Dziura ozonowa — freony niszczą ozon

Co się właśnie stało?

Zwiększyłeś stężenie freonów. Promieniowanie UV rozbiło cząsteczki CFC i uwolniło atomy chloru, a te ruszyły w cykl katalityczny, w którym rozkładają ozon. Warstwa $\mathrm{O_3}$ zmalała poniżej progu $220\ \text{DU}$ — otworzyła się dziura ozonowa.

Cykl katalityczny chloru:

Sumarycznie znika ozon, a atom chloru się odtwarza:

Dlaczego chlor jest katalizatorem?

W drugiej reakcji $\mathrm{Cl}$ wraca w niezmienionej postaci i wchodzi w kolejny obieg. Nie zużywa się, więc jeden atom Cl rozbija tysiące cząsteczek $\mathrm{O_3}$ (nawet ~100 000, zanim zostanie związany). Dlatego już małe ilości freonów są tak groźne — to sedno odkrycia nagrodzonego Noblem z chemii w 1995 r. (Crutzen, Molina, Rowland).

Gdzie tu geografia?

Dziura ozonowa jest największa nad Antarktydą, gdzie mroźne chmury polarne i wiosenny powrót Słońca uruchamiają chlor na masową skalę. Warstwę ozonową mierzy się w jednostkach Dobsona (DU); poniżej 220 DU mówimy o dziurze.

Po co Ci to na maturze:

Rozpoznasz katalizator po tym, że przyspiesza reakcję i odtwarza się w cyklu (nie ma go w równaniu sumarycznym). Freony + UV → Cl, a Cl katalitycznie niszczy ozon — to klasyczny przykład na styku chemii atmosfery i geografii.

Zapamiętaj: jeden atom chloru rozkłada tysiące cząsteczek O₃, bo cykl regeneruje Cl — dlatego małe ilości freonów niszczą warstwę ozonową i tworzą dziurę.