EL AIRE
El aire que rodea la superficie terrestre se llama atmósfera. La atmósfera es
una mezcla de gases que rodea el planeta y que mantiene unida a él debido a la
fuerza de gravedad que la tierra ejerce sobre ella. Proporciona las sustancias
gaseosas necesarias para que se lleven acabo procesos vitales como la respiración y la fotosíntesis. El
aire atmosférico además experimenta constantes compresiones y expansiones, de
acuerdo a la altitud y a las condiciones de temperatura. Estas condiciones
determinan los cambios del estado del tiempo como
son las lluvias y los vientos. En la atmósfera ocurren todos estos fenómenos
meteorológicos determinantes del
clima de una región. Otro de los factores que determinan la importancia de la
atmósfera lo constituye la mezcla de gases presente en ella, que al tener
capacidad para absorber calor, controla las vibraciones bruscas de temperatura.
Sin la atmósfera, la tierra sería un planeta incapaz de mantener la vida.
PROPIEDADES DEL AIRE
La composición del
aire es variable y depende de la altitud. A nivel del mar, el aire seco está
compuesto por los siguientes gases: Nitrógeno, 78,03 %, Oxígeno 20,90%, Argón
0,03%, el 0,04% restante lo constituyen el Dióxido de Carbono y el vapor del
agua, más otros gases en menor proporción.
Vemos que los gases más abundantes en la atmósfera terrestre son el Nitrógeno y
el Oxígeno y podemos agregar que el Dióxido de Carbono y el vapor de agua son
los gases más importantes para la vida.
Las propiedades del
aire quese manifiestan por su composición son:
1. El aire es materia
Tiene masa y ocupa un volumen determinado.
2. El aire ejerce presión en todas direcciones
Dicha presión se llama presión atmosférica y que para un lugar concreto depende
de la altitud, temperatura y cercanía con el amar
3. El aire es fuente de Oxígeno
Posibilita la respiración de los seres vivos y mantiene la composición de
cualquier sustancia combustible
4. El aire es fuente de muchos gases esenciales para la vida
El Dióxido de Carbono, el Nitrógeno y el agua gaseosa, junto al Oxígeno, se
ciclan constantemente en la biosfera. Por ejemplo, los seres vivos toman el
Oxígeno del aire al respirar y liberan Dióxido de Carbono, que absorben las
plantas verdes en la fotosíntesis para seguir entregando nuevamente Oxígeno al
aire.
5. El aire actúa como filtro de la radiación ultravioleta proveniente del sol
La capa de aire que se encuentra a unos 30 Km. de altura sobre la superficie
terrestre, nos protege de las radiaciones dañinas gracias al elemento gaseoso
llamado Ozono cuyas moléculas se forman a partir de tres átomos de Oxígeno.
UTILIDAD DEL AIRE
La actividad humana está estrechamente relacionada con la utilización del aire
para los más diversos fines:
a. El aire es un medio para realizar todo tipo de combustiones
La combustión permite el funcionamiento de maquinarias, la utilización y
transformación de la energía calórica y la producción de multitud de materiales
útiles.
b. El aire es un elemento utilizado para elfuncionamiento de maquinarias que
facilitan la vida y tareas del
hombre
Cabe destacar la fabricación de bombas aspirantes que sirven para extraer,
elevar e impulsar el agua u otro líquido en una dirección determinada.
Estas máquinas se utilizan para elevar el agua de los pozos y abastecer a las
localidades que no cuentan con un sistema de cañerías de agua potable. El
principio del funcionamiento de estas bombas
se basa en las diferencias de presión del
aire presente en secciones vecinas al lugar de instalación.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL AIRE
La composición química del aire seco, es decir, sin vapor del agua y a nivel
del mar es la siguiente:
Nitrógeno 78,08%
Oxígeno 20,45%
Argón 0,93%
Dióxido de Carbono 0,03%
Neón 0,0018%
Helio 0,0005%
Criptón 0,0001%
Hidrógeno 0,00006%
Ozono 0,00004%
Xenón 0,000008%
Otros Crayón, Oxido Nitroso, Metano
CARBONO
Sin Carbono, ningún ser vivo podría sobrevivir. El átomo de Carbono puede
formar enlaces hasta con otros átomos de otros elementos o del propio Carbono, por lo que existen miles
de compuestos suyos diferentes.
Formando compuestos se halla en las rocas como
en las calizas, en combustibles fósiles como
el carbón y el Dióxido de Carbono de la atmósfera. Al arder un combustible, el
Carbono que contiene reacciona con el Oxígeno, el exceso de éste en la
atmósfera retiene el calor como
el cristal de un invernadero. Esto se denomina efecto invernadero.
CICLO DEL CARBONO (Fig. 1)
Ciclo de utilización delcarbono por el que la energía fluye a través del ecosistema
terrestre. El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la
fotosíntesis, hacen uso del
dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte
de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de
hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o
al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que
comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos
de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en
los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los
herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición,
y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las
plantas.
