L A T I E R R A … ¿ S I S T E M A A B I E RT O O C E R R A D O ?

LA QUÍMICA EN EL SISTEMA TIERRA

INTERACCIÓN DEL SISTEMA TIERRA

IMPORTANCIA DESDE LA QUÍMICA

• La energía participa en todas las reacciones, parte de la E solar queda almacenada en las uniones que forman determinados materiales.• Los átomos en la Tierra se unen y desunen para

formar otros materiales (Teoría del estado estacionario), sin modificación en cantidad de masa. • Las reacciones químicas en la naturaleza ocurren

a diferentes velocidades

PARTICIPACIÓN DEL HOMBRE EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

• Transformaciones de los materiales que produce el hombre eran al principio insignificantes.

• Revolución industrial participación activa del ser humano en procesos introdujo cambios en la Tierra

CONTAMINANTES DEL SUELO

El suelo es, el sitio donde van a parar gran parte de los desechos sólidos y líquidos de la actividad humana. También el receptáculo de los deshechos no deseables de origen geológico, por ejemplo, de las aguas ácidas con metales pesados.

Los suelos poseen un efecto absorbente, actuando como un filtro altamente reactivo que facilita la inmovilización de los contaminantes gracias a procesos físicos (filtración), físico-químicos (neutralización, adsorción, absorción, precipitación, complejación) o biológicos (biodegradación). El suelo “acumula” muchos de los contaminantes.

Cuando se supera la capacidad de amortiguación geoquímica del suelo, éste se convierte de hecho en fuente de contaminación.Por ello a menudo se habla de que la presencia de contaminantes en el suelo constituye una bomba de tiempo química, en que algunos contaminantes se acumulan en los suelos como especies químicas de alta solubilidad (disponibilidad para animales y vegetales).

CONTAMINACIÓN DEL AIRE

La niebla tóxica que flota por encima de las ciudades es la forma de contaminación del aire más común y evidente. Existen diferentes tipos de contaminación, visibles e invisibles, que contribuyen al calentamiento global. Por lo general, se considera contaminación del aire a cualquier sustancia, introducida en la atmósfera por las personas, que tenga un efecto perjudicial sobre los seres vivos y el medio ambiente.

• Dióxido de carbono (huella de carbono).

CONTAMINACIÓN DEL AGUA

El agua que procede de fuentes superficiales (ríos, lagos y quebradas), es objeto día a día de una severa contaminación, producto de las actividades del hombre,

↑ contaminación: ↑ población ↑ agentes contaminantes que el propio hombre ha creado.

CONTAMINANTES DEL AGUA

1.- Microorganismos patógenos2.- Detergentes sintéticos y fertilizantes ricos en fosfatos.3.- Pesticidas orgánicos 4.- Productos químicos inorgánicos como los nitratos, nitritos, fluoruros. arsénico, selenio, mercurio.5.- Petróleo y sus derivados como el alquitrán, aceites, combustibles.

Agua contaminada --- vehículo de agentes infecciosos Agua contaminada --- pesticidas, metales pesados, etc

alimento seres vivos

alimento humano

Irrigar cultivos

bebida a animales

Agua

ELEMENTOS TÓXICOS

•Metales pesados (δ = 5x δ agua): As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sn y Zn.•Co, Zn, Mo, Fe --- saludables en baja cc

•Ejemplo: Pb (pigmento bco, naftas), Hg (puro, amalgamas). Medicina dental y pilas. Cd (aleaciones, pilas).

EFECTOS EN LA SALUD

Hg: irritación de la piel, mucosa, irritación en las vías respiratorias. Intoxicaciones crónicas - dosis bajas: debilidad, perdida de peso, diarrea, fatiga, sabor metálico, insomnio, e indigestión. Intoxicaciones crónicas - dosis altas: irritabilidad, alucinaciones, llanto, excitabilidad, depresiones, psicosis, crisis. En casos de exposición a altas dosis en forma oral, colapsa el aparato digestivo, siendo mortal en horas.

