Cinética Química Atmosférica

As taxas e a dependência da temperatura das reações atmosféricas e dos processos de fotólise que governam a velocidade de transformação dos gases vestigiais.

Definition

A cinética química atmosférica é o estudo quantitativo das velocidades das reações em fase gasosa e fotolíticas que controlam a evolução química da atmosfera.

Scope

Abrange o formalismo das constantes de taxa de reação e a expressão de Arrhenius, reações bimoleculares e termoleculares, dependência da pressão das reações de associação, cálculo da taxa de fotólise a partir de seções transversais e rendimentos quânticos, medição laboratorial de parâmetros cinéticos e as bases de dados avaliadas utilizadas em modelos atmosféricos.

Core questions

• Como as constantes de taxa de reação dependem da temperatura e da pressão?
• Como as taxas de fotólise são calculadas a partir de seções transversais moleculares e da luz solar?
• Como os dados cinéticos são avaliados e reunidos para uso em modelos atmosféricos?

Key theories

Formalismo da constante de taxa

As taxas de reação são expressas por meio de constantes de taxa cuja dependência da temperatura segue a forma de Arrhenius, com reações termoleculares e de associação dependendo adicionalmente da pressão.

Mechanisms

Cada reação elementar possui uma constante de taxa que relaciona a taxa de reação com as concentrações dos reagentes; as constantes bimoleculares geralmente seguem uma dependência da temperatura de Arrhenius, enquanto as reações de três corpos e de associação variam com a pressão entre os limites de baixa e alta pressão. As taxas de fotólise são obtidas integrando o produto do fluxo actínico, da seção transversal de absorção e do rendimento quântico ao longo do comprimento de onda. As medições laboratoriais alimentam compilações periodicamente avaliadas que fornecem parâmetros consistentes para modelos de transporte químico.

Clinical relevance

Dados cinéticos e de fotólise precisos são entradas indispensáveis para modelos de qualidade do ar e de química climática que preveem as concentrações de poluentes e gases de efeito estufa.

History

Décadas de medições cinéticas laboratoriais foram destiladas em avaliações comunitárias, como as do subcomitê da IUPAC liderado por Atkinson e do painel do NASA Jet Propulsion Laboratory, que fornecem os dados recomendados de taxa e fotólise que sustentam a modelagem atmosférica.

Key figures

• Roger Atkinson
• John Seinfeld

Seminal works

• atkinson2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Por que algumas taxas de reação atmosférica dependem da pressão?

As reações de associação e de três corpos requerem uma colisão com uma terceira molécula para estabilizar o produto, de modo que suas taxas aumentam com a densidade do ar circundante até atingir um limite de alta pressão.