Capa de ozono

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La capa de ozono es una parte de la estratosfera a una altitud de 20 a 40 km (en latitudes tropicales 25-30 km , en latitudes templadas 20-25 , en latitudes polares 15-20 ), con el mayor contenido de ozono (sustancia cuyo La molécula consta de tres átomos de oxígeno, O 3 ), formados como resultado de la acción de la radiación UV solar sobre el oxígeno molecular (O 2). Al mismo tiempo, con la mayor intensidad, precisamente debido a los procesos de descomposición del oxígeno, cuyos átomos luego forman ozono, se produce la absorción de la parte cercana (a la luz visible) del ultravioleta del espectro solar. Además, la disociación del ozono bajo la influencia de la radiación ultravioleta conduce a la absorción de su parte más dura.

Alrededor del 90% del ozono atmosférico se encuentra en la estratosfera, principalmente a una altura de 20 a 40 km sobre la superficie de la Tierra. Su concentración en la estratosfera está entre 2 y 8 partes por millón. La cantidad total de ozono en la atmósfera es tal que si fuera posible trasladarlo todo al nivel del mar y concentrarlo a la presión atmosférica a 0 °C, ocuparía una capa de sólo 3 mm de altura (esto corresponde a 300 unidades Dobson , o 300 × 2,69 × 10 16 moléculas de ozono por centímetro cuadrado de la superficie terrestre). A modo de comparación, toda la atmósfera comprimida bajo presión normal formaría una capa de 8 km . La capa de ozono absorbe del 97 al 99% de la radiación solar en el rango de longitud de onda de 200 a 315 nm.

El ultravioleta muy peligroso en el rango UV-c ( 100–280 nm ) es absorbido casi por completo por el oxígeno ( <200 nm con la formación de monooxígeno y más ozono) y el ozono ( 200–280 nm ) en las capas superiores de la atmósfera. por encima de 35 km. El rango UV-b ( 280-315 nm ), que causa quemaduras solares y cáncer de piel, es absorbido casi por completo por el ozono, solo un pequeño porcentaje llega a la superficie de la Tierra, y en la parte de onda larga de este rango, mientras que en una longitud de onda de 290 nm, el coeficiente de absorción de la capa de ozono es de 3,5×10 8 . El rango UV-a ( 315-400 nm ), más cercano a la luz visible ( 400-700 nm ), casi no se absorbe (ver Fig.) [1] .

Debido al calentamiento del aire por la absorción de la luz solar por el ozono, se produce una inversión térmica, es decir, un aumento de la temperatura con la altura. Por lo tanto, la troposfera y la estratosfera están separadas por la tropopausa y la mezcla de aire entre estas capas de la atmósfera es difícil.

La capa de ozono se formó en la atmósfera terrestre hace entre 1850 y 850 millones de años, cuando se acumuló suficiente oxígeno en ella debido a la fotosíntesis [2] . Solo después de la formación de la capa de ozono, la vida (incluidas las plantas) pudo emerger de los océanos [3] ; sin esto, formas de vida altamente desarrolladas como los mamíferos, incluidos los humanos, no habrían surgido.

Historia del descubrimiento de la capa de ozono

Los descubridores de la capa de ozono fueron los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson . En 1912 consiguieron utilizar medidas espectroscópicas de la radiación ultravioleta para probar la existencia de ozono en las capas de la atmósfera alejadas de la Tierra.

Usando datos del espectrómetro ultravioleta a bordo del orbitador Venus Express , los astrónomos han descubierto la capa de ozono en la atmósfera de Venus [4] [5] .

Mecanismo Chapman

El mecanismo de formación y consumo de ozono fue propuesto por Sidney Chapman en 1930 y lleva su nombre.

Reacciones de formación de ozono:

{\mathsf {O_{2}+h\nu \rightarrow 2O:}}

{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+O:\rightarrow O_{3))))

La fotólisis del oxígeno molecular ocurre en la estratosfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta con una longitud de onda de 175-200 nm y hasta 242 nm .

