Ciclos Catalíticos de Halogênio e Perda de Ozônio

Os ciclos catalíticos de radicais que destroem o ozônio estratosférico de forma muito mais eficiente do que as reações de Chapman, que envolvem apenas oxigênio.

Definition

Os ciclos catalíticos de halogênio e perda de ozônio são as cadeias de reações nas quais radicais-traço destroem repetidamente o ozônio enquanto são regenerados, sendo responsáveis pela maior parte da perda de ozônio estratosférico.

Scope

Abrange os ciclos catalíticos de hidrogênio-óxido, nitrogênio-óxido, cloro e bromo, o conceito de um catalisador que destrói muitas moléculas de ozônio sem ser consumido, a química dos gases-fonte de clorofluorocarbonetos e halons, espécies reservatório e as eficiências relativas das diferentes famílias na destruição do ozônio.

Core questions

• Como um radical-traço pode destruir milhares de moléculas de ozônio?
• Quais famílias catalíticas dominam a perda de ozônio em diferentes altitudes?
• Como os gases-fonte de longa duração entregam cloro e bromo à estratosfera?

Key theories

Ciclos catalíticos de destruição do ozônio

Radicais como óxido nítrico, cloro e bromo reagem com ozônio e oxigênio atômico em ciclos que destroem o oxigênio ímpar enquanto regeneram o catalisador, de modo que um pequeno reservatório destrói grandes quantidades de ozônio.

Mechanisms

Em um ciclo catalítico, um radical X reage com o ozônio para formar XO, que então reage com oxigênio atômico ou outro XO para regenerar X, com o efeito líquido de converter oxigênio ímpar em oxigênio molecular. As famílias hidroxila, óxido nítrico, cloro e bromo impulsionam tais ciclos, dominantes em diferentes altitudes. Cloro e bromo atingem a estratosfera principalmente como clorofluorocarbonetos e halons quimicamente inertes que são fotolisados lá, liberando catalisadores; espécies reservatório, como o nitrato de cloro, os sequestram temporariamente, modulando a taxa de perda.

Clinical relevance

A identificação do papel catalítico dos clorofluorocarbonetos revelou a ameaça humana à camada de ozônio e forneceu a base científica para a eliminação gradual de substâncias que destroem o ozônio pelo Protocolo de Montreal.

History

Crutzen descreveu o ciclo catalítico de óxido de nitrogênio em 1970, e Molina e Rowland identificaram a catálise por átomos de cloro de clorofluorocarbonetos em 1974; juntamente com observações antárticas, este trabalho rendeu o Prêmio Nobel de Química de 1995.

Key figures

• Paul Crutzen
• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• crutzen1970
• molina1974

Frequently asked questions

Por que os ciclos catalíticos são tão destrutivos para o ozônio?

Porque o catalisador é regenerado ao final de cada ciclo, um único átomo de cloro ou bromo pode destruir muitos milhares de moléculas de ozônio antes de ser removido da estratosfera.