Intercambios aire-agua
A escala global, el ciclo del carbono implica
un intercambio de CO2 entre dos grandes reservas: la atmósfera y las aguas del planeta. El CO2
atmosférico pasa al agua por difusión a través de la interfase aire-agua. Si la
concentración de CO2 en el agua es inferior a la de la atmósfera, éste se
difunde en la primera, pero si la concentración de CO2 es mayor en el agua que
en la atmósfera, la primera libera CO2 en la segunda. En los ecosistemas
acuáticos se producen intercambios adicionales. El exceso de carbono puede
combinarse con el agua para formar carbonatos ybicarbonatos. Los carbonatos
pueden precipitar y depositarse en los sedimentos del fondo. Parte del carbono se incorpora a
la biomasa (materia viva) de la vegetación forestal y puede permanecer fuera de
circulación durante cientos de años. La descomposición incompleta de la materia
orgánica en áreas húmedas tiene como
resultado la acumulación de turba. Durante el periodo carbonífero este tipo de
acumulación dio lugar a grandes depósitos de combustibles fósiles: carbón,
petróleo y gas.
Recursos totales de carbono
Los recursos totales de carbono, estimados en una 49.000 giga toneladas (1 giga
tonelada es igual a 109 toneladas), se distribuyen en formas orgánicas e
inorgánicas. El carbón fósil representa un 22% del total. Los océanos contienen un 71% del carbono del
planeta, fundamentalmente en forma de iones carbonato y bicarbonato. Un 3%
adicional se encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. Los
ecosistemas terrestres, en los que los bosques constituyen la principal
reserva, contienen cerca de un 3% del
carbono total. El 1% restante se encuentra en la atmósfera, circulante, y es
utilizado en la fotosíntesis.
Adiciones a la atmósfera
Debido a la combustión de los combustibles fósiles, la destrucción de los
bosques y otras prácticas similares, la cantidad de CO2 atmosférico ha ido
aumentando desde la Revolución Industrial. La concentración atmosférica ha
aumentado de unas 260 a 300 partes por millón (ppm) estimadas en el periodo
preindustrial, a más de 350 ppm en la actualidad. Esteincremento representa sólo
la mitad del
dióxido de carbono que, se estima, se ha vertido a la atmósfera. El otro 50%
probablemente haya sido absorbido y almacenado por los océanos. Aunque la
vegetación del
planeta puede absorber cantidades considerables de carbono, es también una
fuente adicional de CO2.
El CO2 atmosférico actúa como
un escudo sobre la Tierra. Es atravesado por las radiaciones de onda corta
procedentes del
espacio exterior, pero bloquea el escape de las radiaciones de onda larga. Dado
que la contaminación atmosférica ha incrementado los niveles de CO2 de la
atmósfera, el escudo va engrosándose y retiene más calor, lo que hace que las
temperaturas globales aumenten en un proceso conocido como efecto invernadero. Aunque el incremento
aún no ha sido suficiente para destruir la variabilidad climática natural, el
incremento previsto en la concentración de CO2 atmosférico debido a la
combustión de combustibles fósiles sugiere que las temperaturas globales
podrían aumentar entre 2 y 6 °C a comienzos del siglo XXI. Este incremento
sería suficientemente significativo para alterar el clima global y afectar al
bienestar de la humanidad.
Ciclo del carbono
Fig. 1
NITRÓGENO
El Nitrógeno es un elemento esencial para la vida y constituye casi el 80 por
ciento del
aire que nos rodea. Es un gas incoloro, inodoro e insípido, que está en las
proteínas de toda célula viva. Un ciclo constante lo mantienen presente en
nuestras vidas. Las plantas extraen Nitrógeno del suelo y los animales lo
obtienen devorandoplantas u otros animales. Al morir, las plantas y los
animales se descomponen y el Nitrógeno retorna al suelo. Al igual que el
Oxígeno, el Nitrógeno de la atmósfera se compone de moléculas con dos átomos y
su símbolo es N2. Forma diversos compuestos con el Oxígeno, entre ellos, los gases
de escape de automóviles.
Nitrógeno, de símbolo N, es un elemento gaseoso que compone la mayor parte de
la atmósfera terrestre. Su número atómico es 7 y pertenece al grupo 15 (o VA)
de la tabla periódica.
El nitrógeno fue aislado por el físico británico Daniel Rutherford en 1772 y
reconocido en 1776 como
gas elemental por el químico francés Antoine Laurent Lavoisier.
Propiedades
El nitrógeno es un gas no tóxico, incoloro, inodoro e insípido. Puede
condensarse en forma de un líquido incoloro que, a su vez, puede comprimirse como un sólido cristalino
e incoloro. El nitrógeno aparece en dos formas isotópicas naturales;
artificialmente se han obtenido cuatro isótopos radiactivos. Tiene un punto de
fusión de -210,01 °C, un punto de ebullición de -195,79 °C y una densidad de
1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de presión. Su masa atómica es 14,007.
Se obtiene de la atmósfera haciendo pasar aire por cobre o hierro calientes; el
oxígeno se separa del
aire dejando el nitrógeno mezclado con gases inertes. El nitrógeno puro se
obtiene por destilación fraccionada del
aire líquido. Al tener el nitrógeno líquido un punto de ebullición más bajo que
el oxígeno líquido, el nitrógeno se destila primero, momento en que puede
separarse.
