طبقة الأوزون. ما هي طبقة الاوزون؟

ال طبقة الأوزون ، كما يوحي الاسم ، هي طبقة أو طبقة تتكون من جزيئات غاز الأوزون (O_{3 (ز)}) ، شكل متآصل من الأكسجين يظهر جزيءه أدناه:

يقع في طبقة خارج الغلاف الجوي ، على ارتفاع يتراوح بين 20 و 35 كم ، ويطلق عليها اسم الستراتوسفير. ولكن يمكن أيضًا العثور على هذا الغاز بكميات أصغر في طبقة التروبوسفير (ارتفاع حوالي 10 كم).

تلعب طبقة الأوزون دورًا حيويًا في الحفاظ على الحياة على الأرض ، مثل إنه قادر على امتصاص ما يصل إلى 99٪ من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس. نظرًا لأن هذا الإشعاع له أطوال موجية قصيرة وطاقة عالية ، فإنه يتمتع بقوة اختراق عالية للجلد. هذا الإشعاع هو الذي يسبب التسمير ، ولكنه مسؤول أيضًا عن العديد من الآثار الضارة ، حيث يمكن أن يتلف الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) ، مما يسبب طفرات جينية.

تنقسم الأشعة فوق البنفسجية إلى ثلاثة نطاقات طاقة مميزة: UVA (320 نانومتر إلى 400 نانومتر) ، UVB (290 نانومتر إلى 320 نانومتر) و UVC (200 نانومتر إلى 290 نانومتر). من بينها ، أكثرها ضررًا وطاقة هو UVC ، الذي ، لحسن الحظ ، لا يصل إلى سطح الأرض لأنه يتم ترشيحه بواسطة الطبقة. من الأوزون.

لذا ، فإن طبقة الأوزون هي حقًا درع متعدد الاستخدامات وفعال يساعد على الحماية من هذا الإشعاع الضار. العديد من أشكال الحياة ، مثل العوالق ، المسؤولة عن إنتاج الكثير من حياتنا الأكسجين.

كمية الأوزون في الستراتوسفير ليست ثابتة ، لكنها تتناسب طرديًا مع شدة الأشعة فوق البنفسجية. يحدث تكوين جزيئات هذا الغاز من خلال تحلل جزيئات غاز الأكسجين (O_{2 (ز)}) ، مكونًا أكسجينًا حرًا يتفاعل ، في الخطوة الثانية ، مع غاز الأكسجين:

الخطوة الأولى:_{2 (ز)} → 2 س_(ز)

المرحلة الثانية:_(ز) + س_{2 (ز)} → 1_{3 (ز)}

ثم يتم تكوين توازن كيميائي في طبقة الأوزون:

2 س_{2 (ز)} ↔ 1 س_{3 (ز)} + س_(ز) ∆H = + 142.35 كيلوجول / مول

لسوء الحظ ، مع مرور الوقت ، أطلق البشر بعض المركبات الملوثة التي حولت هذا التوازن نحو تحلل الأوزون، مما يقلل من تركيزه في الستراتوسفير ويترك الكوكب أكثر بدون حماية.

من أكبر أسباب تدمير طبقة الأوزون عبارة عن مركبات الكلوروفلوروكربون (Chlorofluorocarbons ، والمعروفة أيضًا باسم Fréons®) ، وهي مركبات تتكون من ذرات الكربون والفلور والكلور. يتم إطلاق مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي بشكل أساسي من خلال استخدامها كوقود دافع للهباء (بخاخات) ، في الثلاجات والثلاجات ، كعامل توسع للبلاستيك وفي المذيبات لتنظيف الدوائر الإلكترونية.

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

كما ترون من التفاعلات أدناه ، عندما يضرب الكلوروفلوروكربون طبقة الستراتوسفير ، يكسر الإشعاع الشمسي جزيئاته ويطلق الكلور. يتفاعل الكلور بدوره مع الأوزون وهذا يقلل من تركيزه:

CH₃جℓ_(ز) → CH_3(ز)+جℓ_(ز)

جℓ_(ز) + س_{3 (ز)} → جℓا_(ز) + س_{2 (ز)}

بالإضافة إلى ذلك ، فإن Cℓيتفاعل المكون المتشكل أيضًا مع ذرات الأكسجين الحرة في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من ذرات الكلور ، والتي ستتفاعل مع الأوزون ، مما يؤدي إلى تدمير طبقة الحماية لدينا بشكل متزايد:

ClO_(ز) + س_(ز) → Cl_(ز) + س_{2 (ز)}

المنطقة الأكثر تضررا هي القارة القطبية الجنوبية ، حيث كان ثقب طبقة الأوزون أكبر بمرتين من أوروبا في سبتمبر 2000. سجل القمر الصناعي لمراقبة الأوزون التابع لناسا أكبر حفرة شوهدت على الإطلاق فوق القارة القطبية الجنوبية ، تبلغ مساحتها حوالي 28.3 مليون كيلومتر مربع ، وهي تمثل أكثر من ثلاثة أضعاف مساحة أستراليا. هذا الوضع أسوأ في القارة القطبية الجنوبية لأن تكوين ذرات الكلور كبير جدًا ولا يتغير ، بسبب الحالة غير النمطية تشكلت غيوم الستراتوسفير خلال فصل الشتاء الأسترالي ، وتحدث التفاعلات على سطح جزيئات هذه الغيوم مبين.

ناسا صورة أقمار صناعية لـ "ثقب" في طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية ، سبتمبر 2000

العواقب المحتملة لتدمير طبقة الأوزون هيزيادة معدل الإصابة بسرطان الجلد نتيجة تأثير الأشعة فوق البنفسجية ، واشتداد ظاهرة الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى العديد من النتائج الكارثية ، مثل ذوبان الأنهار الجليدية القطبية ، ورفع منسوب المياه في المحيطات.

ولكن لا يزال هناك بصيص من الأمل منذ عام 2000 التركيزات فيانخفضت مركبات الكربون الكلورية فلورية بنحو واحد في المائة سنويًا.

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء