Química de l'atmòsfera

Diagrama de les substàncies químiques i processos de transport relacionats en la composició de l'atmòsfera.

La química de l'atmòsfera és una branca de les ciències de l'atmòsfera en la que s'estudien els processos químics que tenen lloc en l'atmòsfera de la Terra i d'atres planetes. Es caracterisa per l'enorme dilució de les substàncies presents en ella i per l'influència de les radiacions presents sobre dites substàncies.

És un camp multidisciplinar d'investigació i està conectada en la química ambiental, la física, la meteorologia, els models informàtics, l'oceanografia, la geologia, la vulcanologia i atres disciplines. L'investigació en este camp està també molt conectada en atres àrees d'estudi com la climatologia.

Alguns eixemples de temes que han segut estudiats per la química de l'atmòsfera són la pluja àcida, el smog fotoquímic i el calfament global. La química atmosfèrica tracta d'entendre les causes d'estos problemes i, despuix d'obtindre una comprensió teòrica dels mateixos, trobar solucions possibles que puguen ser comprovades i evaluar els efectes dels canvis en les polítiques governamentals.

La composició i la química de l'atmòsfera terrestre són importants per vàries raons, pero principalment per les interaccions entre l'atmòsfera i els organismes vius. La composició de l'atmòsfera terrestre canvia com a resultat de processos naturals com les emissions dels volcans, els rajos i el bombardeig per partícules solars de la corona. També ha segut modificada per l'activitat humana i alguns d'estos canvis són perjudicials per a la salut humana, els cultius i els ecosistemes. Alguns eixemples de problemes als que s'ha enfrontat la química atmosfèrica són la pluja àcida, l'agotament de la capa d'ozon, el smog fotoquímic, els gasos d'efecte hivernàculés i el calfament global. Els químics atmosfèrics tracten de comprendre les causes d'estos problemes i, en obtindre una comprensió teòrica dels mateixos, permeten posar a prova possibles solucions i evaluar els efectes dels canvis en la política governamental.

Composició de l'atmòsfera

Composició mija de l'aire atmosfèric sec, en % en volum
Gas	segons NASA
Nitrogen, N2	78.0840%
Oxigen, O2	20.946%
Argón, Ar	0.934%
Constituents menors (en ppm)
Neó, Ne	18.18
Heli, He	5.24
Metà, CH4	1,7
Kriptón, Kr	1,14
Hidrogen, H2	0,55
Aigua
Vapor d'aigua	Molt variable; típicament, un 1%

Notes: les concentracióés de CO₂ i CH₄ varien en l'estació meteorològica, i en el lloc geogràfic. La massa molar mija de l'aire és 28,97 g/mol.

Concentració Total d'ozon en l'hemisferi Sur (1957-2001) i forat en la capa d'ozon.

Història

Els antics grecs consideraven a l'aire com un dels quatre elements, pero els primers estudis científics de la composició atmosfèrica varen començar en el XVIII. Químics com Joseph Priestley, Antoine Lavoisier i Henry Cavendish varen fer les primeres mides de la composició de l'atmòsfera.

A finals de el XIX i començos de el XX l'interés es va desplaçar cap als constituents que apareixien en concentracions molt menudes. Una fita particularment important per a la química atmosfèrica va ser el descobriment del ozon per Christian Friedrich Schoenbein en 1840.

En el XX, la ciència atmosfèrica va passar d'estudiar la composició de l'aire a considerar cóm havien canviat en el temps les concentracions de gasos traça en l'atmòsfera i els processos químics que creen i destruïxen els components de l'aire. Dos eixemples especialment importants d'esta qüestió varen ser l'explicació de cóm es crea i es manté la capa d'ozon, obra dels astrònoms Sydney Chapman i Gordon Dobson, i l'explicació de la boira fotoquímica per Arie Jan Haagen-Smit. Estudis posteriors sobre la qüestió de l'ozon varen conduir a l'obtenció del premi Nobel de Química en 1995 a Paul Crutzen, Mario Molina i Frank Sherwood Rowland.

En el XXI l'enfocament d'estudi està canviant de nou. La Química de l'atmòsfera s'estudia cada volta més com una part de les Ciències de la terra. En lloc de concentrar-se sobre la química atmosfèrica de modo aïllat, l'enfocament ara consistix en vore-ho com una part d'un sistema junt al restant de l'atmòsfera de la Terra, la biosfera i la geosfera. Un fil conductor especialment important per a este enfocament ho formen les relacions entre la química i el clima, com els efectes del canvi climàtic sobre la recuperació del forat d'ozon i viceversa, i ademés l'interacció de la composició de l'atmòsfera en els oceans i ecosistemes terrestres.