Ozono na atmosfera

Suas funções e química associada

Carlos Bernardino Col. Manuel Bernardes

Ozono na atmosfera

Para além da sensibilização para a importância da molécula de ozono, a presente unidade pretende dar aos alunos a noção de que...... Como o mesmo conjunto de espécies podemos obter simultaneamente várias reacções químicas diferentes.... Muitas “reacções” químicas reacções ocorrem por passos ou etapas.... Que as reacções em questão acabam por ser “cíclicas”... Compreender a influência dos CFC no ciclo do ozono.

Como se pode formar Ozono?

)(*)(*)(2 gOgOgO UV

u.v.

• Este é um dos processos possíveis

•Tudo se baseia em moléculas de oxigénio...

•...e num fotão UV que deixará de existir

)(2)(*2)(2 32 gOgOgO

•E formaram-se duas lindas moléculas de Ozono!

•Será que duram muito tempo?

- Átomo de Oxigénio

Da decomposição do ozono nascem as sementes de outra molécula de

Ozono

Com os fotões UV, que facilmente decompõem a molécula.Nada de pânico, ainda há esperança.

u.v.

Da decomposição do ozono nascem as sementes de outra molécula de

Ozono

Forma-se um radical livre oxigénio (O*) e uma molécula de oxigénio.

)()(*)( 23 gOgOgO UV

Se esta reacção ocorrer em duas moléculas de ozono...

)(2)(*2)(2 23 gOgOgO UV

•E teremos dois radicais livres de oxigénio

•Estamos mesmo a ver que eles se vão ligar e...

Se esta reacção ocorrer em duas moléculas de ozono...

•Dão origem a 3 moléculas de oxigénio, que já vimos que podem dar origem a ozono (lembram-se? expliquei há 3 minutos)

•A equação geral será...)(3)(2 23 gOgO UV

Acaba por ser um ciclo que se fecha!!!

E os CFC ??? Como destroem a camada de ozono?

Por dois processos:1. Impedem a formação de moléculas de ozono2. Destroem as moléculas de ozono já formadas

Mas o que são CFC? Clorofluorcarbonetos ... vejamos

Consideremos o singelo exemplo do Freon 11

Cloro Flúor Carbono

•Esta molécula foi muito utilizada na indústria.

•Libertou-se na troposfera e por ser muito estável não se decompõe.

•O CFC tem tempo para subir até à estratosfera onde chegam muitos UV-B e onde se encontra a camada de ozono.

Consideremos o singelo exemplo do Freon 11

Cloro Flúor Carbono

•Belo! Agora temos esta molécula na estratosfera.

•A incisão de um fotão de UV pode provocar a quebra de ligação entre C e Cl.

UV

Agora temos um radical livre cloro.

E esse radical livre cloro...

u.v.

• Tal como vimos no início da aula...

•Só que agora está presente um radical livre cloro proveniente de um CFC (representado por um círculo amarelo) que por ser muito reactivo “caça” os radicais livres oxigénio que se vão libertar, impedindo a ligação dos radicais O* à molécula de oxigénio, impedindo a formação de moléculas de Ozono.

Os CFC a impedir a formação de Ozono

•O radical cloro actua como reunificador da molécula de oxigénio, e ...

•Do oxigénio produziu-se oxigénio

•Nada de ozono

Os CFC a impedir a formação de Ozono

•O radical cloro acaba livre como começou...

•E pronto para impedir nova formação de ozono ou...

•Destruir uma molécula de ozono

Os CFC a destruir Ozono

•O radical cloro é muito reactivo

•Reage com a molécula de ozno, que por acaso nem é das mais “resistentes”

• e ...

Os CFC a destruir Ozono

•O radical cloro fica livre outra vez

•Forma-se oxigénio, mas disso há muito...

• e o radical cloro volta a ficar livre.

Conclusão

Os CFC podem actuar de mais de uma maneira, prejudicando sempre a camada de ozono.Um radical cloro pode decompor 100.000 moléculas de ozono.Há várias formas, arranjos, combinações entre todas estas espécies com várias reacções químicas diferentesEstas reacções decorrem por etapas.Há muita investigação a fazer nesta área e cuidado a ter com o ambiente!

Efeitos da destruição da camada de ozono

Nem todo o ozono é bom!