Elnitrógeno compone cuatro quintos (78,03%) del volumen de aire. Es inerte y actúa como agente diluyente del oxígeno en los procesos de combustión y
respiración. Es un elemento importante en la nutrición de las plantas. Ciertas
bacterias del
suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo en nitratos) para poder
ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno. En
forma de proteína es un componente importante de las fibras animales. El
nitrógeno aparece combinado en los minerales, como
el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3), dos importantes
productos comerciales.
Se combina con otros elementos únicamente a altas temperaturas y presiones. Se
hace activo sometiéndolo a una descarga eléctrica a baja presión, combinándose
con metales alcalinos para formar asidas; con vapor de cinc, mercurio, cadmio y
arsénico para formar nitruros, y con numerosos hidrocarburos para formar ácido
cianhídrico y cianuros, también llamados nitrilos. El nitrógeno activado se
vuelve nitrógeno ordinario apenas en un minuto.
En estado combinado, interviene en muchas reacciones. Son tantos los compuestos
que forma, que el químico estadounidense Edward Franklin elaboró un esquema de
compuestos que contienen nitrógeno en lugar de oxígeno. En compuestos, el
nitrógeno aparece con todas las valencias
que van de -3 a +5. El amoníaco, la hidracina y la hidroxilamina son ejemplos
de compuestos en los que la valencia
del nitrógeno
es -3, -2 y -1, respectivamente. Los óxidos del
nitrógeno son un ejemplo decompuestos en los que el nitrógeno tiene todas las valencias
positivas.
Aplicaciones
La mayor parte del nitrógeno utilizado en la
industria química se obtiene por destilación fraccionada del
aire líquido, y se usa
para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se preparan una gran
variedad de productos químicos, como
fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidracina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso
(N2O), un gas incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con
oxígeno, se utiliza como
anestésico en cirugía.
El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la
criogénica como
agente enfriante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los
materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.
CICLO DEL NITRÓGENO
A pesar de la abundancia del Nitrógeno en la atmósfera (78%), este puede ser
utilizado directamente por las plantas superiores o por animales. Primeramente
el Nitrógeno debe fijarse, esto es, combinarse con otros elementos para formar
los compuestos llamados nitratos. Cierto tipo de bacterias convierte el
Nitrógeno atmosférico (N2) en nitratos, pasando de esta manera al suelo
vegetal.
Posteriormente, las plantas utilizan el nitrato como
nutriente mineral que toman del
suelo, y es utilizado para la formación de proteínas, esto es, para el
crecimiento y respiración de tejidos.
En los compuestos nitrogenados, es el Nitrógeno un elemento fundamental de la
estructurapropia de todo ser vivo.
Así, los consumidores del
primero y segundo orden se abastecen de Nitrógeno por los alimentos que
ingieren, puesto que los compuestos nitrogenados se encuentran en las verduras,
frutas, carnes, leguminosas, etc.
OXIGENO
El Oxígeno es el elemento más abundante en la tierra. Es un gas invisible e
inodoro, cuya falta causaría nuestra muerte. Al respirar, lo extraemos
continuamente del
aire, donde está mezclado con otros gases. Se encuentran en los mares, disuelto
en el agua, en cuya composición interviene; en las rocas forma parte de muchos
minerales. El Oxígeno ordinario está compuesto por moléculas con dos átomos y
su símbolo es O2. En las natas superiores de la atmósfera, es más abundante una
forma con moléculas de tres átomos, llamada Ozono. Una capa protectora de Ozono
resguarda a la tierra de radiaciones nocivas procedentes del espacio. El Oxígeno es muy reactivo. La
combustión, la oxidación y la respiración son algunas de las reacciones en que
interviene el Oxígeno en la atmósfera.
Oxígeno, de símbolo O, es un elemento gaseoso ligeramente magnético, incoloro,
inodoro e insípido. El oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra. Fue
descubierto en 1774 por el químico británico Joseph Priestley e
independientemente por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele; el químico
francés Antoine Laurent de Lavoisier demostró que era un gas elemental
realizando sus experimentos clásicos sobre la combustión.
Propiedades y estado natural
El oxígeno gaseoso se condensaformando un líquido azul pálido fuertemente
magnético. El oxígeno sólido de color azul pálido se obtiene comprimiendo el
líquido. La masa atómica del oxígeno es 15,9994; a la presión atmosférica, el
elemento tiene un punto de ebullición de -182,96 °C, un punto de fusión de
-218.4 °C y una densidad de 1,429 g/l a 0 °C.
El oxígeno constituye el 21% en volumen o el 23,15% en masa de la atmósfera, el
85,8% en masa de los océanos (el agua pura contiene un 88,8% de oxígeno), el
46,7% en masa de la corteza terrestre (como componente de la mayoría de las
rocas y minerales). El oxígeno representa un 60% del cuerpo humano. Se encuentra en todos los
tejidos vivos. Casi todas las plantas y animales, incluyendo los seres humanos,
requieren oxígeno, ya sea en estado libre o combinado, para mantenerse con
vida. Véase Respiración.
Se conocen tres formas estructurales del
oxígeno: el oxígeno ordinario, que contiene dos átomos por molécula y cuya
fórmula es O2; el ozono, que contiene tres átomos por molécula y cuya fórmula
es O3, y una forma no magnética azul pálida, él O4, que contiene cuatro átomos por
molécula, y se descompone fácilmente en oxígeno ordinario. Se conocen tres
isótopos estables del
oxígeno: el oxígeno 16 (de masa atómica 16) es el más abundante. Representa un
99,76% del
oxígeno ordinario y se utilizó en la determinación de las masas atómicas hasta
la década de 1960.
El oxígeno se prepara en el laboratorio a partir de ciertas sales como el clorato de
potasio, el peróxido de bario y el peróxido de sodio. Los métodosindustriales
más importantes para la obtención de oxígeno son la electrólisis del agua y la
destilación fraccionada de aire líquido. En este último método, sé licua el
aire y se deja evaporar. En el aire líquido, el nitrógeno es más volátil y se
evapora antes, quedando el oxígeno en estado líquido. A continuación el oxígeno
se almacena y se transporta en forma líquida o gaseosa.
El oxígeno está presente en muchos compuestos orgánicos e inorgánicos. Forma
compuestos llamados óxidos con casi todos los elementos, incluyendo algunos de
los gases nobles. La reacción química en la cual se forma el óxido se llama
oxidación. La velocidad de la reacción varía según los elementos. La combustión
ordinaria es una forma de oxidación muy rápida. En la combustión espontánea, el
calor desarrollado por la reacción de oxidación es suficientemente grande para
elevar la temperatura de la sustancia hasta el punto de producir llamas. Por
ejemplo, el fósforo combina tan vigorosamente con el oxígeno, que el calor
liberado en la reacción hace que el fósforo se funda y arda. Algunas sustancias
finamente divididas presentan un área tan grande de superficie al aire, que arden formando llamas por
combustión espontánea; a éstas se las llama sustancias pirofóricas. El azufre,
el hidrógeno, el sodio y el magnesio combinan con el oxígeno menos
energéticamente y sólo arden
después de la ignición. Algunos elementos como
el cobre y el mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos, incluso
cuando se les calienta. Los metales inertes, comoel platino, el iridio y el oro
únicamente forman óxidos por métodos indirectos.
Aplicaciones
Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta
temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama
con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El
oxígeno se les administra a pacientes con problemas respiratorios y también a
las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de
oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se
utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal.
Es muy importante como
líquido propulsor en los mísiles teledirigidos y en los cohetes.
CICLO DEL OXIGENO
Las plantas verdes y los animales mantienen un constante intercambio de los
gases atmosféricos, Dióxido de Carbono y Oxígeno durante sus procesos de vida.
Así, el Ciclo de Oxígeno se analiza en función de la absorción de CO2 y de H2O
que son utilizados por las plantas para realizar fotosíntesis con la
consecuente liberación de Oxígeno que es aprovechado por animales y plantas en
el proceso de respiración.
Este ciclo permite la constante renovación del Oxígeno en el aire, que
constituye el 21% composición de gases de la atmósfera terrestre.
HIDROGENO
Imaginemos un mundo sin luz ni calor: es lo que sucedería de no existir el
Hidrógeno. Aunque no podamos verlo, ni olerlo, ni percibir su sabor, es
elelemento más abundante en el universo. Es un gas que sirve para muchas cosas.
Gran parte de él se transforma en amoníaco que se usa en la fabricación de abono y
otras sustancias. En la industria de la alimentación, los aceites y grasas
vegetales se convierten en marsarina por hidrogenación (tratamiento con
Hidrógeno), un proceso que también se aplica en la transformación de productos del petróleo en
gasolinas. Todos los ácidos deben su acidez a los iones de Hidrógeno.
Hidrógeno (en griego, ‘creador de agua’), de símbolo H, es un elemento gaseoso
reactivo, insípido, incoloro e inodoro. Su número atómico es 1 y pertenece al
grupo 1 (o IA) del
sistema periódico.
En un principio no se le distinguía de otros gases hasta que el químico
británico Henry Cavendish demostró en 1766 que se formaba en la reacción del
ácido sulfúrico con los metales y, más tarde, descubrió que el hidrógeno era un
elemento independiente que se combinaba con el oxígeno para formar agua. El
químico británico Joseph Priestley lo llamó ‘aire inflamable’ en 1781, y el
químico francés Antoine Laurent de Lavoisier le dio finalmente el nombre de
hidrógeno.
El primer lugar de la tabla periódica lo ocupa el Hidrógeno, cuyo átomo está
constituido por un protón y un electrón.
A través del análisis de la luz emitida por
las estrellas, se puede asegurar que el Hidrógeno es el elemento más abundante del universo: constituye el 90% del total.
Por el contrario, el Hidrógeno en estado libre es escaso en la tierra debido a
la reactividad queposee y a la débil atracción gravitatoria de nuestro planeta,
demasiado pequeño para retener moléculas tan ligeras. Se encuentra en estado
libre en los gases volcánicos o en los que brotan de las fuentes naturales y en
las capas más altas de la atmósfera. En estado de combinación, sin embargo, es
probablemente, después de Oxigeno, el elemento más abundante en la tierra.
Combinado con el Oxígeno constituye el 11,2% de la masa de agua.
