Poluanți atmosferici

Cei mai importanti compusi ai carbonului cu implicatii in chimia atmosferei sunt monoxidul de carbon, dioxidul de carbon si hidrocarburile (in special metanul).

I. Monoxidul de carbon (CO)

Monoxidul de carbon este cel mai important poluant al aerului. Continutul de monoxid de carbon din aerul nepoluat este relativ scazut de cca 0,04-0,1 ppm iar continutul total din atmosfera terestra este estimat la 5,2 x 108tone. Emisiile totale de monoxid de carbon le depasesc pe cele ale tuturor celorlalti poluanti la un loc fiind considerat numai in SUA de cca 108tone/an iar 30% din totalul de CO din atmosfera este datorat activitatilor umane. Timpul de rezidenta a CO in atmosfera este de cca 6 luni iar continutul relativ scazut al acestuia in aerul atmosferic demonstreaza participarea la unele procese consumatoare de CO.

Monoxidul de carbon este prezent in majoritatea emisiilor atmosferice rezultate din procese de ardere a diferitelor materii organice efectuate intr-o cantitate insuficienta de oxigen. El se intalneste nu numai in efluenti gazosi ai focarelor de combustie care utilizeaza carbune sau petrol, arderea padurilor etc. Formare oxizilor de carbon este un proces simplu numai in cazul in care reactantii sunt carbonul sau oxigenul. Cand formare oxizilor de carbon are loc in urma proceselor de combustie in aer a materialelor care contin carbune, situatia complicata, derulandu-se o succesiune de reacctii in trepte:

2C + O → 2CO2

2 CO + O2 →2CO2

Prima reactie este de cca 10 ori mai rapida decat cea de-a doua, astfel incat monoxidul de carbon este un intermediar in toate reactiile de ardere si poate aparea ca produs final daca nu este prezent suficient oxigen pentrua asigura cea de-a doua reactie. La temperaturi mari monoxidul de carbon poate rezulta si prin reactia dintre dioxidul de carbon si materialele care contin carbon:

CO2 + C → 2CO

Disocierea dioxidului de carbon la temperaturi ridicate constituie o alta sursa potentiala de monoxid de carbon. Dioxidul de carbon si monoxidul de carbon exista in echilibru, la temperatura inalta, conform ecuatiei:

CO2→ CO + O

Dar sursa dominant de CO in atmosfera este constituita de oxidare fotochimica a metanului.

2CH4+3O2□(→┴energie ) 2CO + 4H2O

Cantitatii importante de CO provin in aerul atmosferic din diferite surse naturale: eruptii vulcanice,anumite exploatari miniere, procese biologice. In straturile atmosferice au loc procese de transformare a CO in CO2, facilitate de interventie a radicalilor

OH· CO + HO· → CO2 + H·

Reactia este extrem de rapida si s-a calculat ca o concentratie a radicalilor OH· de numai 10-9 - 10-8 ppm este suficienta pentru a transforma intreaga cantitate de CO emis in CO2.

Proprietati fizice

Monoxidul de carbon este un gaz incolor, inodor si insipid, putin mai usor ca aerul. Este putin solubil in apa, dar solubil in alcool etilic. Are masa moleculara de 28,01 g/mol; densitatea la 0°C si 760 torr de 1,25g/L; densitatea vaporilor in aer de 0,96 g/L; punctul de topire de -207°C; punct de firbere la -190°C; temperatura de autoaprindere de 1204°C si limita de explozitivitate de 12,080 - 75,00 % vol. in aer. Spectrul IR al CO prezinta trei benzi de absortie caracteristice care pemit dozarea acestuia.

Proprietati chimice

Majoritatea proprietatilor chimice ale CO au in vedere reactii de oxidare.

CO + oxidant → CO2 + forma redusa + Q

Mai mult chiar, CO arde cu flacara albastra dar nu intretine arderea:

2CO + O2→ 2CO2