Cykl ozonowy
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:
- W wyniku pochłonięcia fotonu promieniowania ultrafioletowego o długości fali mniejszej niż 242 nm, dwuatomowa cząsteczka tlenu jest rozbijana na dwa reaktywne atomy:
- O
2 + hν → 2O
- O
- W wyniku zderzenia atomu tlenu z cząsteczką tlenu powstaje ozon:
- O + O
2 + M → O
3 + M - Cząsteczki M odprowadzają ciepło z układu
- O + O
- Fale promieniowania ultrafioletowego z zakresu 240–310 nm powodują rozpad cząsteczki ozonu:
- O
3 + hν → O
2 + O
- O
- Tlen atomowy może ponownie utworzyć ozon (etap 2) lub utworzyć tlen cząsteczkowy:
- O
3 + O → 2O
2 - 2O → O
2
- O
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:
- NO
2 + hν → NO + O - O + O
2 → O
3 - O
3 + NO → NO
2 + O
2
Za główną przyczynę zaniku ozonu w atmosferze, czyli powstawanie dziury ozonowej uważa się zanieczyszczenie atmosfery chlorem pochodzącym z freonów.
Przypisy edytuj
- ↑ S. Chapman, A theory of upper atmospheric ozone, „Memoirs of the Royal Meteorological Society, London”, 3 (26), 1930, s. 103–125 (ang.).
- ↑ S. Chapman, On the Annual Variation of Upper-Atmospheric Ozone, „Philosophical Magazine, Series 7”, 10 (63), 1930, s. 345–352, DOI: 10.1080/14786443009461583 (ang.).
- ↑ S. Chapman, On Ozone and Atomic Oxygen in the Upper Atmosphere, „Philosophical Magazine, Series 7”, 10 (64), 1930, s. 369–383, DOI: 10.1080/14786443009461588 (ang.).
Bibliografia edytuj
- Krzysztof Kożuchowski, Meteorologia i klimatologia, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe 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.