8. Процессы образования и разрушения озона в атмосфере. «Нулевой цикл» озона, причины его нарушения.

При поглощении солнечного излучения с <240мм молек. кисл. диссоциир. с образованием двух атомов в зависимости от энергии поглощения кванта атомы могут находиться в основном или возбужденном состоянии.

О2 + hv  О ( `Д) + O ( P)

О ( `Д) – атом в возд. сост.

O ( P) – атом в осн. сост.

Атом в основ. сост. поступает в реакцию синтеза озона.

О2 + О ( P) + М  О3 + М* (1)

М – третье тело (N2, О2)

Третье тело осуществляет отвод части энергии, которая выделяется в процессе. Участие возбужденных атомов кислорода в реакции (1) не приводит к синтезу озона, так как молекула О3 будет не устойчива.

О3 + О  2О2 (2) реакция с учетом кислорода

Основное количество озона разрушается в результате поглощения УФ излучения. В зависимости от энергии поглощения кванта при этом образуется атом кислорода в основном или возбужденном состояние.

О3 + hv  О2 + О ( `Д) (3)

О3 + hv  О2 + О ( Р) (4)

Атом в основном состоянии может вновь принять участие в синтезе озона (1) и (4) нулевой цикл озона (цикл Чекмена). Нулевой цикл нарушается под влиянием некоторых веществ присутствующих в атмосфере.

9. Водородный, азотный, хлорный, бромный цикл.

Водородный цикл.

НО активная частица водородного цикла при поглощении кванта света <240 мм молекула воды подвергается диссоциации с образованием гидроксил радикала и атома водорода.

Н2О + hv  НО + Н

НО взаимодействует с озоном с образованием гидропероксидного радикала НО2

1 этап: НО + О2  НО2 + О2

2 этап: НО2 + О  НО + О2

О3 + О  2О2 – брутто уравнение водородного цикла

На втором этапе НО2 взаимодействует с атомом кислорода при этом гинерируется НО. При этом полностью нарушается нулевой цикл озона.

Азотный цикл.

NO – активная частица цикла.

1 этап: NO + О3  NO2 + O2

2 этап: NO2 + О  NO + O2

О3 + О  2О2 – брутто уравнение азот цикла

Опасности для озонового слоя представляет NO и NO2образующихся непосредственно в тропосфере, NO2 и NO образуются в тропосфере имеют малое время жизни и не достигают озонового слоя.

Опасность представляет N2O: N2O + O  2NO (в тропосфере).

Хлорный цикл.

Cl – активная частица цикла.

1 этап: Cl + O2  ClO + O2

2 этап: Cl + O  Cl + O2

О3 + О  2О2 – брутто уравнение хлорного цикла.

Атомный хлор появляется в стратосфере в результате фотохимического разложения называется некоторых хлорфтор – углеводород (фреонов). Фреоны обладают высокой химической инертностью и способны достичь озонового слоя, где они взаимодействуют с длиной волны <240 мм

CF3Cl +   CF3 + Cl

В соответствии с монриальским протоколом производство озоно разрушающих фреонов прекращено. Фреоны заменители, которые содержат атом водорода или не содержит хлора введение водорода увеличивает реакционную способность, такие фреоны имеют больше время жизни и не достигают озонового слоя.

Бромный цикл.

Br – активная частица цикла.

1 этап: Br + О2  BrO + O2

2 этап: BrО + BrО  2Br + O2

BrО + ClО  Br + Cl + O2

Скорость процессов в бромном цикле больше, чем в других циклах, поэтому потенциально бром более опасен для озонового слоя. Однако концентрация брома не велики источником брома является голоны (бром фторуглеводород). Голоны химически инертны, попадая в стратосферу подвергаются фотохимической диссоциации.

10. Обозначение фреонов. Система обозначения фреонов разработана фирмой Дюпон. В соответствии с этой системой в обозначении фреонов указ-ся разность м/у 2мя числами. 1ое число представляет собой записанные подряд кол-во атомов углерода, водорода и фтора; 2ое число – кодовое число 90. Пример, Ф-13. 13+90=103 (1- С, 0- Н, 3- F), CClF₃ – брутто формула.

Обрыв цепи в процессах, вызывающих разрушение озона.

Активные частицы различных циклов не расходуются и каждая может многократно инициировать процесс разрушения озона. Процессы стока активных частиц: НО+СН₄ →СН₃+Н₂О, НО+НО₂→ Н₂О+О₂, НО+NO→HNO₂, HO+NO₂→HNO₃. HNO₂ и HNO₃ – временные резервуары для активных частиц, т.к. эти кислоты легко разлагаются с образованием исходно активных частиц. ClO+NO₂→ClONO₂ (хлористый нитрозил) Обрыв цепи происходит в результате вывода образовавшихся соединений из стратосферы в тропосферу.