4.3: Otros gases traza
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Cientos de diferentes trazas de gases se han medido en la atmósfera y quizás miles más aún no se han medido. Muchos de estos son compuestos orgánicos volátiles (COV). Volátil significa que el compuesto puede existir en la fase líquida o sólida pero que se evapora fácilmente. Orgánico significa que el compuesto contiene carbono pero no es dióxido de carbono, monóxido de carbono, ni carburos y carbonatos que se encuentran en las rocas. También hay otros químicos como los óxidos de nitrógeno (por ejemplo, óxido nítrico (NO), dióxido de nitrógeno (NO 2), ácido nítrico (HNO 3)), compuestos de azufre (por ejemplo, dióxido de azufre (SO 2), ácido sulfúrico (H 2 SO 4)) y compuestos halógenos (por ejemplo, metilo natural cloruro (CH 3 Cl), clorofluorocarbonos sintéticos (CCl 2 F 2)). Si prestamos atención, a menudo podemos oler e identificar muchos de estos químicos, incluso a niveles traza, aunque algunos, como el metano, el monóxido de carbono (CO) y los clorofluorocarbonos, son inodoras. Disfrutamos oliendo los COV emitidos por los árboles en un bosque —ah, ese olor fresco a pino— pero nos agarramos de la nariz para escapar de los olores de un pantano estancado.
Además de estos miles de químicos que se emiten a la atmósfera todos los días, también hay algunos compuestos muy reactivos que son creados por la química atmosférica y juegan el importante papel de limpiar la atmósfera de muchos gases. Los gases reactivos más importantes son el ozono (O 3) y el hidroxilo (OH). Centraremos la discusión de la química atmosférica en estos dos.
La capacidad oxidante de la atmósfera
La atmósfera terrestre es un ambiente oxidante. Este término significa lo que piensas que sería: los gases que se emiten a la atmósfera reaccionan de una manera que aumenta su contenido de oxígeno. Los gases que contienen oxígeno tienden a ser “más pegadizos” en las superficies y más solubles en agua, lo que significa que se pegan cuando chocan contra una superficie o pueden ser fácilmente absorbidas en nubes y gotas de lluvia y depositarse en la superficie de la Tierra. Llamamos a los gases que golpean la superficie y se pegan “deposición seca” y a los gases que se absorben en la precipitación y llovieron “deposición húmeda”.
Consideremos un gas natural que es muy importante en nuestras vidas: el metano (también conocido como gas natural). Cada vez se extrae más metano de debajo de la superficie de la Tierra y se utiliza para hacer funcionar nuestras plantas de energía eléctrica, calentar nuestros hogares, cocinar nuestros alimentos y, cada vez más, para hacer funcionar nuestros vehículos de transporte. El metano es una molécula simple —CH 4 — en la que cada uno de los cuatro enlaces del carbono está hecho con un átomo de hidrógeno. La energía proviene del calentamiento del metano a temperaturas suficientemente altas que hacen que reaccione, emitiendo energía a medida que se forman moléculas más estables. En la combustión completa, cada molécula de metano se convierte en CO 2 y dos H 2 O. En el proceso, se consumen cuatro átomos de oxígeno o dos moléculas de oxígeno.
Este mismo proceso ocurre en la atmósfera, pero a temperaturas mucho más bajas y a un ritmo mucho más lento. En ambos casos, el primer paso en la secuencia de oxidación del metano es la reacción con el radical hidroxilo (OH). En el agua, el hidroxilo pierde un electrón y se ioniza (OH -), pero en la atmósfera, el hidroxilo no se ioniza. Llamamos al OH un radical libre porque tiene un número impar de electrones (ocho para el oxígeno y uno para el hidrógeno). Cualquier gas con un número impar de electrones es reactivo porque los electrones quieren ser emparejados en moléculas porque eso los hace más estables.
A menudo, la combustión es ineficiente, lo que resulta en la formación de monóxido de carbono (CO). Los ejemplos incluyen incendios forestales, humanos quemando campos para despejarlos para plantarlos, vehículos mal sintonizados, procesos industriales ineficientes y otros procesos causados por el hombre. La principal forma en que el CO se elimina de la atmósfera es reaccionando con el OH atmosférico. Toma un tiempo para que el CO sea removido de la atmósfera por la reacción con OH, de modo que los instrumentos satelitales puedan rastrear penachos de CO a medida que emergen de sus fuentes y fluyen alrededor del mundo.
¿De dónde viene OH?
Antes de abordar esta pregunta, primero veamos de dónde viene el ozono (O 3). Comenzaremos con la estratosfera (también conocida como, buen ozono porque bloquea los rayos UV solares que dañan a los humanos, a otros animales, a la agricultura y a los ecosistemas) y luego eventualmente consideraremos el ozono troposférico (también conocido como ozono malo, que es el ozono que perjudica nuestra salud cuando la respiramos y que daña las plantas y sus fruta).
Actividad de Discusión: Traza Gases
Me gustaría que pensaras qué gas traza es el más importante y por qué. Por gas traza me refiero a un gas con una relación de mezcla de menos de 20 ppm en la atmósfera. Defiende tu elección. Use la información de esta lección así como otras fuentes (¡acreditarlos, por favor!) para describir las cualidades de este gas que te hacen pensar que es el gas traza más importante. Luego lee las elecciones de tus compañeros de clase y responde a sus elecciones y seguimiento con más preguntas y/o análisis