QUIMICA AMBIENTAL - QUIMICA DO AR (ATMOSFERA)

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QUIMICA AMBIENTAL - Química da Atmosfera 
 
1) Quais são os três gases que constituem a maior parte da 
atmosfera da terra? 
Os principais componentes da atmosfera são Nitrogênio diatômico, N2 
(cerca de 78% das moléculas); oxigênio diatômico, O2 (cerca de 21%); 
argônio, Ar (cerca de 1%). 
 
2) Em qual faixa de altura situa-se a troposfera? E a Estratosfera? 
- Troposfera: contém cerca de 80% dos gases atmosféricos e localiza-se a 
uma altura média de 11 km (no Equador, pode atingir 15 km e, nos polos, 
8 km). 
- Estratosfera: situa-se entre 12 a 30 km de altitude, a pressão é muito 
baixa e a temperatura é cerca de −60ºC. Nessa camada, a atmosfera 
torna-se estável, pois os ventos não são turbulentos. 
 
3) Escreva a equação para a reação química pela qual o ozônio é 
formado na estratosfera. Quais são as fontes das diferentes 
formas de oxigênio usadas como reagentes? 
Ozônio na estratosfera é principalmente produzido a partir de raios 
ultravioleta que reagem com oxigênio: 
O2 + (radiação <240 nm) → 2 O 
O + O2 → O3 
A formação do ozônio se dá em duas etapas: primeiro o gás oxigênio 
(O2(g)) é decomposto pela radiação solar, depois os átomos de oxigênio 
livres reagem com o gás oxigênio, sob a ação da radiação ultravioleta 
(UV), formando o ozônio: 
1ª etapa: O2(g) → 2 O(g) 
2ª etapa: O(g) + O2(g) → 1 O3(g) 
 
 
4) Escreva as duas reações, excetuando as reações catalisadas, 
que contribuem mais significativamente para a destruição do 
ozônio na estratosfera? 
O3 + hν → O2 + O 
O3 + O → O2 + O2 
 
5) Quais são dois dos efeitos sobre a saúde humana que os 
cientistas acreditam ser resultantes da depleção de ozônio? 
Queimaduras graves causadas por exposições diretas a raios solares 
intensos, envelhecimento prematuro, câncer de pele devido à absorção de 
radiação UV-B pelo DNA resultando em reações fotoquímicas que alteram 
o código genético e causam descontrolada divisão celular, resultando em 
câncer. 
 
6) Explique por que o bromo estratosférico decompõe mais ozônio 
do que o cloro? 
Em contraste ao cloro, quase todo o bromo na estratosfera permanece 
nas formas ativas de radicais livres Br e BrO, já que as formas inativas, o 
brometo de hidrogênio, HBr, e o nitrato de bromo, BrONO2, são 
fotoquimicamente decompostas pela luz solar. Além disso, a formação de 
HBr pelo ataque do bromo atômico ao metano é uma reação mais lenta 
que o processo análogo envolvendo cloro atômico, muito mais 
endotérmico e, portanto, com uma energia de ativação mais elevada: 
 
Br + CH4 ➔ HBr + CH3 
 
Uma porcentagem menor de bromo estratosférico existe na forma inativa 
quando comparado ao cloro, pelo fato da velocidade de reação ser mais 
lenta e por causa da eficiência das reações fotocatalíticas de 
decomposição. Por essas razões, o bromo estratosférico é mais eficiente 
na destruição do ozônio que o cloro (por um fator de 40 a 50 vezes), mas 
existe muito menos dele na estratosfera, de tal forma que, em geral, ele é 
menos importante. 
 
