La química de las nubes

Una nube no es una mezcla inerte de gotas de agua (o cristales de hielo) y partículas. Las partículas que inducen la formación de nubes, llamados núcleos de condensación de nubes (en inglés CCN (Cloud Condensation Nuclei), tienen composiciones químicas muy variadas dependiendo de su origen (antrópico o natural: desiertos, volcanes, océanos, organismos vivos..). Además las nubes están rodeadas por gases atmosféricos que pueden modificar la composición química de las gotas de agua.  Por eso las nubes no podemos decir que las nubes son elementos estáticos

Hay cuatro procesos principales que ocurren en una gota de agua. La composición y el tamaño de los núcleos de condensación puede cambiar después de la evaporación de la gota de agua (proceso 1 de la figura 1); disolución del contenido soluble de la partícula (2); reacciones acuosas dentro de la partícula (3); transferencias entre los gases atmosféricos y la fase líquida (4).

1. Los distintos procesos químicos de las nubes. Author: J. Gourdeau.

La partícula dentro de la gota

La fración soluble de un aerosol domina su capaciadd para crecer dentro de una gota de agua. La composición química de las partículas que actúan como núcleos de condensación determina la composición inicial de las nubes, ya que el componente soluble se disuelve en el agua condensada. Las pertículas menos higroscópicas (como el polvo, el polen o las partículas que provienen de la quema de biomasa) permanecen en el aire circundante.

las partículas que permanecen después de la evaporación de las gotas de las nubes son diferentes de las que entraron debido a las reacciones internas de las nubes.

exemple of particle formation

2. Una molécula de dióxido de sulfuro (1) se convierte en sulfato de amonio (2) que crece para fomar una partícula de sulfato de amonio (3). Estas partículas son higroscópicas, lo que quiere decir que crecen rápidamente en presencia de agua (4). Autor: J. Gourdeau.

Los gases atmosféricos que rodean a las nubes

Que un compuesto químico permanezca en estado gaseoso o sea absorbido por una gota de agua, depende de la concentración de ese compuesto en el agua y de la presión atmosférica, como muestra la ley de equilibrio de Henry

A(aq) = HA PA

Donde A(aq) representa la concentración de la fase acuosa (mol/l), PA es la presión parcial de A en la fase gaseosa y HA es el coeficiente de la ley de Henry para el gas consideardo.
Algunos compuestos vuelven rápidamente a la fase gaseosa, mientras que otros permanecen disueltos en el agua hasta que se produce la evaporación total.

Reacciones dentro de las gotas

El número de reacciones químicas que suceden dentro de una gota de agua no es muy inferior a cien. Normalmente son efectivas cambiando la acidez de la precipitación, dando lugar a lluvas ácidas que son peligrosas para la vegetación y los animales que viven en lagos y ríos y que contribuyen al deterioro de edificios. Los compuestos químicos más relacionados con las lluvias ácidas son los ácidos sulfúrico y nítrico.

a scientist collecting acid rain

3. A scientist collecting water samples for acid rain analysis. Look at the damaged forest! Source: NOAA.

Toda esta química tan compleja modifica a las nubes en sí y también a la atmósfera que las rodea. Piensa que sólo una de cada 7 nubes precipita en forma de lluvia y que un núcleo de condensación está involucrado en cada una de las gotas formadas y que además, antes de llegar al suelo,  un mismo núcleo participa en varios ciclos de evapración-condensación (entre 10 y 25!!)

Sobre esta página....
Autor: J. Gourdeau
Fecha de creación: 2003-12-4.
Revisión científica: M. Leriche, CNRS LaMP, France.

Last modified: Wednesday, 5 September 2018, 2:11 PM