AUNIDADE
Atmosfera
da Terra DA TERRA: RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA
2 – NA ATMOSFERA
3. INTERACÇÃO RADIAÇÃO-MATÉRIA.
ESTRUTURA DA ATMOSFERA TERRESTRE
Escola Secundária Maria Lamas – Torres Novas
Física e Química A – 10º Ano
Nelson Alves Correia
AOBJECTIVOS
Atmosfera da Terra

Explicar que, na ausência de qualquer reacção química, a
temperatura da atmosfera deveria diminuir com a altitude
até um certo valor e depois aumentar como resultado da
actividade solar.

Associar a divisão da atmosfera em camadas, aos pontos de
mudança da variação de temperatura em função da altitude.

Interpretar a formação dos radicais livres na atmosfera
(estratosfera e troposfera), como resultado da interacção
entre radiação e matéria.
AOBJECTIVOS
Atmosfera da Terra

Enumerar alguns dos efeitos da acção de radicais livres na
atmosfera sobre os seres vivos.

Interpretar a formação dos iões como resultado da
interacção entre radiação e matéria.

Explicar o resultado da interacção da radiação de energia
mais elevada na ionosfera e mesosfera, em termos de
dissociação, ionização e agitação das partículas.

Interpretar a atmosfera como filtro solar (em termos de
absorção de várias energias nas várias camadas).
ACONTEÚDOS
Atmosfera da Terra




Temperatura da Atmosfera
Formação de Radicais Livres
Formação de Iões
A Atmosfera como Filtro da Radiação Solar
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

A temperatura da atmosfera depende da distância ao solo e
das radiações solares que a atravessam.

O solo liberta radiações infravermelhas para a atmosfera,
que aquecem o ar junto ao solo.

A temperatura da atmosfera diminui quando a altitude
aumenta, até cerca de 12 km (Troposfera), porque o efeito
das radiações infravermelhas diminui.
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

Depois da Troposfera, as partículas absorvem a energia das
radiações solares, o que provoca:
◦ Efeito térmico – Quando aumenta a energia cinética
(agitação) e a temperatura das partículas;
◦ Efeito químico – Quando as partículas sofrem
transformações químicas (reacções fotoquímicas ou
fotólises). Estas transformações podem ser dissociações
de moléculas ou ionizações de moléculas e de átomos.
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

Se não existisse efeito químico, a energia da radiação solar
absorvida provocava o aumento da energia cinética das
partículas.

Neste caso, a temperatura da atmosfera aumentava sempre,
a partir da Estratosfera, porque a radiação absorvida tem
mais energia na zona superior da atmosfera.

A temperatura baixa na Mesosfera porque a energia
absorvida provoca efeito químico, e existe pouca energia
disponível para provocar efeito térmico (a energia cinética
não aumenta).
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

Quando a energia das radiações é grande, o que acontece
na Termosfera, parte da energia absorvida provoca
efeito químico e outra parte provoca efeito térmico.

Quanto mais elevada for a energia da radiação absorvida,
mais energia fica disponível para aumentar a energia cinética
e a temperatura das partículas:
Eefeito térmico = Ecinética = Eradiação absorvida - Eefeito químico
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

A temperatura da atmosfera depende do efeito térmico
e do efeito químico.

A temperatura da atmosfera aumenta entre os 12 km e os
50 km (Estratosfera), diminui entre os 50 km e os 80 km
(Mesosfera), e aumenta a partir dos 80 km (Termosfera).

A atmosfera divide-se em regiões ou camadas, de acordo
com as variações de temperatura: Troposfera, Estratosfera,
Mesosfera e Termosfera.

No fim de cada camada, existe uma zona onde a temperatura
é constante: Tropopausa, Estratopausa e Mesopausa.
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

Troposfera – Camada da atmosfera mais baixa, que tem
o ar que respiramos. É a camada menos espessa e mais
densa, com cerca de 80 %, em massa, de todos os gases da
atmosfera. Nesta camada, a temperatura diminui com a
altitude até cerca de -60 ºC.

Estratosfera – Camada da atmosfera onde existe a camada
de ozono. As radiações ultravioletas, absorvidas pelo ozono,
são responsáveis pelo aumento da temperatura, até cerca
de 0 ºC.
ATEMPERATURA
Atmosfera da Terra
DA ATMOSFERA

Mesosfera – Camada mais fria da atmosfera, onde a
temperatura diminui com a altitude, até cerca de -100 ºC
a 80 km de altitude.

Termosfera – Camada mais espessa e externa da atmosfera,
onde a temperatura aumenta com a altitude, atingindo-se
temperaturas muito elevadas (2000 ºC).
Esta camada pode subdividir-se em duas partes:
◦ Ionosfera, entre 80 km e 550 km;
◦ Exosfera, entre 550 km e 1000 km, onde começa o
espaço interestelar.
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES

Dissociações – Transformações químicas, provocadas pela
luz absorvida pelas moléculas, em que se quebram ligações
químicas entre os átomos.

Radicais livres – Átomos e moléculas muito reactivas,
por terem um electrão desemparelhado, que se formam
quando se quebram ligações dentro das moléculas:
OH•, O•, N•, C•, Cl• e Br•.

As dissociações (formação de radicais livres) ocorrem
em todas as camadas da atmosfera, mas principalmente
na Troposfera e na Estratosfera.
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES

Formação do radical livre OH• a partir dos radicais O• e H• :
◦ A) Fotodissociação de moléculas de O2 :
◦ B) Fotodissociação de hidrocarbonetos:
◦ C) Os radicais O• e H• ligam-se, originando o radical OH•:
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES

Os radicais livres são muito reactivos, e provocam
reacções químicas noutras moléculas da atmosfera
e nas células dos seres vivos.

