Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Экологическая химия ↓


Атмосферная химия


Атмосферная химия — это раздел экологической химии, который фокусируется на химическом составе атмосферы Земли и реакциях, происходящих в ней. Атмосфера является сложной смесью газов, аэрозолей и взвешенных частиц, и она играет жизненно важную роль в поддержке жизни на Земле. Понимание атмосферной химии необходимо для решения проблем, связанных с загрязнением воздуха, изменением климата и истощением озонового слоя.

Компоненты атмосферы

Атмосфера состоит главным образом из азота (N2) и кислорода (O2), которые вместе составляют примерно 99% объема атмосферы. Другие важные газы включают:

  • Аргон (Ar)
  • Углекислый газ (CO2)
  • Метан (CH4)
  • Оксид азота (N2O)
  • Озон (O3)
  • Водяной пар (H2O)

Эти газы по-разному влияют на атмосферные процессы. Например, углекислый газ и метан являются парниковыми газами, которые задерживают тепло, способствуя парниковому эффекту и изменению климата.

Химические реакции в атмосфере

В атмосфере происходят многочисленные химические реакции, многие из которых обусловлены наличием солнечного света. Эти реакции часто включают радикалы, которые являются высокореактивными молекулами с неспаренными электронами.

Фотохимические реакции

Одним из важнейших наборов реакций в атмосферной химии являются фотохимические реакции, которые инициируются солнечным светом. Примером этого является образование озона в стратосфере:

O2 + Hv → 2O
O + O2 → O3

В этих реакциях ультрафиолетовое (УФ) излучение разбивает молекулы кислорода на отдельные атомы кислорода, которые затем реагируют с другими молекулами кислорода, образуя озон. Этот озоновый слой необходим для защиты поверхности Земли от вредного УФ-излучения.

Ультрафиолетовое излучение O2 → O + O O + O2 → O3

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха образуется, когда вредные вещества попадают в атмосферу, нанося ущерб здоровью человека, экосистемам и климату. Общие загрязнители воздуха включают:

  • Диоксид серы (SO2)
  • Оксиды азота (NO и NO2)
  • Взвешенные частицы (например, PM2.5 и PM10)
  • Угарный газ (CO)
  • Летучие органические соединения (ЛОС)

Пример: образование кислотных дождей

Кислотные дожди являются результатом загрязнения воздуха. Они образуются, когда диоксид серы и оксиды азота реагируют с водяным паром в присутствии кислорода, образуя серную и азотную кислоты:

2SO2 + 2H2O + O2 → 2H2SO4
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3

Эти кислоты могут накапливаться на поверхности Земли, вызывая экологический ущерб, такой как подкисление озер и почв и вредание дикой природы.

SO2 + H2O + O2 → H2SO4

Изменение климата и парниковый эффект

Парниковый эффект — это естественное явление, при котором некоторые газы в атмосфере Земли задерживают тепло, поддерживая планету достаточно теплой для жизни. Однако человеческая деятельность усилила этот эффект через увеличение концентрации парниковых газов, что приводит к глобальному потеплению и изменению климата.

Основные парниковые газы

  • Углекислый газ (CO2)
  • Метан (CH4)
  • Закись азота (N2O)
  • Водяной пар (H2O)
  • Озон (O3)

Эти газы поглощают инфракрасное излучение, испускаемое поверхностью Земли, и отражают его обратно, предотвращая уход тепла в космос.

Солнечный свет Поверхность Земли Инфракрасное излучение

Углекислый газ выделяется при сжигании ископаемого топлива, а метан образуется в результате сельскохозяйственной деятельности и разложения органических отходов. Закись азота выделяется из удобрений и других источников.

Истощение озонового слоя

Озоновый слой в стратосфере важен для поглощения большей части вредного ультрафиолетового излучения солнца. Однако этот защитный слой был разрушен из-за человеческой деятельности.

Роль хлорфторуглеродов (ХФУ)

Хлорфторуглероды (ХФУ) широко использовались в качестве хладагентов и пропеллентов, пока не было обнаружено, что они разрушают озоновый слой. ХФУ, попадающие в атмосферу, достигают стратосферы, где они разрушаются УФ-излучением, освобождая атомы хлора:

CFCl3 + UV → CFCl2 + Cl

Эти атомы хлора катализируют разрушение озоновых молекул:

Cl + O3 → ClO + O2
2ClO + O → 3Cl + O2

Этот цикл продолжается, и каждый атом хлора способен разрушить тысячи озоновых молекул.

ХФУ + УФ-излучение → Cl Cl + O3 → ClO + O2

Измерения и мониторинг

Мониторинг состава атмосферы важен для понимания изменений и их воздействия. Используется целый ряд методов, включая спутниковые наблюдения, наземные мониторинговые станции и методы отбора проб воздуха.

Пример технологии: Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование включает использование спутников для сбора данных о газах в атмосфере из космоса. Эти спутники используют инструменты для измерения спектра солнечного света и излучения, испускаемого поверхностью Земли и атмосферой, что позволяет ученым определить концентрации различных газов.

Анализируя эти измерения, исследователи могут отслеживать тенденции в уровнях парниковых газов, концентрациях озона и распределении загрязнителей воздуха по всему миру.

Заключение

Атмосферная химия — это динамичная и важная область исследований в науках об окружающей среде. Она помогает нам понимать, как химические процессы в атмосфере влияют на климат Земли, качество воздуха и экосистемы. Поскольку мы продолжаем сталкиваться с глобальными экологическими вызовами, знание атмосферной химии будет критически важно для разработки стратегий по смягчению и адаптации к изменениям в нашей среде.


Магистрант → 7.1


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (7)
Экологическая химия
Следующий (7.1.1) →
Greenhouse gases

Комментарии 



Атмосферная химия

https://www.chemistryelite.com/g/7.1?ceal=ru