Studij PRIMIJENJENA KEMIJA - fkit.unizg.hr
Post on 16-Oct-2021
6 Views
Preview:
Transcript
Studij PRIMIJENJENA KEMIJA
Uvod u kemiju okoliša
• Zagađenje zraka mijenja zemljinu atmosferu na način da
smanjuje njenu obrambenu ulogu naspram štetnog dijela
sunčeva zračenja.
• Glavnina zagađenja – posljedica ljudskog djelovanja.
• GLOBALNO ZAGRIJAVANJE:
– utječe na svjetsku proizvodnju hrane
– podiže razinu mora
– vremenske prilike sve više obiluju estremima
– utječe na širenje tropskih bolesti
ZRAK
• Sastav i kemizam atmosfere bitan zbog utjecaja
(interakcija) na organizme.
• Atmosfera sadrži kisik potreban za disanje
• Atmosfera adsorbira UV zračenje.
• Atmosfera reducira temperaturne oscilacije između
dana i noći.
• SASTAV :
• 78% N2
• 21% O2
• 0,93% Ar
• 0,04% CO2
• 0,03% vodena para i tragovi drugih plinova
ATMOSFERA
• CO2, O3, H2O egzistencijalni iako prisutni u jako malim
udjelima
• Absorbiraju većinu štetnog zračanja.
ATMOSFERA
SLOJEVI ATMOSFERE
SLOJEVI ATMOSFERE
Specifičnost ozona:
U toposferi nepoželjan
U stratosferi
egzistencijalan
Efekti atmosferskog omotača
• Uski sloj uz samu površinu (do cca 15 km).
• 80% mase atmosfere nalazi se u ovom sloju
TROPOSFERA
• Do visine od cca 50 km
• Tu se nalazi 19,9% mase atmosfere
• Tanki ozonski sloj tek u gornjoj slojevima
stratosfere (na 50 km; praktički granica
između stratosfere i mezosfere)
• Primarno zaslužan za apsorpciju radijacije
koja stiže ka zemlji
• Energija radijacije prelazi u toplinsku energiju,
otud zagrijavanje stratosfere
STRATOSFERA
• Na visini 50-80 km
• Najniže temperature u atmosferi (do -90 °C)
MEZOSFERA
• 80-600 km
• Iznimno rijedak zrak
• U nižim dijelovima prisutne dvoatomne
molekule (N2, O2, NO,…)
• U višim dijelovima većina tvari egzistira u
atomarnom obliku (O, He, H,…)
• Do visokih temperatura dolazi zbog
apsorpcije solarnog zračena na molekulama
O2
• Temperature dosežu do 1200 °C
TERMOSFERA
• Posljednji, “vanjski” segment atmosfere
EGZOSFERA
• Kemijski najaktivnije vrste koje se mogu naći u atmosferi
su:
1. SLOBODNI RADIKALI
2. IONI
3. MOLEKULE U POBUĐENOM STANJU
ATMOSFERA
• SLOBODNI RADIKALI → atomi ili grupe atoma s
nesparenim elektronima
• Nastaju utjecajem eletomagnetskog zračenja na
neutralne molekule ili atome.
• Težnja za uparivanjem nesparenih elektrona čini ih
izrazito reaktivnima.
NASTANAK SLOBODNIH RADIKALA
2
3 2
2
4
Nastanak:
1) Fotoliza vode (na većim visinama)
H O OH H
2) Fotoliza ozona (u nezagađenoj troposferi)
O 315 nm O* O
O* H O 2OH
Iz troposfe
Hidroksil radikal,
re se uklanja:
1) reakcijo
OH
m sa CH :
h
h
4 3 2
2
CH OH H C H O
2) reakcijom sa CO: CO OH CO H
2
2
2 2
2 2 2
2
3
Nastanali vodikov atom reakcijom s O stvara hidroperoksil radikal:
H O HOO
HOO OH H O O
HOO HOO H O O
A može doći i do reakcija gdje opet nastaje OH :
HOO NO N
Hidroksil radi
O OH
HOO O
kal, OH
22O OH
• Atmosfera → blago kisela:
• Problem predstavljaju HNO3 i H2SO4 → KISELE KIŠE
• (nastaju oksidacijom N, S ili H2S u atmosferi)
KISELO-BAZNE REAKCIJE U ATMOSFERI
VODA
2 g 2 aq
2 2 3 32 aq
CO CO
CO H O H CO H HCO
• Bazične tvari – neuobičajene u atmosferi
• Najvažnija bazična tvar u atmosferi je NH3 → jedini topiv
u vodi!!!