Os radicais podem provocar inflamações, envelhecimento e
mutações genéticas (cancro). Alguns cremes de tratamento
da pele têm substâncias que reagem com os radicais livres,
evitando o seu efeito sobre as células.
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES

Energia de dissociação – Energia necessária para separar
os átomos de uma molécula (dissociação).

A energia de dissociação da molécula de oxigénio é
8,3 × 10-19 J, o que significa que para separar os átomos de
oxigénio é necessário que a radiação absorvida tenha pelo
menos 8,3 × 10-19 J de energia (radiação UV):
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES

Se a radiação absorvida pela molécula de O2 tiver energia
superior a 8,3 × 10-19 J, a energia em excesso vai provocar
o aumento da energia cinética e da temperatura dos
radicais livres que se formam.

Se a radiação absorvida pela molécula de O2 tiver energia
inferior a 8,3 × 10-19 J, não provoca dissociação da molécula
(efeito químico) mas aumenta a sua energia cinética e
temperatura (efeito térmico).
AFORMAÇÃO
Atmosfera DE
da RADICAIS
Terra
LIVRES

Os efeitos químico (dissociação) e térmico (aumento da
temperatura) dependem da energia da radiação que é
absorvida pelas moléculas e da sua energia de dissociação:
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE IÕES

Ionizações – Transformações químicas, provocadas pela
luz absorvida pelas moléculas, em que se formam iões
monopositivos, quando a luz consegue retirar um electrão
da molécula: N2+, O2+, O•+ e NO+.

A energia da radiação tem de ser igual ou superior
à energia de primeira ionização das partículas
(energia mínima de remoção - E ou I1).

As ionizações ocorrem principalmente na Termosfera,
onde a luz solar tem mais energia (as energias de ionização
são superiores às energias de dissociação).
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE IÕES

As ionizações ocorrem na Termosfera e, em menor grau,
na Mesosfera, onde a luz solar tem mais energia e
porque as energias de ionização são superiores às
energias de dissociação.
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE IÕES

A energia mínima para ionizar uma molécula de azoto é
2,5 × 10-18 J (1510 kJ mol-1). Uma radiação de 9,9 x 10-19 J
não consegue ionizar esta molécula.

Redução de kJ mol-1 a J por molécula:
1510 kJ mol-1 = 1510 × 103 J / 6,0 × 1023 moléculas =
= 2,5 × 10-18 J por molécula
A Atmosfera da Terra
FORMAÇÃO DE IÕES

Os gases que existem em maior quantidade na Termosfera
e na Mesosfera são o azoto (N2) e o oxigénio (O2).
Eles absorvem a radiação solar e ionizam-se:

Também ocorrem dissociações seguidas de ionizações.
A molécula de oxigénio dissocia-se, originando radicais livres
de oxigénio, que são depois ionizados:
AFORMAÇÃO
Atmosfera DE
da IÕES
Terra

Os efeitos químico (ionização) e térmico (aumento da
temperatura) dependem da energia da radiação que é
absorvida pelas moléculas e da sua energia de ionização:
AA Atmosfera
daCOMO
Terra FILTRO DA RADIAÇÃO SOLAR
ATMOSFERA

A atmosfera funciona como um filtro da radiação solar,
porque deixa passar as radiações de energia mais baixa e
absorve as radiações com mais energia (principalmente
os ultravioleta).

Se isto não acontecesse, as radiações com mais energia
atingiriam a superfície da Terra, provocando transformações
químicas nas moléculas dos seres vivos, doenças graves,
alterações genéticas e até o desaparecimento da vida
na Terra.
AA Atmosfera
daCOMO
Terra FILTRO DA RADIAÇÃO SOLAR
ATMOSFERA

As radiações absorvidas na parte superior da Troposfera
são radiações ultravioleta, de energia entre 6,6 × 10-19 J
e 9,9 × 10-19 J.

São absorvidas principalmente pelo oxigénio e ozono, mas
também pelos CFC, compostos de bromo e óxidos de azoto.

Têm energia suficiente para dissociar a maioria das
moléculas de gases que existem na Troposfera,
formando radicais livres.
AA Atmosfera
daCOMO
Terra FILTRO DA RADIAÇÃO SOLAR
ATMOSFERA

As radiações absorvidas na Termosfera e, em menor grau,
na Mesosfera, são radiações ultravioleta de energia superior
a 9,9 × 10-19 J, que provocam:
◦ A dissociação das moléculas O2 e N2, com formação
dos radicais livres O•e N•;
◦ A ionização das partículas, com formação dos iões
N2+, O2+, O•+ e NO+;
◦ O aumento da energia cinética destas partículas,
devido ao excesso de energia absorvida.

As radiações ultravioleta de menor energia, as radiações
visíveis e as radiações infravermelhas atravessam a
atmosfera terrestre sem serem absorvidas.
AA Atmosfera
daCOMO
Terra FILTRO DA RADIAÇÃO SOLAR
ATMOSFERA
AA Atmosfera
daCOMO
Terra FILTRO DA RADIAÇÃO SOLAR
ATMOSFERA
A Atmosfera da Terra
A Atmosfera da Terra
A Atmosfera da Terra
BIBLIOGRAFIA

Dantas, M., & Ramalho, M. (2008). Jogo de Partículas A Física e Química A - Química - Bloco 1 - 10º/11º Ano.
Lisboa: Texto Editores.