Appunti Chimica ambientale

Composti chimici contenenti Cloro, Fluoro e Carbonio

- CFC (Clorofluorocarburi)

- Halon

- Bromuro di metile (fumigante per eliminare parassiti, prodotto anche in natura)

- Metil-cloroformio (solvente industriale)

- Tetracloruro di carbonio (solvente industriale)

I CFC sono composti chimici contenenti esclusivamente Cloro, Fluoro e Carbonio. Sono caratterizzati da elevata stabilità chimica e termica, che aumenta con il contenuto di fluoro. Sono infiammabili e poco tossici, rendendoli utili in vari impieghi industriali come gas negli impianti di refrigerazione (dove sono indicati come Freon), agenti sgrassanti o agenti rigonfianti nella produzione dei polimeri espansi.

Tuttavia, i CFC hanno anche degli effetti negativi. Sono troppo leggeri per essere dissolti dalle piogge e hanno un'emivita molto lunga, che va dai 50 ai 300 anni. Questo fa sì che tendano a migrare verso l'alto, raggiungendo la stratosfera dove si trova gran parte dell'ozono. Questo comporta una riduzione dello strato di ozono.

Ogni sigla che indica un CFC è seguita da una serie di numeri che indica rispettivamente il numero di...

atomi di C, He F presenti. I più usati sono:

• CFC-11 (cioè CFCl3)
• CFC-12 (cioè CF2Cl2) (questi noncontengono H)
• CFC-113 (cioè C2F3Cl3)

I CFC possono o meno contenere H, quelli che non contengono H sono detti Forti, poiché per essi non esiste alcun pozzo nellatroposfera, cioè non vi sono processi naturali di rimuoverli, ed avendo emivita molto lunga dopo alcuni anni finisco nella stratosfera dove vi permangono per decenni. Per la loro fotolisi questi composti richiedono radiazioni di λ<220nm (raggi UV-C) perciò prima che si possano decomporre dovranno raggiungere la stratosfera (dove si trova 90% del O3) in quanto i raggi UV-C penetrano poco nelle zono inferiori. La reazione di decomposizione libera Cl∙ che riesce come visto a distruggere l’ozono CF2Cl2 + UV-C → CF2CL∙ + Cl∙ attualmente in sostituzione ai CFC si usano gli HCFC (idrogenoclorofluorocarburi) detti anche CFC blandi, in quanto esistono processi naturali nella

troposfera che sono in grado di degradarli. La degradazione avviene ad opera del radicale ossidrile attraverso una serie di reazioni che inizia con la sottrazione di H agli HCFC da parte del OH∙

OH∙ + HCFC → H2O + radicale libero a base di C → CO2 e infine HCl

*nota: un altro sostituente è HFC (idrofluorocarburi)

Hallon (bromofluorocarburi)

Sono composti chimici contenenti esclusivamente Bromo, Fluoro e Carbonio. Questi composti hanno trovato ampli applicazione come agenti estinguenti del fuoco. Anche per questi non esistono processi naturali che li distruggano nella troposfera, quindi si dovrà aspettare che salgano anche essi nella stratosfera prima che vengano decomposti dai raggi UV-C, la loro decomposizione libera Cl∙ e Br∙ che degradano l’ozono.

Capitolo 5

Inquinamento dell’aria a livello del suolo

L’atmosfera è ossidante per via della grande concentrazione di O2 quindi tutte le sostanze gassose che vengono liberate in aria (es: quelle

derivanti da processi biologici e attività vulcaniche quali CO, SO2, CH4) finiscono per essere ossidate e secondari tendono poi a depositarsi sulla terra. I processi di ossidazione non iniziano maicon O2 ma sempre con il radicale OH∙ è quindi questo a controllare la concentrazione delle sostanze nella troposfera. In assenza di OH∙ queste sostanze non verrebbero allontanate dalla troposfera.

