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Smog fotoquímico

1950
Escena de calle urbana que muestra los efectos del smog fotoquímico en 1950, destacando la química atmosférica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El smog fotoquímico se forma mediante una compleja serie de reacciones en las que intervienen la luz solar, los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV). El proceso se inicia cuando la luz solar divide el dióxido de nitrógeno ([latex]NO_2[/latex]) en óxido nítrico (NO) y un átomo de oxígeno (O). Este átomo de oxígeno libre se combina con el oxígeno molecular ([latex]O_2[/latex]) para formar ozono troposférico ([latex]O_3[/latex]), uno de los principales componentes del smog.

La formación de smog fotoquímico es un proceso cíclico impulsado por la radiación solar. El ciclo comienza en la hora punta de la mañana, cuando los vehículos emiten grandes cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV). La radiación ultravioleta (UV) de la luz solar proporciona la energía para la reacción clave inicial: la fotólisis del dióxido de nitrógeno ([latex]NO_2 \\xrightarrow{h\nu} NO + O[/latex]). A continuación, el oxígeno atómico (O), altamente reactivo, se combina rápidamente con el oxígeno diatómico ([latex]O_2[/latex]) para formar ozono ([latex]O_3[/latex]): [latex]O + O_2 O_3[/latex]. Normalmente, este ozono se destruiría al reaccionar con el óxido nítrico (NO) producido en el primer paso, reformando [latex]NO_2[/latex] y [latex]O_2[/latex] en un ciclo nulo. Sin embargo, la presencia de COV altera este equilibrio.

Los COV reaccionan con los radicales hidroxilo (OH) en la atmósfera para formar radicales peroxídicos ([latex]RO_2[/latex]). Estos radicales peroxídicos son muy eficaces para oxidar el NO a [latex]NO_2[/latex] sin consumir una molécula de ozono: [latex]RO_2 + NO \\rightarrow RO + NO_2[/latex]. Esta reacción regenera rápidamente [latex]NO_2[/latex], que puede fotolizarse de nuevo para producir más ozono, al tiempo que evita que el NO agote el ozono existente. Esto conduce a una acumulación neta de ozono a lo largo del día, con concentraciones que suelen alcanzar su punto máximo por la tarde. La compleja mezcla también incluye otros contaminantes secundarios nocivos como el nitrato de peroxiaacetilo (PAN), aldehídos y ácido nítrico, creando el característico aire brumoso e irritante conocido como smog.

UNESCO Nomenclature: 2501
- Ciencias atmosféricas

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • discovery of ozone by christian friedrich schönbein
  • understanding of chemical kinetics and reaction mechanisms
  • development of the internal combustion engine and widespread use of automobiles
  • identification of volatile organic compounds and nitrogen oxides as pollutants
  • la investigacion de arie jan haagen-smit relaciona el ozono con los danos vegetales en los angeles

Aplicaciones

  • formulation of low-voc paints, solvents, and consumer products
  • vehicle emission standards (e.g., euro standards, us epa standards)
  • air quality forecasting models that predict high ozone days
  • vapor recovery systems at gasoline stations
  • development of alternative fuel vehicles with lower nox and voc emissions

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: smog fotoquímico, ozono troposférico, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, COV, NOX, luz solar, química atmosférica, contaminante secundario, nitrato de peroxiaacetilo.

Contexto histórico

Smog fotoquímico

1912
1940
1940
1950
1950
1960
1970
1910
1940
1940
1946
1950
1960
1970
1970

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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