오존의 인공적인 분해. 오존층의 파괴

오존의 인공적인 분해. 오존층의 파괴

 

 

염화불화탄소(CFC)가 오존층을 없애는 원리

 

 

 

CFCl3와 같은 chlorofluorocarbons(CFCs)는 화학적으로 매우 안정하다.

---> 질소기체나 비활성기체처럼 다른 물질과 잘 반응하지 않는다.

---> 자연적으로 잘 분해되지 않는다.

 

 

 

이런 CFC의 화학적 특성(장점) 때문에,

예전에 헤어스프레이, 소화기 등의 분사제로,

냉장고, 냉동기의 냉매로,

반도체 회로기판 세정제, 스티로폼 제조시 발포제 등등으로

많이 사용되었다.

( 참고: 네이버 백과사전 )

 

 

 

그러나 CFC는 “광화학적으로는 매우 불안정”하다.

---> 190~225 nm 파장의 UV 빛을 흡수하면, C-Cl 결합이 파괴된다.

 

The C–Cl bond is easily broken

when the molecule absorbs radiation with a wavelength 190~225 nm.

( 상당기간 동안 이런 사실을 인간들은 몰랐다. )

 

 

 

헤어스프레이 등에서 배출된 CFC가

상승기류를 타고 상승하여 성층권에 도달한다.

---> 190~225 nm 파장의 빛은 대류권에서는 세기가 약하지만

(대류권까지는 많이 도달하지 않는다.), 성층권에서는 강하다.

---> CFC는 강한 자외선에 의해 C–Cl 결합이 파괴된다.

 

 

 

CFCl3에서 떨어져 나온 Cl이 오존과 충돌하면, ClO와 O2가 생성된다.

---> 오존 파괴.

 

 

 

ClO는 주변에 있는 O 원자와 충돌하면, Cl이 다시 생성된다.

---> Cl의 재생.

---> 단 1개의 CFC 분자가 성층권에 올라가더라도

오존 파괴에 큰 영향을 끼치는 이유.

 

 

 

1) CFCl3(g) + hν → CFCl2(g) + Cl(g) ... Cl의 생성

2) Cl(g) + O3(g) → ClO(g) + O2(g) ... 오존의 파괴

3) ClO(g) + O(g) → Cl(g) + O2(g) ... Cl의 재생

 

 

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[참고] 오존홀 (ozone hole, 오존 구멍)

프레온가스(CFCs) 등과 같은 물질에 의해 성층권에 존재하는 오존이 파괴되어

마치 구멍이 뚫린 것처럼 오존의 농도가 매우 낮은 영역을 오존홀이라 한다.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7350 ] 오존의 자연적인 분해

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2312 ] CFC의 종류 및 명명법

 

 

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[Ozone depletion due to nitrous oxide, N2O]

 

 

Cl이 오존을 파괴하고, 재생되고, 다시 오존을 파괴하는 순환 반응과

NO가 오존을 파괴하고, 재생되고, 다시 오존을 파괴하는 순환 반응은 같다.

 

 

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[참고] The impact on the ozone layer from NOx produced by terrestrial gamma ray flashes

 

The following set of equations gives the catalytic cycle triggering O3 loss

NO + O3 → NO2 + O2

NO2 + O → NO + O2

where the net result is O3 + O → 2O2.

[Crutzen, 1970; Chamberlain and Hunten, 1990; Johnston, 1992]

 

 

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In atmospheric chemistry, NOx is a generic term for the nitrogen oxides that are most relevant for air pollution, namely nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2).

These gases contribute to the formation of smog and acid rain, as well as affecting tropospheric ozone.

[ 출처 https://en.wikipedia.org/wiki/NOx ]

 

---> NOx는 성층권의 오존, 즉 오존층의 오존이 아닌, 대류권의 오존에 영향을 미친다.

 

 

 

 

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