Экологическая химия. Чибисова Н.В - 67 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

БФУ им. Канта | Калининград

Составители: 

Рубрика: 

65
O
+
(г) + N
2
(г) → N (г) + NО
+
(г) ;
N
2
+
(г) + О (г) → N (г) + NО
+
(г) .
Эти реакции являются экзотермическими и протекают очень легко, при
этом образуется молекулярный ион NО
+
(г). Поскольку энергия ионизации
NО самая низкая из всех частиц, находящихся в верхних слоях атмосферы,
то NО
+
(г)
не может ничем нейтрализоваться и этот ион является преобла-
дающим в данной области. Таким образом, молекулы N
2
, О
2
и NО от-
фильтровывают большую часть опасного (жесткого) ультрафиолетового
излучения на высоте около 100 км.
На высоте более 30 км фотодиссоциация кислорода остается (реак-
ция 1). В мезосфере и стратосфере концентрация молекулярного кислорода
превышает концентрацию атомарного кислорода, поэтому образующиеся
атомы часто сталкиваются с молекулами О
2
, что приводит к образованию
озона:
О (г) + О
2
(г) ↔ О
3
*
+ 105 кДж/моль.
Эта реакция обратима и если частица О
3
*
не отдает избыточную энер-
гию при столкновении с другой (N
2
и О
2
), то молекула распадется. Чем ни-
же к Земле, тем больше концентрация газов N
2
и О
2
, тем чаще столкнове-
ние и стабилизация озона. Но опять же, чем ниже, тем меньше диссоциа-
ция О
2
на атомы, так как отфильтровано излучение с длиной волны 242 нм.
Максимальная скорость образования озона на высоте 50 км, так как мало
атомов кислорода и, следовательно, мало озона.
Молекулы озона сами могут поглощать излучение, и сильнее всего озо-
ном поглощаются фотоны с длиной волны 200 - 310 нм, что очень важно
для нас. Это излучение
другими частицами не поглощается в той мере, как
озоном. При таком излучении все живое не может существовать. «Озоно-
вый щит» играет важную роль в сохранении жизни на Земле.
Обобщенный процесс циклического образования и разложения озона:
О
2
(г) + hν → О (г) + О (г) ;
О
2
(г) +О (г) + М (г) → О
3
(г) + М
*
(г) + выделение тепла ;
О
3
(г) + hν → О
2
(г) + О (г) ;
О (г) + О (г) + М (г)
→ О
2
(г) + М
*
(г) + выделение тепла .
М
*
- любая частица в столкновении.
Результатом данного процесса является превращение ультрафиолетово-
го излучения Солнца в тепловую энергию. Озоновый цикл обеспечивает
повышение температуры в стратосфере (рис. 7.1). В этот цикл вовлекаются
многие химические реакции; общим результатом является разложение озо-
на, например:
О
3
(г) + NO(г) → NО
2
(г) + О
2
(г)
NО
2
(г) + O(г) → NО(г) + О
2
(г) 
                     O+ (г) + N2 (г) → N (г) + NО+ (г) ;
                     N2+ (г) + О (г) → N (г) + NО+ (г) .
   Эти реакции являются экзотермическими и протекают очень легко, при
этом образуется молекулярный ион NО+ (г). Поскольку энергия ионизации
NО самая низкая из всех частиц, находящихся в верхних слоях атмосферы,
то NО+ (г) не может ничем нейтрализоваться и этот ион является преобла-
дающим в данной области. Таким образом, молекулы N2, О2 и NО от-
фильтровывают большую часть опасного (жесткого) ультрафиолетового
излучения на высоте около 100 км.
   На высоте более 30 км фотодиссоциация кислорода остается (реак-
ция 1). В мезосфере и стратосфере концентрация молекулярного кислорода
превышает концентрацию атомарного кислорода, поэтому образующиеся
атомы часто сталкиваются с молекулами О2, что приводит к образованию
озона:
                   О (г) + О2(г) ↔ О3* + 105 кДж/моль.
   Эта реакция обратима и если частица О3* не отдает избыточную энер-
гию при столкновении с другой (N2 и О2), то молекула распадется. Чем ни-
же к Земле, тем больше концентрация газов N2 и О2, тем чаще столкнове-
ние и стабилизация озона. Но опять же, чем ниже, тем меньше диссоциа-
ция О2 на атомы, так как отфильтровано излучение с длиной волны 242 нм.
Максимальная скорость образования озона на высоте 50 км, так как мало
атомов кислорода и, следовательно, мало озона.
   Молекулы озона сами могут поглощать излучение, и сильнее всего озо-
ном поглощаются фотоны с длиной волны 200 - 310 нм, что очень важно
для нас. Это излучение другими частицами не поглощается в той мере, как
озоном. При таком излучении все живое не может существовать. «Озоно-
вый щит» играет важную роль в сохранении жизни на Земле.
   Обобщенный процесс циклического образования и разложения озона:
             О2 (г) + hν → О (г) + О (г) ;
             О2 (г) +О (г) + М (г) → О3 (г) + М* (г) + выделение тепла ;
             О3 (г) + hν → О2 (г) + О (г) ;
             О (г) + О (г) + М (г) → О2 (г) + М* (г) + выделение тепла .
М* - любая частица в столкновении.
    Результатом данного процесса является превращение ультрафиолетово-
го излучения Солнца в тепловую энергию. Озоновый цикл обеспечивает
повышение температуры в стратосфере (рис. 7.1). В этот цикл вовлекаются
многие химические реакции; общим результатом является разложение озо-
на, например:
                       О3(г) + NO(г) → NО2(г) + О2(г)
                        NО2(г) + O(г) → NО(г) + О2(г)

                                                                      65

Страницы