Composição do ar atmosférico e poluentes - Ciência - 2023

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o composição do ar atmosférico ou a atmosfera é definida pela proporção dos diferentes gases nela contidos, que tem estado em constante variação ao longo da história da Terra. A atmosfera do planeta em formação continha principalmente H2 e outros gases como CO2 e H2O. Cerca de 4,4 bilhões de anos atrás, a composição do ar atmosférico era enriquecida principalmente com CO2.

Com o surgimento da vida na Terra, um acúmulo de metano (CH4) na atmosfera, uma vez que os primeiros organismos foram metanógenos. Posteriormente, surgiram organismos fotossintéticos que enriqueceram o ar atmosférico com O2.

A composição do ar atmosférico hoje pode ser dividida em duas grandes camadas, diferenciadas em sua composição química; a homosfera e a heterosfera.


A homosfera está localizada de 80 a 100 km acima do nível do mar e é composta principalmente de nitrogênio (78%), oxigênio (21%), argônio (menos de 1%), dióxido de carbono, ozônio, hélio, hidrogênio e metano , entre outros elementos presentes em proporções muito pequenas.

A heterosfera é composta por gases de baixo peso molecular e está localizada acima de 100 km de altitude. A primeira camada apresenta N2 molecular, o segundo O atômico, o terceiro o hélio e o último é constituído pelo hidrogênio atômico (H).

História

Os estudos do ar atmosférico começaram há milhares de anos. Na época em que as civilizações primitivas descobriram o fogo, começaram a ter noção da existência do ar.

Grécia Antiga

Nesse período, eles começaram a analisar o que é o ar e sua função. Por exemplo, Anaxímades de Mileto (588 aC - 524 aC) considerava que o ar era essencial para a vida, pois os seres vivos se alimentavam desse elemento.


Por sua vez, Empédocles de Acragas (495 aC - 435 aC) considerou que existiam quatro elementos fundamentais para a vida: água, terra, fogo e ar.

Aristóteles (384 aC-322 aC) também considerava o ar um dos elementos essenciais para os seres vivos.

Descoberta da composição do ar atmosférico

Em 1773, o químico sueco Carl Scheele descobriu que o ar era composto de nitrogênio e oxigênio (ar ígneo). Mais tarde, em 1774, o britânico Joseph Priestley determinou que o ar era feito de uma mistura de elementos e que um deles era essencial para a vida.

Em 1776, o francês Antoine Lavoisier chamou oxigênio ao elemento que isolou da decomposição térmica do óxido de mercúrio.

Em 1804, o naturalista Alexander von Humboldt e o químico francês Gay-Lussac analisaram o ar vindo de diferentes partes do planeta. Os pesquisadores determinaram que o ar atmosférico tem uma composição constante.


Não foi até o final do século 19 e início do século 20, quando os outros gases que fazem parte do ar atmosférico foram descobertos. Entre eles, temos o argônio em 1894, depois o hélio em 1895 e outros gases (neon, argônio e xenônio) em 1898.

Caracteristicas

O ar atmosférico também é conhecido como atmosfera e é uma mistura de gases que cobre o planeta Terra.

Origem

Pouco se sabe sobre a origem da atmosfera terrestre. Considera-se que após sua separação do Sol, o planeta foi circundado por um envelope de gases muito quentes.

Esses gases possivelmente eram redutores e vindos do Sol, compostos principalmente de H2. Outros gases eram provavelmente CO2 e H2Ou emitido por intensa atividade vulcânica.

Sugere-se que parte dos gases presentes resfriaram, condensaram e deram origem aos oceanos. Os demais gases permaneceram formando a atmosfera e outros foram armazenados nas rochas.

Estrutura

A atmosfera é composta por diferentes estratos concêntricos separados por zonas de transição. O limite superior desta camada não está claramente definido e alguns autores colocam-no acima de 10.000 km acima do nível do mar.

A atração da força da gravidade e a maneira como os gases são comprimidos influenciam sua distribuição na superfície terrestre. Assim, a maior proporção de sua massa total (aproximadamente 99%) está localizada nos primeiros 40 km acima do nível do mar.

Diferentes níveis ou camadas de ar atmosférico têm diferentes composições químicas e variações de temperatura. De acordo com seu arranjo vertical, do mais próximo ao mais distante da superfície terrestre, são conhecidas as seguintes camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera.

Em relação à composição química do ar atmosférico, duas camadas são definidas: a homosfera e a heterosfera.

Homosfera

Ele está localizado nos primeiros 80-100 km acima do nível do mar, e sua composição de gases no ar é homogênea. Nela estão localizadas a troposfera, a estratosfera e a mesosfera.

Heterosfera

Está presente acima de 100 km e é caracterizada pela composição dos gases presentes no ar ser variável. Corresponde à termosfera. A composição dos gases varia em diferentes alturas.

Composição do ar atmosférico primitivo

Após a formação da Terra, há cerca de 4.500 milhões de anos, começaram a se acumular gases que formaram o ar atmosférico. Os gases provinham principalmente do manto terrestre, bem como do impacto com planetesimais (agregados de matéria que deram origem aos planetas).

Acúmulo de CO2

A grande atividade vulcânica do planeta começou a liberar diversos gases na atmosfera, como o N2, CO2 e H2O. O dióxido de carbono começou a se acumular, desde a carbonatação (processo de fixação de CO2 atmosférica na forma de carbonatos) era escassa.

Fatores que afetam a fixação de CO2 nessa época havia chuvas de intensidade muito baixa e uma área continental muito pequena.

