.

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