Reaccion de formacion del ozono

Reacción del ozono

El ozono es ozono sin importar en qué parte de la atmósfera se encuentre. El ozono bueno es bueno sólo porque está en la estratosfera, donde no podemos respirarlo (véase la figura siguiente). El ozono malo también absorbe la luz ultravioleta solar, pero se encuentra cerca de la superficie de la Tierra, donde podemos respirarlo. Para la protección contra los rayos UV, nos interesa el número total de moléculas de ozono entre nosotros y el Sol. El 90% de las moléculas de ozono están en la estratosfera y el 10% en la troposfera, algunas de ellas cerca de la superficie de la Tierra, donde podemos respirarlas. Tanto para el ozono bueno como para el malo existen importantes problemas que afectan a la salud humana y ecológica. En el caso del ozono bueno, los problemas más importantes son la reducción del ozono a nivel mundial, el agujero de ozono antártico y la pérdida de ozono en el Ártico causada por los clorofluorocarbonos. La reducción del ozono significa que llegan más rayos UV solares al suelo, lo que provoca más cáncer de piel. En el caso del ozono malo, los problemas más importantes son la producción de demasiado ozono en las ciudades y regiones cercanas, causada por demasiados contaminantes procedentes del tráfico, los procesos industriales, la generación de energía y otras actividades humanas. El aumento del ozono hace que más personas tengan problemas respiratorios y cardíacos. Veamos lo bueno y lo malo, empezando por el ozono estratosférico.

Ozono de la troposfera

El metano (CH4) y el ozono troposférico (O3) son los dos gases traza más importantes implicados en el calentamiento global, después del dióxido de carbono (CO2). Las concentraciones de ambos gases han aumentado considerablemente durante la era industrial, debido a la extracción y combustión de combustibles fósiles (IPCC, 2001). Sus niveles en la troposfera están estrechamente relacionados a través de reacciones químicas en las que interviene el vapor de agua, y los cambios en la concentración de uno afectarán a las concentraciones del otro (Johnson et al., 2001, 2002). La oxidación del metano es responsable de la mayor parte de la formación de ozono en la troposfera (West y Fiore, 2005). La producción del radical hidroxilo (OH), responsable de casi toda la oxidación del metano en la troposfera, está controlada por los niveles de ozono. En este artículo se explicarán las retroalimentaciones entre el metano y el ozono, y se discutirán los impactos del cambio climático a través de los niveles de vapor de agua.

Fotoquímica del ozonoEl ozono es fotolizado por la luz a longitudes de onda inferiores a 370 nm para producir una molécula de oxígeno y un átomo de oxígeno.    Este último puede producirse en dos formas, un estado básico (O) o un estado energéticamente excitado (O*).    A longitudes de onda inferiores a 310 nm, la mayoría de los átomos de oxígeno se encuentran en el estado excitado (Wayne, 1985).

Formación de ozono troposférico

En la parte posterior de la mayoría de los libros de texto de química, se puede encontrar una tabla de valores de entalpía de formación para muchas moléculas comunes. Hay una tabla de Hf similar en nuestro material online. A continuación se muestra una tabla de Hf para algunas moléculas de la atmósfera.

Sin embargo, el ozono no se forma directamente a partir del oxígeno molecular y tampoco el dióxido de nitrógeno se prepara a partir del oxígeno molecular y el nitrógeno molecular. Los datos de la tabla se calculan sumando otras reacciones de estas moléculas y sus calores de reacción.

La entalpía, al igual que la energía, es una función de estado. La vía no es importante. Así que el total de los cambios de entalpía de todas las reacciones que se suman a la formación de 1 mol de ozono debe ser igual a la entalpía de formación del ozono.

De nuevo, hay una constante k’ que depende de la temperatura y la presión en una altitud específica, la fracción de O2 y O que probablemente tenga la orientación correcta para la reacción, y otras constantes específicas de los reactivos.

Agotamiento de la capa de ozono

El ozono estratosférico se forma de forma natural mediante la interacción de la radiación solar ultravioleta (UV) con el oxígeno molecular (O2).    La «capa de ozono», situada aproximadamente entre 6 y 30 millas por encima de la superficie de la Tierra, reduce la cantidad de radiación UV dañina que llega a la superficie de la Tierra.

El ozono troposférico o a nivel del suelo -lo que respiramos- se forma principalmente a partir de reacciones fotoquímicas entre dos grandes clases de contaminantes atmosféricos, los compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno (NOx).    Tradicionalmente se ha considerado que estas reacciones dependen de la presencia de calor y luz solar, lo que da lugar a mayores concentraciones de ozono ambiental en los meses de verano.    Sin embargo, en la última década también se han observado altas concentraciones de ozono en circunstancias específicas en los meses fríos, donde algunas zonas de gran altitud en el oeste de Estados Unidos con altos niveles de emisiones locales de COV y NOx han formado ozono cuando hay nieve en el suelo y las temperaturas están cerca o por debajo del punto de congelación.    El ozono contribuye a lo que normalmente experimentamos como «smog» o neblina, que sigue produciéndose con mayor frecuencia en verano, pero que puede darse durante todo el año en algunas regiones del sur y de la montaña.