할로겐 및 촉매 오존 손실 순환

산소만으로 이루어진 채프먼 반응보다 훨씬 효율적으로 성층권 오존을 파괴하는 촉매 라디칼 순환.

Definition

할로겐 및 촉매 오존 손실 순환은 미량 라디칼이 재생되면서 오존을 반복적으로 파괴하는 반응 사슬로, 대부분의 성층권 오존 손실을 설명합니다.

Scope

수소 산화물, 질소 산화물, 염소 및 브롬 촉매 순환, 소모되지 않고 많은 오존 분자를 파괴하는 촉매의 개념, 염화불화탄소 및 할론 원천 가스의 화학, 저장종, 그리고 오존 파괴에 있어서 각 계열의 상대적 효율성을 다룹니다.

Core questions

• 미량 라디칼이 어떻게 수천 개의 오존 분자를 파괴할 수 있는가?
• 어떤 촉매 계열이 다른 고도에서 오존 손실을 지배하는가?
• 장수명 원천 가스가 어떻게 염소와 브롬을 성층권으로 전달하는가?

Key theories

촉매 오존 파괴 순환

산화질소, 염소, 브롬과 같은 라디칼은 오존 및 원자 산소와 반응하여 촉매를 재생성하면서 홀수 산소를 순 파괴하는 순환을 형성하므로, 소량의 저장소가 막대한 양의 오존을 파괴합니다.

Mechanisms

촉매 순환에서 라디칼 X는 오존과 반응하여 XO를 형성하고, 이는 다시 원자 산소 또는 다른 XO와 반응하여 X를 재생성하며, 홀수 산소를 분자 산소로 전환하는 순 효과를 가집니다. 수산화물, 산화질소, 염소 및 브롬 계열은 각각 이러한 순환을 유도하며, 이는 다른 고도에서 지배적입니다. 염소와 브롬은 주로 화학적으로 비활성인 염화불화탄소와 할론 형태로 성층권에 도달하며, 그곳에서 광분해되어 촉매를 방출합니다. 질산염소와 같은 저장종은 일시적으로 이들을 격리하여 손실 속도를 조절합니다.

Clinical relevance

염화불화탄소의 촉매 역할을 규명함으로써 오존층에 대한 인간의 위협이 드러났고, 몬트리올 의정서의 오존 파괴 물질 단계적 폐지에 대한 과학적 근거를 제공했습니다.

History

크루첸은 1970년에 질소 산화물 촉매 순환을 설명했고, 몰리나와 롤랜드는 1974년에 염화불화탄소로부터 염소 원자 촉매 작용을 규명했습니다. 남극 관측과 함께 이 연구는 1995년 노벨 화학상을 수상했습니다.

Key figures

• Paul Crutzen
• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• crutzen1970
• molina1974

Frequently asked questions

촉매 순환이 오존에 그렇게 파괴적인 이유는 무엇입니까?

각 순환의 끝에서 촉매가 재생성되기 때문에, 단일 염소 또는 브롬 원자는 성층권에서 제거되기 전에 수천 개의 오존 분자를 파괴할 수 있습니다.