La calidad del aire que respiramos

Difusión de los contaminantes en el aire: Propiedades del estado gaseoso y teoría cinético-molecular  

Difusión de los contaminantes en el aire

Los contaminantes, cuando se emiten a la atmósfera, a través de un foco emisor, ya sea fijo o móvil, tienden a dispersarse a través de las diferentes capas de la atmósfera. Las principales causas del incremento de emisiones de contaminantes a la atmósfera, se debe en gran medida al gran desarrollo a nivel industrial, el aumento de superficies pavimentadas, así como las grandes emisiones de contaminantes a través de los tubos de escape de automóviles. 

Cuando los contaminantes se emiten a la atmósfera tienden a difundirse y dispersarse en ella. La difusión de contaminantes se favorece gracias a los movimientos atmosféricos, que dependen, entre otros factores, del clima de la zona dónde estos contaminantes son emitidos porque favorece o dificulta la difusión de contaminantes. También depende de la velocidad de emisión de contaminantes a través del foco, así como la cantidad de los mismos y las reacciones secundarias que éstos puedan sufrir. Otros fenómenos a tener en cuenta serían las condiciones topográficas del lugar de emisión, así como la presión y temperatura. Ciertas reacciones de contaminantes, sobre todo el ozono, se favorecen en lugares de alta temperatura y poca movilidad de aire en la atmósfera.

En general, el viento favorece la difusión de contaminantes de unas zonas a otras, ya que actúa desplazándolos y difundiéndolos a través de grandes masas de aire. El fin último de este mecanismo es transportar a los contaminantes de unas zonas a otras de tal forma que se encuentren alejados del lugar donde se emitieron a la atmósfera. La velocidad del viento afecta al proceso de dispersión de contaminantes, ya que es inversamente proporcional a la concentración de contaminantes, los reduce a nivel del suelo. Es decir, cuánto mayor sea la velocidad del aire mayor será el transporte de contaminantes de unas zonas a otras, eso conlleva a una dilución mayor de los mismos dilución y mezclado.

Propiedades del Estado Gaseoso 

El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P) , la temperatura (T) y de la cantidad o número de moles ( n).

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:

1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.

3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

Variables que afectan el comportamiento de los gases

1. Presión
Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.

2. Temperatura
Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.
La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.

3. Cantidad
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

4. Volumen
Es el espacio ocupado por un cuerpo.

5. Densidad

Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.

Teoría Cinético-Molecular 

Según Hein (2005) "En el siglo XVII, Robert Boyle (1627-1691) inició el estudio científico del comportamiento y propiedades de los gases. Muchos investigadores continuaron sus trabajos, y los datos acumulados se usaron en la segunda mitad del siglo XIX para formular una teoría general que explicara el comportamiento y propiedades de los gases. Está teoría recibe el nombre el nombre de Teoría Cinético-Molecular (TCM). Desde entonces, la TCM se amplió para explicar, en parte, el comportamiento de líquidos y sólidos. Junto con la teoría atómica, es una de las generalizaciones con mayor mérito de la ciencia moderna.

La TCM se basa en el movimiento de las partículas, en especial de las moléculas gaseosas. Un gas que se comporta exactamente como lo describe la teoría de los gases ideales (o gases perfectos). No existen los gases ideales, pero en ciertas condiciones de temperatura y presión, los gases reales se aproximan al comportamiento ideal, o al menos solo se desvían muy poco de este. Condiciones extremas, como presión muy alta y temperatura baja, los gases reales se apartan mucho del comportamiento ideal. Por ejemplo, a temperatura muy baja y presión elevada, muchos gases se convierten en líquidos.

Los postulados principales de la TCM son: 

1. Los gases se componen de partículas diminutas (submicroscópicas) 

2. La distancia entre las partículas es grande en comparación con el tamaño de estas, la mayor parte del volumen que ocupa un gas es espacio vacío.

3. Las partículas gaseosas no se atraen entre sí.

4. Las partículas gaseosas se mueven en línea recta en todas direcciones, chocando frecuentemente entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene.

5. No hay pérdida de energía por las colisiones entre partículas o con las paredes del recipiente que las contiene. Todos los choques o colisiones son perfectamente elásticos.

6. La energía cinética media de la partículas es igual para todos los gases a la misma temperatura, y su valor es directamente proporcional a la temperatura Kelvin." 



Consultado en: 

http://www.um.es/LEQ/Atmosferas/Ch-III-3/F33s10p1.htm

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/GasesPropiedades.htm

http://www.monografias.com/trabajos/leydeboyle/leydeboyle.shtml

http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/gases.htm

www.educared.net/.../images/B/1563/gases.htm

Hein M. (2005). Fundamentos de la Química. México: Thomson, p.p 261-262