Cycles catalytiques de destruction de l'ozone par les halogènes

Les cycles catalytiques radicalaires qui détruisent l'ozone stratosphérique de manière beaucoup plus efficace que les réactions de Chapman impliquant uniquement l'oxygène.

Definition

Les cycles catalytiques de destruction de l'ozone par les halogènes sont des chaînes de réactions au cours desquelles des radicaux traces détruisent de manière répétée l'ozone tout en étant régénérés, expliquant la majeure partie de la perte d'ozone stratosphérique.

Scope

Couvre les cycles catalytiques des oxydes d'hydrogène, des oxydes d'azote, du chlore et du brome, le concept d'un catalyseur qui détruit de nombreuses molécules d'ozone sans être consommé, la chimie des gaz sources de chlorofluorocarbures et de halons, les espèces réservoirs, et les efficacités relatives des différentes familles dans la destruction de l'ozone.

Core questions

• Comment un radical trace peut-il détruire des milliers de molécules d'ozone ?
• Quelles familles catalytiques dominent la perte d'ozone à différentes altitudes ?
• Comment les gaz sources à longue durée de vie acheminent-ils le chlore et le brome vers la stratosphère ?

Key theories

Cycles catalytiques de destruction de l'ozone

Des radicaux tels que l'oxyde nitrique, le chlore et le brome réagissent avec l'ozone et l'oxygène atomique dans des cycles qui détruisent net l'oxygène impair tout en régénérant le catalyseur, de sorte qu'un petit réservoir détruit de vastes quantités d'ozone.

Mechanisms

Dans un cycle catalytique, un radical X réagit avec l'ozone pour former XO, qui réagit ensuite avec l'oxygène atomique ou un autre XO pour régénérer X, avec pour effet net de convertir l'oxygène impair en oxygène moléculaire. Les familles des radicaux hydroxyles, de l'oxyde nitrique, du chlore et du brome pilotent chacune de tels cycles, qui dominent à différentes altitudes. Le chlore et le brome atteignent la stratosphère principalement sous forme de chlorofluorocarbures et de halons chimiquement inertes qui y sont photolysés, libérant des catalyseurs ; des espèces réservoirs telles que le nitrate de chlore les séquestrent temporairement, modulant ainsi le taux de perte.

Clinical relevance

L'identification du rôle catalytique des chlorofluorocarbures a révélé la menace humaine pour la couche d'ozone et a fourni la base scientifique pour l'élimination progressive des substances appauvrissant la couche d'ozone par le Protocole de Montréal.

History

Crutzen a décrit le cycle catalytique des oxydes d'azote en 1970, et Molina et Rowland ont identifié la catalyse par les atomes de chlore provenant des chlorofluorocarbures en 1974 ; ces travaux, associés à des observations antarctiques, leur ont valu le prix Nobel de chimie en 1995.

Key figures

• Paul Crutzen
• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• crutzen1970
• molina1974

Frequently asked questions

Pourquoi les cycles catalytiques sont-ils si destructeurs pour l'ozone ?

Parce que le catalyseur est régénéré à la fin de chaque cycle, un seul atome de chlore ou de brome peut détruire plusieurs milliers de molécules d'ozone avant d'être retiré de la stratosphère.