#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
A camada de oznio A camada de ozônio retém (diminui a intensidade) dos raios ultravioleta do sol, protegendo os seres vivos dessa radiação eletromagnética invisível aos nossos olhos, de frequência e energia alta o bastante para causar danos à vida, ao mesmo tempo em que deixa passar outras radiações solares. “Uma das barreiras ao desenvolvimento da vida no planeta, há cerca de 1 bilhão de anos, era a intensidade das radiações ultravioleta da luz solar. Nessa época, o fitoplâncton e as algas somente conseguiam sobreviver a grandes profundidades. Quando, graças à atividade fotossintética, o oxigênio atmosférico chegou a 1% de seu nível atual, há aproximadamente 800 milhões de anos, foi possível a formação de moléculas de ozônio (O 3 ) em número suficiente para filtrar os raios ultravioleta. Isso permitiu que o fitoplâncton migrasse para as camadas superiores dos mares, mais iluminadas pela luz solar. O resultado foi um aumento exponencial da fotossíntese nos oceanos, levando à rápida formação do oxigênio. [...]” sUPERINtEREssANtE. Diponível em: . Acesso em: 10 ago. 2015. As ilustrações estão fora de escala. Cores fantasia. Formação da camada de ozônio As moléculas de gás oxigênio, o 2 (g), possuem baixa densidade e tendem a subir para a estratosfera, até cerca de 25 km acima da superfície do planeta. Nas condições da estratosfera o oxigênio é instável e se decompõe pela ação dos raios ultravioleta do sol, formando gás ozônio, o 3 (g), mais estável nessas condições. o 2 (g) * ( o(g) 1 o(g) 1 Concentração de ozônio adequada radiação ultravioleta Ilustrações: Alex Argozino/Arquivo da editora o 2 (g) 1 o(g) * ( o 3 (g) Como o gás ozônio formado é mais denso, ele começa a descer, mas nas condições existentes nas camadas mais baixas da atmosfera ele é instável e se decompõe formando gás oxigênio, num ciclo contínuo. 2 o(g) 1 o 3 (g) * ( o 2 (g) 1 o 2 (g) Enquanto o gás ozônio está descendo e se decompondo, há gás oxigênio subindo e se transformando em ozônio. o oxigênio que está abaixo de 25 quilômetros não se decompõe porque a camada de ozônio que existe na estratosfera absorve os raios ultravioleta do sol, impedindo que isso ocorra. Nas últimas décadas, porém, os cientistas observaram que o equilíbrio dinâmico de formação e decomposição do gás ozônio foi alterado, ou seja, a velocidade de decomposição do gás ozônio se tornou bem maior que a de sua formação. Com a diminuição da camada de ozônio o planeta está sendo exposto a quantidades perigosas de radiação ultravioleta. Mas por que isso está ocorrendo? Existem duas teorias a respeito, uma relacionada ao uso dos CFCs e outra à atividade solar. Concentração de ozônio inadequada radiação ultravioleta O esquema acima mostra a quantidade de radiação ultravioleta (setas laranjas) que chega à superfície terrestre: (1) com a camada de ozônio preservada; (2) com a camada de ozônio comprometida. Notações químicas 123
Retomando a notícia Você leu na página 100 que os CFCs não são responsáveis pelo denominado "buraco” na camada de ozônio. Você sabe quais são as principais teorias que explicam a "destruição" da camada de ozônio? Em 1970, o químico Paul Crutzen (1933) publicou um artigo sugerindo que os óxidos de nitrogênio, como monóxido de nitrogênio ou óxido nitroso, NO(g), poderiam alterar o equilíbrio dinâmico de formação e decomposição do ozônio, atuando como catalisadores (aceleradores da velocidade) da reação de decomposição do O 3 (g). NO(g) 1 O 3 (g) @# NO 2 (g) 1 O 2 (g) NO 2 (g) 1 O(g) @# NO(g) 1 O 2 (g) Como todo catalisador, o NO(g) é recuperado integralmente no final, originando uma reação em cadeia que leva à decomposição de milhares de moléculas de ozônio. Óxidos como o NO(g) e o NO 2 (g) sempre existiram naturalmente, devido a erupções vulcânicas ou a reações que ocorrem pela ação dos raios durante as tempestades. O problema é que a quantidade de óxidos de nitrogênio na atmosfera aumentou muito nas últimas décadas em razão da queima de combustíveis fósseis ou da atividade dos jatos, que liberam esses óxidos diretamente na estratosfera. Em 1974 o químico norteamericano Frank Sherwood Rowland (19272012) e o químico mexicano Mario J. Molina (1943) publicaram um artigo na revista Nature afirmando que os CFCs também estavam destruindo o ozônio. Esses gases permaneciam estáveis na troposfera até serem levados à estratosfera (o que leva de 10 a 20 anos para ocorrer, provavelmente em função da alta densidade que possuem em relação ao ar atmosférico). Lá chegando, devido à alta intensidade de radiações UV, são decompostos, liberando átomos livres de cloro, flúor ou bromo, que aumentam a velocidade da reação (como catalisadores) de decomposição do ozônio. Por exemplo: C,(g) 1 O 3 (g) @# C,O(g) 1 O 2 (g) C,O(g) 1 O(g) @# C,(g) 1 O 2 (g) Como o átomo de cloro é integralmente recuperado no final, ele pode decompor outras moléculas de ozônio. Os cientistas estimaram que cada átomo de cloro pode decompor cerca de 100 mil moléculas de ozônio da estratosfera. Como os CFCs apresentam vida útil de pelo menos 75 anos, já houve descarga suficiente desses gases na atmosfera para reagir com o ozônio por quase