Propiedades Químicas
Debido a la pequeña densidad de Hidrógeno (0,09 g/l) es muy difusible y
atraviesa los cuerpos porosos. Los metales finamente divididos la absorben en
grandes cantidades (oclusión). Es muy poco soluble en el agua debido a que sus
moléculas no son polares. En estado líquido su densidad es de 0,07 g/cm3. Su
punto de congelación es de –259,14 sC y su punto de ebullición –252,8%.
Propiedades Físicas
Por su extrema pequeñez y sus especiales características, el átomo de Hidrógeno
se considera prácticamente con todos los elementos generalmente en frío. Da
lugar a muchas reacciones químicas. El Hidrógeno es combustible y al arder se
combina con el Oxígeno, dando agua, esto ocurre no sólo con el Oxígeno en
estado libre sino también con el Oxígeno combinado. Así por ejemplo, ocurre
cuando reacciona con el Óxido de Cobre Cu O + H2 ï‚® Cu + H2O
DIÓXIDO DE CARBONO
Dióxido de carbono, gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya
molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2).
El químico escocés Joseph Black lodenominó 'aire fijo', y lo obtuvo a
partir de la descomposición de la marga y la caliza, como parte de la composición química de esas
sustancias. El químico francés Antoine Lavoisier lo identificó como un óxido de
carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña
es idéntico en sus propiedades al 'aire fijo' obtenido por Black. El
dióxido de carbono es 1,5 veces aproximadamente más denso que el aire. Es
soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20 °C.
El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u
oxidación de materiales que contienen carbono, como
el carbón, la madera, el aceite o algunos
alimentos; por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los
carbonatos bajo la acción del
calor o los ácidos. Comercialmente el dióxido de carbono se recupera de los
gases de hornos de calcinación, de los procesos de fermentación, de la reacción
de los carbonatos con los ácidos, y de la reacción del vapor con el gas
natural, una fase de la producción comercial de amoníaco. El dióxido de carbono
se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y
luego calentando la disolución con vapor. El gas se recoge y se comprime en
cilindros de acero.
La atmósfera contiene dióxido de carbono en cantidades variables, aunque
normalmente es de 3 a 4 partes por 10.000, y aumenta un 0,4% al año. Es
utilizado por las plantas verdes en el proceso conocido como
fotosíntesis, por el cual se fabrican loscarbohidratos, dentro del ciclo del
carbono.
El dióxido de carbono se usa
para fabricar carbonato de sodio, Na2CO3 • 1OH2O (sosa para lavar), e hidrogeno
carbonato de sodio, NaHCO3 (bicarbonato de sodio). Disuelto bajo una presión de
2 a 5 atmósferas, el dióxido de carbono produce la efervescencia de las bebidas
gaseosas. No arde ni sufre combustión, por lo que se emplea en extintores de fuego.
El extintor de CO2 es un cilindro de acero lleno de dióxido de carbono líquido
que, cuando se libera, se expande repentinamente y produce una bajada de
temperatura tan enorme que se solidifica en 'nieve' en polvo. Esta
nieve se volatiliza (se evapora) al contacto con la sustancia en combustión,
produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama. El dióxido de carbono
sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como
refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del
agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas,
produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.
La presencia de dióxido de carbono en la sangre estimula la respiración. Por
esa razón se le añade dióxido de carbono al oxígeno o aire ordinario en la
respiración artificial, y a los gases utilizados en la anestesia.
MONÓXIDO DE CARBONO
Monóxido de carbono, compuesto químico de carbono y oxígeno, de fórmula CO. Es
un gas incoloro e inodoro, un 3% más ligero que el aire, que resulta venenoso
para los animales de sangre caliente y muchas otras formas de vida. Al ser
inhalado secombina con la hemoglobina de la sangre impidiendo la absorción de
oxígeno y produciendo asfixia.
El monóxido de carbono se forma al quemar carbono o sustancias compuestas de
carbono con una cantidad insuficiente de aire. Incluso cuando dicha cantidad de
aire es en teoría suficiente, la reacción no siempre se completa, pues los
gases de combustión contienen una parte de oxígeno libre y una parte de
monóxido de carbono.
Una reacción incompleta suele darse cuando ésta tiene lugar de una manera
rápida, como en los motores de los automóviles,
lo que provoca en los gases del
escape la presencia de cantidades nocivas de monóxido de carbono que pueden
alcanzar un alto porcentaje. Este problema se elimina con la ayuda de
dispositivos anticontaminantes que reducen el monóxido de carbono a niveles
inferiores al 1%. Una cantidad de 1/100.000 de monóxido de carbono en el aire
puede llegar a provocar síntomas de envenenamiento; y una cantidad tan pequeña
como 1/500 puede ser fatal en menos de 30 minutos. El monóxido de carbono es el
principal componente del
aire contaminado en las áreas urbanas.
Debido a su falta de olor, el monóxido de carbono es un veneno engañoso. Sólo
produce ligeros síntomas de dolor de cabeza, náuseas o fatiga, seguidos de
estado de inconsciencia. Los combustibles gaseosos, que pueden llegar a
contener hasta un 50% de monóxido de carbono, suelen llevar pequeñas cantidades
de compuestos de azufre de olor desagradable con el propósito de detectar
posibles fugas.
