Interacção radiação-matéria; o ozono na estratosfera

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matéria de química do 10º ano

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Interacção radiação-matéria; o ozono na estratosfera

  1. 1. 2012/2013 FISICA e QUIMICA A – 10º ANO Agrupamento de Escolas da Moita 171311 Sede – Escola Secundária da Moita Ficha de síntese Assunto: Interacção radiação-matéria; o ozono na estratosfera Formação de iões na termosfera e na mesosfera: ++ 2 O,O e NO A altitudes elevadas a atmosfera está fortemente sujeita a radiações ultravioleta e raios X que, actuando sobre átomos de oxigénio (O) e sobre moléculas de azoto ( 2N ), podem produzir iões O ou 2N . Os iões formados podem colidir com outros átomos ou moléculas: 2222 ONON ou NNOON2 A atmosfera como filtro de radiações solares Da vasta gama de comprimentos de onda do espectro solar, apenas chegam à Terra as radiações menos energéticas: alguma luz ultravioleta, luz visível e infravermelha. Apenas 47% da radiação solar incidente atinge de facto a superfície da Terra. Formação de radicais livres Os átomos ligam-se para formar moléculas porque, desta forma, o sistema fica com menos energia do que se os mesmos átomos permanecessem separados. Exemplo: quando uma molécula de 2O se forma a partir de dois átomos de oxigénio, liberta-se a energia de J1026,8 19 (para formar uma mole de moléculas libertam-se 498 kJ/mol). À energia libertada quando se forma a ligação química dá-se o nome de energia de ligação. Se nessas mesmas moléculas incidir radiação com energia suficiente (UV, por exemplo) podemos assistir ao processo inverso, isto é, à reacção de dissociação. OOkJ498O2 radicais livres – partículas com electrões desemparelhados que ficam disponíveis para novas reacções. Radicais livres na atmosfera  CCHradiaçãoCCH OH2OO2OH HOHradiaçãoOH 33 2 2 O radical hidroxilo (OH ) é a espécie química mais reactiva nos processos químicos troposféricos. Estes radicais tendem a reagir com qualquer biomolécula. O ozono como filtro protector da Terra A maioria do ozono (aproximadamente 90%) existe na estratosfera. Este gás funciona como um autêntico filtro solar, impedindo que radiações solares energéticas (UV) atinjam a superfície da Terra. Caso não existisse este filtro, as radiações UV destruiriam as ligações químicas das moléculas dos seres vivos. Camada de ozono – zona da estratosfera onde a concentração de ozono é mais elevada (entre 25 e 30 km de altitude). Formação e decomposição do ozono Parte das radiações solares que incidem nas camadas superiores da atmosfera têm energia capaz de quebrar ligações químicas.
  2. 2. 2 1. Assim, por fotodissociação: OOO UV 2 2. O radical oxigénio, ao chocar com moléculas de 2O : 32 OOO 3. A molécula de ozono, por seu lado, está também sujeita a fenómenos de dissociação: 2 UV 3 OOO 4. Existem outras formas de decomposição do ozono: 23 O2OO Se não existissem compostos na estratosfera que alterassem a quantidade de ozono, a concentração deste gás permaneceria constante uma vez que: velocidade de produção do ozono = velocidade de destruição do ozono Resumindo: O ozono actua como um filtro solar químico. Já as substâncias que absorvem as radiações UV, sem que ocorra qualquer reacção química, actuam como filtros solares físicos. Outras apenas reflectem a radiação (Ex: óxido de zinco e o dióxido de titânio). A absorção de radiações Provoca Evita Efeito químico Efeito térmico Que as radiações UV e outras mais energéticas cheguem ao solo O que preserva o meio natural e os seres vivos Dissociação das partículas Ionização das partículas Na estratosfera Por radiação UV Na termosfera e parte da mesosfera Formam-se radicais livres O,C,OH  Por radiação UV e outras mais energéticas Formam-se iões O,O,N 22 Aquecimento de algumas zonas da atmosfera
