10.10: Gases Diversos en la Atmósfera
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Existen varios gases inorgánicos distintos a los óxidos que pueden ser atmosféricos significativos el más común de estos es el amoníaco, NH 3. Además de la contaminación industrial, como el de calentar carbón para hacer coque para la fabricación de acero, el amoníaco se puede agregar a la atmósfera por fuentes bacterianas, del tratamiento de aguas residuales y de la descomposición de los desechos animales. Las liberaciones accidentales pueden ocurrir a partir del amoníaco anhidro líquido utilizado como fertilizante nitrogenado agrícola.
El amoníaco es fuertemente atraído por el agua, por lo que normalmente está presente en la atmósfera en gotas de agua. Es la única base gaseosa significativa en la atmósfera, de manera que reacciona con los ácidos atmosféricos para producir sales de amonio corrosivas como lo demuestran las siguientes reacciones:
\[\ce{NH3 + N2SO4 \rightarrow NH4HSO4}\]
\[\ce{NH3 + HNO3 \rightarrow NH4NO3}\]
El cloro gaseoso, el flúor y los fluoruros volátiles son contaminantes del aire poco comunes, pero muy graves donde ocurren. El cloro elemental, Cl 2, es ampliamente producido y distribuido como desinfectante de agua, lejía y químico industrial. Es muy reactivo y tan tóxico que fue el primer gas venenoso utilizado como veneno militar en la Primera Guerra Mundial La mayoría de las exposiciones tóxicas al cloro ocurren como resultado de accidentes de transporte que llevaron a su liberación.
El cloruro de hidrógeno, HCl, puede entrar a la atmósfera por liberaciones accidentales del gas, por reacción con agua atmosférica de productos químicos reactivos que contienen cloro, de los cuales uno de los más comunes es SiCl 4,
\[\ce{SiCl4 + 2H2O \rightarrow 2SiO2 + 4HCl}\]
y de la combustión de plástico de cloruro de polivinilo (PVC) que contiene cloro. La fuerte afinidad del gas HCl por el agua significa que existe como gotitas de ácido clorhídrico en la atmósfera. El HCl atmosférico es muy irritante para el tejido de la membrana mucosa y perjudicial para los materiales corroibles.
El flúor elemental (F 2) y el fluoruro de hidrógeno son altamente tóxicos. Afortunadamente, las ocurrencias de estos gases en la atmósfera son muy raras. El tetrafluoruro de silicio gaseoso, SiF 4, se puede liberar durante la fabricación de acero y algunos procesos de fundición de metales cuando el espato fluorado (CaF 2) reacciona con la arena (SiO 2)
\[\ce{2CaF2 + 3SiO2 \rightarrow 2CaSiO3 + SiF4}\]
El hexafluoruro de azufre, SF 6, es un compuesto gaseoso asombrosamente no reactivo utilizado para manchar y desgasificar aluminio fundido y magnesio y en equipos eléctricos aislados con gas. Dura esencialmente para siempre en la atmósfera. Como se señala en la Sección 10.6, la mayor preocupación con su liberación es que se trata de un potente gas de calentamiento de efecto invernadero con un efecto por molécula alrededor de 24 mil veces el del dióxido de carbono.
El sulfuro de hidrógeno, H 2 S, ingresa a la atmósfera desde una serie de fuentes naturales incluyendo fuentes geotérmicas, la descomposición microbiana de compuestos orgánicos de azufre y la conversión microbiana de sulfato, SO 4 2-, a H 2 S cuando el sulfato actúa como agente oxidante en el ausencia de O2. Los procesos de pulpa de madera pueden liberar sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno puede presentarse como contaminante del petróleo y del gas natural, y estas fuentes son la fuente más común de envenenamiento por H 2 S, que tiene aproximadamente la misma toxicidad que el cianuro de hidrógeno. Un trágico incidente de envenenamiento por sulfuro de hidrógeno ocurrió en Poza Rica, México, en 1950 como resultado de un proceso para recuperar H 2 S a partir del gas natural. Increíblemente, el subproducto de sulfuro de hidrógeno fue quemado en una llamarada para producir dióxido de azufre. La llamarada se extinguió de noche por lo que el sulfuro de hidrógeno tóxico se extendió por los alrededores, matando a 22 personas y hospitalizando a más de 300. Un estallido de 2003 en un campo de gas natural en el suroeste de China liberó sulfuro de hidrógeno que mató a casi 200 personas en los alrededores. Como medida de emergencia se incendió el gas que escapaba produciendo dióxido de azufre, SO 2, todavía un material tóxico, pero mucho menos mortal que el sulfuro de hidrógeno. El H 2 S atmosférico es fitotóxico, destruyendo el tejido vegetal inmaduro y reduciendo el crecimiento vegetal. También afecta a algunos tipos de materiales, formando una capa negra de sulfuro de cobre, CuS, sobre techado de cobre. Este recubrimiento produce una capa verde bastante atractiva (pátina) de sulfato de cobre básico, CuSO 4 •3Cu (OH) 2, que protege al cobre de un mayor ataque. El sulfuro de hidrógeno en la atmósfera se oxida a SO 2. Este proceso es especialmente rápido bajo condiciones atmosféricas oxidantes como aquellas en las que se forma smog fotoquímico.
El sulfuro de carbonilo, COS, es otro gas de azufre inorgánico que se puede detectar en la atmósfera, aunque generalmente se encuentra en niveles muy bajos. Un compuesto relacionado, disulfuro de carbono, CS 2, también ocurre en la atmósfera