ozono na estratosfera

O OZONO NA ESTRATOSFERA

O ozono (ou trioxignio segundo a nomenclatura da IUPAC) um dos muitos gases presentes na atmosfera. Na verdade muito raro na atmosfera terrestre, existindo, no ar, umamdia de trs molculas de ozono para 10 milhes de outrasmolculas.

Cerca de 90% do ozono atmosfrico est situado naestratosfera apresentando uma concentrao mxima entreos 20 e os 30 km de altitude, o que explica o facto de estazona ser conhecida pelo nome de camada de ozono.

Este gs encontra-se presente em pequenasconcentraes em toda a atmosfera, mas emespecial numa pequena faixa da estratosfera,denominada camada de ozono.

O OZONO NA ESTRATOSFERAO ozono como filtro protetor da Terra

Existem dois tipos de ozono:

O ozono troposfrico conhecido como mau ozono pois a sua presena ao nvel do solopode provocar problemas respiratrios aos seres vivos.

O ozono estratosfrico conhecido como bom ozono uma vez que funciona comoescudo protetor contra radiaes UV-B, impedindo-as de chegar superfcie da Terra, ondepodem provocar efeitos catastrficos.

Apesar de ser comum dizer-se que a camada de ozonoimpede a radiao UV de atingir a superfcie terrestre,nem todos os tipos de radiao UV so absorvidos peloozono.

A radiao UV que atinge a superfcie terrestre constituda por 94% de radiao UV-A e 6% de radiao UV-B.

O OZONO NA ESTRATOSFERAFiltros solares

O facto de haver radiao perigosa para a sade a atingir a superfcie terrestre levou aodesenvolvimento de filtros protetores, cuja utilizao deve ser incentivada.

Em geral, os filtros solares soprodutos que se aplicam sobre apele com a inteno de a protegerdas radiaes ultravioleta e deprevenir, a curto prazo, a ocorrnciade queimaduras solares e, a longoprazo, o surgimento de alteraescutneas. So constitudos porsubstncias que absorvem oubloqueiam as radiaes ultravioletaque atingem a superfcie terrestre(UV-A e UV-B).

Como funcionam os filtros solares?

Esta proteo da radiao ultravioleta pode ser obtida com dois tipos de filtros: os filtros fsicose os filtros qumicos.

O OZONO NA ESTRATOSFERAFiltros solares

Os filtros fsicos so substncias opacas radiao ultravioleta, criando uma barreira fsica sua passagem. Formam um filme protetor que reflete e espalha a radiao UV, impedindo-ade chegar pele. Os mais usados so constitudos por xidos de zinco ou por dixido detitnio.

Os filtros qumicos absorvem as radiaes ultravioleta atravs de processos qumicos,impedindo-as de atingir as camadas mais profundas da pele. Apresentam sempre aindicao do ndice de proteo solar (IPS) e englobam a maior parte dos cremes solares.Um exemplo dos constituintes a benzofenona e o cido p-aminobenzico.

O ndice de proteo solar uma das formas de indicar o grau de proteo dos filtros solares, e definido como a razo entre o tempo necessrio para a produo de eritema na pele (aspetoavermelhado) com protetor e o tempo necessrio para produzir o mesmo eritema semprotetor.

Exemplo:Se um protetor solar tiver um valor de IPS igual a 15isso quer dizer que se usarmos o protetor podemosestar expostos ao sol durante 15 minutos para termos omesmo efeito que o causado por uma exposio de 10minutos sem protetor.

O OZONO NA ESTRATOSFERAndice Ultravioleta

O OZONO NA ESTRATOSFERAFormao e decomposio do ozono na estratosfera

Na compreenso dos fenmenos relacionados com a camada de ozono essencial perceber oque se passa quimicamente com a formao e decomposio deste gs.

O mecanismo de formao do ozono nesta camada foi proposto, pela primeira vez, porChapman, em 1930.

Formao do ozonoPrimeiro passo: fotodissociao das molculas de O2, por ao das radiaes UV.

OO O

O O2O2 hUV < 241 nm (UV-C)

Segundo passo: Cada tomo de oxignio vai reagir com molculas de dioxignio (O2) formando molculas de ozono.

OO

OO

OO

EnergiaMOMOO 3)1(

2

(1) necessria uma terceiramolcula para transmitir aenergia desta reao.

Decomposio do ozono


O ozono que se forma tambm decomposto por dois processos.

Fotodissociao das molculas de ozono, O3, por absoro de radiao UV.

OO

OO

OO

UV < 320 nm (UV-B)

23 OOO h

Existe ainda uma outra reao (bastante mais lenta), em que o ozono reage com o oxignioatmico originando duas molculas de dioxignio.