 
7) Defina o termo CFCs e escreva as fórmulas dos dois CFCs mais 
comuns. Dê um uso para cada um dos CFCs que você 
mencionou. 
São compostos químicos formados por três 
elementos: carbono (C), flúor (F) e cloro (Cl). Estes compostos fazem 
parte da família dos haletos orgânicos e são sintetizados a partir de 
hidrocarbonetos pela substituição de átomos de hidrogênio por 
halogênios. As composições mais comuns desses haletos são 
os freons triclorofluorometano CCl3F (CFC-11), e diclorodifluorometano 
CCl2F2 (CFC-12). 
O triclorofluorometano (CCl3F), também conhecido por freon-11, CFC-11 e 
R-11, é um líquido incolor e quase inodoro que entra em ebulição a 
temperaturas próximas da temperatura ambiente, é conhecido por ser um 
agente refrigerante, agente expansor na fabricação de espumas de 
poliuretano, propelente em aerossóis e medicamentos, fluido na 
refrigeração comercial, doméstica e industrial. 
Diclorodifluorometano (CCl2F2), normalmente vendido sob a marca Freon-
12, é um clorofluorocarbono halometano (CFC), usado nos refrigeradores 
e usado como propelente para aerossol e medicamentos, agente expansor 
na fabricação de espumas de poliuretano, fluido na Refrigeração 
comercial, doméstica e industrial e, em mistura com óxido de etileno 
como esterilizante. 
 
8) Quais tipos de produtos químicos são propostos como 
substitutos a longo prazo dos CFCs? 
O CFC vem sendo substituído principalmente pelos 
hidroclorofluorcarbonetos (HCFC) e hidrofluorcarbonetos (HFC), que 
causam danos bem menores à estratosfera, embora também contribuam 
para o efeito estufa e para o aquecimento global. 
CFCs: são substâncias artificiais formadas por hidrogênio, cloro, flúor e 
carbono. O seu uso iniciou-se como alternativa provisória aos CFCs, visto 
que apresentam valores inferiores de PDO. O Brasil não produz HCFCs e 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Marca
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Clorofluorocarbono&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Halometano&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Propelente_para_aerossol&action=edit&redlink=1
https://pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/poluicao-atmosferica-gases-efeito-estufa/
 
exporta pequenas quantidades, porém as importações dessas substâncias 
vêm aumentando consideravelmente desde a proibição dos CFCs. 
 
9) Explique por que a destruição de ozônio via reação de O3 com 
oxigênio atômico não ocorre em quantidade significativa na 
estratosfera inferior. 
Nas camadas atmosféricas superiores, onde as radiações UV são mais 
energéticas, há predominância de oxigênio atômico uma vez que a reação 
de decomposição do oxigênio diatômico é favorecida. Na estratosfera, 
grande parte do oxigênio atômico reage rapidamente com o oxigênio 
molecular, de sorte que a velocidade de formação do ozônio é maior que a 
velocidade de decomposição. A concentração de átomos de oxigênio é 
muito baixa na baixa estratosfera (15-25 km de altitude), de tal forma 
que a destruição de ozônio na fase gasosa por reações que necessitam de 
oxigênio atômico é lenta neste local. O tempo de vida médio de uma 
molécula de ozônio a uma altitude de 30 km é de cerca de meia hora; na 
baixa estratosfera, dura meses. 
 
10) Descreva como a emissão natural de SO2 pelos vulcões 
poderia provocar na estratosfera, a destruição de ozônio 
catalisada por cloro. Inclua em sua resposta a reação pela qual o 
HCl é convertido em Cl-. Por que a conversão das partículas de 
aerossóis de N2O5 em ácido nítrico poderia aumentar a taxa de 
ativação do cloro? 
Os vulcões emitem aproximadamente 130-230 milhões de toneladas de 
CO2 na atmosfera a cada ano. Emissões de SO2 a partir de um vulcão 
ativo variam desde menos que 20 toneladas/dia até >10 milhões de 
toneladas/dia de acordo com o estilo de atividade vulcânica e o tipo e 
volume de magma envolvido. Os aerossóis de Enxofre resultaram em uma 
diminuição de 0,5-0,6°C na temperatura terrestre no Hemisfério Norte. Os 
aerossóis de Enxofre aceleraram reações químicas que, junto com o 
aumento dos níveis de cloro estratosférico a partir da poluição dos CFCs 
produzidos pelo homem, destroem grande parte do Ozônio e levam a um 
 
