2009 01 01 1534

O W V4iliw<« S J DulT>    JU) i

ISBN WMWI. 15.124-1.0By WN PfcN *HI>

3. Chemia stratosfery — ozon

3.1

DO ZAPAMIĘTANIA

Stratosfera — to warstwa atmosfery ziemskiej zalegająca pomiędzy 15. i 50. km n.p.m.. charakteryzująca się większym stężeniem ozonu. Ozon w tej warstwie reguluje ilość nadfioletowego promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, chroni więc życic biologiczne. Znaczny ubytek stratosferycznego ozonu może prowadzić do wystąpienia poważnych negatywnych skutków, zarówno dla roślin jak i zwierząt bytujących na Ziemi.

3.2. Chemia samego tlenu — powstawanie i aktywność molekularna ozonu

Cykl Chapmana

Zarówno syntezę jak i rozkład ozonu w stratosferze można opisać równaniami reakcji. w których biorą udział indywidua zawierające jedynie tlen. Zostało to po raz pierwszy dokonane przez Chapmana* i oparte jest na czterech podstawowych reakcjach. Wartości entalpii tych reakcji stanowią połączenie energii związanej z tworzeniem lub zrywaniem wiązań pomiędzy atomami oraz. w dwóch reakcjach, energii pochodzącej od Słońca. Zgodnie z konwencją termodynamiczną energia promieniowania słonecznego jest zawsze wyrażana ujemną wartością.

Synteza		A//°/(kJ - mol^-1)
Oj -f hv(k < 240 nm) -^O + O	powoli	— E{hv) + 498.4	(3.1)
O + Oł + M -> 0., + M	szybko	-106.5	(3.2)
Rozkład
03 + /iv(A % 230-320 nm) -> O, + 0*	szybko	-£(/iv) + 386,5	(3.3)
O* •+• Oi —► Oi -t- Oj	powoli	-391,9	(3.4)

W reakcji (3.2) M jest obojętnym trzecim ciałem, zazwyczaj N2 lub O’, które dominują (> 99%) w stratosferze. E(hv) jest to nadmiar energii fotonu ponad potrzebną do zainicjowania reakcji.

Patrząc na reakcje, w których udział bierze jedynie tlen. zaczynamy od procesu syntezy. Reakcja fotochemiczna (3.1) zachodzi powoli, a jej produktami są dwa atomy „nieparzystego tlenu”, to znaczy indywidua zawierające nieparzystą liczbę (w tym przypadku jeden) atomów tlenu. Ilość energii i stąd długość fali promieniowania potrzebnego do zainicjowania tego procesu została obliczona w Przykładzie 3.1. W naszych rozważaniach przyjęliśmy, żc zmiana entalpii jest niezależna od temperatury.

^:S.A. Chapman. ..A theory o( upper-atmosphere ozone". Mcm. Roy. Meteorol. Soc.. 3. 103 (1930).