שכבת האוזון. מהי שכבת האוזון?

ה שכבת האוזון, כשמו כן הוא, היא שכבה או ציפוי הנוצרים על ידי מולקולות גז אוזון (O_{3 (ז)}), צורה אלוטרופית של חמצן שהמולקולה שלה מוצגת להלן:

הוא ממוקם בשכבה מחוץ לאטמוספירה, בגובה שבין 20 ל -35 ק"מ, מכונה סטרטוספירה. אך ניתן למצוא גז זה גם בכמויות קטנות יותר בטרופוספירה (גובה כ -10 ק"מ).

שכבת האוזון ממלאת תפקיד חיוני בשמירה על החיים על כדור הארץ, כמו הוא מסוגל לקלוט עד 99% מהסכום קרינה אולטרה סגולה (UV) מהשמש. מכיוון שלקרינה זו אורכי גל קצרים ואנרגיה גבוהה, יש לה כוח חדירת עור גבוהה. קרינה זו היא שגורמת לשיזוף, אך היא אחראית גם להשפעות מזיקות רבות, מכיוון שהיא עלולה לפגוע ב- DNA (חומצה דאוקסיריבונוקלאית) ולגרום למוטציות גנטיות.

קרינת UV מחולקת לשלוש טווחי אנרגיה מובחנים: UVA (320 ננומטר עד 400 ננומטר), UVB (290 ננומטר עד 320 ננומטר) ו- UVC (200 ננומטר עד 290 ננומטר). ביניהם, המזיק והאנרגטי ביותר הוא UVC, שלמרבה המזל, אינו מגיע לפני כדור הארץ מכיוון שהוא מסונן על ידי השכבה. של אוזון.

אז שכבת האוזון היא באמת מגן רב-תכליתי ויעיל המסייע בהגנה מפני קרינה מזיקה זו. צורות חיים רבות, כגון פלנקטון, שאחראיות לייצר חלק ניכר משלנו חַמצָן.

כמות האוזון בסטרטוספירה אינה קבועה, אך היא ביחס ישר לעוצמת קרינת ה- UV. היווצרות מולקולות של גז זה מתרחשת באמצעות פירוק מולקולות גז חמצן (O_{2 (גרם)}), ויוצר חמצן חופשי שמגיב, בשלב שני, עם גז החמצן:

שלב ראשון:_{2 (גרם)} → 2 O_(ז)

שלב שני:_(ז) + O_{2 (גרם)} → 1_{3 (ז)}

אז נוצר איזון כימי בשכבת האוזון:

2 O_{2 (גרם)} O 1 O_{3 (ז)} + O_(ז) ∆H = + 142.35 kJ / mol

אולם, למרבה הצער, עם הזמן, בני אדם שחררו כמה תרכובות מזהמות שהעבירו את האיזון הזה לעבר הפירוק אוֹזוֹן, מקטין את ריכוזו בסטרטוספירה ומשאיר את כדור הארץ לא מוגן יותר.

אחד הגורמים הגדולים ביותר להרס שכבת אוזון הם CFC (כלורופלואור פחמנים, הידוע גם בשם Fréons®), שהם תרכובות שנוצרו על ידי אטומי פחמן, פלואור וכלור. CFCs משוחררים לאטמוספרה בעיקר באמצעות השימוש בהם כמונע תרסיס (תרסיסים), במקררים ובמקררים, כחומר הרחבה של פלסטיק ובממיסים לניקוי מעגלים אלקטרוניים.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

כפי שניתן לראות מהתגובות למטה, כאשר CFC פוגע בסטרטוספירה, קרינת השמש מפרקת את המולקולות שלה ומשחררת כלור. כלור, בתורו, מגיב עם אוזון וזה מפחית את ריכוזו:

CH₃Çℓ_(ז) → CH_3(ז)+Çℓ_(ז)

Çℓ_(ז) + O_{3 (ז)} → גℓאו_(ז) + O_{2 (גרם)}

בנוסף, ה- Cℓהנוצר מגיב גם עם אטומי החמצן החופשיים באטמוספירה, ומשחרר יותר אטומי כלור, שיגיבו עם האוזון, ויהרסו יותר ויותר את שכבת המגן שלנו:

ClO_(ז) + O_(ז) → קל_(ז) + O_{2 (גרם)}

המקום שנפגע הכי קשה הוא אנטארקטיקה, שם החור בשכבת האוזון היה גדול פי שניים מאירופה בספטמבר 2000. לוויין ניטור האוזון של נאס"א תיעד את החור הגדול ביותר שנראה אי פעם מעל אנטארקטיקה, שגודלו כ -28.3 מיליון קמ"ר, המייצג יותר מפי שלושה משטח אוסטרליה. מצב זה גרוע יותר באנטארקטיקה מכיוון ששם היווצרות אטומי הכלור גדולה מאוד ונשארת ללא שינוי, בגלל הלא טיפוסי עננים סטרטוספריים נוצרו במהלך החורף האוסטרלי, ועל פני חלקיקי העננים הללו התגובות מתרחשות מוצג.

תמונת לוויין של נאס"א של "חור" בשכבת האוזון מעל אנטארקטיקה, ספטמבר 2000

ההשלכות האפשריות של הרס שכבת האוזון הןעלייה בשכיחות סרטן העור עקב פעולת קרניים אולטרה סגולות והעצמת ההתחממות הגלובלית, מה שמוביל לתוצאות קטסטרופליות שונות, כגון התכה של קרחונים קוטביים, העלאת מפלס המים באזור אוקיינוסים.

אבל עדיין יש שביב של תקווה מאז 2000 הריכוזים בCFCs ירדו בכמעט אחוז בשנה.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה