Capa d'ozon

Archiu:Agujero en la capa de ozono 2008.jpg

Capa d'ozon

Esquema de la distribució d'ozon en l'atmòsfera. El pico superior correspon a lo que cridem capa d'ozon.

Es denomina capa d'ozon, ozonosfera o ozonósfera a la zona de l'estratosfera terrestre que conté una concentració relativament alta^[1] d'ozon. L'estratosfera, que s'estén aproximadament des dels 15 km als 50 km d'altitut, conté el 90 % de l'ozon present en l'atmòsfera i absorbix del 97 al 99 % de la radiació ultravioleta d'alta freqüència (150-300 nm). La major part de l'ozon estratosférico es troba en una franja, relativament estreta, entre els 20-30 km d'altura, a on s'alcancen concentracions d'ozon de l'orde de 10 ppm (v/v), lo que implica una concentració absoluta d'unes 10¹³ molècules/cm³.^[2] Esta part de l'estratosfera és lo que es coneix com a capa d'ozon i va ser descoberta pels físics Charles Fabry i Henri Buisson en l'any 1913.

Les seues propietats varen ser examinades en detalle pel meteoròlec britànic G.M.B. Dobson, qui va desenrollar un senzill espectrofotómetro que podia ser usat per a medir l'ozon estratosférico des de la superfície terrestre. Entre 1928 i 1958 Dobson va establir una ret mundial d'estacions de monitoreo d'ozon, les quals continuen operant en l'actualitat. l'unitat Dobson, una unitat de medició de la cantitat d'ozon, va ser nomenada en el seu honor.

Orige de la capa d'ozon

Archiu:MG 9545 (29827047848).jpg

Eclipse llunar de juliol de 2018 en Espanya en el que es mostra la vora de l'ombra llindar blau per la capa d'ozon. La medició de la vora azulado servix per a calcular el tamany de la capa d'ozon.^[3]^[4]^[5]^[6]

L'ozon és la forma alotrópica del oxigen, que està estable en determinades condicions de pressió i temperatura. És un gas compost per tres àtoms d'oxigen ( $O_{3}$ ).

Els mecanismes fotoquímics que es produïxen en la capa d'ozon va ser investigat pel físic britànic Sydney Chapman en 1930, qui va resoldre el problema químic involucrat.^[7] L'ozon es produïx a través d'una reacció fotoquímica en la que intervenen fotons de llum ultravioleta que al interaccionar en les molèculas d'oxigen gaseós, que estan constituïdes per dos àtoms d'oxigen ( $O_{2}$ ), les separa en els àtoms d'oxigen (oxigen atòmic) constituent; l'oxigen atòmic es combina en aquelles molècules de $O_{2}$ que encara permaneixen sense disociar, formant, d'esta manera, molècules d'ozon, $O_{3}$ (Cicle de Chapman).

Casi tot l'ozon de l'estratosfera es troba entre els 15 i 40 km d'altitut, en un valor que fluctua entre 2-8 partícules per milló, alcançant-se el màxim en una zona coneguda com a capa d'ozon, aproximadament als 25 km d'altitut. Si tot eixe ozon de l'estratosfera anara comprimit a la pressió de l'aire al nivell de la mar, esta capa tindria solament 3 milímetros de gruixa.

L'ozon actua com a filtre, o escut protector, de les radiacions nocives, i d'alta energia, que apleguen a la Terra, permetent que passen atres com l'ultravioleta d'ona llarga, que d'esta forma aplega a la superfície. Esta radiació ultravioleta és la que permet la vida en el planeta, ya que és la que permet que es realise la fotosíntesis del regne vegetal, que es troba en la base de la piràmide trófica.

Al marge de la capa d'ozon, el 10 % d'ozon restant està contingut en la troposfera, i és perillós per als sers vius pel seu fort caràcter oxidant. Elevades concentracions d'este compost a nivell superficial formen el denominat esmog fotoquímic. L'orige d'este ozon s'explica en un 10 % com a procedent d'ozon transportat des de l'estratosfera i el restant és creat a partir de diversos mecanismes, com el produït per les tormentes elèctriques que ionizan l'aire i ho fan, molt breument, bon conductor de l'electricitat. Poden vore's algunes voltes dos llampades consecutives que seguixen aproximadament la mateixa trayectòria.

L'equilibri dinàmic de l'ozon

Archiu:Ciclo del ozono..png

Cicle de l'ozon.

El cicle de Chapman descriu les principals reaccions que fan que, de forma natural i en primera aproximació, la concentració d'ozon en l'estratosfera es mantinga, fins a cert punt constant. Inclou una série d'etapes en les que intervenen les principals formes alotrópicas de l'oxigen i la radiació UV.^[8]

L'ozon es produïx per mig de la següent reacció:

O_{2} + h ν \to O + O

^[9]

O + O_{2} \to O_{3}

És dir, l'oxigen molecular que es troba en les capes altes de l'atmòsfera és bombardejat per la radiació solar. De l'ampli espectre de radiació incident una determinada fracció de fotons complix els requisits energètics necessaris per a catalizar el trencament del doble enllaç dels àtoms d'oxigen de la molècula d'oxigen molecular.

Posteriorment, el Sol convertix una molècula d'ozon en una d'oxigen diatómico i un àtom d'oxigen sense enllaçar:

O_{3} + h ν \to O_{2} + O

Durant la fase obscura (la nit d'una determinada regió del planeta), l'oxigen monoatómico, que és altament reactiu, es combina en l'ozon de l'ozonosfera per a formar una molècula d'oxigen biatómico:

O_{3} + O \to 2 O_{2}

Per a mantindre constant la capa d'ozon en l'estratosfera esta reacció fotoquímica deu succeir en perfecte equilibri, pero estes reaccions són fàcilment perturbables per molècules, com els composts clorados (com els clorofluorocarbonuros^[10]) i els composts bromurados. En promig un àtom de clor és capaç de destruir fins a 100,000 molècules d'ozon, raó per la qual cantitats chicotetes poden descompondre suficient ozon per a disminuir de manera significativa la capa d'ozon.

Vore també

Notes

↑ S'estima que la concentració d'ozon en l'ozonosfera és d'algunes partícules per milló. Dita concentració pot semblar molt chicoteta en térmens absoluts, no obstant, en térmens relatius és molt més alta que les concentracions que es presenten en l'atmòsfera baixa, encara que prou chicoteta comparada en la concentració dels principals components de l'atmòsfera.
↑ Manahan, Stanley E. (2007). «L'ozon en l'estratosfera», Introducció a la química ambiental, Reimpressió de la primera edició, Barcelona: Reverté Eds. [o.a.], pp. 381-383. ISBN 978-84-291-7907-1.
↑ «Un colorit eclipse llunar | Ciència de la NASA». ciència.nasa.gov. Consultat el 16 de giner de 2020.
↑ (1959) NASA Technical Translation (en en), National Aeronautics and Space Administration, p. 187.
↑ Journal of meteorology.5
↑ Journal of Geophysical Research.59(3)
365–368.ISSN 0148-0227.doi:10.1029/JZ059i003p00365.Consultat el 2023-01-07.
↑ Memoirs of the Royal Meteorological Society.3(26)
103-125.Consultat el 2025-03-20.
↑ VanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). «Chap. 3.2. Oxigen-only chemistry-formation and turnover of ozone. The Chapman reaction sequence», Environmental chemistry: a global perspective, 2nd ed edició (en en), Oxford University Press. OCLC ocm60130425. ISBN 978-0-19-927499-4.
↑ $h ν$ és l'energia del fotó que inicia la reacció
↑ Els més comuns són $C F C l_{3}$ (freón 11), $C F_{2} C l_{2}$ (freón 12), $C_{2} F_{3} C l_{3}$ (freón 113) i $C_{2} F_{4} C l_{4}$ (freón 114).

Referències

Este artícul conté una traducció derivada de «Capa de ozono» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] S'estima que la concentració d'ozon en l'ozonosfera és d'algunes partícules per milló. Dita concentració pot semblar molt chicoteta en térmens absoluts, no obstant, en térmens relatius és molt més alta que les concentracions que es presenten en l'atmòsfera baixa, encara que prou chicoteta comparada en la concentració dels principals components de l'atmòsfera.

[2] Manahan, Stanley E. (2007). «L'ozon en l'estratosfera», Introducció a la química ambiental, Reimpressió de la primera edició, Barcelona: Reverté Eds. [o.a.], pp. 381-383. ISBN 978-84-291-7907-1.

[3] «Un colorit eclipse llunar | Ciència de la NASA». ciència.nasa.gov. Consultat el 16 de giner de 2020.

[4] (1959) NASA Technical Translation (en en), National Aeronautics and Space Administration, p. 187.

[5] Journal of meteorology.5

[6] Journal of Geophysical Research.59(3)
365–368.ISSN 0148-0227.doi:10.1029/JZ059i003p00365.Consultat el 2023-01-07.

[7] Memoirs of the Royal Meteorological Society.3(26)
103-125.Consultat el 2025-03-20.

[:02-8] VanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). «Chap. 3.2. Oxigen-only chemistry-formation and turnover of ozone. The Chapman reaction sequence», Environmental chemistry: a global perspective, 2nd ed edició (en en), Oxford University Press. OCLC ocm60130425. ISBN 978-0-19-927499-4.

[9] $h ν$ és l'energia del fotó que inicia la reacció

[10] Els més comuns són $C F C l_{3}$ (freón 11), $C F_{2} C l_{2}$ (freón 12), $C_{2} F_{3} C l_{3}$ (freón 113) i $C_{2} F_{4} C l_{4}$ (freón 114).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]