Cinética Química Atmosférica

Las velocidades y la dependencia de la temperatura de las reacciones atmosféricas y los procesos de fotólisis que rigen la rapidez con la que se transforman los gases traza.

Definition

La cinética química atmosférica es el estudio cuantitativo de las velocidades de las reacciones en fase gaseosa y fotolíticas que controlan la evolución química de la atmósfera.

Scope

Cubre el formalismo de las constantes de velocidad de reacción y la expresión de Arrhenius, las reacciones bimoleculares y termoleculares, la dependencia de la presión de las reacciones de asociación, el cálculo de la velocidad de fotólisis a partir de las secciones transversales y los rendimientos cuánticos, la medición en laboratorio de los parámetros cinéticos y las bases de datos evaluadas utilizadas en los modelos atmosféricos.

Core questions

• ¿Cómo dependen las constantes de velocidad de reacción de la temperatura y la presión?
• ¿Cómo se calculan las velocidades de fotólisis a partir de las secciones transversales moleculares y la luz solar?
• ¿Cómo se evalúan y ensamblan los datos cinéticos para su uso en modelos atmosféricos?

Key theories

Formalismo de la constante de velocidad

Las velocidades de reacción se expresan mediante constantes de velocidad cuya dependencia de la temperatura sigue la forma de Arrhenius, y las reacciones termoleculares y de asociación dependen adicionalmente de la presión.

Mechanisms

Cada reacción elemental tiene una constante de velocidad que relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos; las constantes bimoleculares suelen seguir una dependencia de la temperatura de Arrhenius, mientras que las reacciones de tres cuerpos y de asociación varían con la presión entre los límites de baja y alta presión. Las velocidades de fotólisis se obtienen integrando el producto del flujo actínico, la sección transversal de absorción y el rendimiento cuántico a lo largo de la longitud de onda. Las mediciones de laboratorio alimentan compilaciones evaluadas periódicamente que suministran parámetros consistentes a los modelos de transporte químico.

Clinical relevance

Los datos cinéticos y de fotólisis precisos son entradas indispensables para los modelos de calidad del aire y de química climática que predicen las concentraciones de contaminantes y gases de efecto invernadero.

History

Décadas de mediciones cinéticas de laboratorio se han destilado en evaluaciones comunitarias como las del subcomité de la IUPAC dirigido por Atkinson y el panel del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que proporcionan los datos de velocidad y fotólisis recomendados que sustentan la modelización atmosférica.

Key figures

• Roger Atkinson
• John Seinfeld

Seminal works

• atkinson2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

¿Por qué algunas velocidades de reacción atmosférica dependen de la presión?

Las reacciones de asociación y de tres cuerpos requieren una colisión con una tercera molécula para estabilizar el producto, por lo que sus velocidades aumentan con la densidad del aire circundante hasta alcanzar un límite de alta presión.