El monóxido de carbono es un importantecombustible industrial y un componente del gas pobre, del gas
de altos hornos y del
gas de hulla. En la metalurgia del acero
fundido, el monóxido de carbono formado a partir del
coque, actúa como agente reductor, extrayendo el
oxígeno del
mineral. El monóxido de carbono se combina activamente con el cloro para formar
cloruro de carbonilo o fosgeno, y calentado en presencia de un catalizador se
combina con el hidrógeno formando metanol. La combinación directa del monóxido de carbono
con ciertos metales, forma compuestos gaseosos, y se emplea para el refinado de
dichos metales, especialmente el níquel.
El punto de fusión del
monóxido de carbono es de -205 °C y su punto de ebullición de -191,5 °C.
Gas natural
El gas natural es también un producto energético que se extrae de la tierra y
cuyo origen es orgánico. El gas se emplea principalmente para calefacción y
para cocinar. En la guajira colombiana existen grandes yacimientos de gas
natural, el cual se considera una fuente muy importante de energía para la
costa atlántica colombiana.
s Cómo es el Ciclo del CO2 en los ecosistemas ?
El Dióxido de Carbono, es incorporado por la fotosíntesis en los tejidos vivos
de las plantas. Cuando las plantas son devoradas por los herbívoros, los
carbohidratos y las demás moléculas de la planta que contienen Carbono se
descomponen en el Sistema Digestivo del animal y en las células del cuerpo, con
la liberación del Dióxido de Carbono, a través de la respiración, hacia la
atmósfera. Los carnívoros que se alimentan dela carne de dichos animales
asimilarán, a su vez, los compuestos de Carbono.
Finalmente, los desintegradotes o descomponedores desdoblan las moléculas
orgánicas cuando los animales y las plantas mueren, liberando el Dióxido de
Carbono.
La quema de combustibles también devuelve el Dióxido de Carbono a la atmósfera.
El Carbono circula a través del ecosistema desde los productores hasta los
descomponedores. Se cumple el ciclo ser vivo – ambiente – ser vivo. Si las
plantas fueran destruidas, el Carbono no pararía a los animales y a los
desintegradotes, los cuales desaparecerían.
El hombre ha aumentado la cantidad normal del CO2 en la atmósfera, rompiendo su
equilibrio. La cantidad de CO2 consumido durante la fotosíntesis, es menor que
la cantidad que retorna por acción del hombre, presentándose un aumento.
Por otro lado, el Dióxido de Carbono tiene la propiedad de absorber los rayos
calóricos, por lo tanto, cuando la tierra emite a su vez calor al espacio, el
CO2 lo retiene, produciendo un aumento de la temperatura de la tierra, lo que
podría conducir en el futuro a un cambio del clima terrestre, trayendo graves
consecuencias a los ecosistemas.
El Dióxido de Carbono es un gas incoloro, de olor penetrante y de sabor
ligeramente ácido. Es muy soluble en el agua, en donde desempeña un papel muy
importante, el de mantener constante concentración de Hidrógeno. Se utiliza
mucho en la fabricación de gaseosas, de panes, en la fermentación de bebidas
alcohólicas y en la fabricación de hielo seco,entre otros.
GASES NOBLES O INERTES
No tienen carácter metálico ni tampoco no metálico, forman un grupo aparte. Por
poseer la última órbita electrónica completa – tiene ocho electrones -, su
reaccionabilidad química es prácticamente nula. Desde el punto de vista de la
última órbita, constituye una excepción el Helio (He), que tiene dos electrones
en el primer y único nivel de energía y por tanto alcanza el límite cuántico de
Pauli. Así, no puede formar compuestos estables con otros elementos y en la
naturaleza se lo encuentra en moléculas monoatómicas, como todos los demás
gases nobles.
Los gases nobles no forman compuestos, ni entre ellos mismos ni con otros
elementos. Todos estos elementos son gases a temperatura ambiente, a veces de
valencia y son monoatómicos.
GASES INERTES
He (Helio), Ne (Neón), Ar (Argón), Kr (Kriptón), Xe (Xenón) y Rn (Radón)
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Contaminación atmosférica, contaminación de la atmósfera por residuos o
productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro
la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales, atacar a
distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables.
Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el
radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud.
Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos
en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las
casasconstruidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del
gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen
concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un
riesgo de cáncer de pulmón.
Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de
contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente
dispersos se describen en la tabla adjunta. El nivel suele expresarse en
términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro
cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el
número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos
contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de
azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o
petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales
reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por
ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se
produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la
influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las
cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos
contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están
produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido
a una supresión paulatina de estos productos.
Meteorología yefectos sobre la salud
La concentración de los contaminantes se reduce al dispersarse éstos en la
atmósfera, proceso que depende de factores climatológicos como la temperatura,
la velocidad del viento, el movimiento de sistemas de altas y bajas presiones y
la interacción de éstos con la topografía local, por ejemplo las montañas y
valles. La temperatura suele decrecer con la altitud, pero cuando una capa de
aire frío se asienta bajo una capa de aire caliente produciendo una inversión
térmica, la mezcla atmosférica se retarda y los contaminantes se acumulan cerca
del suelo. Las inversiones pueden ser duraderas bajo un sistema estacionario de
altas presiones unido a una baja velocidad del viento.
Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a
concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación
y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una
inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades
respiratorias en más de 6.000 personas ocasionando la muerte de veinte de
ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y
otras 700 en 1962. La liberación de isocianato de metilo a la atmósfera durante
una inversión térmica fue la causa del desastre de Bhopal, India, en diciembre
de 1984, que produjo al menos 3.300 muertes y más de 20.000 afectados. Los
efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes
no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son losniños, los
ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales
tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos
adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el
ganado y las cosechas.
A menudo los primeros efectos perceptibles de la contaminación son de
naturaleza estética y no son necesariamente peligrosos. Estos efectos incluyen
la disminución de la visibilidad debido a la presencia de diminutas partículas
suspendidas en el aire, y los malos olores, como la pestilencia a huevos
podridos producida por el sulfuro de hidrógeno que emana de las fábricas de
papel y celulosa.
Fuentes y control
La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de buena parte de los
contaminantes atmosféricos. Más de un 80% del dióxido de azufre, un 50% de los
óxidos de nitrógeno, y de un 30 a un 40% de las partículas en suspensión
emitidos a la atmósfera en Estados Unidos proceden de las centrales eléctricas
que queman combustibles fósiles, las calderas industriales y las calefacciones.
Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e
hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo en
los motores de los coches y camiones. Otras importantes fuentes de
contaminación son la siderurgia y las acerías, las fundiciones de cinc, plomo y
cobre, las incineradoras municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas
de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico.
Entre los materiales queparticipan en un proceso químico o de combustión puede
haber ya contaminantes (como el plomo de la gasolina), o éstos pueden aparecer
como resultado del propio proceso. El monóxido de carbono, por ejemplo, es un
producto típico de los motores de explosión. Los métodos de control de la
contaminación atmosférica incluyen la eliminación del producto peligroso antes
de su uso, la eliminación del contaminante una vez formado, o la alteración del
proceso para que no produzca el contaminante o lo haga en cantidades
inapreciables. Los contaminantes producidos por los automóviles pueden
controlarse consiguiendo una combustión lo más completa posible de la gasolina,
haciendo circular de nuevo los gases del depósito, el carburador y el cárter, y
convirtiendo los gases de escape en productos inocuos por medio de
catalizadores. Las partículas emitidas por las industrias pueden eliminarse por
medio de ciclones, precipitadores electrostáticos y filtros. Los gases contaminantes
pueden almacenarse en líquidos o sólidos, o incinerarse para producir
sustancias inocuas.
Efectos a gran escala
Las altas chimeneas de las industrias no reducen la cantidad de contaminantes,
simplemente los emiten a mayor altura, reduciendo así su concentración in situ.
Estos contaminantes pueden ser transportados a gran distancia y producir sus
efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar donde tuvo lugar la emisión.
El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado
hasta tal punto que han quedado destruidas poblacionesenteras de peces. En
Europa se han observado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto
afectada la capacidad de sustentar peces de muchos de sus lagos. Las emisiones
de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico pueden ser
también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandes
distancias.
El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha
llevado a concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono. El efecto
invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar, pero reduce
la reemisión de rayos infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al
calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial
de los casquetes polares. Es concebible que un aumento de la cubierta nubosa o
la absorción del dióxido de carbono por los océanos pudiera poner freno al
efecto invernadero antes de que se llegara a la fase del deshielo polar. No
obstante, los informes publicados en la década de 1980 indican que el efecto
invernadero es un hecho y que las naciones del mundo deberían tomar medidas
inmediatamente para ponerle solución.
Medidas gubernamentales
Muchos países tienen normas sobre la calidad del aire con respecto a las
sustancias peligrosas que pueda contener. Estas normativas marcan los niveles
máximos de concentración que permiten garantizar la salud pública. También se
han establecido normas para limitar las emisiones contaminantes del aire que
producen las diferentes fuentes decontaminación. Sin embargo, la naturaleza de
este problema no podrá resolverse sin un acuerdo internacional. En marzo de
1985, en una convención auspiciada por las Naciones Unidas, 49 países acordaron
proteger la capa de ozono. En el Protocolo de Montreal, renegociado en 1990, se
solicita la eliminación progresiva de ciertos clorocarbonos y fluorocarbonos
antes del año 2000 y ofrece ayuda a los países en vías de desarrollo para
realizar esta transición.
