Estudio cinético de la reacción en solución acuosa de algunas sales de ácidos carboxílicos y la relación con su efecto en la atmósfera
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2018
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Resumen
Año tras año se encuentra que la temperatura global va en aumento, esto se les atribuye a los agentes causantes del cambio climático como lo son los gases de efecto invernadero y los aerosoles atmosféricos; siendo estos últimos un conjunto de partículas sólidas o líquidas en suspensión y que residen en la atmósfera así sea por unas pocas horas (IPCC, 2013). La presencia de los aerosoles en la atmósfera trae consigo una serie de impactos como es el cambio de temperatura en la misma gracias al forzamiento radiativo ejercido por estos y a su actuación como núcleos de condensación de nubes. Los aerosoles orgánicos, dentro de los que se encuentran comprendidos los ácidos carboxílicos, al estar constituidos por carbono tienen una capacidad mayor de absorción de la radiación que ingresa al planeta aportando a un aumento en la temperatura global. La comprensión del comportamiento de los aerosoles en la atmósfera es posible por medio del estudio de estos en solución acuosa. Por esta razón este trabajo tiene como objetivo principal estudiar la cinética de la reacción en solución acuosa del propianoato, pentanoato y heptanoato de sodio con cloruro de amonio para la formación de ácidos carboxílicos y amoniaco en función de la temperatura y la relación con su efecto en la atmósfera. Para esto se calcularon parámetros cinéticos de la reacción entre los carboxilatos de sodio (R-COONa, R=CnH2n+1), (n=3,5,7) y cloruro de amonio (NH4Cl) en un sistema cerrado, los cuales posteriormente se relacionaron con modelos que permiten conocer el cambio en la temperatura de la atmósfera. Como conclusiones se obtiene que el orden de reacción encontrado para todas las sales fue de primer orden indicando la dependencia de un solo reactivo, las energías de activación fueron entre sí muy cercanas, con una magnitud de 105 para la gran mayoría de carboxilatos. Por último, se encontraron modelos que logran calcular cambios en la temperatura atmosférica por la presencia de GEI o de aerosoles; no obstante, estos no comprenden variables cinéticas. Por esta razón se propuso un modelo matemático, que originalmente era para GEI, para conocer el cambio de temperatura en la atmósfera por la presencia de aerosoles, incorporando parámetros cinéticos hallados para los mismos.
Descripción
Abstract
Year after year a rise of global temperature is evident. This is attributed to climate change drivers such as greenhouse gases and atmospheric aerosols, which are defined as a set of solid or liquid particles in suspension and that reside in the atmosphere for at least some hours (IPCC, 2013). The presence of aerosols in the atmosphere generates a series of impacts in the change of global temperature mainly due to their radiative forcing and action as cloud condensation nuclei. Organic aerosol, in which carboxylic acids are included, help in the increment of atmospheric temperature since their main component is carbon, an element that is capable of absorbing the incoming radiation. The understanding of the behavior of aerosols in the atmosphere is possible through their study in aqueous solution. For this reason, this work has as its main objective a kinetic study of the reaction of sodium propianoate, pentanoate, and heptanoate with ammonium chloride in aqueous solution in function of temperature and the existing relation with their effect in the atmosphere. This was achieved through the calculation of kinetic parameters of the reaction between sodium carboxylates (RCOONa, R=CnH2n+1), (n=3,5,7) and ammonium chloride (NH4Cl) in a closed system, this data was later related to models that allow to know how temperature in the atmosphere is changing. As conclusions, it is found that the order of reaction for all sodium carboxylates is of order one, meaning that there is a dependence on only one reactive; activation energies where similar for these carboxylates with a magnitude of 105 for most. Lastly, some models that are able to calculate the change in atmospheric temperature due to GHG or atmospheric aerosols were found. Nevertheless, these do not take into account kinetic parameters. This is why a mathematical model, originally for GHG, was proposed to know how atmospheric temperature changes in the presence of aerosols, in this model some of the calculated kinetic parameters were included.
Palabras clave
Ácidos carboxílicos, Aerosol atmosférico, Cambio climático, Cinética, Estudio cinético
Keywords
Atmospheric aerosol, Carboxylic acid, Climate change, Kinetics, Kinetic study, Model