um século, ainda que toda a produção de CFCs fosse imediatamente paralisada. Já uma pesquisa feita pela National Aeronautics and Space Administration (Nasa) constatou que em épocas de maior atividade solar (explosões solares) o “buraco” na camada de ozônio diminui e, em épocas de baixa atividade solar, ele aumenta. Isso faz sentido, pois como mostram as reações da página 123, a formação do ozônio na estratosfera ocorre pela decomposição do oxigênio provocada pela radiação ultravioleta do Sol. Se a emissão de radiação ultravioleta diminui (baixa atividade solar), a transformação de oxigênio em ozônio também vai diminuir. Como a alteração da atividade do Sol é um evento periódico, alguns cientistas começaram a supor que a formação do “buraco” na camada de ozônio possa fazer parte de um ciclo natural relacionado às fases em que há redução na atividade solar. Imagem ultravioleta de satélite que mostra uma explosão solar (31 ago. 2012). Foi constatado que, quando as atividades solares são mais intensas, o "buraco" na camada de ozônio se fecha, e, quando as atividades solares diminuem, o "buraco" na camada de ozônio aumenta. NASA/SPL/Latinstock 124 Capítulo 5
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Retomando a notícia<br />
Você leu na página 100 que os CFCs não são responsáveis pelo denominado<br />
"buraco” na camada de ozônio. Você sabe quais são as principais teorias<br />
que explicam a "destruição" da camada de ozônio?<br />
Em 1970, o químico Paul Crutzen (1933) publicou<br />
um artigo sugerindo que os óxidos de nitrogênio,<br />
como monóxido de nitrogênio ou óxido nitroso,<br />
NO(g), poderiam alterar o equilíbrio dinâmico de<br />
formação e decomposição do ozônio, atuando como<br />
catalisadores (aceleradores da velocidade) da reação<br />
de decomposição do O 3<br />
(g).<br />
NO(g) 1 O 3<br />
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(g) 1 O(g) @# NO(g) 1 O 2<br />
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Como todo catalisador, o NO(g) é recuperado<br />
integralmente no final, originando uma reação em<br />
cadeia que leva à decomposição de milhares de moléculas<br />
de ozônio. Óxidos como o NO(g) e o NO 2<br />
(g)<br />
sempre existiram naturalmente, devido a erupções<br />
vulcânicas ou a reações que ocorrem pela ação dos<br />
raios durante as tempestades.<br />
O problema é que a quantidade de óxidos de<br />
nitrogênio na atmosfera aumentou muito nas últimas<br />
décadas em razão da queima de combustíveis<br />
fósseis ou da atividade dos jatos, que liberam esses<br />
óxidos diretamente na estratosfera.<br />
Em 1974 o químico norteamericano Frank<br />
Sherwood Rowland (19272012) e o químico mexicano<br />
Mario J. Molina (1943) publicaram um artigo<br />
na revista Nature afirmando que os CFCs também<br />
estavam destruindo o ozônio. Esses gases permaneciam<br />
estáveis na troposfera até serem levados<br />
à estratosfera (o que leva de 10 a 20 anos para<br />
ocorrer, provavelmente em função da alta densidade<br />
que possuem em relação ao ar atmosférico).<br />
Lá chegando, devido à alta intensidade de radiações<br />
UV, são decompostos, liberando átomos<br />
livres de cloro, flúor ou bromo, que aumentam<br />
a velocidade da reação (como catalisadores) de<br />
decomposição do ozônio. Por exemplo:<br />
C,(g) 1 O 3<br />
(g) @# C,O(g) 1 O 2<br />
(g)<br />
C,O(g) 1 O(g) @# C,(g) 1 O 2<br />
(g)<br />
Como o átomo de cloro é integralmente recuperado<br />
no final, ele pode decompor outras moléculas<br />
de ozônio.<br />
Os cientistas estimaram que cada átomo de cloro<br />
pode decompor cerca de 100 mil moléculas de<br />
ozônio da estratosfera. Como os CFCs apresentam<br />
vida útil de pelo menos 75 anos, já houve descarga<br />
suficiente desses gases na atmosfera para reagir<br />
com o ozônio por quase um século, ainda que toda a<br />
produção de CFCs fosse imediatamente paralisada.<br />
Já uma pesquisa feita pela National Aeronautics<br />
and Space Administration (Nasa) constatou que em<br />
épocas de maior atividade solar (explosões solares)<br />
o “buraco” na camada de ozônio diminui e, em épocas<br />
de baixa atividade solar, ele aumenta.<br />
Isso faz sentido, pois como mostram as reações da<br />
página 123, a formação do ozônio na estratosfera ocorre<br />
pela decomposição do oxigênio provocada pela radiação<br />
ultravioleta do Sol. Se a emissão de radiação<br />
ultravioleta diminui (baixa atividade solar), a transformação<br />
de oxigênio em ozônio também vai diminuir.<br />
Como a alteração da atividade do Sol é um evento<br />
periódico, alguns cientistas começaram a supor<br />
que a formação do “buraco” na camada de ozônio<br />
possa fazer parte de um ciclo natural relacionado<br />
às fases em que há redução na atividade solar.<br />
Imagem ultravioleta de satélite que mostra uma explosão solar<br />
(31 ago. 2012). Foi constatado que, quando as atividades solares<br />
são mais intensas, o "buraco" na camada de ozônio se fecha,<br />
e, quando as atividades solares diminuem, o "buraco" na camada<br />
de ozônio aumenta.<br />
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Capítulo 5