Lo smog il termine Smog deriva da smoke (nebbia)+ fumo (fog) ed è stato introdotto per indicare un miscuglio di nebbia e fumo. Questo può essere:

• smog riducente (anche detto smog solforoso), caratterizzato dalla presenza di sostanze riducenti come SO2 ed è comune nei climi umidi e freddi. Quindi è tipicamente invernale
• smog ossidante (anche detto SMOG FOTOCHIMICO), caratterizzato dalla presenza di ossidanti fotochimici come l'O3 ed è comune nei climi caldi e asciutti. Quindi è tipicamente estivo.

Lo smog fotochimico può essere definito come un

Aumento della concentrazione di O3 a livello del suolo dove risulta molto tossico per piante e animali, prodotto a causa di reazioni fotochimiche a carico di inquinanti presenti nelle aree urbane inquinate. Questo tipo di smog è facilmente individuabile per via del suo colore giallo-marrone e del suo sgradevole odore dovuto ad alcuni componenti gassosi.

I composti principali che innescano lo smog fotochimico sono:

• Ossidi di azoto (NOx): Prodotti da qualsiasi combustione con fiamma di combustibili fossili in presenza di aria, in quanto grazie alle alte T raggiunte N2 ed O2 presenti in aria si combinano a formare 2NO∙ (N2 + O2 → 2NO∙). L’NO2 è prodotto invece dalla lenta ossidazione di NO∙.
• Idrocarburi incombusti
• COV (composti organici volatili: sono gli idrocarburi che esposti all’aria passano facilmente allo stato gassoso, i più reattivi sono quelli contenenti C=C cioè gli alcheni o C=O cioè le aldeidi, perché reagiscono velocemente

Fondamentale perché l'atmosfera si possa arricchire di ozono e di altre specie foto-ossidanti, è la formazione di NO₂ attraverso vie che non implicano la rimozione di ozono (come **). La principale via alternativa per la formazione di NO₂ è l'ossidazione di NO ad opera di idrossile/perossido, formati dalla degradazione di idrocarburi volatili RH e dalla loro successiva reazione con ossigeno atmosferico.

RH + OH∙ → R∙+ H₂O
R∙ + O₂ → ROO∙

Il radicale ossidrile formato dagli idrocarburi reagisce con NO∙ e forma NO₂

ROO∙ + NO → RO∙ + NO₂

Poi si avrà che NO₂ + raggi UV → NO∙ + O∙
O₂ + O∙ + M → O₃ + M

L'NO∙ rimanente è di nuovo disponibile per essere riossidato a NO₂ da ROO∙ e quindi ripartecipare nuovamente al ciclo di produzione di ozono. In alternativa, NO₂ può reagire con radicali OH e formare acido nitrico (NO₂ + OH∙ → HNO₃) o con radicali perossiacetile formando i PAN (perossiacetilnitrati).

prodotti terminali cheesauriscono la catena di reazioni. In tal caso, l’NO2 viene rimossodal ciclo fotochimico.quindi nel complesso si avrà che:COV + NO + O2 + luce solare → O3 + HNO3 + sostanze organiche

*nota: quindi COV ed NO sono gli inquinanti primari e O3 e HNO3sono gli inquinanti secondari.

I radicali OH∙ utilizzati per produrre in modo alternativo NO2derivano da:

• fotolisi di acido nitroso (HNO2 + raggi UV → NO∙ + OH∙)
• fotolisi della formaldeide
• fotolisi ozono (O3 + raggi UV → O2 + O∙)

effetti smog fotochimico-

• Effetti sulla salute umana (irritazione agli occhi ⇨ O3, aldeidi,acilnitrati)
• Effetti sui materiali (cracking della gomma ⇨ O3)
• Effetti sull’atmosfera (riduzione della visibilità ⇨ aldeidi)
• Effetti sulle piante (blocco della fotosintesi ⇨ acilnitrati e O3)

Capitolo 6

EFFETTO SERRA

L’effetto serra consiste in un riscaldamento del pianeta per effettodei gas serra quali CO2, Vapor d’acqua, Metano, N2O, CFC.

per indicare un nuovo paragrafo: ```html

assorbita in atmosfera UV da O3 e O2 e IR da CO2 e vapore acqueo)Perché la temperatura del nostro pianeta resti costante si dovrà quindi avere che la quantità di energia assorbita e pari alla quantitàdi energia riemessa.