Cd: sumamente tóxico, cancerígeno.Intoxicación crónica: severos daños renales, debido a que este elemento se acumula en los riñones. Disminuye la actividad pulmonar, produciendo enfisema, y cáncer pulmonar.

Pb: fatiga, dolores de cabeza, dolores óseos, dolores abdominales, trastornos del sueño, dolores musculares, impotencia, trastornos de conducta, y otros. Síntomas avanzados: anemia, cólicos intestinales, nauseas y vómitos, enfermedad renal, impotencia sexual, delirio, esterilidad, afectación de los nervios, enfermedad ósea, problemas de cáncer y MUERTE.

ELEMENTOS INERTES

Los elementos que reaccionan difícilmente o que no reaccionan en absoluto con otros elementos se denominan «inertes». N2 y Pt

En la atmósfera: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón, son más inertes que cualquier otro elemento.

Inertes en lo relativo: electrones más exteriores de los átomos de Xe y Ra están bastante alejados del núcleo. En presencia de átomos ávidos de electrones, son cedidos. Desde 1962 Neil Bartlett consiguió formar compuestos de Xe y F

«Gases inertes»: término en desuso

TRANSFORMACIONES NUCLEARES

• Isótopos (=Z, ≠ A)

• El uranio presenta tres isótopos en la Naturaleza con 233, 235 y 238 nucleones. Los mismos son simbolizados como 233

92U, 23592U y

23892U

• (99,3 % del uranio natural es uranio-238, el 0,7% es uranio-235 y sólo hay trazas de uranio-233).

• Todos los elementos con Z son radiactivos

• Algunos núcleos son inestables y emiten partículas y/o radiación electromagnética de manera espontánea (radiactividad).

• Núcleos radiactivos: radionucleidos• Átomos que contienen estos núcleos:

radioisótopos. • Transmutación nuclear: bombardeo

del núcleo con nº, Pr y otros núcleos.

REACCIONES QUIMICAS REACCIONES NUCLEARES1. Reordenamiento de átomos.

1. Interconversión de isótopos de los mismos elementos,

2. Electrones extranucleares, implicados,

2. Implicados: pr, nº, e¯ y otras partículas elementales.

3. Absorción o liberación de energía (pequeña).

3. Absorción o liberación de cantidades enormes de energía.

4. Velocidad de reacción f(T, P, cc, catalizadores).

4. Velocidad de reacción no es f(T, P, cc, catalizadores), por lo general,

COMPARACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS CON LAS REACCIONES NUCLEARES

ECUACIONES NUCLEARES

TIPO DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA

Propiedades de la radiación alfa, beta y gamma

  Tipo de radiación

Propiedad

Carga 2+ 1- 0

Masa 6,64.10-24

g

9,11.10-28 g

0

Poder relativo de penetración

1 100 10000

Naturaleza de la radiación

Núcleos de 4

2HeElectrones

Fotones de alta energía

SERIES RADIACTIVAS

TIEMPO DE VIDA MEDIADesintegración radiactiva: proceso de primer orden (velocidad depende de la concentración de un solo reactivo elevada a la primera potencia).

Este proceso de primer orden tiene una vida media característica, que es el tiempo que se requiere para que reaccione la mitad de cualquier cantidad de sustancia dada.

Cada isótopo tiene su propia vida media característica. Ej., la vida media del Sr-90 es de 29 años. Vida media y tipo de desintegración de varios radioisótopos

  Isótopo Vida media (años)

Tipo de desintegración

Radioisótopos naturales

23892U 4,5.109 Alfa

 235

92U 7,1.108 Alfa

 232

90Th 1,4.1010 Alfa

 40

19K 1,3.109 Beta

 14

6C 5730 Beta

Radioisótopos sintéticos

23994Pu 24000 Alfa

 137

55Cs 30 Beta

 90

38Sr 28,8 Beta

 131

53I 0,022 Beta

ACCIDENTES NUCLEARES

FUKUSHIMA

CHERNOBYL

BASURA NUCLEAR