Галогенные и каталитические циклы разрушения озона

Каталитические радикальные циклы, которые разрушают стратосферный озон гораздо эффективнее, чем реакции Чепмена, включающие только кислород.

Definition

Галогенные и каталитические циклы разрушения озона — это цепи реакций, в которых следовые радикалы многократно разрушают озон, регенерируясь, что составляет большую часть потерь стратосферного озона.

Scope

Охватывает гидроксидные, азотно-оксидные, хлорные и бромные каталитические циклы, концепцию катализатора, который разрушает множество молекул озона, не расходуясь, химию хлорфторуглеродов и галонов как исходных газов, резервуарные виды и относительную эффективность различных семейств в разрушении озона.

Core questions

• Как следовой радикал может разрушить тысячи молекул озона?
• Какие каталитические семейства доминируют в разрушении озона на разных высотах?
• Как долгоживущие исходные газы доставляют хлор и бром в стратосферу?

Key theories

Каталитические циклы разрушения озона

Радикалы, такие как оксид азота, хлор и бром, реагируют с озоном и атомарным кислородом в циклах, которые в конечном итоге разрушают нечетный кислород, регенерируя катализатор, так что небольшой резервуар разрушает огромное количество озона.

Mechanisms

В каталитическом цикле радикал X реагирует с озоном, образуя XO, который затем реагирует с атомарным кислородом или другим XO, регенерируя X, при этом чистый эффект заключается в превращении нечетного кислорода в молекулярный кислород. Семейства гидроксила, оксида азота, хлора и брома каждое управляют такими циклами, доминирующими на разных высотах. Хлор и бром достигают стратосферы в основном в виде химически инертных хлорфторуглеродов и галонов, которые там фотолизируются, высвобождая катализаторы; резервуарные виды, такие как нитрат хлора, временно секвестрируют их, модулируя скорость потерь.

Clinical relevance

Выявление каталитической роли хлорфторуглеродов показало угрозу для озонового слоя со стороны человека и послужило научной основой для Монреальского протокола по поэтапному отказу от озоноразрушающих веществ.

History

Крутцен описал азотно-оксидный каталитический цикл в 1970 году, а Молина и Роуленд идентифицировали катализ атомами хлора из хлорфторуглеродов в 1974 году; эта работа, наряду с наблюдениями в Антарктике, принесла Нобелевскую премию по химии в 1995 году.

Key figures

• Paul Crutzen
• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• crutzen1970
• molina1974

Frequently asked questions

Почему каталитические циклы так разрушительны для озона?

Поскольку катализатор регенерируется в конце каждого цикла, один атом хлора или брома может разрушить многие тысячи молекул озона, прежде чем он будет удален из стратосферы.