CONTAMINANTE PRINCIPALES FUENTES COMENTARIOS
Monóxido de carbono (CO) Gases de escape de vehículos de motor; algunos
procesos industriales Máximo permitido: 10 mg/m3 (9 ppm) en 8 hr; 40 mg/m3 en 1
hr (35 ppm)
Dióxido de azufre (SO2) Instalaciones generadoras de calor y electricidad que
utilizan petróleo o carbón con contenido sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico
Máximo permitido: 80 µg/m3 (0,03 ppm) en un año; 365 µg/m3 en 24 hr (0,14 ppm)
Partículas en suspensión Gases de escape de vehículos de motor; procesos
industriales; incineración de residuos; generación de calor y electricidad;
reacción de gases contaminantes en la atmósfera Máximo permitido: 75 µg/m3 en
un año; 260 µg/m3 en 24 hr; compuesto de carbón, nitratos, sulfatos y numerosos
metales, como el plomo, el cobre, el hierro y el cinc
Plomo (Pb) Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones de plomo;
fábricas de baterías Máximo permitido: 1,5 µg/m3 en 3 meses; la mayor parte del
plomo contenido en partículas en suspensión
Óxidos de nitrógeno (NO, NO2) Gases de escape devehículos de motor; generación
de calor y electricidad; ácido nítrico; explosivos; fábricas de fertilizantes
Máximo permitido: 100 µg/m3 (0,05 ppm) en un año para el NO2; reacciona con
hidrocarburos y luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Oxidantes fotoquímicos (fundamentalmente ozono [O3]; también nitrato
peroxiacetílico [PAN] y aldehídos) Se forman en la atmósfera como reacción a
los óxidos de nitrógenos, hidrocarburos y luz solar Máximo permitido: 235 µg/m3
(0,12 ppm) en 1 hr.
Hidrocarburos no metálicos (incluye etano, etileno, propano, butanos, pentanos,
acetileno) Gases de escape de vehículos de motor; evaporación de disolventes;
procesos industriales; eliminación de residuos sólidos; combustión de combustibles
Reacciona con los óxidos de nitrógeno y la luz solar para formar oxidantes
fotoquímicos
Dióxido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustión Posiblemente
perjudicial para la salud en concentraciones superiores a 5000 ppm en 2-8 hr.;
los niveles atmosféricos se han incrementado desde unas 280 ppm hace un siglo a
más de 350 ppm en la actualidad; probablemente esta tendencia esté
contribuyendo a la generación del efecto invernadero
EL EFECTO INVERNADERO
En nuestra ciudad estamos viviendo en pleno lo que se ha conocido como efecto
invernadero.
Un invernadero es un recinto limitado por una superficie transparente (vidrio,
plástico) en la que el calor puede penetrar, pero no escapar, lo que provoca un
aumento de la temperatura en el interior del recinto.Los gases presentes en la
atmósfera tienen la capacidad de permitir el paso de la radiación solar
haciendo que la tierra se caliente. En forma natural, la tierra, a su vez,
emite o libera el calor excedente hacia la atmósfera.
Sin embargo, en los últimos tiempos ha aumentado la cantidad de gas Dióxido de
Carbono en la atmósfera. Este hecho se ha producido, básicamente, por el uso
excesivo de combustibles fósiles como el petróleo o el carbón y por la tala
indiscriminada de bosques. Así, el Dióxido de Carbono en la atmósfera actúa del
mismo modo de las superficies transparentes de un invernadero: deja pasar el
calor del sol hacia la tierra, pero impide el paso al exterior. Como
consecuencia del fenómeno, la temperatura de la tierra está en lento pero
continuo aumento.
VAPOR DE AGUA
Proporciona al aire la humedad necesaria para la formación de nubes lluvia y
nieve, que una vez en la tierra, es aprovechada por plantas y animales. El
vapor de agua en la atmósfera varía según la cercanía del mar y la distancia
desde el suelo, puesto que la presencia de este gas en el aire se debe a la
evaporación de las aguas que componen la hidrosfera.
OZONO
La molécula del Oxígeno es biatómica CO2 pero posee una forma acotrópica cuya
molécula está formada por tres átomos de Oxígeno. El Ozono (O3). La alotropía
es un fenómeno por el cual un elemento puede presentarse en diferentes estados,
ya sea porque difieren en su estructura atómica o por diferencias moleculares.
En los estados alotrópicos es posible latransformación de una variedad a otra.
Generalmente tienen propiedades diferentes. El Ozono se encuentra en la
atmósfera, dependiendo su cantidad de las distintas capas atmosféricas en que
se encuentre. Es importante señalar que se halla en grandes cantidades en el campo
ya que es producido por la fotosíntesis de las plantas. También se puede
encontrar en el aire después de las tormentas y en lugares donde están situados
equipos eléctricos porque se forma por descargas eléctricas en contacto con el
Oxígeno del aire.
LLUVIA ÁCIDA
Se debe al incremento de las emisiones de Oxido de Azufre que en el aire se
convierten en pequeñas gotas de Ácido Sulfúrico. Tienen impacto ambiental
severo, cambian el PH del suelo, afectando los cultivos; acidifican lagos y
ríos. También desintegran las edificaciones.
La lluvia ácida es un tipo de precipitación altamente corrosiva, a causa de las
sustancias que se encuentran disueltas en ella. Los Óxidos de Azufre y de
Nitrógeno del smog se combinan con el agua de la atmósfera, formando ácido
sulfúrico y ácido nítrico, los que son precipitados por la lluvia. La lluvia
ácida se puede manifestar a miles de Km de las fuentes de contaminación, a
causa de los vientos y sus principales efectos son:
- Acidificación de lagos y ríos, lo que en ocasiones provoca la muerte de
especies acuáticas
- Destrucción de bosques a causa de la alteración del suelo y la acción de los
ácidos en la superficie de las hojas
- Destrucción del mármol y la erosión de la piedra caliza