El ozono se consume en las reacciones de fotólisis e interacción con el oxígeno atómico:

{\mathsf {O_{3}+h\nu \rightarrow O_{2}+O:}}

{\displaystyle {\mathsf {O_{3}+O:\rightarrow 2O_{2))))

Modos de muerte del ozono

Además de las reacciones incluidas en el mecanismo de Chapman, existen otras reacciones que conducen a la destrucción del ozono. Todos se combinan en varias familias, las principales son nitrógeno, oxígeno (del mecanismo de Chapman), hidrógeno y halógeno. Estas reacciones son ciclos catalíticos, por lo que también se denominan ciclos correspondientes.

Ciclo del nitrógeno (NOx ) :

{\mathsf {N_{2}O+O\cdot (\Delta ^{1})\rightarrow 2NO))

{\displaystyle {\mathsf {O_{3}+NO\rightarrow NO_{2}+O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {NO_{2}+O:\rightarrow NO+O_{2))))

Ciclo del hidrógeno (HO x ):

{\mathsf {H_{2}O+O:\rightarrow 2HO\cdot ))

{\displaystyle {\mathsf {HO\cdot +O_{3}\rightarrow HO_{2}\cdot +O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {HO_{2}\cdot +O_{3}\rightarrow HO\cdot +2O_{2))))

Ciclo del cloro (ClO x ):

{\mathsf {CFCl_{3}+h\nu \rightarrow CFCl_{2}\cdot +Cl\cdot ))

{\displaystyle {\mathsf {Cl\cdot +O_{3}\rightarrow ClO\cdot +O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {ClO\cdot +O:\rightarrow Cl\cdot +O_{2))))

Participación en el consumo de ozono de diferentes familias químicas a diferentes alturas: [6]

Presión, hPa	nitrogenado	oxígeno	hidrógeno	halógeno
1.31	0.10	0.26	0.41	0.21
3.78	0.50	0.14	0.11	0.25
8.93	0,68	0.11	0.08	0.13
21,9	0.46	0.12	0.19	0.20
55,8	0.12	0.03	0.48	0.14

La parte de la vía de desintegración de halógenos del ozono estratosférico ha aumentado como resultado de las actividades humanas, lo que lleva a la formación de agujeros de ozono . En 1994, la Asamblea General de la ONU proclamó el 16 de septiembre como el Día Internacional para la Preservación de la Capa de Ozono .

Unidad de medida del espesor de la capa de ozono

La unidad de medida del espesor de la capa de ozono es la unidad Dobson (DU).

Notas

↑ Matsumi Y., Kawasaki M. Fotólisis del ozono atmosférico en la región ultravioleta // Chem . Rvdo. : diario. - 2003. - vol. 103 , núm. 12 _ - Pág. 4767-4781 . -doi : 10.1021/ cr0205255 . — PMID 14664632 .
↑ Gehrels N., Claude M. Laird, Charles H. Jackman, John K. M. Cannizo, Barbara J. Mattson, Wan Chen (2003) Agotamiento del ozono por supernovas cercanas. El diario astrofísico, 585: 1169-1176.
↑ I. K. Larin. Química de la capa de ozono y la vida en la Tierra // Química y vida - Siglo XXI. - 2000. - Nº 7 . - S. 10-15 . (Ruso)
↑ Descubrimiento de ozono en la parte superior de la nube en Venus . Consultado el 27 de noviembre de 2018. Archivado desde el original el 31 de mayo de 2019. (indefinido)
↑ Capa de ozono descubierta en Venus . Archivado el 28 de noviembre de 2018 en Wayback Machine , el 27 de noviembre de 2018.
↑ Andrew Dessler. La química y la física del ozono estratosférico. Prensa Académica. 2000

Véase también

Enlaces

Capa de ozono de la Tierra. Archivado el 24 de noviembre de 2007 en Wayback Machine .
Química de la capa de ozono. Archivado el 16 de febrero de 2012 en Wayback Machine .

Artículos y reseñas

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En catálogos bibliográficos
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atmósfera terrestre
La estructura de la atmósfera.	capa límite planetaria Troposfera tropopausa Estratosfera Capa de ozono estratopausia Ionosfera mesosfera mesopausia Línea Karman termosfera termopausa turbopausa exobase exosfera
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