Ciclos de halógenos y de pérdida catalítica de ozono

Los ciclos catalíticos de radicales que destruyen el ozono estratosférico de manera mucho más eficiente que las reacciones de Chapman que solo involucran oxígeno.

Definition

Los ciclos de halógenos y de pérdida catalítica de ozono son las cadenas de reacciones en las que los radicales traza destruyen repetidamente el ozono mientras se regeneran, lo que representa la mayor parte de la pérdida de ozono estratosférico.

Scope

Cubre los ciclos catalíticos de hidróxido, óxido de nitrógeno, cloro y bromo, el concepto de un catalizador que destruye muchas moléculas de ozono sin consumirse, la química de los gases fuente de clorofluorocarbonos y halones, las especies de reserva y las eficiencias relativas de las diferentes familias en la destrucción del ozono.

Core questions

• ¿Cómo puede un radical traza destruir miles de moléculas de ozono?
• ¿Qué familias catalíticas dominan la pérdida de ozono a diferentes altitudes?
• ¿Cómo entregan los gases fuente de larga vida el cloro y el bromo a la estratosfera?

Key theories

Ciclos catalíticos de destrucción del ozono

Radicales como el óxido nítrico, el cloro y el bromo reaccionan con el ozono y el oxígeno atómico en ciclos que destruyen netamente el oxígeno impar mientras regeneran el catalizador, por lo que un pequeño reservorio destruye grandes cantidades de ozono.

Mechanisms

En un ciclo catalítico, un radical X reacciona con el ozono para formar XO, que luego reacciona con oxígeno atómico u otro XO para regenerar X, con el efecto neto de convertir el oxígeno impar en oxígeno molecular. Las familias de hidroxilo, óxido nítrico, cloro y bromo impulsan cada una de estas ciclos, dominantes a diferentes altitudes. El cloro y el bromo llegan a la estratosfera principalmente como clorofluorocarbonos y halones químicamente inertes que se fotolizan allí, liberando catalizadores; las especies de reserva como el nitrato de cloro los secuestran temporalmente, modulando la tasa de pérdida.

Clinical relevance

La identificación del papel catalítico de los clorofluorocarbonos reveló la amenaza humana para la capa de ozono y proporcionó la base científica para la eliminación gradual de las sustancias que agotan el ozono por parte del Protocolo de Montreal.

History

Crutzen describió el ciclo catalítico de óxido de nitrógeno en 1970, y Molina y Rowland identificaron la catálisis de átomos de cloro a partir de clorofluorocarbonos en 1974; junto con las observaciones antárticas, este trabajo les valió el Premio Nobel de Química de 1995.

Key figures

• Paul Crutzen
• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• crutzen1970
• molina1974

Frequently asked questions

¿Por qué los ciclos catalíticos son tan destructivos para el ozono?

Debido a que el catalizador se regenera al final de cada ciclo, un solo átomo de cloro o bromo puede destruir muchos miles de moléculas de ozono antes de ser eliminado de la estratosfera.