Conhecimentos Gerais

Por que o dióxido de carbono é um gás de efeito estufa?

O dióxido de carbono é uma molécula ativa IR que absorve longas radiações infravermelhas emitidas pela superfície da Terra.

Era o verão de 1856 e Eunice Foot tentava identificar os fatores que influenciavam o calor dos raios solares. Seus experimentos levaram à conclusão de que um ambiente fechado rico em gás de ácido carbônico (agora conhecido como dióxido de carbono) aqueceu muito mais rápido à luz do sol do que um com ar normal. Também esfriou muito mais lentamente quando removido da luz solar direta.

Em seu artigo , que nem sequer lhe foi permitido apresentar por ser mulher, ela escreveu: “Uma atmosfera desse gás daria à nossa Terra uma temperatura elevada e, se alguns supõem, em um período de sua história o ar misturado com uma proporção maior do que a atual…” . Essa observação não recebeu muita atenção na época, mas está nos encarando todos os dias. Isso porque aparentemente estamos vivendo no futuro não tão agradável que Eunice havia imaginado.

A menos que você viva sob uma rocha por mais de uma década, você sabe que o dióxido de carbono é um gás de efeito estufa responsável pelo aquecimento global (embora tecnicamente, “nós” sejamos responsáveis). Mas o que o qualifica para ser um gás de efeito estufa, enquanto os outros componentes principais do ar não o são? Vamos conhecer como o gás que faz seu refrigerante estourar também faz as geleiras borbulharem!

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Uma breve história dos gases de efeito estufa

Todos os dias, nosso planeta recebe quintilhões de Joules de energia do nosso medalhão de fogo favorito no céu. A luz solar vivificante é um coquetel de raios ultravioleta, visíveis e infravermelhos.

Antes que todos os raios atinjam a superfície da Terra, nossa atmosfera, um cobertor de gás de 55 quatrilhões de toneladas flutuando acima de nossa cabeça, filtra ~99% dos raios UV, com a ajuda da camada de ozônio (não 100%, então não se esqueça protetor solar). Em seguida, deixa entrar os raios visíveis que iluminam nosso mundo. Por último, mas não menos importante, os raios infravermelhos tornam a Terra um bolsão de vida quente e aconchegante no vasto vazio frio.

Os raios infravermelhos que atingem a superfície da Terra são absorvidos por diferentes objetos e irradiados de volta na forma de calor. O calor refletido tenta se afastar da superfície aquecida para as regiões mais frias do céu, que é quando elas enfrentam os guardiões do calor – os gases de efeito estufa.

Certos gases como dióxido de carbono, vapor de água, óxidos de nitrogênio, metano e clorofluorcarbono impedem que o calor escape completamente para o espaço. Se não fossem eles, nosso planeta seria uma bola de gelo congelada com uma temperatura média de 18 graus abaixo de zero!

O que torna o dióxido de carbono um gás de efeito estufa?

Neste contexto, quando dizemos radiações infravermelhas ou IR, queremos dizer os raios IR refletidos pela superfície da Terra, não os que entram com a luz do sol.

Os principais componentes do ar, como nitrogênio e oxigênio, são transparentes à radiação infravermelha, o que significa que não interagem com esses raios. No entanto, o dióxido de carbono ou gás CO 2 é IR ativo , o que significa que sofre alguma interação química com a radiação IR que o impede de deixar o planeta (embora não todo). Então, o que acontece quando essas moléculas interferem no caminho dos raios infravermelhos? Para isso, precisamos ampliar as moléculas de gás individuais.

As moléculas de gás estão em constante estado de vibração, mesmo sob condições normais de temperatura e pressão. Esses movimentos se tornam mais intensos quando atingidos por uma fonte externa de energia. Agora, imagine uma molécula de CO 2 onde os átomos de carbono e oxigênio são bolas de pingue-pongue e as ligações que os conectam são molas. Em circunstâncias normais, essas ligações estão se dobrando e se estendendo em uma frequência específica e se espalhando na atmosfera.

 

Diferentes modos de vibração de CO2

 

Então…. BAM! Um fóton de radiação IR atinge a molécula de gás, que absorve o fóton, fica excitada e começa a vibrar em uma velocidade mais rápida. No entanto, a molécula de gás não pode manter esse movimento mais rápido por muito tempo e deve relaxar de volta ao seu estado original. Ele relaxa emitindo a energia de volta para o ar ou transferindo-a para uma molécula de CO 2 próxima.

O mesmo fenômeno ocorre repetidamente para trilhões de moléculas de CO 2 . A absorção, excitação e reemissão contínuas de energia é o que retém o calor no interior.

Por que o nitrogênio e o oxigênio não são gases de efeito estufa?

Em cada molécula, existem cargas positivas e negativas devido ao núcleo e às nuvens de elétrons. Quando moléculas heteroatômicas como dióxido de carbono, metano ou dióxido de nitrogênio vibram, há uma mudança em sua distribuição de carga. Às vezes, eles são distribuídos uniformemente, e às vezes não. A distribuição desigual de cargas entre as ligações cria um campo elétrico que as torna sensíveis a radiações eletromagnéticas, como IR.

No entanto, no caso de gases heteroatômicos como N 2 e O 2, mesmo quando as ligações estão se esticando, não há mudança no campo elétrico. Assim, as radiações eletromagnéticas passam por eles sem impedimentos. Além disso, as moléculas são muito exigentes quando se trata de qual frequência de radiação elas interagem. O CO 2 absorve facilmente a radiação infravermelha de onda longa de energia mais baixa, mas o N 2 e o O 2 absorvem apenas radiações de energia mais alta, como gama ou raios-X .

O CO 2 é o gás de efeito estufa mais perigoso?

Uma única molécula de clorofluorcarbono pode criar uma pegada equivalente a 10.000 moléculas de CO 2 , o metano

Embora esses gases sejam muito mais poderosos como gases de efeito estufa do que o CO 2, suas concentrações não são afetadas drasticamente pela atividade humana. O mesmo não pode ser dito para o CO 2, pois é um importante subproduto de muitas atividades antrópicas. Houve um aumento de 90% nas emissões de CO 2 desde 1970, portanto, embora não seja inerentemente o gás de efeito estufa mais perigoso, tornou-se o ponto focal de preocupação devido à sua liberação excessiva e em grande parte não regulamentada na atmosfera.

Conclusão

O dióxido de carbono é um fator muito importante para manter nosso status de planeta Cachinhos Dourados. Ele manteve nossas águas líquidas e nossa casa habitável, mas os verões continuam ficando mais quentes a cada ano que passa por causa do desequilíbrio que introduzimos por meio de emissões excessivas. Felizmente para nós, a natureza nos forneceu colossais sumidouros de carbono na forma de solo, florestas e oceanos. O mínimo que podemos fazer é preservá-los e restaurá-los e deixá-los fazer o seu trabalho!

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Gilvan Alves

25 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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