Chapmanov ozonski ciklus

Chapmanov ozonski ciklus je postupak kojim se ozon stalno obnavlja u Zemljinoj stratosferi, pretvarajući Sunčevo ultraljubičasto zračenje u toplinu. 1930. engleski meteorolog Sydney Chapman je riješio taj kemijski postupak.

Chapmanov ozonski ciklus

Kemija uredi

Ozon u stratosferi nastaje uglavnom djelovanjem ultraljubičastog zračenja sa Sunca, koje reagira s dvoatomnim kisikom O2:[1][2]

O3 + foton (UV zračenje < 240 nm) → O2 + O

Jednoatomni kisik odmah reagira s dvoatomnim kisikom da stvori ozon:[3]

O2 + O + M → O3 + M

Molekule ozona koje su stvorene na taj način, upijaju ultraljubičasto zračenje sa Sunca valnih duljina između 240 i 310 nm, razbijajući triatomsku molekulu ozona u dvoatomnu molekulu kisika i jedan slobodni atom kisika:

O3 + (240 nm < UV zračenje < 310 nm) → 2 O2 + O

Slobodni atom kisika odmah reagira s dvoatomnom molekulom kisika da stvori ozon:

O + O2 + M → O3 + M

Gdje je “M” katalizator koji prenosi višak energije iz kemijske reakcije. Na taj način, kemijska energija koja se oslobađa kada O i O2 reagiraju, pretvara se u kinetičku energiju molekularnog kretanja. Cijeli ciklus omogućuje pretvaranje UV zračenja sa Sunca u toplinu, bez gubitka ozona. Ovaj ciklus omogućuje ravnotežu ozonskog omotača, koji štiti Zemlju od UV zračenja (UVB i UVC), štetnog za većinu živih bića. To je i jedan od glavnih izvora topline u stratosferi, koja je toplija od gornjih slojeva troposfere.

Osiromašenje ozonskog omotača uredi

Ako se susretnu molekula ozona i atom kisika, oni u kemijskoj reakciji stvaraju dvije molekule dvoatomnog kisika:

O3 + O· → 2 O2

Ako se susretnu dva atoma kisika, oni stvaraju molekulu dvoatomnog kisika:

2 O· → O2

Količina ozona u stratosferi je određena ravnotežom između stvaranja ozona Sunčevim zračenjem i razbijanja molekula ozona. Razbijanje molekula ozona je spor proces, budući je koncentracija atoma kisika vrlo rijetka.

Neki slobodni radikali, kao što su hidroksil (OH), dušikov monoksid (NO), atomi klora (Cl) i broma (Br), djeluju kao katalizatori u kemijskim reakcijama ozona, stvarajući ozonski sloj tanjim i stvarajući ozonske rupe, što se ne bi dešavalo da nema tih katalizatora.

Većina OH i NO je prirodno prisutno u stratosferi, dok ljudske aktivnosti stvaraju povećanu koncentraciju Cl i Br, posebno ispuštanjem klorofluorovodika (freoni) i halona. Svaki atom Cl ili Br, može razbiti i preko 10 000 molekula ozona, prije nego što nestane iz stratosfere.

Izvori uredi

  1. Stratospheric Photochemistry. Stratospheric Ozone. Ozone photochemistry is driven by the interaction of the Sun's radiation with various gases in the atmosphere, particularly oxygen.
  2. How is ozone formed in the atmosphere? (PDF). In the first step, solar ultraviolet radiation breaks apart one oxygen molecule (O2) to produce two oxygen atoms (2 O).
  3. Stratospheric Photochemistry. Stratospheric Ozone. Oxygen atoms are highly reactive, and quickly react with oxygen molecules to form ozone.

Literatura uredi