Озон. Нуждин Сергей
 Скачать 425 Kb.
|
|
Озон Выполнил: Нуждин Сергей Озон – О3 – аллотропная модификация кислорода. Общая масса в атмосфере примерно 3,3 млрд. т. Свойства озона Озон - сильнейший окислитель, поэтому в больших количествах он токсичен для человека. Озон поглощает УФ в тысячу раз лучше кислорода, поэтому уменьшение его количества в атмосфере может представлять опасность для биоты и человека. О3 + hν → О2 + О Максимальное содержание озона на высоте от 18 до 25 км в стратосфере. Образование и разрушение озона в атмосфере При взаимодействии с излучением длиной волны менее 240 нм молекула кислорода диссоциирует с образованием двух атомов кислорода О(1D) – атом в возбуждённом состоянии О(3Р) – атом в основном состоянии О2 + hv → О(1D) + O(3P), где В реакцию синтеза озона способен вступить лишь атом, находящийся в основном состоянии О2 + О(3Р) + М → О3 + М*, где М – молекула, необходимая для отвода части энергии, выделившейся в процессе. Разложение озона Нулевой цикл Водородный цикл Хлорный цикл Бромный цикл Азотный цикл Нулевой цикл Молекула озона может взаимодействовать с атомом кислорода с образованием двух молекул кислорода О3 + О → 2О2 Эта реакция приводит к стоку озона из стратосферы, но скорость этой реакции ниже скорости реакции образования озона. Основное количество озона разлагается в результате поглощения УФ излучения О3 + hv → O2 + O(1D) О3 + hv → O2 + O(1P) Атом кислорода в основном состоянии может вновь принять участие в синтезе озона. Реакции образования и разложения озона называют нулевым циклом озона. Водородный цикл При поглощении кванта света с длиной волны менее 240 нм молекулы воды могут распадаться с образованием атомарного водорода и гидроксидного радикала: Н2О + hv → OH + H Также гидроксидные радикалы образуются при взаимодействии молекул воды или метана с возбуждённым атомом кислорода: О(1D) + H2O → 2OH О(1D) + CH4 → CH3 + OH Образовавшийся гидроксидный радикал вступает в реакцию с озоном, при этом полностью нарушается нулевой цикл: ОН + О3 → НО2 +О2 НО2 + О → ОН + О2 О3 + О → 2О2 Азотный цикл NО + О3 → NО2 + О2 NО2 + О → NО + О2 О3 + О → 2О2 Опасность для озонового слоя представляют только образующиеся в стратосфере оксиды и диоксиды азота. NO и NO2, образующиеся в тропосфере, имеют малое время жизни и не успевают достигнуть стратосферы. Наибольшую опасность для озонового слоя представляет гемиоксид азота (N2O), имеющий большое время жизни. Этот газ вступает в реакцию с атомарным кислородом и образует оксид азота, инициирующий азотный цикл N2O + О(1D) → 2NO. Хлорный цикл Cl + О3 → ClО + О2 ClO + О → Cl + О2 О3 + О → 2О2 Атомарный хлор появляется в стратосфере при фотохимическом разложении ряда хлорфторуглеводородов (фреонов). Например, в случае фреона Ф-11 CFCl3 + hv → CFCl2 + Cl Фреоны – нетоксичные, пожаро-взрывобезопасные соединения, обладающие низкой реакционной способностью. Широко используются в холодильной технике, аэрозольных упаковках. Бромный цикл Br + О3 → BrО + О2 BrO + BrО → 2Br + О2 BrO + ClО → Br + Cl + О2 Бромный цикл опасен тем, что он значительно быстрее предыдущих циклов разрушения озонового слоя. Но концентрация брома в стратосфере значительно ниже концентрации других, разрушающих озоновый слой, веществ. Обрывы цепи в процессах, вызывающих разрушение озона Наличие процессов вывода (стока «активных» частиц), приводящих к обрыву реакционной цепи, имеет большое значение в сохранении озонового слоя, т.к. при отсутствии таких процессов весь озон в атмосфере был бы разрушен. 1. CH4 + OH → CH3 + H2O 2. OH + HO2 → H2O + O2 3. OH + NO → HNO2 4. ClO + NO2 → ClONO2 Озоновая дыра над Антарктидой Явление «озоновой дыры» над Антарктидой носит ярко выраженный сезонный характер и проявляется лишь в весенний период. В последние годы область «озоновой дыры» уже достигла территории Австралии и Чили. Образование «озоновой дыры» над Антарктидой носит как природный характер, так и антропогенный. Антициклон (полярный вихрь), возникающий каждой зимой над Антарктидой, приводит к стоку озона в тропосферу, а поступление озона из других широт временно прекращается. Весной вихрь распадается и при повышенной температуре начинают протекать гетерогенные процессы. 1. ClONO2 + Н2O → НОCl + НNO3 2. ClONO2 + НCl → Cl2 + НNO3 Образующиеся HOCl и Cl2 неустойчивы и распадаются под действием фотонов. 3. Cl2 + hv→ 2Cl 4. НОCl + hv→ OH + Cl Образующиеся радикалы участвуют в разрушении озонового слоя. Полярный вихрь Спасибо за внимание |