(UFPR - 2019 - 2 FASE)Um dos principais problemas

(UFPR - 2019 - 2ª FASE) Um dos principais problemas ambientais presentes nos grandes centros urbanos é o smog fotoquímico. A palavra smog vem da contração de duas palavras da língua inglesa: smoke (fumaça) e fog (neblina). O smog fotoquímico consiste num processo que envolve poluentes primários e secundários, gerados por uma série de reações promovidas pela luz solar. Na alta temperatura dentro do motor a combustão, nitrogênio e oxigênio atmosféricos reagem, formando óxido nítrico, que, quando emitido pelo escapamento, é oxidado a dióxido de nitrogênio na atmosfera. A luz solar provoca a decomposição fotoquímica do dióxido de nitrogênio:

(Luz +) NO₂ (g) → NO (g) + O (g) Eq. I

O oxigênio atômico, altamente reativo, combina com oxigênio molecular para formar ozônio:

O (g) + O₂ (g) → O₃ (g) Eq. II

Ozônio é o principal poluente secundário, pois ataca ligações C=C presentes em moléculas biológicas e materiais componentes presentes nos automóveis, causando danos. A poluição por ozônio é intensificada pela inversão térmica que o concentra próximo ao chão, mas é diminuída pela umidade, que limita a produção de ozônio pela remoção de dióxido de nitrogênio:

4 NO₂ (g) + 2 H₂O (l) + O₂ (g) → 4 HNO₃ (aq) Eq. III

Num centro urbano, foi monitorada a concentração de dióxido de nitrogênio igual a 0,06 ppm (partes por milhão). (A unidade ppm é usual nesses estudos).

a) Calcule a massa molar, em g mol-1, do dióxido de nitrogênio. Mostre os cálculos. Dado: massas molares (g mol-1): N = 14, O = 16.

b) Calcule o valor de concentração de dióxido de nitrogênio, em mol L-1, no centro urbano mencionado. Considere a densidade do ar igual a 1,2 x 10-3 g L^-1. Mostre os cálculos.

c) Em um dia ensolarado, exposto à luminosidade ao final de uma tarde, o rendimento da Eq. I foi de aproximadamente 50%. Considerando que Eq. II tem rendimento de 100%, calcule a concentração, em mol L^-1, de ozônio alcançada no fim dessa tarde. Mostre os cálculos.