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QUÍMICA AMBIENTAL
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ATMOSFERA
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COMPOSIÇÃO GASOSA DA ATMOSFERA TERRESTRE
GÁS % EM VOLUME
NITROGÊNIO (N2) 78%
OXIGÊNIO (O2) 21%
ARGÔNIO (Ar) 0,93%
GÁS CARBÔNICO (CO2) 0,035%
OUTROS GASES 0,035%
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ESTRUTURA DA ATMOSFERA TERRESTRE
CAMADA EXTENSÃO TEMPERATURA (VARIAÇÃO)
COMPOSIÇÃO
TROPOSFERA 10 A 16 Km 20°C A -56°C N2, O2, Ar, CO2, ÓXIDOS DE N E S, OUTROS GASES
ESTRATOSFERA 16 A 50 Km -56°C A -2°C OZÔNIO (O3)
MESOSFERA 50 A 85 Km -2°C A -92°C RADICAIS LIVRES E ÍONS
TERMOSFERA 85 A 500 Km -92°C A 1200°C RADICAIS LIVRES E ÍONS
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IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
Poluição por monóxido de carbono
Álcool < gasolina < óleo diesel
Poluição por dióxido de enxofre
Gasolina < óleo diesel
Poluição por dióxido de nitrogênio
CO, NO, NO2,O3→ catalisadores → CO2, O2, N2
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Poluição por Ozônio
Motores de combustão interna: 3O2 → 2O3
Atmosfera: NO2(g) + O2(g) → NO(g) + O3(g)
O O3 provoca problemas respiratórios, degrada tecidos e células, devido a sua ação oxidante, e é um dos responsáveis pela formação da névoa seca ou nevoeiro fotoquímico (smog), deixando o ar com aspecto acinzentado.
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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Poluição por aldeído fórmico (metanal) O metanal é obtido na queima do cigarro, a partir de alguns tipos de resinas sintéticas, e na combustão incompleta do metanol. É um gás de odor penetrante, causa irritações, podendo afetar as vias aéreas sendo considerado carcinogênico para animais e seres humanos
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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Poluição por aldeído acético (etanal)
O etanal é obtido por meio da combustão incompleta do etanol. É uma substância neurotóxica, podendo causar vertigens, convulsões coma e morte quando sua concentração atmosférica é muito elevada. Em baixas concentrações, ele irrita as mucosas dos olhos, nariz e das vias respiratórias em geral, provocando constrição dos brônquios (crise asmática).
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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Intensificação do efeito estufa
O efeito estufa consiste na retenção (aprisionamento na troposfera) de parte da energia térmica recebida do Sol. O Sol irradia para a Terra uma grande quantidade de energia, sendo 55% da mesma refletida ou usadas em processos naturais, como a fotossíntese. Contudo, os 45% restantes são absorvidos por alguns gases atmosféricos e transformados em energia térmica de movimento molecular (radiação infravermelho).
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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DEFORMAÇÃO AXIAL
Consiste no afastamento e na aproximação de átomos ligantes, devido a um estiramento ou uma compressão da
ligação química
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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DEFORMAÇÃO AXIAL SIMÉTRICA
ESTICADA
NORMAL
COMPRIMIDA
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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DEFORMAÇÃO AXIAL ASSIMÉTRICA
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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DEFORMAÇÃO ANGULAR SIMÉTRICA
• Consiste no afastamento ou na aproximação de átomos ligantes, devido ao aumento ou a diminuição do ângulo entre duas ligações químicas.
• Esse tipo de deformação nas moléculas de CO2 ocorre quando os ângulos entre as ligações duplas carbono-oxigênio tornam-se menor do que 180 °.
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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• Nesse caso de deformação, o momento dipolar da molécula de CO2 é alterado periodicamente, oscilando entre um valor igual a zero e diferente de zero. Quando isso ocorre, essas moléculas absorvem e emitem radiação infravermelha.
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PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA
Gás CO2
Origem •Queima de combustíveis fósseis •Decomposição aeróbica de substâncias orgânicas
Concentração 365 p.p.m.
Aumento anual 0,4%
Tempo médio na atmosfera 100 anos
Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2
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PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA
Gás CH4
Origem •Decomposição anaeróbica de substâncias orgânicas; •Flatulência de bovinos; •Depósitos de combustíveis fósseis •Decomposição de lixo orgânico em aterros sanitários. •Pântanos e esgotos
Concentração 1,72 p.p.m.