OO

OO O

O OO

23 O2OO


Estas reaes prosseguem, sendo a velocidade de formao de ozono igual sua velocidade dedecomposio.

H assim um equilbrio dinmico entre a formao e o consumo de ozono,que, em princpio, deveria manter constante a concentrao de ozono na estratosfera.

2O3 3O2

O OZONO NA ESTRATOSFERAA diminuio da camada de ozono

Apesar de haver um equilbrio dinmico entre os processos naturais de formao e destruiodo ozono, que permite manter constante a sua concentrao na estratosfera, h cada vez maisprovas de que este equilbrio natural tem vindo a ser alterado.

Os dados recolhidos ao longo devrios anos de medio da camadade ozono mostraram um decrscimodesta camada por cima da zona doobservatrio (Halley Bay, na costa daAntrtida).

Esta diminuio dava-se de umaforma irregular, mas, de um modogeral, verificou-se que em cadaprimavera, havia menos ozono doque na anterior (no hemisfrio sul aprimavera coincide com o outono nohemisfrio norte).

A evidncia definitiva da alterao da concentrao do ozono estratosfrico surgiu em 1981,com o trabalho de uma equipa de cientistas da British Antarctic Survey, liderada por JosephFarman.

O buraco na camada de ozono a designao que dada a uma diminuiosignificativa da concentrao do ozono na estratosfera.


A camada de ozono tornou-se to fina, que acabou por vir a ser batizada com o nome deburaco na camada de ozono.

Unidade Dobson (DU)

a unidade que medea concentrao deozono; uma medidade comprimento eindica a altura queteria a camada deozono se toda elafosse transportadapara o nvel do mar temperatura de 0 C e presso a existente.

1 DU = 0,1 m


Porque que o buraco na camada de ozono se observa essencialmente na zona do Antrtico?

A diminuio da concentrao do ozono observa-se, fundamentalmente na zona do Antrtico(hemisfrio sul). Este facto deve-se a condies atmosfricas e meteorolgicas muitoparticulares:

- As emisses de CFC ocorrem essencialmente no hemisfrionorte. Estes gases so insolveis em gua e pouco reativos peloque sobem at estratosfera, onde se mantm estveis.Posteriormente, os CFC so levados pelos ventos at aos plos(especialmente at ao Antrtico).

- Durante os invernos antrticos (junho e agosto), quando estazona no recebe luz solar, a temperatura na estratosfera diminuibastante (- 80 C) e formam-se as nuvens polares estratosfricas(nuvens geladas de cido ntrico e gua). Estas nuvensproporcionam o meio ideal para a reao entre o ozono e ocloro. Esta reao, e consequente destruio da camada deozono, s ocorre na presena de luz solar, logo, s tem incio naprimavera do hemisfrio sul (setembro e outubro).

Durante o Inverno do hemisfrio sul o Antrtico fica isolado do resto do planeta devido a umacirculao natural do vento o vrtex polar. Esta corrente cria um enorme reator onde irocorrer a destruio de ozono.


A diminuio da camada de ozono provocar graves efeitos ambientais.

O OZONO NA ESTRATOSFERAA destruio da camada de ozono

Neste contexto, os CFC(clorofluorocarbonetos)merecem um destaqueespecial, porque tmum papel relevante nadestruio do ozono.

A destruio da camada de ozono pode ser originada quer por agentes naturais quer poragentes antropognicos.

Agentes naturais: trovoadas, vulces, etc.

Agentes antropognicos: poluio libertao de CFC, xidos de azoto e outros.

O que so os CFC e como atuam na destruio do ozono

Os clorofluorocarbonetos ou CFC (tambm conhecidos como frons) so compostos decarbono, cloro e flor.

Comearam a ser produzidos a partir de 1930, altura em que foi sintetizado o primeiro deles,por um fsico da General Motors, Thomas Midgley Jr.

So gases temperatura ambiente mas podem ser liquefeitos com alguma facilidade (timospara a utilizao em processos de refrigerao e de condicionamento de ar), muito estveis, noinflamveis, no corrosivos, no txicos e fceis de produzir (custos de produo baratos).



NOME TRIVIAL COMPOSTO FRMULA UTILIZAES PRINCIPAIS

CFC-11 Triclorofluorometano CCl3F Aerossis, ar condicionado.

CFC-12 Diclorodifluorometano CCl2F2Aerossis, refrigerao, ar condicionado, espumas.

CFC-113 Triclorotrifluoroetano C2Cl3F3Solvente de componentes electrnicos.

CFC-114 Diclorotetrafluoroetano C2Cl2F4 Refrigerao e aerossis.

