Cykl ozonowy

Schemat ilustrujący cykl ozonowy (w jęz. angielskim)

Cykl ozonowo-tlenowy (na cześć jego odkrywcy zwany też cyklem Chapmana) – szereg reakcji chemicznych opisujących przemiany jakim podlega ozon stratosferyczny czemu towarzyszy przemiana promieniowania ultrafioletowego w energię cieplną. W swej istocie proces ten został odkryty w roku 1930 przez brytyjskiego matematyka i geofizyka, Sydneya Chapmana (1888–1970)[1][2][3].

Podstawowy cykl ma następujący przebieg:

  1. W wyniku pochłonięcia fotonu promieniowania ultrafioletowego o długości fali mniejszej niż 242 nm, dwuatomowa cząsteczka tlenu jest rozbijana na dwa reaktywne atomy:
    O2 + hν → 2O
  2. W wyniku zderzenia atomu tlenu z cząsteczką tlenu powstaje ozon:
    O + O2 + M → O3 + M
    Cząsteczki M odprowadzają ciepło z układu
  3. Fale promieniowania ultrafioletowego z zakresu 240–310 nm powodują rozpad cząsteczki ozonu:
    O3 + hν → O2 + O
  4. Tlen atomowy może ponownie utworzyć ozon (etap 2) lub utworzyć tlen cząsteczkowy:
    O3 + O → 2O2
    2O → O2

W trakcie badań zwrócono uwagę na inne niż tlen związki współistniejące z nim w atmosferze ziemskiej. Utrudniają one trafienie fotonu w cząsteczkę tlenu, a wyłapując jego reaktywne atomy, zmniejszają prawdopodobieństwo powstania ozonu. Oto przykładowy schemat procesu konkurencyjnego:

NO2 + hν → NO + O
O + O2 → O3
O3 + NO → NO2 + O2

Za główną przyczynę zaniku ozonu w atmosferze, czyli powstawanie dziury ozonowej uważa się zanieczyszczenie atmosfery chlorem pochodzącym z freonów.

Przypisy

  1. ↑ Chapman, S.. A theory of upper atmospheric ozone. „Memoirs of the Royal Meteorological Society, London”. 3, s. 103–125, 1930. 
  2. ↑ S. Chapman. On the Annual Variation of Upper-Atmospheric Ozone. „Philosophical Magazine (Series 7)”. 10, s. 345–352, 1930. 
  3. ↑ S. Chapman. On Ozone and Atomic Oxygen in the Upper Atmosphere. „Philosophical Magazine (Series 7)”. 10, s. 369–383, 1930. 

Bibliografia

  • Krzysztof Kożuchowski: Meteorologia i klimatologia. Warszawa: PWN, 2006. ISBN 978-83-01-14975-8.
  • Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 81, ISBN 83-7183-240-0.

Media użyte na tej stronie

Ozone cycle.svg
Diagram illustrating the ozone-oxygen cycle NOTE: the text in the final version can't be modified but earlier versions can be if you wish to translate them.