Química ambiental

 QUÍMICA AMBIENTAL
1. Contaminación atmosférica
1.1. Describa las fuentes principales de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, partículas y compuestos orgánicos volátiles en la atmósfera
Los Contaminantes primarios son sustancias liberadas directamente en la atmósfera mediante procesos naturales o antropogénicas. Ejemplos: COx, NOx, SOx, HC y MP
Los contaminantessecundarios se forman a partir de contaminantes primarios cuando reaccionan en la atmósfera. Ejemplos: O3, NO2, H2SO4 y HNO3.
A. Monóxido de carbono
El monóxido de carbono (CO) es un gas tóxico que puede ser producido por actividad humana o por procesos naturales.
Fuentes antropogénicas:
Combustión incompleta de materia orgánica (cuando la cantidad de oxígeno es insuficiente) y por combustiónincompleta de combustibles fósiles tales como el carbón.
2C (s) + O2 (g) → 2CO (g)
La combustión incompleta también puede ocurrir en combustión interna de los motores de vehículos, como por ejemplo en la combustión incompleta de octano en la gasolina:
2C8H18 (l) + 17O2 (g) → 16CO (g) + 18H2O (g)
Siendo esta última la mayor fuente antropogénica de CO por lo cual los niveles de CO suelen ser mayoren las zonas urbanas, donde hay más vehículos.
Remedial:
El monóxido de carbono se puede eliminar con convertidores catalíticos en el sistema de escape. El CO se elimina mediante las siguientes reacciones:
2CO + O2 → 2CO2

2CO + 2NO → 2CO2 + N2
2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (g)


Fuentes naturales:

El 90% de CO proviene de fuentes naturales, en particular, de la oxidaciónatmosférica del metano producido por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica.

Reacción general:

2CH4(g) + 3O2(g) → 2CO(g) + 4H2O(l)

B. Óxidos de nitrógeno (NOx)

Los óxidos de nitrógeno son los componentes principales del smog fotoquímico.
La fotodisociación del NO2 inicia las reacciones asociadas al smog fotoquímico:

NO2 + h  NO· + O·

El oxígeno molecularreacciona con el O· formando O3

O2 + O·  O3

NO

Fuentes antropogénicas:

Combustión interna de motores, el carbón, el gas y los combustibles derivados del petróleo. Cuando la temperatura de la combustión del combustible es muy alta se produce la oxidación del nitrógeno atmosférico formándose NO (monóxido de nitrógeno, oxido nítrico u óxido de nitrógeno (II)).

N2(g) + O2(g) →2NO(g)

Fuentes naturales:

Actividad bacteriana del suelo y los rayos de las tormentas eléctricas.

Los rayos provocan la oxidación del nitrógeno de la atmósfera.

N2(g) + O2(g) → 2NO(g)

Remedial:

Los óxidos de nitrógeno pueden ser eliminados de los gases de escape del motor utilizando convertidores catalíticos (gas formador de nitrógeno):

2CO + 2NO → 2CO2 + N2

Algunos motoresde gas natural pueden ser diseñados para producir bajas emisiones de NOx aumentando de la relación oxígeno-combustible (mezcla pobre).




N2O (óxido nitroso, óxido de nitrógeno (I) u óxido de dinitrógeno)

Las fuentes antropogénicas de N2O incluyen el uso de fertilizantes (aumento del nivel de nitratos en el suelo) y la fabricación de ácido nítrico.

Como fuente natural se tienen lasbacterias desnitrificantes en el suelo que convierten nitrato (NO3-) en N2O -

C. Óxidos de azufre (SOx)

Los dos óxidos de azufre principales son el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3).

Fuentes antropogénicas:

Quema de combustibles fósiles que contienen azufre, especialmente carbón y petróleo

S + O2 → SO2

Fundición de minerales metálicos
Extracción de cobre
2Cu2S+ 3O2 → 2Cu2O + 2SO2
2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2

Fabricación de ácido sulfúrico

Fuentes naturales:

Actividad volcánica y la descomposición de materia orgánica.
El ácido sulfídrico (H2S), producido por actividad volcánica u orgánica se oxida en el aire para formar SO2.

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

El SO2 se oxida en el aire a SO3 y H2SO4 (ácido sulfúrico).

Las ecuaciones generales...