Aumento anual 0,5%
Tempo médio na atmosfera 10 anos
Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2
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PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA
Gás N2O
Origem •Queima de combustíveis fósseis; •Reação entre o oxigênio e o Nitrogênio atmosférico devido a uma descarga elétrica de alta intensidade; •Decomposição de adubos nitrogenados; •Decomposição aeróbica lenta da matéria, após desmatamento e em represas construídas para geração de energia hidroelétrica sem remoção da cobertura vegetal.
Concentração 312 p.p.b.
Aumento anual 0,3%
Tempo médio na atmosfera Entre 120 e 150 anos
Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2
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PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA
Gás CFCs
Origem São gases artificiais usados como: •Propelentes em aerossóis; •Gases de compressão em aparelhos de refrigeração; •Gases de expansão em polímeros.
Concentração 0,27 p.p.b. (CFC-11 ou CCl3F)
Aumento anual 0,4%
Tempo médio na atmosfera Dependendo do tipo de composto, entre 75 (CFC-11: CCl3F) e 380 anos (CFC – 115: C2ClF5)
Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2
12.400 (CFC-11)
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PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA
Gás HCFCs
Origem Classe de gases artificiais que substituem os CFCs por provocarem uma menor destruição na camada de ozônio.
Concentração 0,11 p.p.b. (HCFC-22 ou CHClF2)
Aumento anual 5%
Tempo médio na atmosfera 12 anos (HCFC-22)
Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2
11.000 (HCFC-22)
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IMPACTOS AMBIENTAIS GERADOS PELA INTENSIFICAÇÃO DO EFEITO ESTUFA
• Derretimento das calotas polares e geleiras de regiões montanhosas, com consequente alagamento de regiões costeiras; • O aumento da evaporação da água devido ao aumento da temperatura média dos oceanos, mares, rios e lagos, o que levaria a uma alteração das correntes de ar e marítimas;
IMPACTOS NEGATIVOS
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IMPACTOS AMBIENTAIS GERADOS PELA INTENSIFICAÇÃO DO EFEITO ESTUFA
• Uma maior incidência de furacões, tempestades tropicais, inundações e ondas de calor e longos períodos de seca que levariam a diminuição da produção agrícola, à extinção de espécies, à ocorrência de epidemias, à proliferação de insetos e a modificações na vegetação. • O aumento no teor de CO2 dissolvido nos oceanos, o que implicaria em um sensível aumento dor organismos com exoesqueletos formados por carbonato de cálcio.
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IMPACTOS AMBIENTAIS GERADOS PELA INTENSIFICAÇÃO DO EFEITO ESTUFA
• Atenuação da temperatura em locais de invernos muito rigorosos; • Distribuição mais abundante de chuva.
IMPACTOS POSITIVOS EM ALGUMAS REGIÕES DO PLANETA
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SOLUÇÕES PARA AMENIZAR O AQUECIMENTO GLOBAL
• Substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis de origem na biomassa, como etanol e biosiesel ou, ainda, hidrogênio; • Redução do desmatamento; • Redução do nível de queimadas, como manejo agrícola; • Utilização das fontes alternativas de energia, como as energias solar, eólica e maremotriz, em substituição das termoelétricas; • Reflorestamento de áreas desmatadas; • Queima de gás metano originado em lixões e aterros sanitários, convertendo-o em gás carbônico, que apresenta efeito estufa 21 vezes menos intenso; • Aplicar, nas ações cotidianas, a política dos 3R (reciclar, reutilizar e reduzir)
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CHUVA ÁCIDA
AMBIENTES NÃO POLUÍDOS
SEM DESCARGAS ELÉTRICAS:
CO2 + H2O → H2CO3
COM DESCARGAS ELÉTRICAS:
N2 + O2 → 2NO
2NO + O2 → 2NO2
2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
2HNO2 + O2 → 2HNO3
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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CHUVA ÁCIDA
AMBIENTES POLUÍDOS
2SO2 + O2 → 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
2HNO2 + O2 → 2HNO3
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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Para o solo, a chuva ácida torna-o improdutivo, sujeito à erosão, o que acaba com florestas, destrói lavouras e dificulta plantações.
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
CHUVA ÁCIDA PARA O SOLO
Para os homens, o excesso de dióxido de enxofre no corpo origina a formação de ácidos, o que pode causar danos irreversíveis aos pulmões.
CHUVA ÁCIDA PARA O HOMEM
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A chuva ácida extingue os seres vivos que vivem nas águas, já que a maioria vive com um ph quase neutro. O plâncton, peixes, moluscos, rãs, corais e diversos outros animais são afetados por esse fenômeno. .