(nastaje biološkom razgradnjom materijala koji sadrži
dušik i bakterijskom redukcijom nitrata)
• Regulira kiselost atmosfere:
KISELO-BAZNE REAKCIJE U ATMOSFERI
2 43 aq 4 aq 4 aq
43 aq 3 aq 3 aq
NH H SO NH SO
NH HNO NH NO
• CaO, Ca(OH)2, CaCO3 – prisutne iz prašine
• Dolazi do reakcija:
KISELO-BAZNE REAKCIJE U ATMOSFERI
2 24 aq 4 s2 s
2 2s 4 aq 4 s
2 23 s 4 aq 4 s 2 g
Ca OH H SO CaSO 2H O
CaO H SO CaSO H O
CaCO H SO CaSO H O CO
• Prisutan u oblicima:
O
stabilan u termosferi (velika razrijeđenost sloja)
nastaje fotokemijskom reakcijom:
O2 (najzastupljeniji oblik)
O*
nastaje fotolizom atmosferskog ozona:
ili sudarom atoma visokog sadržaja energije:
REAKCIJE ATMOSFERSKOG KISIKA
2O O Oh
3 2O 315 nm O* Oh
2O O O O* O
• Prisutan u oblicima:
O+
dominantna vrsta u nekim slojevima atmosfere
nastaje djelovanjem UV zračenja na atomarni
kisik:
može reagirati s molekularnim kisikom ili
dušikom:
REAKCIJE ATMOSFERSKOG KISIKA
O O eh
2 2
2
O O O O
O N NO N
• Prisutan u oblicima:
O2+
u srednjem dijelu ionosfere nastaje apsorbcijom
UV zračenja (17-103 nm) od strane O2
ili reakcijom:
O3
Atmosferski ozon nastaje fotokemijskom
disocijacijom molekularnog kisika:
REAKCIJE ATMOSFERSKOG KISIKA
2 2O O eh
2 2 2 2N O N O
2
2 3
O O O
O O Z O Z(s povišenim sadržajem energije)
h
Z predstavlja molekulu N2 ili O2 koja preuzima na
sebe energiju oslobođenu reakcijom
stratosferni ozon raspada se reakcijama:
Nastali HOO• se regenerira:
REAKCIJE ATMOSFERSKOG KISIKA
3 2
3 2
3 2
O O O
O O 2O
O HO O HOO
h
2HOO O HO O
REAKCIJE ATMOSFERSKOG DUŠIKA
2N N Nh
• N2 se znatno teže raspada pod utjecajem UV zračenja nego O2
• Ipak iznad 100 km nastaje atomarni dušik:
• Atomarni dušik nastaje još:
2
2
N O NO N
NO e N O
O N NO N
REAKCIJE ATMOSFERSKOG DUŠIKA
• Iznad 105 km moguće su reakcije:
• U nižim slojevima ionosfere NO+ nastaje direktno kao
posljedica ionizirajućeg zračenja:
2 2
2
N N e
N O NO N
h
NO NO eh
REAKCIJE ATMOSFERSKOG CO2
2CO CO Oh
• Glavni izvor CO u višim slojevima:
ATMOSFERSKA VODA
4 2 2 2CH 2O nekoliko koraka CO 2H Oh
• Hladna tropopauza predstavlja barijeru molekulama vode koje
stižu s površine zemlje.
• Glavni izvor vode u stratosferi je reakcija:
• Tako nastala voda tvori hidroksilni radikal:
2H O OH Hh
top related