Analise Química Aplicada (Ambiental)

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ECOSSISTEMA ATMOSFÉRICO
 Profº Msc. Wesley de Paula
Análise Química 
Aplicada
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Análise Química Aplicada
Introdução 
“O Sistema Terra. O mesmo é constituído por cinco 
sub-sistemas, entre eles, a Noosfera, Biosfera, Atmosfera, Hidrosfera e Litosfera’
 Noosfera - é constituída pelos pensamentos e ideias;
 Biosfera - é a parte do planeta ocupada pelos seres vivos, bem como os seus habitats;
 Atmosfera - deve-se compreender que é a camada gasosa que envolve o planeta Terra;
 Hidrosfera - é a esfera de todas as águas do planeta, as quais formam uma camada descontínua sobre a superfície da Terra;
 Litosfera - é a parte do planeta constituída por rochas e solo, correspondendo à crosta terrestre.
 
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Atmosfera
“É essencialmente constituída por Nitrogênio (N2)”
 É estruturada pelas seguintes camadas: 
 Troposfera; 
 Tropopausa; 
 Estratosfera; 
 Estratopausa; 
 Mesosfera;
 Mesopausa; 
 Termosfera;
 Características das alterações climáticas :
 Aumento da temperatura média da Atmosfera;
Causas: efeito de estufa.
 Fenômenos meteorológicos extremos mais frequentes e mais intensos (ciclones, tufões, furacões, inundações, secas);
Causas:Modificações no sistema de distribuição do calor na atmosfera e nos oceanos.
 
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A Camada de Ozônio
 
O que é a Camada de Ozônio?
A Camada de Ozônio é uma concentração de gás ozônio situada na alta atmosfera, entre 10 e 50 Km da superfície da Terra. Ela funciona como um filtro solar, protegendo todos os seres vivos dos danos causados pela radiação ultravioleta do Sol. A absorção do UV-B por essa espécie de escudo cria uma fonte de calor, desempenhando um papel fundamental na temperatura do planeta. 
Obs.: A importância é que a camada forma uma barreira sob a terra, bloqueando a penetração das radiações ultra-violetas do sol. sem a camada de ozônio não seria possível a vida na terra , pois ela retêm 95% das radiações ultravioletas.
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Buraco na Camada de Ozônio
 
 
“O ozônio (O3) é produzido pela ação da luz ultravioleta proveniente do Sol sobre o oxigênio (O2) do ar.”
O ozônio esta constantemente sendo produzido e destruído dentro desta camada: 
Mecanismo de formação do ozônio:
Fotodissociação das moléculas de oxigênio (O2) por ação das radiações UV
 O2 → O* + O* (reação 1)
2) Combinação do radical oxigênio (O*) com moléculas de oxigênio (O2)
 O* + O2 → O3 (reação 2)
Mas o ozono formado é também decomposto por dois processos:
Processo 1) Fotodissociação das moléculas de ozônio
 O3 → O* + O2 (reação 3)
Processo 2) Reação dos radicais livres de oxigênio com as moléculas de ozônio
 O* + O3 → 2O2 (reação 4)
Em equilíbrio:
 O* + O2 ↔ O3 (equilíbrio químico)
É vulgar dar o nome de "camada de ozônio" à quantidade de ozônio na estratosfera.
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Buraco na Camada de Ozônio
 
 
Apesar de reduzida, a quantidade de ozônio é suficiente para absorver as radiações ultravioletas de energia compreendida entre 6,6 x 10-19 J e 9,9 x 10-19 J, deixando passar a radiação visível e infravermelha, bem como a radiação ultravioleta de energia abaixo de 6,6 x 10-19 J.
Compostos químicos que destroem o O3
* Compostos antropogênicos orgânicos clorados e bromados
* Alguns compostos não possuem um processo de remoção natural
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Efeito do NO e NO2 sobre o O3
 
 
NO + O3 → NO2 + O2 
O3 + luz UV → O2 + O 
NO2 + O → NO + O2 com o resultado líquido: 
2O3 → 3O2 
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Efeito dos CFC sobre a camada de ozônio
 
 
Em 1974 os Prf. Sherwood Rowland de Ervine e Mario Molina do MIT observaram que os compostos contendo C, Cl e F (CFC), apesar de quimicamente inertes, na camada de ozônio e por radiação ultravioleta se decompõem liberando Cl que literalmente “devora” o O3.
Reações:
CFC + UV → Cl + outros compostos 
Cl + O3 → ClO + O2
ClO → Cl + O
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Processo do Smog Fotoquímico
Existe uma neblina composta por poluentes, vapor d’água e outros compostos químicos denominada SMOG. O termo vem da junção das palavras inglesas: Smoke (fumaça) e Fog (nevoeiro). É normal em exames como o Enem, que o assunto inversão térmica venha junto com o de smog (também chamado de smog fotoquímico). 
 