dos mais baixos níveis de Ozônio observados na atmosfera. As erupções 
vulcânicas podem intensificar todos os efeitos climáticos em variados 
níveis. Eles contribuem na depleção da Camada de Ozônio, bem como no 
resfriamento (bloqueio da luz solar) e no aquecimento (Efeito Estufa) da 
superfície terrestre. 
Ainda que o gás HCl (um componente dos CFCs) pode ser efetivo na 
destruição do Ozônio, os últimos estudos mostram que a maior parte do 
HCl vulcânico é confinado a Troposfera (abaixo da Estratosfera), onde ele 
é “lavado” pelas chuvas. Assim, ele nunca tem a oportunidade de reagir 
com o Ozônio. Por outro lado, dados de satélites após as erupções de 
1991 dos vulcões Pinatubo (Filipinas) e Hudson (Chile)mostraram uma 
perda de 15-20% de Ozônio em elevadas latitudes, e uma perda de mais 
de 50% sobre Antártida. Aparentemente as erupções vulcânicas podem 
exercer um papel significante na redução dos níveis de Ozônio de forma 
indireta, não podendo ser atribuído diretamente ao HCl vulcânico. 
O HCl é um ácido forte e facilmente ionizado, representado pela reação: 
 
HCl ➔ H+ + Cl- 
 
O N2O5 é um raro exemplo de um composto que adota duas estruturas 
dependendo das condições: mais comumente é um sal, mas sob outras 
condições é uma molécula. 
Espécies cataliticamente não ativas na forma de HCl e de ClONO2 são 
fotoconvertidas em radicais Cl e ClO em um mecanismo complexo que 
destrói o O3, criando o que se convencionou chamar pelos cientistas de 
‘buraco na camada de ozônio’. 
Cl + O3 → ClO + O2 
OH + O3 → HOO + O2 
ClO + HOO → HOCl + O2 
HOCl (luz solar) → OH + Cl 
 
A conversão ocorre na superfície de partículas (frias) de água, ácidos 
sulfúrico e nítrico (este formado pela interação entre radicais hidroxila e 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Polaridade_molecular
 
NO2 gasoso). Esse mecanismo é responsável por cerca de três quartos da 
destruição do ozônio. Um único radical livre de cloro é capaz de destruir 
100 mil moléculas de ozônio, o que provoca a diminuição da Camada de 
Ozônio e prejudica a filtração dos raios UV. 
Várias teorias foram propostas para explicar a depleção do Ozônio. Entre 
as principais estão: 
1.) a Teoria Dinâmica, propondo que a circulação atmosférica sobre a 
Antártida mudou de tal modo que o ar da troposfera, onde há baixa 
concentração de ozônio, é levado para a baixa estratosfera e, 
consequentemente, reduções dos níveis de ozônio são observadas; 
2.) a Teoria do Óxido de Nitrogênio, que se refere ao aumento de NOx 
produzido pelos efeitos fotoquímicos após um período crítico de 
aparecimento de manchas solares. A presença excessiva de NOx seria o 
responsável pela destruição excessiva de ozônio. 
3.) a Teoria da Química Heterogênea propondo que reações fotoquímicas 
que ocorrem na superfície de partículas minúsculas, presentes em nuvens 
formadas nas condições extremamente frias do inverno polar e conhecidas 
como Nuvens Polares Estratosféricas (PSC – do inglês “Polar Stratospheric 
Clouds”), são responsáveis por uma cadeia de reações que culminam na 
destruição do ozônio. As superfícies dessas partículas agiriam alterando a 
química da estratosfera na região polar, uma vez que os elementos 
produzidos em reações nestas nuvens permitem que componentes não-
reativos, contendo cloro ou bromo, tornem-se reativos. Tais reagentes 
funcionariam como catalisadores em reações que destroem a molécula de 
ozônio de forma extremamente rápida. A Grosso modo, o processo se 
daria pelo aumento do conteúdo de Cl2 por causa das reações 
heterogêneas do HCl e do ClONO2 dentro das PSCs. O HNO3 é sequestrado 
por estas nuvens e o Cl2 sofre fotólise, formando o composto ClO. As 
reações de ClO com outras moléculas de ClO, ou mesmo de BrO, são 
relevantes no processo de destruição do ozônio.