REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS DEL AIRE CICLOS BIOGEOQUMICOS

REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS DEL AIRE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS N 2 O 2 CO 2

Retícula de la unidad I CONTENIDOS A TRABAJAR EN LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: AIRE MESORETÍCULA 1. 2 Reactividad de los componentes del aire MICRORETÍCULA 1. 2. 1 Algunas reacciones de N 2, O 2 y CO 2. Ciclos biogeoquímicos 1. 2. 2 Reacción del oxígeno con metales y no metales 1. 2. 3 Reacciones de combustión. Reacciones endotérmicas Reacciones exotérmicas 1. 2. 4 Calores de combustión 1. 2. 5 Energías de enlace

La composición del aire atmosférico esta conformada por el 21% de Oxígeno, el 78% de Nitrógeno y el 1% de otros gases. El nitrógeno es un gas inerte en condiciones ambientales, excepto para determinados organismos terrestres (transforman el nitrógeno atmosférico en sales nitrogenadas que las plantas utilizan como nutrientes rompiendo el triple enlace de la molécula a temperatura ambiente) y las raíces de algunas leguminosas. La reactividad del Oxígeno en la atmósfera es muy grande, de tal forma que la Tierra tiene una atmósfera oxidante, en donde el oxígeno está combinado con casi todos los elementos de la Tabla Periódica en forma de oxidos, como el agua (H 2 O) y la arena (Si. O 2), además de participar en una gran cantidad de reacciones químicas.

Ciclos biogeoquímicos Movimiento de cantidades de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, fósforo, potasio y otros elementoss entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomassa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra, de otro modo, lo nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Nutriente: elemento químico o molécula necesario para la vida de un organismo. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos Macronitrientes: Carbono, Oxígeno, Hidrógeno, Nitrógeno, fosforo, azufre, Magnesio y potasio. constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano Micronutrientes: hierro, cobre, zinc, cloro yodo. La mayor parte de las sustancias químicas de la Tierra no están en forma útiles para los organismos. Los nutrientes son reciclados en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de la biosfera, convirtiéndolas en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.

Ciclos biogeoquímicos Hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos Gaseoso Los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos Elementos reciclados rápidamente Los principales son: carbono, oxígeno y nitrógeno. Sedimentario Ciclos de los contaminantes Fósforo y azufre Hidrológico Proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera

Ciclo del nitrógeno

NITRÓGENO El nitrógeno es un gas inodoro e incoloro Solubilidad pequeña Punto de fusión de -210ºC y de ebullición -196ºC Es molécula diatómica Estable debido al triple enlace Para romper el enlace se requieren 226 k. Cal /mol El nitrógeno reacciona con el oxígeno a muy altas temperaturas Su escasez en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.

MOTOR MAL AFINADO Se produce óxido de nitrógeno II o monóxido de nitrógeno en los pistones del motor durante la combustión de la gasolina. N 2 + O 2 2 NO El NO expulsado por el escape reacciona con el oxígeno de la atmósfera y con otros oxidantes como el ozono (O 3), provocando la formación de óxido de nitrógeno IV o dióxido de nitrógeno NO 2. 2 NO + O 2 2 NO 2 NO + O 3 NO 2 + O 2 El No reacciona con los hidrocarburos evaporados en la atmósfera; estos se oxidan mediante una reacción fotoquímica que origina la producción de radicales peróxido muy reactivos. R-O-O + NO 2 + R-O Los radicales peróxido también reaccionan con el NO 2, produciendo nitratos de peroxiácido (PAN), sustancias irritantes y tóxicas que provocan el color café de la atmósfera contaminada.

