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Interaco da Radiao com a Matria

Maria do Anjo Albuquerque

J sabemos que: As radiaes eletromagnticas tm comportamento ondulatrio e corpuscular. Cada radiao apresenta as suas caractersticas individuais; Os corpsculos de luz denominam-se fotes; Cada foto transporta um quantum de energia;

Os corpos emitem radiaes e, quanto

maior for a sua temperatura maior ser a

energia das radiaes emitidas.

A temperatura superfcie do Sol

6000C logo emite essencialmente na

zona do visvel.

Felizmente s uma parte da luz do Sol

atravessa a atmosfera alguns gases da atmosfera funcionam como filtros solares.



O que acontece quando a radiao solar atinge a

atmosfera da Terra?

Absorvida Refletida Transmitida

A absoro de energia pelas espcies (tomos, molculas ou ies), dependendo da energia que absorvem pode conduzir : excitao das espcies (troposfera e estratosfera); ionizao (essencialmente na ionosfera)

Dependendo dos

materiais com os

quais vai interagir a

radiao pode sofrer

um dos 3 fenmenos:



O que sucede aos tomos e s molculas

excitadas?

Tornam-se mais reativas. Podem reagir com outras molculas, ionizar-se, decompor-se originando ies ou radicais, etc.

Formao de radicais Energia de dissociao

Para se dissociar, cada molcula precisa de um valor mnimo de energia, que se chama energia de dissociao.



Aging - envelhecimento Burning - queimadura

A radiao UV uma gama importante do espetro eletromagntico.

O2; N2 O2; O3

termosfera

Termosfera Estratosfera

Radiao ultravioleta


Radiao UV-A: a menos energtica. pouco retida pela atmosfera e penetra na pele humana, podendo causar danos em profundidade.

Radiao UV-B: perigosa para o ser humano, sendo responsvel pelas queimaduras solares (eritreia). retida em grande parte pelo ozono (O3) estratosfrico e tambm pelo oxignio (02)

Radiao UV-C: a mais energtica e, por isso, a mais perigosa para o ser humano. Felizmente praticamente toda absorvida pelo oxignio (02) e azoto (N2) presentes na termosfera.

Radiao infravermelha

Parte da radiao IV proveniente do Sol filtrada pelo vapor de gua (H20) e dixido de carbono (C02) existente na atmosfera. Estes dois gases desempenham um papel fundamental no efeito de estufa.


A radiao IV tambm uma gama importante do espetro

eletromagntico.

Efeito de Estufa 1. A radiao visvel e parte da radiao UV atravessam a atmosfera e incidem na Terra aquecendo a sua superfcie. 2. Como resultado desse aquecimento a superfcie terrestre emite energia sob a forma de radiao IV. 3.Os gases com efeito de estufa (GEE) que deixam passar a radiao solar vo contudo absorver grande parte da radiao IV emitida pela Terra ocorrendo a excitao das molculas desses GEE.


Consequncias do efeito de estufa


Parte da radiao (IV) resultante da desexcitao do CO2 reemitida para o exterior mas outra parte enviada para a superfcie da Terra o que contribui para um acrscimo da sua temperatura.

Principais Gases com efeito de estufa


O Protocolo de Quioto determina sete

gases cujas emisses devem ser

reduzidas:

CO2 - Dixido de Carbono

N2O - xido nitroso

CH4 - Metano

CFCs Clorofluorcarbonetos HFCs - Hidrofluorcarbonetos

PFCs - Perfluorcarbonetos

SF6 - Hexafluoreto de enxofre

Toronto Conference on the Changing

Atmosphere, no Canad (outubro de 1988)

Parmetros que influenciam a temperatura da atmosfera

A temperatura da atmosfera depende de dois parmetros:

Da proximidade em relao ao solo. Das radiaes solares que a atravessam.

Ao entrarem na atmosfera terrestre, as radiaes colidem com as partculas a existentes, transferindo para elas a energia que transportam.


A absoro de energia pode causar dois efeitos:

Efeito trmico. As partculas utilizam a energia absorvida

para aumentar a sua energia cintica, o que faz aumentar a sua temperatura.

