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Barcellos E. S., Ferreira M. M. C., "Ciclo de Eliminação Formil: Um Mecanismo para Decomposição de NMHC's (Hidrocarbonetos Não Metano) Oriundos de Emissões Automotivas" ["The Formyl Elimination Cycle: A Mechanism of the Decompostion of NMHC's (Non-Methane Hydrocarbons) From Car Emissions"]. Fortaleza, CE, 30/05-02/06/2009: 32a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - Para Uma Potência Emergente [32nd Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society - For An Emergent Potency], CDROM online, (2009) T1051-1. Poster AB-017.



Português

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

Ciclo de Eliminação Formil: Um Mecanismo para Decomposição de NMHC’s
(Hidrocarbonetos Não Metano) Oruindos de Emissões Automotivas
 

Edilton de Souza Barcellos1* (PQ), Márcia Miguel Castro Ferreira2 (PQ).

1Departamento de Química/UFV, 2Instituto de Química, Unicamp - *barcello@ufv.br.

Palavras Chave: ciclo de eliminação formil, poluição atmosférica, alifáticos, aldeídos, óxidos de nitrogênio, ozônio.

Introdução
A principal fonte de ozônio no nível solo se dá por produção fotoquímica direta na própria troposfera, sendo necessário: uma fonte de carbono (CO e ou hidrocarbonetos), óxidos de nitrogênio (NO, NO2) e luz solar1,2,3. Na região Metropolitana de São Paulo (RMSP), a principal fonte de emissão é automotiva. Com base nos poluentes de partida (apenas NMHC’s) alifáticos (parafinas e/ou olefinas), com até 8 átomos de carbono, em fase gasosa (estudos em câmaras de “smog”)4, construiu-se mecanismo para a degradação desses compostos no nível solo. O estudo considera dois cenários: baixa e alta concentração de NOx. Em qualquer deles ocorre formação de aldeídos. No primeiro, para alcanos, produz-se um aldeído e água, no segundo, o aldeído, água e ozônio. Para alcenos (baixa NOx), produz-se o formaldeído mais um aldeído genérico (n átomos de carbono), e sob alta conc. NOx, esses mesmos dois aldeídos, e ozônio.

Resultados e Discussão
Abaixo, mecanismo para decomposição do aldeído a partir do ataque (não mostrado) de HOa alcanos presentes na atmosfera (baixas conc. NOx). Sob altas conc. NOx , vale o mesmo mecanismo (para o ciclo de eliminação formil), sendo que o NO substitui o radical HO2 na terceira etapa do mecanismo geral.

O mecanismo envolve a diminuição do n° átomos de carbono na cadeia via oxidação e decomposição fotoquímica em série, resultando na eliminação do radical formil. Desse modo, denominou-se a via em vermelho de Ciclo de Eliminação Formil.
Para a decomposição de um aldeído com n átomos de carbono, a partir do ataque de HO a alcenos presentes na atmosfera (baixas conc. NOx), formam-se um aldeído superior e formaldeído. Para altas conc. NOx, vale o mesmo mecanismo (para a eliminação formil) pois, os aldeídos oriundos da decomposição do alceno de partida sofrem ataque fotoquímico formando novas espécies químicas (radicais). Estas são atacadas pelo NO, e não HO2.

A rota no 1 leva ao ciclo de eliminação formil. Sob altas conc. NOx, forma-se, adicionalmente, ozônio. Esses mecanismos possuem embutido, o ciclo de eliminação formil.

Conclusões
Pode-se concluir que o ciclo de eliminação formil está presente em situações de emissão de NMHC's (alcanos e alcenos) por fontes automotivas, para quaisquer concentrações de NOx.

Agradecimentos
A Jesuino Romano e Massayuki Kuromoto, da CETESB, pelo acesso ao Banco de Dados.
____________________________
1Baird, C. Environment Chemistry. W. H. Freeman and Company, New York, 1995.
2Jacob, D. J. Atmospheric Environment, 2000, 34, 2131.
3Jenkin, M. E.; Hayman, G. D. Atmospheric Environment, 1999, 22, 487.
4Manahan, E. S. Environment Chemistry. 6th ed. Lewis Publishers, CRC Press, Inc. 1994.
 
 
 

32a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química


English

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

The Formyl Elimination Cycle: A Mechanism of the Decompostion of NMHC's (Non-Methane Hydrocarbons) From Car Emissions
 

Edilton de Souza Barcellos1* (PQ), Márcia Miguel Castro Ferreira2 (PQ).

1Departamento de Química/UFV, 2Instituto de Química, Unicamp - *barcello@ufv.br.

Key Words: formyl elimination cycle, atmospheric pollution, aliphatics, aldehydes, nitrogen oxides, ozone.

Introduction
The main source of ozone at the soil level is the direct photochemical production in the atmosphere, for which is necessary to have carbon (from CO and/or hydrocarbons), nitrogen oxides (NO, NO2) and sunlight1,2,3. The main source of these at the Metropolitan region of São Paulo (MRSP) is the car emission. The initial polluents (only NMHC’s) are aliphatic (parafins and or olefins), have at most 8 carbon atoms, and are gases (studies in the “smog” chambers)4. These facts are useful for the elucidation of the degradation mechanism of these compounds on soil. This study considers two scenarios: at low and high concentrations of NOx. Aldehydes are formed at any circumstances. At the first scenario, an aldehyde and water are produced from alkanes, whilst at the second, the products are the aldehyde, water and ozone. From alkenes (low NOx), formaldehyde and a general aldehyde (n carbon atoms) are formed, whilst at high conc. of NOx the products are the same two aldehydes and ozone.

Results and Discussion
The mechanism of the aldehyde decomposition starts with the HO attack (not shown) on atmospheric alkanes (low NOx conc.), as is  illustrated below. The same mechanism (for the formyl elimination cycle) occurs at high concentrations of NOx, when NO replaces the radidal HO2 at the third stage of the general mechanism.

In this mechanism, the n° carbon atoms in the chain decreases in a series of photochemical oxidation and decomposition reactions, which result in the elimination of the formyl radical. Therefore, this is denominated in red The Formyl Elimination Cycle.
When an aldehyde with n carbon atoms is decomposed via the attack of  HO on atmospheric alkenes (low conc. of NOx), a higher aldehyde and formaldehyde are formed. The same mechanism is valid for formyl elimination at high concentrations of NOx, because the aldehydes formed from the alcene decomposition undergo photochemical attack by newly generated chemical species (radicals). These are attacked by  NO and not by HO2.

The route no 1 leads to the formyl elimination cycle. Ozone is being additionally formed at high concentrations of NOx. All these mechanisms incorporate the formyl elimination cycle.

Conclusions
It can be concluded that the formyl elimination cycle is present during the emission of NMHC's (alkanes e alkenes) from cars, independently on the concentration of NOx.

Acknowledgements
To Jesuino Romano and Massayuki Kuromoto from CETESB, for the access to the Datase.
____________________________
1Baird, C. Environment Chemistry. W. H. Freeman and Company, New York, 1995.
2Jacob, D. J. Atmospheric Environment, 2000, 34, 2131.
3Jenkin, M. E.; Hayman, G. D. Atmospheric Environment, 1999, 22, 487.
4Manahan, E. S. Environment Chemistry. 6th ed. Lewis Publishers, CRC Press, Inc. 1994.
 
 
 

32a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química