A QUÍMICA DA ESTRATOSFERA: A CAMADA DE OZÔNIO

1. A QUÍMICA DA ESTRATOSFERA: A CAMADA DE OZÔNIO Conceito A Vítor Diniz

2. Camada de Ozônio • É uma região que constitui um “escudo natural da Terra”, uma vez que filtra os raios ultravioletas (UV). • O aparecimento de um grande “buraco” na camada de ozônio sobre a Antártida, na metade dos anos 80, representou uma crise ambiental de crucial importância. • A quantidade total de ozônio é expressa em unidades Dobson (UD), onde 1 UD = 0,01 mm.

3. A quantidade de ozônio em diferentes regiões • Zonas de climas temperados = 350 UD • Trópicos = 250 UD • Subpolares = 450 UD OBS.: Existem algumas variações naturais na concentração do ozônio em função da estação do ano

4. Gráfico 1 Variações da concentração de ozônio ao longo do ano para a região 35o - 600N Fonte: R. D. Bojkov, L. Bishop andV.E.Fioletov. 1995. Total ozonetrendsfromquality-controlledground-based. JournalofGeophysicalResearch 100: 25867 - 25876

5. Gráfico 2 Concentração mínima de ozônio total estratosférico na Antártida, em setembro-outubro nos últimos anos Fonte: dados fornecidos por J. Shanklin, BritishAntarcticSurvey, Cambridge, Inglaterra

6. Regiões da atmosfera Fig. 1

7. Variação com a altitude de (a) concentração de ozônio (latitudes intermediárias) e (b) temperaturas do ar para diferentes regiões Fig. 2 Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

8. O Espectro Eletromagnético Fig. 3 http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg

9. Espectro da região do visível Fig. 4 http://www.teleco.com.br/imagens/tutoriais/tutfo_tab2.GIF

10. Gráfico 3 Espectro de absorção do O2 Intensidade relativa de absorção Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

11. Gráfico 4 Espectro de absorção do O3 Espectro de absorção do O3 de 200 até 300 nm. de 295 até 325 nm Fontes: (a) M. J. McEwanand L. F. Phillips. 1975 Chemistryofatmosfere. (b) J. B. Kerrand C. T. McElroy, Evidence for largeup-wardtrendsofultraviolet-B radiation. Science

12. Gráfico 5 Espectro de absorção do DNA O grau de absorção de energia luminosa pelo DNA reflete sua sensibilidade biológica a um dado comprimento de onda. Fonte: adaptada de R. B. Setlow. 1974. ProceedingsoftheNationalAcademyofScience USA 71:3363-3366

13. Princípios da Fotoquímica • Como Albert Einstein percebeu pela primeira vez, a luz pode ser considerada não apenas como um fenômeno ondulatório, mas como também tendo propriedades de partícula. • Ela é absorvida ou emitida pela matéria unicamente em “pacotes finitos” chamados hoje de fótons. • A energia E de cada fóton está relacionada com a freqüência u e o comprimento de onda l da luz.

14. Fórmulas E = hu h = Constante de planck = 6,6262218 x 10-34 J s lu= c C = velocidade da luz = 2,997925 x 108 m s-1 E = hc/l

15. O produto hc pode ser avaliado em base molar. Se o comprimento de onda é expresso em nm: hc= 119.627kJ mol-1 Se: O2 2O DH0 = 495 kJ mol-1 Então: l = 119.627 kJ mol-1nm/495 kJ mol-1 = 241 nm

16. Reações de produção e destruição não-catalítica de ozônio na estratosfera (“ciclo de Chapman”) O2 + O UV - C O2 O O3 UV - B

17. Processo catalítico de destruição do ozônio X + O3 XO + O2 XO + O X + O2 O3 + O 2 O2

18. Ação do monóxido de cloro na estratosfera em função da latitude no Pólo Sul 16/set 1987 Fig. 5 Fonte: P. S. Zurer. Chemical & EngineeringNewsMay 30, 1988

19. Distribuição de ozônio sobre Antártica no inverno e primavera Fonte: B. J. Johnson, T. Deschler , 1992. GeophysicalResearchLetters Fig. 6

20. Questão O valor de DHo para a decomposição do ozônio em O2 e oxigênio atômico é +105 kJ mol-1. Qual é o maior comprimento de onda luminosa que poderia dissociar o ozônio, segundo essa reação? Em qual região do espectro eletromagnético encontra-se esse comprimento de onda?