Efeito qumico. As partculas absorvem a energia das

radiaes a qual servir para desencadear reaes qumicas.

Efeitos produzidos pela absoro de energia


As partculas absorvem as radiaes solares que servem para:

- quebrar ligaes dentro das molculas. - ionizar tomos ou molculas.

Efeito qumico da radiao solar

Estas reaces qumicas desencadeadas pela aco da luz chamam-se reaces fotoqumicas ou fotlise.


As reaes qumicas que levam rutura de ligaes dentro das molculas ocorrem, principalmente, na parte superior da troposfera e na estratosfera.

Efeito qumico da radiao solar

Da dissociao destas molculas resultam espcies muito reativas por terem um eletro desemparelhado representado por () Essas espcies chama-se radicais livres:

OH O Cl Br


Formao de radicais


=230-280 nm

Formao de radicais

O radical OH um dos mais abundantes na troposfera; muito reativo; Pode desencadear reaes inflamatrias, envelhecimento e a longo prazo mutaes nas clulas.


No entanto os radicais OH degradam a maioria dos hidrocarbonetos na atmosfera e intervm na formao do ozono e na converso dos xidos de azoto. So portanto excelentes agentes de limpeza da atmosfera.

Na troposfera

Na estratosfera

Na estratosfera formam-se radicais derivados de compostos clorados e bromados ou pela reao dos tomos de cloro com o ozono (o que diminui a camada de O3)

Formao de radicais


A partir dos fogos florestais e dos oceanos libertam-se para a atmosfera compostos clorados como o CH3Cl que ao absorverem radiao UV podem formar radicais muito reativos capazes de perturbar os equilbrios existentes na atmosfera.

Por ao da radiao UV

Formao de radicais


As radiaes provenientes do Sol vo sendo absorvidas medida que vo penetrando na atmosfera. A camada de Ozono estratosfrico desempenha um papel importante nesta funo.

UV

As radiaes absorvidas na parte de cima da troposfera tm energia suficiente para dissociar grande parte das molculas de gases a existentes, mas no para as ionizar. Eis a razo porque a se formam preferencialmente radicais livres.

A

B

C


Na Termosfera, e em menor grau na Mesosfera, as radiaes absorvidas so mais energticas, radiaes UV de energia superior a 9,9 x 10-19, suficientes para formar ies.

Formao de ies Termosfera e Mesosfera

A energia radiante que ao chocar com uma molcula superior necessria para a ionizao da molcula fica disponvel para aumentar a energia cintica das partculas, Ec, aps a reao fotoqumica. Assim se explica que a termosfera seja a camada da atmosfera onde as partculas atingem a temperatura mais elevada.


Formao de ies Termosfera e Mesosfera

Para uma mesma espcie a energia de dissociao inferior s energia de ionizao dessa espcie.


Espcies qumicas presentes na Termosfera

Na termosfera para alm das molculas de e de e dos correspondentes radicais livres, h uma elevada quantidade de ies positivos e de eletres livres da a parte inferior da termosfera ser

designada por Ionosfera.

Na Termosfera verifica-se:

- A ionizao das partculas existentes formao, sobretudo, de e mas tambm de O+; - Aumento da energia cintica destas partculas, devido ao excesso de energia absorvida relativamente ao efeito qumico, dissociao e ionizao.



Formao de ies na Termosfera

absoro 1313 kJ/mol

absoro 1205 kJ/mol

absoro 890 kJ/mol

A ao da atmosfera como filtro de radiao UV-C pode ser explicada por diversas reaes de ionizao, de tomos e molculas que ocorrem na termosfera, como por exemplo:

Estas reaes ocorrem custa da absoro de energia das radiaes ultravioleta e explicam a capacidade filtrante da atmosfera para as radiaes UV-C. A posterior captura de eletres por parte dos ies faz-se custa de libertao de energia sob a forma de calor. A absoro de energia com valores superiores energia de ionizao conduz a uma maior energia dos ies e dos eletres ejetados. Estes dois fenmenos explicam as elevadas temperaturas na termosfera

IMPORTANTE

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