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A Chuva Ácida
					
	
 
 A queima de carvão e de combustíveis fósseis e os poluentes industriais lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. 
 A queima de carvão e de combustíveis fósseis e os poluentes industriais lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. 
 As águas da chuva, assim como a geada, neve e neblina, ficam carregadas de ácido sulfúrico ou ácido nítrico.
 Ao caírem na superfície, alteram a composição química do solo e das águas, atingem as cadeias alimentares, destroem florestas e lavouras, atacam estruturas metálicas, monumentos e edificações
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CHUVA ÁCIDA - Nitrogênio
 
 
No motor de automóveis em qualquer outro motor de explosão ocorre a entrada de ar (78% de N2 e 21% de O2). Em alta temperatura (acima de 21 °C) ocorre as seguintes reações com o N2 e seus derivados:
N2 + O2  2NO Lançado na atmosfera
2NO + O2 (atmosfera)  2NO2
2NO2 +H2O  HNO3 + HNO2 Chuva ácida
O ácido nítrico é um ácido forte, sendo responsável pela chuva ácida.
NO e NO2 também são formados pelos raios durante as tempestades.
 NO2 + O2 NO +O3 
Na baixa atmosfera o O3 causa irritação nos olhos e garganta e ataca as folhas dos vegetais.
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CHUVA ÁCIDA - Enxofre 
 
 
Fontes – Derivados de petróleo e carvão mineral que na queima ocorre a reação:
S + O2  SO2 
O SO2 na atmosfera reage com o O2 segundo a reação:
2SO2 + O2  2SO3
O SO3 se combina com água da chuva ou próprio ar:
2SO3 + H2O  H2SO4 Chuva ácida
As consequências da chuva ácida são: 
Prejuízos para a agricultura – solo ácido e destruição das folhas dos vegetais.
Água de rios e lagos ácida – imprópria a vida de fauna e flora.
Corrosão – Mármore, ferro, etc. monumentos e construções
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CHUVA ÁCIDA - Carbono
 
 
 O CO2 proveniente da respiração de plantas e animais causa baixa acidez da chuva e não faz mal algum aos seres vivos. 
 Queima de combustíveis (álcool, gasolina) produz CO2, CO, C e água, aumentando muito a concentração de CO2 na atmosfera acentuando o efeito estufa.
 CO2 + H2O  H2CO3 (ácido fraco)
 CO é extremamente tóxico, podendo causar desde ligeira dor de cabeça até a morte, dependendo da quantidade inalada.
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O Efeito Estufa
“Aquecimento da superfície da terra devido a camada de gases que envolve a terra. Este gases formam uma cobertura que refletem os raios refletem e absorvem as radiações solares.”
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O mecanismo do efeito estufa
 A superfície e a atmosfera da terra são mantidas aquecidas principalmente pela energia solar
 Grande parte da luz UV é absorvida na estratosfera
 De toda a luz incidente na terra, 50% é absorvida na superfície
 20% da luz é absorvida por gases (O3, O2, CO2 e H2O)
 30% da luz é refletida
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O Efeito Estufa
 Uma parte do aumento de temperatura pode ser atribuída diretamente ao aumento no fluxo de energia emitida pelo Sol
Figura . Temperatura global média da superfície, relativa à média no período entre 1880-1920 desde 1860.
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O Efeito Estufa
 A quantidade de energia recebida pela Terra é emitida;
 A energia emitida se situa na região do infravermelho (IR);
 Algumas moléculas, como o CO2, absorvem neste comprimento de onda e reemite novamente para a Terra;
 Este efeito estufa “natural” explica o fato da temperatura estar próximo aos +15ºC ao invés de –15ºC;
 O que preocupa os cientistas são os aumentos dos gases capazes de absorver no IR.
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O Efeito Estufa
Figura . Esquema de funcionamento do efeito estufa na troposfera terrestre.
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O Efeito Estufa
 Em cada segundo ocorre cerca de 1013 ciclos vibracionais;
 A frequência exata dependo do tipo de ligação (simples, dupla, tripla) e dos átomos envolvidos na ligação;
 C-F possuí freqüência de estiramento entre 4m a 50 m, IR térmico, contribuindo para o efeito estufa;
 Um outro tipo relevante de vibração é a vibração de deformação angular;
 Ocorre em moléculas com mais de 3 átomos.
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O Efeito Estufa
Os principais gases indutores do efeito estufa
Dióxido de Carbono
 As moléculas de CO2 absorvem 50% da luz IR térmica refletida;
 Antes de 1750 a concentração de CO2 era de 280 ppm;
 Em 1998 a concentração de CO2 passou para 365 ppm;
 Anualmente, ocorre um aumento de 0,4% (1,5 ppm).
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O Efeito Estufa
Dióxido de Carbono CO2
 As moléculas de CO2 absorvem 50% da luz IR térmica refletida
 Antes de 1750: 280 ppm
 Em 1998: 365 ppm
 Anualmente: aumento de 0,4% (1,5 ppm)
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ATMOSFERA TERRESTRE
Terra
Troposfera: 10 a 16 km
Estratosfera: até 50 km
Mesosfera: até 85 km
Termosfera: até 500 km
Energia da radiação