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
CHUVA ÁCIDA PARA A ÁGUA
No campo das construções, o fenômeno corrói diversos materiais de prédios, estátuas, monumentos, degraus de escadarias, pisos e até carros. Podemos citar como monumentos históricos que foram detectados com degradação devido à chuva ácida: a Acrópole, em Atenas; o Coliseu, em Roma; o Taj Mahal, na Índia; as catedrais de Notre Dame, em Paris e de Colônia, na Alemanha.
CHUVA ÁCIDA PARA AS CONSTRUÇÕES
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IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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SOLUÇÕES PARA AMENIZAR OS EFEITOS DA CHUVA ÁCIDA
• a purificação do carvão mineral, antes de seu uso; • o emprego de caldeiras com sistemas de absorção de SO2; • o uso de petróleo de melhor qualidade e a purificação de seus derivados, visando à eliminação de compostos de enxofre; • nas cidades, o maior uso de transporte coletivo (metrôs, trens suburbanos, ônibus etc.) e o desestímulo ao uso de carros particulares; • a construção de carros menores, com motores mais eficientes e com escapamentos providos de catalisadores que decomponham os gases tóxicos e nocivos. • e muitas outras medidas, aplicáveis às indústrias, às residências, aos transportes e ao nosso dia-a-dia.
IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA
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FORMAÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO
IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA
As moléculas de gás oxigênio e de compostos oxigenados que atingem a estratosfera absorvem radiação solar e sofrem fotodecomposição, originando radicais livres de oxigênio (oxigênio atômico): O2(g) → 2O(g)
Os radicais livres são muito instáveis e reagem com O2 formando O3:
O(g) + O2(g) → O3(g)*
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FORMAÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO
IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA
A molécula de ozônio formada , O3(g)*, encontra-se em um estado excitado de alta energia, no qual os movimentos vibracionais de seus átomos levam a sua decomposição: O3(g)* → O(g) + O2(g)
Mas quando o ozônio excitado colide com outra partícula (O2 e N2), e transfere a energia excedente, ocorre a formação do ozônio estável: O3(g)* + M → O3(g) + M
O processo global pode ser representado por: 3O2(g) → 2O3(g)
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A CAMADA DE OZÔNIO FILTRA OS RAIOS UV
IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA
Na estratosfera e acima dela O2 e N2 filtram as radiações solares com λ < 200nm. As radiações com 250nm < λ < 310nm são filtradas pelo O3 estratosférico. Juntos O2 e O3 absorvem radiação de alta intensidade e geram calor. Se não fosse a transformação da radiação solar de alta intensidade em calor, essa radiação atravessaria a atmosfera e atingiria a superfície terrestre, impossibilitando a existência de vida em nosso planeta. Essa radiação possui uma energia tão alta que fotodemporia qualquer matéria orgânica primitiva, consequentemente, os primeiros coacervados jamais poderiam ter sido formados.
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MECANISMO DE FILTRAÇÃO
IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA
Os processos de formação (I, II, III) e de decomposição (IV e V) de O3
absorvem radiação solar de alta intensidade (UV) e geram calor:
ETAPA I: O2(g) + UV → 2O(g)
ETAPA II: O(g) + O2(g) → O3(g)* + calor
PROCESSO GLOBAL: UV→ calor
ETAPA III: O3(g)* + M → O3(g) + M + calor
ETAPA IV: O3(g) + UV → O2(g) + O(g)
ETAPA V: O(g) + O(g) → 2O2(g) + calor
Ao final dos dois processos, 2 moléculas de O2 absorvem radiação UV e a convertem em energia térmica.
![Page 36: QUÍMICA AMBIENTALacessoeducar.com.br/materias/química/meioambientenovo.pdfQUÍMICA AMBIENTAL ATMOSFERA COMPOSIÇÃO GASOSA DA ATMOSFERA TERRESTRE GÁS % EM VOLUME NITROGÊNIO (N](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062610/6120a45f9e58f239bc66068a/html5/thumbnails/36.jpg)
A DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO
IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA
Fotodecomposição do CFC com produção de radicais livres CF2Cl2(g) + UV → CF2Cl●(g) + Cl●(g)
Ataque do radical ao ozônio (catálise) Cl●(g) + O3(g) → ClO●(g) + O2(g) ClO●(g) + O3(g) → Cl●(g) + 2O2(g) Processo global 2 O3(g) → 3O2(g)