Química do Ozono Estratosférico

A química do ozono estratosférico explica como a camada de ozono se forma, é naturalmente regulada e é esgotada por ciclos catalíticos envolvendo espécies de cloro, bromo e nitrogénio.

Definition

A fotoquímica do ozono na estratosfera, incluindo a sua formação a partir de oxigénio molecular e a sua destruição catalítica por espécies radicais vestigiais.

Scope

Este tópico abrange o mecanismo de Chapman para a formação de ozono, os ciclos catalíticos HOx, NOx, ClOx e BrOx que destroem o ozono, a química heterogénea nas nuvens estratosféricas polares que produz o buraco do ozono, e o papel das substâncias que empobrecem a camada de ozono e a sua regulamentação.

Core questions

• Como é o ozono produzido e destruído na estratosfera não perturbada?
• Por que os radicais de cloro e bromo destroem o ozono cataliticamente?
• O que torna o buraco de ozono antártico sazonal e tão severo?
• Quais substâncias dominam agora o esgotamento do ozono à medida que os halocarbonetos regulados diminuem?

Key theories

Ciclo de Chapman

O ozono é formado pela fotólise do oxigénio molecular seguida de recombinação, e é destruído pela fotólise e reação com oxigénio atómico, estabelecendo um perfil natural de ozono em estado estacionário.

Destruição catalítica do ozono por halogéneos

Os radicais de cloro e bromo libertados dos halocarbonetos destroem cataliticamente o ozono, com a ativação heterogénea nas nuvens estratosféricas polares a explicar o buraco de ozono antártico na primavera.

Mechanisms

Os ciclos catalíticos regeneram o radical destruidor, de modo que um pequeno reservatório de cloro ou bromo destrói muitas moléculas de ozono. No inverno polar, as reações nas partículas das nuvens convertem espécies de reservatório inertes em formas fotoliticamente ativas, que ao nascer do sol impulsionam a rápida perda de ozono por dímeros de ClO.

Clinical relevance

A química informou diretamente o Protocolo de Montreal, que eliminou gradualmente as principais substâncias que empobrecem a camada de ozono. Com o declínio dessas substâncias, o óxido nitroso tornou-se a emissão dominante restante que empobrece a camada de ozono, ligando a proteção do ozono à agricultura e à política climática.

History

Crutzen, Molina e Rowland estabeleceram a teoria do esgotamento catalítico na década de 1970, e a inesperada deteção do buraco de ozono antártico em 1985 confirmou e estendeu-a através da química heterogénea polar, valendo-lhes um Prémio Nobel em 1995.

Key figures

• Sydney Chapman
• Paul J. Crutzen
• Mario J. Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• farman1985
• ravishankara2009
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

O buraco de ozono está a recuperar?

As observações indicam uma recuperação gradual após a eliminação progressiva das substâncias que empobrecem a camada de ozono pelo Protocolo de Montreal, embora a recuperação total deva levar décadas.