La química es un arte "Me lo contaron y lo olvidé, lo vi y lo entendí, lo hice y lo aprendí"

viernes, 6 de mayo de 2011

El Ozono: una Capa de Vida.

Hace ya más de dos décadas, en 1974, los científicos Molina y Rowland sugirieron la posibilidad de que ciertos gases en muy pequeñas concentraciones estuviesen provocando la destrucción masiva del ya mundialmente conocido ozono (O3), y provocando el temido agujero. Dada la importancia fundamental de este gas, que absorbe la radiación U.V., altamente nociva para los seres vivos, no tardaron en tomarse medidas drásticas para retirar los gases dañinos para el ozono, los llamados clorofluorocarbonados, CFCs, sumamente extendidos como gases propelentes es sprays y como gases para los refrigeradores. En este artículo estudiaremos brevemente las reacciones de creación y destrucción de este gas minoritario paro de suma importancia para la vida.
La molécula de ozono, O3, es una especie sumamente reactiva que se encuentra en la atmósfera en muy baja concentración (aproximadamente, cuatro moléculas de cada cien millones son O3). El origen de esta molécula se encuentra en la absorción de radiación UV por parte del oxígeno molecular, O2, según la reacción:

siendo M un tercer cuerpo, necesario para que tenga lugar la reacción, que absorbe parte de la energía del choque. Por otra parte, el ozono se destruye de forma natural para dar oxígeno, absorbiendo radiación UV y visible en una amplia región del espectro electromagnético según la reacción:

Esta reacción de absorción de luz UV es de suma importancia, ya que la luz que absorbe el ozono al destruirse causaría daños mortales a los seres vivos, ya que absorbe la misma radiación UV que las moléculas de ADN de los mismos.
En ausencia de otros gases, hay un equilibrio entre la producción y la destrucción de ozono, de manera que la zona en la que la concentración de ozono es máxima se encuentra a unos 25 km de altura, ya que es la zona donde la producción predomina más claramente sobre la destrucción.
La destrucción masiva de la capa de ozono está provocada por una sucesión fatal de causas, cuyo primer paso es la liberación al nivel de tierra, y posterior difusión por toda la atmósfera, de los gases CFCs. Aunque estas especies son muy inertes, cuando la radiación solar incide sobre ellas, se transforman en especies mucho más reactivas (ClO, BrO). Por fortuna, la nitrificación de los suelos, que libera N2O, conlleva la desactivación de una gran proporción (cerca del 99%) de estas especies, ya que los óxidos de nitrógeno reaccionan con los productos reactivos anteriormente mencionados para dar lugar a especies mucho más estables (ClONO2, BrONO2, HCl), que no contribuyen significativamente a la destrucción de ozono.
Así pues, se precisan ciertas condiciones para que se produzca la destrucción del ozono. Estas condiciones se dan en los polos, especialmente en el polo sur. En el invierno austral, cuando la insolación es prácticamente nula, se alcanzan temperaturas en determinadas zonas de la atmósfera de hasta -80ºC, pudiéndose condensar HNO3 Y HCl. Además, el régimen de circulación de los vientos a nivel planetario es tal que en la zona del polo sur no hay prácticamente intercambio de materia con el resto de la atmósfera. La existencia de las llamadas nubes estratosféricas polares, PSCs, que son nubes de partículas de hielo que se forman en la estratosfera, permite que se den las siguientes reacciones:

Como resultado, se libera cloro molecular, responsable de un ciclo catalítico en el que se destruye el ozono, pero el cloro no se consume, quedando libre para destruir otras moléculas de ozono. Este ciclo catalítico se produce por acción combinada de cloro y oxígeno atómico cuando, recién acabado el invierno austral, se produce la disociación de Cl2 y O2 debida a la radiación solar:

Cuando se forma esta nueva especie, ClO, comienza el ciclo catalítico de destrucción de ozono, basado en estas reacciones:

El resultado del ciclo es: 2O3 + hn (catalizado por Cl) --> 3O2. Todo el ozono se destruye en las zonas en las que existe cloro molecular y el proceso continúa hasta que, bien entrada la primavera, cambia el régimen planetario de vientos y entra materia a la zona polar, de forma que el cloro se desactiva. Un proceso similar ocurre con el bromo. Estas reacciones catalíticas perjudican seriamente la capa de ozono y ponen en peligro cualquier forma de vida en la superficie terrestre. La única medida que el hombre puede tomar, y que de hecho ya ha tomado, es eliminar la emisión de CFCs. Así, en un plazo razonablemente largo (de unos cincuenta años) se espera que las reacciones inducidas por la luz en la atmósfera vuelvan a producir una concentración de ozono similar a la que había varias décadas atrás. Mientras tanto, el uso de cremas de protección solar de factores elevados, así como evitar la exposición al sol en las horas centrales del día son medidas altamente recomendables.

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