CFC-115 Cloropentafluoroetano C2ClF5 Solvente e refrigerao.

Tabela 1. Lista dos CFC mais vendidos at perto de 1990 e respetivas aplicaes.

Paradoxalmente, a excelente estabilidade dos CFC, que os tornou to populares e teis, veio atransformar-se, algumas dcadas mais tarde, num grande quebra-cabeas para a Humanidade.

Devido sua inrcia qumica os CFC sobem at estratosfera sem se modificarem. S nestacamada, onde so expostos radiao UV-C, so decompostos fotoquimicamente formandotomos de cloro; estes vo alterar o ciclo do ozono, promovendo a sua destruio.

A primeira referncia ao perigo dos CFC como agentes de destruio da camada de ozono foi feita por Mrio Molina, em 1974 (foi um dos trs galardoados com o Prmio Nobel da Qumica em 1995)


Mecanismo de destruio do ozono pelos CFC

Os CFC, que chegam intactos Estratosfera, so decompostos pelas radiaes UV, libertando os radicais cloro (exemplo para o CFC-11).

Cl

Cl

ClF

CCl

Cl

ClF

CPasso 1

Passo 2

Passo 3

Cl

OO

OO

OOCl

OCl

OO

OCl

Os passos 2 e 3 repetem-se sucessivamente, com o Cl consumido no passo 2 a ser regenerado no passo 3 e a ficar disponvel para atacar uma nova molcula de ozono.


Mecanismo de destruio do ozono pelos CFC

UV < 260 nm (UV-C)

2

23

23

OClOClO

OClOOCl

ClFCClFCCl

h

2

23

OClOClO

OClOOCl

Passo 1

Passo 2

Passo 3

Passo 2

Passo 3

A reao global da decomposio do ozono pode ser representada por:

223 OOOO Como o radical Cl no consumido, funciona como catalisador da decomposio, podedestruir mais de 100 000 molculas de ozono antes de ser removido da atmosfera por outrasreaes.


Outros radicais que tambm provocam a destruio da camada de ozono.

O ozono pode ser destrudo por um determinado nmero de radicais livres sendo os maisimportantes o radical hidroxilo (HO), o radical xido de azoto (NO) e os radicais atmicos cloro(Cl ) e bromo (Br ).

Todos so de origem tanto natural como antropognica, embora, atualmente, a maior parte doHO e NO estratosfrico seja de origem natural, mas as atividades humanas tm aumentadodrasticamente a concentrao de Cl e Br.

Como tal, H outras substncias que funcionam como catalisadores da reao de decomposio do ozono, nomeadamente as que produzem os radicais livres:

HO ; NO ; Br

ALTERNATIVAS VANTAGENS DESVANTAGENS

HCFC (hidrogenoclorofluoro-carbonetos)

-Degradam-se mais rapidamente (2-20 anos);-So 90 % menos perigosos para a camada deozono;-Podem ser usados como sprays (aerossis), refrigerao, ar condicionado, espumas e agentes de limpeza (embora com restries).

- Entram na composio dos gases de estufa;-Destroem o ozono, especialmente se usados em grandes quantidades;-HCFC-123 pode causar tumores no pncreas.-Podem baixar a eficincia energtica das suas aplicaes;-A produo de HCFC-134 origina igual quantidade de metilclorofrmio(destruidor do ozono).

HFC (hidrogenofluorocarbo-netos)

- Degradam.se mais depressa (2-20 anos);-No contm cloro, destruidor do ozono;-Podem ser usados em sprays, refrigeradores, ar condicionado e espumas.

- Entram na composio dos gases de estufa;-Desconhecem-se propriedades como inflamabilidade e a toxicidade;-Causam diminuio da eficincia energtica.

Amonaco- Alternativa simples para refrigerao,largamente usada antes dos CFC.

- txico por inalao;- Tem de ser manuseadocuidadosamente

Alternativas aos CFC


O OZONO NA ESTRATOSFERAExerccios

Considere o seguinte conjunto de reaes, em que X representa uma espcie responsvel pela destruio de ozono na estratosfera:

a) Complete as reaes, substituindo devidamente os espaos em branco.b) Indique as principais espcies que X pode estar a representar.c) Escreva a equao que traduz a reao global de destruio do ozono.

2

23

O____O____

O____OX

1.

2.

O OZONO NA ESTRATOSFERAExerccios

Solues:

1. F; F; F; V; V; F; F; F.

2. a)

b) X representa os radicais livres responsveis pela destruio do ozono: HO ; NO ; Cl ; Br

c) 2O3 3O2

2

23

OXOXO

OXOOX

ozono na estratosfera

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