Ciclo del carbono

Parte fundamental y soporte de los organismos vivos Proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y otras moléculas esenciales para la vida contienen carbono. Juega un papel importante en la regulación del clima del planeta. El carbono circula entre la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera por medio de la interacción en escalas de tiempo que van desde procesos que demoran algunas horas, días, meses y estaciones hasta aquellos que tardan largos periodos geológicos. En la atmósfera como dióxido de carbono, metano y otros componentes En la hidrosfera, en forma de dióxido de carbono disuelto en el agua En la litósfera en las rocas y en depósitos de carbón, petróleo y gas En la biosfera, en los carbohidratos

Los pasos más importantes del ciclo del carbono son los siguientes: El dióxido de carbono de la atmósfera es absorbido por las plantas y convertido en azúcar, por el proceso de fotosíntesis. Los animales comen plantas y al descomponer los azúcares dejan salir carbono a la atmósfera, los océanos o el suelo. Bacterias y hongos descomponen las plantas muertas y la materia animal, devolviendo carbono al medio ambiente. El carbono también se intercambia entre los océanos y la atmósfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interacción entre el aire y el agua.

Reacciones del O 2 El oxígeno es el más abundante de los elementos de la corteza terrestre: atmósfera (21%), agua (89%), arena (53%), organismo humano (65%), etc. En la atmósfera se encuentra en forma molecular (O 2) como un gas incoloro. En estado líquido presenta un color azul pálido fuertemente magnético El oxígeno sólido de color pálido se obtiene comprimiento el líquido El oxígeno se combina con todos los elementos de la tabla periódica

Con los no metales forma oxidos ácidos C + O 2 CO 2 S + O 2 SO 2 B + O 2 B 2 O 3 Con los metales forman óxidos básicos 2 Mg + O 2 2 Mg. O 4 Na + O 2 2 Na 2 O La solubilidad del oxígeno en el agua es de enorme importancia para la vida marina. En el agua hay más oxígeno disuelto a bajas temperaturas. Las plantas sintetizan las sustancias orgánicas a partir de la luz solar, CO 2, minerales y H 2 O, devolviendo a la atmósfera oxígeno mediante el proceso de fotosíntesis.

Reacciones de combustión COMBUSTIÓN: Cuando la oxidación se acompaña de un gran desprendimiento de calor y luz. REACCIÓN DE COMBUSTIÓN: es aquella en donde el oxígeno reacciona con otra sustancia produciendo gases de combustión (principalmente CO 2 y H 2 O) y energía (luz y calor) Todos los compuestos orgánicos son combustibles y para que las moléculas reaccionen requieren de una energía mínima conocida como energía de activación, la cual se obtiene de una chispa o flama para que se produzca la ignición. Los procesos de oxidación se hacen más vigorosos y con mayor energía con oxígeno puro.

REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXÓTÉRMICAS PROCESO EXOTÉRMICO: Las moléculas de los reactivos tienen alta energía interna y sólo requieren de un poco que se obtiene mediante una flama o chispa. Se libera calor PROCESO ENDOTÉRMICO Las moléculas de los reactivos tienen baja energía interna y requieren de un calentamiento para que choquen con intensidad y adquieran la energía de activación necesaria que les permita el cambio químico Absorbe calor

Calores de combustión La energía liberada cuando un gramo de material combustible reacciona, se conoce como valor energético del material (calor liberado en una reacción de combustión). El valor energético de un material se mide por medio de la calorimetría Las mediciones se calor se efectúan en un calorímetro a volumen constante Las reacciones normalmente se efectúan en recipientes abiertos a presión constante, los valores de calores de reacción generalmente se miden a temperatura y presión constante, a esa cantidad se le asigna el símbolo ∆H ∆Hr = ∑ ∆H (productos) - ∑ ∆H (reactivos) La ecuación indica que el calor de reacción es igual a la suma de los calores de formación en condiciones estándar (25ºC y 1 atm) de los productos menos la suma de los calores de formación estándar de los reactivos

Energías de enlace La cantidad de energía necesaria para descomponer una molécula gaseosa en fragmentos individuales o para romper un enlace en una molécula se llama, ENERGÍA DE DISOCIACIÓN DE ENLACE La energía necesaria para descomponer totalmente una molécula en átomos aislados, debe ser igual a la suma de las energías de enlace de todos los enlaces de la molécula