Ozono estratosférico

(Ozono bom)

Ozono troposférico

(Ozono mau)

2.1. Evolução da atmosfera

•Relacionar a evolução da atmosfera com os gases nela existentes•Justificar a importância de alguns gases da atmosfera (O2, N2, H2O e CO2) face à existência de vida na Terra•Comparar a composição provável da atmosfera primitiva com a composição média actual da troposfera•Indicar a composição média da troposfera actual em termos de componentes principais(O2, N2, H2O e CO2) e vestigiais (óxidos de azoto, metano, amoníaco, monóxido de carbono,

hidrogénio...)•Explicar como alguns agentes naturais e a actividade humana provocam alterações na concentração dos constituintes vestigiais da troposfera, fazendo referência a situações particulares de atmosferas tóxicas para o ser humano•Exprimir o significado de dose letal (DL50) como a dose de um produto químico que mata 50% dos animais de uma população testada e que se expressa em mg do produto químico/kg de massa corporal do animal•Comparar valores de DL50 para diferentes substâncias•Comparar os efeitos de doses iguais de uma substância em organismos diferentes

2.2 Atmosfera: temperatura, pressão e densidade em função da altitude

•Explicar que, na ausência de qualquer reacção química, a temperatura da atmosfera deveria diminuir com a altitude até um certo valor e depois aumentar como resultado da actividade solar•Associar a divisão da atmosfera em camadas, aos pontos de inflexão da variação de temperatura em função da altitude•Estabelecer uma relação, para uma dada pressão e temperatura, entre o volume de um gás e o número de partículas nele contido•Relacionar a densidade de uma substância gasosa com a sua massa molar•Relacionar a variação da densidade da atmosfera com a altitude•Reconhecer que a atmosfera é formada por uma solução gasosa na qual se encontram outras dispersões como os colóides e suspensões, na forma de material particulado •Indicar o significado de solução, colóide e suspensão e distingui-los uns dos outros•Identificar soluções, colóides e suspensões em situações do quotidiano (AULA da próxima 4ª feira).•Explicitar a composição quantitativa de uma solução em concentração, conc. mássica, % em massa, em volume, fracção molar e partes por milhão•Exprimir a composição quantitativa média da atmosfera de formas diversas e estabelecer a correspondência adequada

2.3. Interacção radiação-matéria

Interpretar a formação dos radicais livres da atmosfera (estratosfera e troposfera) HO•, Br• e Cl• como resultado da interacção entre radiação e matéria•Interpretar a formação dos iões O2

+, O+ e NO+ como resultado da interacção entre radiação e matéria•Interpretar a atmosfera como filtro solar (em termos de absorção de várias energias nas várias camadas da atmosfera)•Explicar o resultado da interacção da radiação de energia mais elevada na ionosfera e mesosfera, em termos de ionização, atomização (ruptura de ligações) e aceleração das partículas•Enumerar alguns dos efeitos da acção de radicais livres na atmosfera sobre os seres vivos

2.4. O ozono na estratosfera

•Compreender o efeito da radiação na produção de ozono estratosférico•Explicar o balanço O2/O3 na atmosfera em termos da fotodissociação de O2 e de O3•Explicar a importância do equilíbrio anterior para a vida na Terra.•Conhecer formas de caracterizar a radiação incidente numa superfície - filtros mecânicos e químicos•Interpretar o modo como actua um filtro solar•Indicar o significado de “índice de protecção solar”•Interpretar o significado de “camada do ozono”•Discutir os resultados da medição da concentração do ozono ao longo do tempo, como indicador do problema da degradação da camada do ozono•Interpretar o significado da frase “buraco da camada do ozono” em termos da diminuição danconcentração daquele gás•Compreender algumas razões para que essa diminuição não seja uniforme•Indicar alguns dos agentes (naturais e antrop.) que podem provocar a destruição do ozono•Indicar algumas consequências da diminuição do ozono estratosférico, para a vida na Terra•Indicar o significado da sigla CFC’s, identificando os compostos a que ela se refere pelo nome e fórmula, como derivados do metano e do etano•Aplicar a nomenclatura IUPAC a alguns alcanos e seus derivados halogenados•Explicar por que razão os CFC’s foram produzidos em larga escala, referindo as suas propriedades e aplicações•Indicar alguns dos substitutos dos CFC’s e suas limitações (AMANHÃ)

Fim, por hoje

A unidade 2.5 não foi ainda leccionada e não sai para a ficha de 5 de Fevereiro.