Exercícios: Formação e decomposição do ozono

O ozono, O₃, forma uma camada na estratosfera, a cerca de 15 a 35 km de altitude, que absorve a maior parte da radiação ultravioleta (UV) emitida pelo Sol.

1. a) Indica a função protetora da camada de ozono para os seres vivos à superfície da Terra.
2. b) Escreve a equação química acertada da formação global do ozono a partir do oxigénio: $\text{O}_2\ \text{(g)} \rightarrow \text{O}_3\ \text{(g)}$.
3. c) Nas cidades, o ozono ao nível do solo é um poluente indesejável. Explica por que o mesmo gás é benéfico na estratosfera e prejudicial na troposfera.

A formação e a decomposição do ozono na estratosfera resumem-se num ciclo mantido pela radiação UV do Sol, como se mostra na figura:

etapa 1: $\text{O}_2 + \text{radiação UV} \rightarrow 2\ \text{O}\cdot$ (fotólise do oxigénio)

etapa 2: $\text{O}\cdot + \text{O}_2 \rightarrow \text{O}_3$

etapa 3: $\text{O}_3 + \text{radiação UV} \rightarrow \text{O}_2 + \text{O}\cdot$

1. a) Identifica as etapas do ciclo que são reações fotoquímicas, justificando.
2. b) Os átomos de oxigénio livres, O·, são radicais livres: têm eletrões por emparelhar e são muito reativos. Explica por que razão existem na estratosfera apenas em quantidades muito pequenas.
3. c) Somando as três etapas, verifica o que acontece ao balanço global de ozono e de radicais e explica como este ciclo absorve continuamente radiação UV sem que o ozono se esgote, num equilíbrio dinâmico.

Os CFC (clorofluorocarbonetos), usados durante décadas em frigoríficos e sprays, sobem até à estratosfera, onde a radiação UV liberta deles átomos de cloro. O cloro livre destrói o ozono em cadeia:

$\text{Cl}\cdot + \text{O}_3 \rightarrow \text{ClO}\cdot + \text{O}_2$

$\text{ClO}\cdot + \text{O}\cdot \rightarrow \text{Cl}\cdot + \text{O}_2$

1. a) Escreve a equação global que resulta da soma das duas etapas.
2. b) Explica por que razão o cloro atua como catalisador nesta destruição e como um único átomo de cloro pode destruir milhares de moléculas de ozono antes de ser removido da estratosfera.
3. c) Relaciona a proibição dos CFC, decidida no Protocolo de Montreal (1987) e aplicada na União Europeia, com a recuperação gradual da camada de ozono observada sobre a Antártida nas últimas décadas e com o facto de o IPMA continuar a divulgar o índice UV nas previsões para Portugal.