Озоновый слой

Цепные реакции. Озоновый слой. Возникновение и разрушение озонового слоя планеты, влияние примесей на этот процесс.

Цепные реакции – реакции, в которых возможность протекания каждого элементарного акта сопряжена с успешным исходом предыдущего акта и, в свою очередь, обусловливает возможность последующего.

Цепные реакции протекают с участием активных центров – атомов, ионов или радикалов (осколков молекул), обладающих неспаренными электронами и проявляющих, вследствие этого, очень высокую реакционную активность. При актах взаимодействия активных центров с молекулами исходных веществ образуются молекулы продукта реакции, а также новые активные частицы – центры, способные к акту взаимодействия. Таким образом, активные центры служат создателями цепей последовательных превращений веществ.

Пример цепной реакции: H₂+Cl₂=2HCl. Эта реакция вызывается действием света. Поглощение кванта лучистой энергии молекулой хлора приводит к ее возбуждению – к появлению в ней энергичных колебаний атомов. Этот процесс фотохимической диссоциации можно выразить уравнением: Cl₂+hv=2Cl·. Данная стация цепной реакции, в которой впервые образуются свободные радикалы, называется зарождением цепи. Число возникших радикалов зависит от числа квантов света, поглощенных молекулами хлора. Если молекулы исходных веществ не распадаются на радикалы при облучении светом, то инициирование реакции может быть осуществлено добавлением в систему специальных веществ – инициаторов, веществ которые легко распадаются с образованием свободных радикалов. Образующиеся атомы хлора легко реагируют с молекулами водорода:Cl·+H₂=HCl+H·. Атом водорода, в свою очередь, легко реагирует с молекулой хлора: H·+ Cl₂= HCl+Cl·. Эта последовательность процессов, называемая звеном цепи, продолжается дальше: число звеньев может достигать 100000. Число полных звеньев цепи, приходящихся в среднем на каждый свободный радикал, получившийся при зарождении цепей, называется длиной цепи. Стадии цепного процесса, приводящие к исчезновению радикалов, называются обрывом цепи. Обрыв цепи может произойти при столкновении свободного атома со стенкой сосуда или при соударении двух активных частиц и одной неактивной.

К цепным реакциям относят и ядерные реакции, где роль активной частицы выполняет нейтрон, проникновение которого в ядро атома может приводить к его распаду, сопровождающемуся выделением большой энергии и образованием новых свободных нейтронов, продолжающих цепь ядерных превращений.

Механизм образования озонового слоя: О₂ + h ν → 2О, О₂ + O → О₃.

Пути гибели озона: озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом: О₃ + h ν → О₂ + О, О₃ + O → 2О₂.

Также имеются еще три цикла гибели озонового слоя:

Азотный цикл (NO_x): N₂O + O(¹D) → NO + NO, О₃ + NO → NO₂ + О₂, NO₂ + О → NO + О₂.

Водородный цикл (HO_x): Н₂O + O → OH + OH, ОН + О₃ → НО₂ + О₂, НО₂ + О₃ → ОН + 2О₂.

Хлорный цикл (ClO_x): CFCl₃ + h ν → CFCl₂ + Cl, Cl + O₃ → ClO + O₂, ClO + O → Cl + O₂.

Дата добавления: 2015-04-24