14-02-2015
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Sumário
Na Atmosfera da Terra: Radiação, Matéria e Estrutura – Unidade temática 2
Interação Radiação-Matéria: A atmosfera e a radiação solar.
• As reações fotoquímicas e a formação de radicais livres.
• Formação de iões na termosfera e na mesosfera.
• Os radicais livres e os seres humanos.
Esclarecimento de dúvidas para o próximo teste de avaliação.
04/02/2015
Atmosfera da Terra
A atmosfera e a radiação solar
Interação Radiação-Matéria
O Sol liberta para o espaço grande quantidade de radiação
eletromagnética (energia radiante). Esta radiação percorre a
atmosfera e parte atinge a superfície da Terra.
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Atmosfera da Terra
A atmosfera e a radiação solar
Interação Radiação-Matéria
A atmosfera embora pareça transparente à radiação, tem
um papel importante, pois, é ela que controla não só a
quantidade de radiação que atinge a superfície da Terra,
como também a quantidade de energia que se escapa
para o espaço.
A atmosfera funciona como um filtro da radiação solar,
deixa passar as radiações de energia mais baixa e retém
(absorve) as de energia superior.
A atmosfera providencia um natural “efeito estufa”,
mantendo uma temperatura e um clima com condições
favoráveis à vida.
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Atmosfera da Terra
O que é o efeito de estufa?
Interação Radiação-Matéria
O efeito de estufa é um fenómeno natural que permite a vida na Terra. Estima-se que,
sem esse efeito, a temperatura média da Terra seria cerca de -17⁰.
Parte da radiação é reemitida para o exterior, mas outra parte é enviada para a superfície
terrestre o que contribui para um acréscimo da temperatura da Terra.
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
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Atmosfera da Terra
A atmosfera e a radiação solar
Interação Radiação-Matéria
O efeito de estufa natural tem permitido a manutenção das temperaturas terrestres em
valores razoáveis devido ao equilíbrio mantido entre a energia que é transmitida,
absorvida e refletida pelo nosso planeta.
A evolução industrial e tecnológica, levou a um aumento da emissão de várias
substâncias para a atmosfera, principalmente dióxido de carbono – devido às queimas
de combustíveis fósseis e aos incêndios florestais – e tem como consequência o
aumento do efeito de estufa, e o consequente aquecimento exagerado do Planeta.
À medida que os níveis de dióxido de carbono e de outros gases vão aumentando na
atmosfera, é reenviada para o espaço cada vez menos energia (calor) fazendo com que
as temperaturas se elevem gradualmente, originando um fenómeno que é conhecido
por aquecimento global.
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
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Atmosfera da Terra
Radicais livres
Interação Radiação-Matéria
A energia absorvida pelas moléculas pode quebrar as ligações entre os átomos que
constituem uma molécula. Este processo de dissociação de moléculas, por ação da luz é
conhecido por fotólise ou fotodissociação e dá origem a átomos e/ou radicais livres.
Um radical livre é uma espécie química (átomo ou conjunto de átomos) que apresenta,
pelo menos, um eletrão desemparelhado na camada de valência.
Os radicais livres são partículas altamente reativas e têm a capacidade de reagir com um
grande número de compostos.
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Atmosfera da Terra
Formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
As reações fotoquímicas, são reações que se iniciam pela ação de fotões e ocorrem na zona superior da troposfera e na estratosfera.
Trata-se de dissociações de moléculas, das quais resultam espécies muito reativas por terem um eletrão desemparelhado (•) – radicais livres.
Alguns radicais livres presentes na atmosfera são: HO•, O•, Cl•, Br•.
É o mais abundante na Troposfera.
É muito reativo, logo desencadeia reações químicas
com outras moléculas da atmosfera e nas células dos
seres vivos.
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
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Exemplos: H–C–H H–O Cl
H
Radical metilo
Radical hidroxilo
Cloro atómico
Dióxido de azoto
O=N O
São partículas que possuem orbitais externas semipreenchidas.
Radicais livres são partículas que possuem um (ou mais do que um) eletrão desemparelhado numa orbital externa.
Formação de radicais livres
Br–Br 2 Br hn Fotólise:
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Atmosfera da Terra
Formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
O radical O• forma-se por fotodissociação de moléculas de O2.
O2 O• + O• Por ação da radiação UV
Oxigénio molecular Oxigénio atómico
O radical H• forma-se por fotodissociação dos hidrocarbonetos emitidos pela atmosfera, um exemplo, o metano CH4.
H3C - H CH3• + H•
Por ação da radiação UV
Metano
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Atmosfera da Terra
Formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
Por lado, os radicais O• e H• podem ligar-se formando o radical hidroxilo HO•
O• + H• HO•
Existem muitas reações que dão origem ao radical hidroxilo. Para além do exemplo anterior, vejamos outros exemplos:
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Atmosfera da Terra
Formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
Para que ocorra a formação de radicais livres é necessário haver uma dissociação, isto é,
cada molécula precisa de um valor mínimo de energia para quebrar as suas ligações,
essa energia, como já referimos chama-se – Energia de dissociação.
Exemplo:
Para quebrar a ligação da molécula de O2 é necessário que a radiação que nela incida tenha pelo menos 8,3 x 10-19 J de energia (radiação UV).
O2 + 8,3x10-19 J O• + O•
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Atmosfera da Terra
Outro exemplo importante da formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
O radical livre de cloro forma-se
a partir da molécula de
clorometano (CH3Cl). Esta
molécula forma-se naturalmente
na Troposfera a partir dos
oceanos e dos fogos florestais.
Na Estratosfera abundam as
radiações UV que destroem as
ligações covalentes, formando
átomos com eletrões
desemparelhados, denominados
radicais livres.
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Atmosfera da Terra
Formação de radicais livres
Interação Radiação-Matéria
Além dos radicais livres de cloro com origem
natural, outros são produzidos na atmosfera
a partir da emissão de substâncias
produzidas pelo Homem, os CFC’s
(clorofluorocarbonetos).
Formação de radicais livres
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Atmosfera da Terra
Os radicais livres e os seres humanos
Interação Radiação-Matéria
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
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Atmosfera da Terra
Formação de iões na Ionosfera (Mesosfera + Termosfera)
Interação Radiação-Matéria
A fotoionização - consiste na absorção da radiação solar com
energia suficiente para provocar a libertação de eletrões dando
origem a iões:
O primeiro constituinte que a radiação solar encontra quando
atinge a Termosfera é o oxigénio atómico (O); um pouco mais
abaixo surgem o azoto molecular (N2) e o oxigénio molecular
(O2).
A primeira espécie iónica a formar-se na ionosfera é o ião
monoatómico de oxigénio, O+, por interação da radiação UV com
átomos de oxigénio:
A + hn A+ + e-
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Atmosfera da Terra
Formação de iões na Ionosfera
Interação Radiação-Matéria
Posteriormente, o ião O+ pode reagir com uma molécula de oxigénio ou de azoto,
dando origem a iões diatómicos:
O ião diatómico de oxigénio, O2+, também pode ser produzido diretamente, por
interação de raios X com o oxigénio molecular:
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
Absorção de radiação
Efeito Químico Fotólises – Reações Químicas por ação da luz
Efeito Térmico Aumento da Energia cinética –
aumento da temperatura
Dissociação de partículas Ionização de partículas
Formação de radicais livres
HO, O, Cl , Br
(Efeitos nefastos ao corpo humano)
Formação de iões
O+, O2+, NO+
(Desviam ondas rádio)
1 2
1- Ocorre na Estratosfera por ação da radiação UVB, radiação menos energética.
2- Ocorre na Termosfera por ação das radiações UVC, radiação mais energética.
Resumo da formação de radicais e de iões por absorção de radiação
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Atmosfera da Terra
Interação Radiação-Matéria
Troposfera
10 -16 Km
Estratosfera 50 Km
Mesosfera 85 Km
Termosfera
500 Km
Radiação solar incidente
IV, V
ísiv
el e
UV
-A
Até
à s
up
erf
ície
da
Terr
a
UV
-B
até
50
Km
UV
-C
até
20
0 K
m
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TPC
• Não há.
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