  3. 3. 3 Os CFCs Existem na atmosfera radicais livres capazes de reagir com o ozono e de desequilibrarem o sistema de “produção/consumo de 3O ”. Uma das reacções mais importantes é a que se dá com o radical livre C , uma vez que aumenta a velocidade de decomposição deste gás: 23 OOCOC  Trata-se de uma reacção em cadeia onde o radical C é regenerado e destrói uma nova molécula de ozono: .....OC OCOOC 3 2   Os clorofluorcarbonetos (CFCs) são compostos líquidos, relativamente inertes, incombustíveis e voláteis que são utilizados como pulverizadores em produtos enlatados sob pressão e em misturas frigoríficas. Uma vez libertados para a atmosfera, difundem- se lentamente até à estratosfera, onde as radiações UV promovem a sua decomposição:  CCCFCCF 222 Alguns exemplos: CFC-11: 3CFC (triclorofluormetano); CFC-12: 22CCF  (diclorodifluormetano) O “buraco na camada de ozono”- esta expressão não significa um buraco no sentido estrito, mas antes uma diminuição da concentração de ozono para valores muito abaixo dos normais. Através desse “buraco”, que corresponde a uma zona onde existe menos capacidade de filtração estratosférica, passam os raios solares UV que aquecem o planeta, alteram o clima e estão na base do aumento de casos de cancro de pele. Hoje em dia utilizam-se nos sprays e nos aparelhos de ar condicionado compostos semelhantes aos CFCs mas que se degradam mais facilmente, sendo menos agressivos para a camada de ozono. Apesar do esforço que se tem vindo a fazer, a regularização da concentração de 3O não é imediata. Prevê-se que ainda venham a existir na estratosfera, em 2030, CFCs usados no fim do século passado. Regras de nomenclatura dos alcanos e de alguns dos seus derivados Os seres vivos são constituídos, na sua maioria, por substâncias que contêm carbono na sua constituição. Por este facto se chama química do carbono, ou química orgânica, ao ramo da química que trata dos compostos com carbono. De entre os compostos de carbono mais simples contam-se os hidrocarbonetos. Quando as ligações entre os átomos de carbono são simples, os hidrocarbonetos designam-se por alcanos.
  4. 4. 4 Alcanos de cadeia linear. Fórmula geral: 2n2nHC Alcano Nº de átomos de carbono Fórmula molecular Fórmula de estrutura Metano 1 4CH 4CH Etano 2 62HC 33CHCH Propano 3 83HC 323 CHCHCH Butano 4 104HC 3223 CHCHCHCH Pentano 5 125HC 32223 CHCHCHCHCH Hexano 6 146HC 322223 CHCHCHCHCHCH Os átomos de hidrogénio nos alcanos podem ser substituídos por halogéneos ou mesmo por radicais alquilo (ex.: 3CH , grupo metilo). Regras de nomenclatura: 1. Os alcanos são denominados com prefixos indicativos do número de átomos de carbono da cadeia carbonada mais longa, que se designa por cadeia principal. mas não butano com radical metilo propano com radical etilo 2. A cadeia é numerada de tal forma que a soma dos números que se atribuem aos grupos substituintes seja a menor possível – Regra dos números mínimos. mas não 2,3- dimetilpentano 3,4- dimetilpentano 3. Dois substituintes idênticos ligados ao mesmo átomo de carbono são indicados com um número, cada um. 2,2 – dimetilbutano mas não 2- dimetilbutano
  5. 5. 5 4. Dois ou mais substituintes são designados por ordem alfabética. 3 - etil – 2 – metilpentano 5. Regras de pontuação: - traços separam os números dos nomes - vírgulas separam os números Derivados halogenados Exemplos: 3-fluoro-1-iodopentano 1-bromo-2-cloro-3-metilpentano Alcanos cíclicos Os alcanos podem ser compostos cíclicos, sendo necessário para os caracterizar acrescentar-lhes o prefixo «ciclo» antes do nome do composto. Exemplos: Ciclopentano iodociclobutano Estrutura simplificada: Ciclopentano iodociclobutano I

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