Origem da vida, acúmulo de metano (CH4) e diminuição no CO2

Os primeiros seres vivos que apareceram no planeta usaram CO2 e H2 para realizar a respiração. Esses primeiros organismos eram anaeróbicos e metanogênicos (eles produziam grandes quantidades de metano).

O metano acumulou-se no ar atmosférico, pois sua decomposição era muito lenta. Ele se decompõe por fotólise e em uma atmosfera quase sem oxigênio, este processo pode levar até 10.000 anos.

De acordo com alguns registros geológicos, cerca de 3,5 bilhões de anos atrás, houve uma diminuição no CO2 na atmosfera, que tem sido associada ao ar rico em CH4 as chuvas se intensificaram, favorecendo a carbonatação.

Grande evento oxidativo (acúmulo de O2)

Estima-se que há cerca de 2,4 bilhões de anos a quantidade de O2 no planeta atingiu níveis importantes no ar atmosférico. O acúmulo desse elemento está associado ao surgimento de organismos fotossintéticos.

A fotossíntese é um processo que permite a síntese de moléculas orgânicas a partir de outras inorgânicas na presença de luz. Durante sua ocorrência, O é liberado2 como um produto secundário.

A alta taxa fotossintética produzida pelas cianobactérias (primeiros organismos fotossintéticos) estava mudando a composição do ar atmosférico. Grandes quantidades de O2 que foram liberados, eles voltaram à atmosfera cada vez mais oxidando.

Esses altos níveis de O2 influenciou o acúmulo de CH4, pois acelerou o processo de fotólise desse composto. Conforme o metano na atmosfera diminuiu drasticamente, a temperatura do planeta caiu e a glaciação ocorreu.

Outro efeito importante do acúmulo de O2 no planeta, foi a formação da camada de ozônio. O O2 A atmosfera se dissocia sob o efeito da luz e forma duas partículas de oxigênio atômico.

O oxigênio atômico se recombina com O2 molecular e forma O3 (ozônio). A camada de ozônio forma uma barreira protetora contra a radiação ultravioleta, permitindo o desenvolvimento da vida na superfície terrestre.

Nitrogênio atmosférico e seu papel na origem da vida

O nitrogênio é um componente essencial dos organismos vivos, pois é necessário para a formação de proteínas e ácidos nucléicos. No entanto, o N2 Atmosférica não pode ser usada diretamente pela maioria dos organismos.

A fixação de nitrogênio pode ser biótica ou abiótica. Consiste na combinação de N2 com O2 ou H2 para formar amônia, nitratos ou nitritos.

O conteúdo de N2 no ar atmosférico, eles permaneceram mais ou menos constantes na atmosfera terrestre. Durante o acúmulo de CO2, corrigindo o N2 era basicamente abiótico, devido à formação do óxido de nitrogênio, formado pela dissociação fotoquímica das moléculas H2O e CO2 quais foram a fonte do O2.

Quando a diminuição nos níveis de CO ocorreu2 na atmosfera, as taxas de formação de óxido de nitrogênio diminuíram dramaticamente. Considera-se que foi durante este tempo que se originaram as primeiras rotas bióticas de fixação de N.2.

Composição do ar atmosférico atual

O ar atmosférico é composto por uma mistura de gases e outros elementos bastante complexos. Sua composição é afetada principalmente pela altitude.

Homosfera

A composição química do ar atmosférico seco ao nível do mar é bastante constante. O nitrogênio e o oxigênio constituem cerca de 99% da massa e do volume da homosfera.

Nitrogênio atmosférico (N2) está em uma proporção de 78%, enquanto o oxigênio constitui 21% do ar. O próximo elemento mais abundante no ar atmosférico é o argônio (Ar), que ocupa menos de 1% do volume total.

Existem outros elementos de grande importância, mesmo quando em pequenas proporções. Dióxido de carbono (CO2) está presente na proporção de 0,035% e o vapor d'água pode variar entre 1 e 4%, dependendo da região.

Ozônio (O3) encontra-se na proporção de 0,003%, mas constitui uma barreira essencial para a proteção dos seres vivos. Também nesta mesma proporção encontramos vários gases nobres como néon (Ne), criptônio (Kr) e xenônio (Xe).

Além disso, há presença de hidrogênio (H2), óxidos nitrosos e metano (CH4) em quantidades muito pequenas.

Outro elemento que faz parte da composição do ar atmosférico é a água líquida contida nas nuvens. Da mesma forma, encontramos elementos sólidos como esporos, pólen, cinzas, sais, microrganismos e pequenos cristais de gelo.

Heterosfera

Nesse nível, a altitude determina o tipo de gás predominante no ar atmosférico. Todos os gases são leves (baixo peso molecular) e estão organizados em quatro camadas diferentes.

Pode-se ver que conforme a altura aumenta, os gases mais abundantes têm uma massa atômica menor.

Entre 100 e 200 km de altitude, há maior abundância de nitrogênio molecular (N2) O peso desta molécula é de 28,013 g / mol.

A segunda camada da heterosfera é composta de O atômico e está localizada entre 200 e 1000 km acima do nível do mar. O Atomic O tem uma massa de 15.999, sendo menos pesado que o N2.

Mais tarde, encontramos uma camada de hélio entre 1000 e 3500 km de altura. O hélio tem uma massa atômica de 4,00226.

A última camada da heterosfera é composta de hidrogênio atômico (H). Esse gás é o mais leve da tabela periódica, com massa atômica de 1,007.

Referências

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