Química da Estratosfera

A Estratosfera é meteorologicamente tranqüila, clara e ensolarada e possui cerca de 90% do Ozônio atmosférico

Possui movimentos de ar em sentido horizontal

Fica situada entre 7 e 17 até 50 km de altitude

Pequena concentração de vapor d'água

Na sua parte inferior, flui uma corrente de ar em jato, conhecida como jet stream, que exerce influência na meteorologia das zonas temperadas

É na Estratosfera que encontra-se a ozonosfera, onde ozônio absorve a radiação ultravioleta do Sol devido a reações fotoquímicas, filtrando-as.

Breve Histórico

O ozônio é o mais importante constituinte da Estratosfera pois as reações químicas associadas a seu ciclo absorvem radiação UV, reduzindo os níveis de radiação na troposfera

Na troposfera o ozônio é altamente nocivo e com grande poder de oxidação

Dobson (cientista britânico) desenvolveu um “spectrofotômetro” para medir a camada de ozônio, o qual é utilizado ainda atualmente. Em reconhecimento a sua contribuição a unidade de medida da camada de ozônio é a unidade Dobson (DU)

Sidney Chapman (cientista britânico) propôs, em 1930, que o ozônio é continuamente produzido através da fotólise de O2 na alta estratosfera (ciclo de Chapman)

Posteriormente, foi constatado que o ciclo de Chapman não é capaz de descrever certas observações na estratosfera;

Então, reações químicas adicionais que consomem ozônio, foram propostas:

Paul Crutzen, em 1970, elucidou o papel dos óxidos de nitrogênio, observando a perda de ozônio como um efeito catalítico do NOx emitido de uma frota de foguetes supersônicos;

Depois, Mario Molina e F. S. Rowland, estudaram o efeito do Cl, através dos CFC’s, sobre o ozônio estratosférico (Prêmio Nobel de Química, 1995);

Em 1985, um grupo de pesquisadores liderados pelo ciêntista Farman descobriu um buraco na camada de ozônio da Antártica;

Consideráveis diminuições anuais de ozônio durante a primavera Antártica têm sido bem documentadas desde 1985 (Jones e Shanklin, 1995);

O mecanismo de Chapman

A formação do Ozônio ocorre na Estratosfera a uma altitude média de 30 km onde os radiação solar ultravioleta tem tamanho de onda menor que 242 nm

O2 + h=> O + O (1)

O átomo de O reage rapidamente com O2 na presença de uma terceira molécula M (O2 ou N2), para formar o Ozônio

O + O2 + M => O3 + M (2)

Na presença de radiação na faixa de 240 a 320 nm temos

O3 + h=> O2 + O (3)

E também podemos ter a seguinte reação

O3 + O => O2 + O2 (4)

Tempo característico numa reação é dado pela concentração da substância, dividido pela taxa da reação.

Logo, na reação (2) temos

No topo da Estratosfera, onde a pressão e [M] são menores, t ~ 100 s. E na Baixa Estratosfera, onde [M] e pressão são maiores, o t é menor.

Aumento da altitude -> aumento da radiação -> mais O2 + h? ? O + O -> aumento do O atômico -> mais O + O2 + M ? O3 + M ->