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Umweltschutz (Fach) / Ozon (Lektion)
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- Stickstoffmonoxid NO
- Entstehung Stickstoffmonoxid in Explosionsmotoren, Gasturbinen, beim Schweißen, aus Luftstickstoff
- Stickstoffdioxid NO2
- Entstehung Stickstoffdioxid Weiteroxidation von NO in Luft
- Auswirkungen NO2 auf den Mensch (2) verätzt die feuchten Schleimhäute der Atemwege, schädigt Hämoglobin
- Salpetersäure HNO3 (NO2 in feuchter Luft mit Wasser)
- Nitration NO3 (-)
- Ozon O3
- Ozon Reaktivität viel aggressiver als O2, nicht so stabil -> greift organische Substanzen an (Pflanzenblätter, Atemwege) (Gummi zerbröckelt)
- greift Ozon Edelmetalle an? nein
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- Troposphäre Höhe unterste Schicht der Atmosphäre bis 10 km über NN
- Stratosphäre Höhe ab 10 km bis 50 km über NN
- zwischen Troposphäre und Stratosphäre Tropopause (Schicht mit niedrigster Temperatur, Diffusionsbremse)
- Temperatur der Stratosphäre nach oben hin? steigt wieder auf 0°C an (bei Ozonaufbau und Ozonabbau durch Sonnenstrahlung entsteht Wärme)
- je wärmer die Troposphäre desto x die Stratosphäre kälter -> Ozonabbau, Bildung PSC
- je x die Stratosphäre im arktischen Winter umso größer ist das Ozonloch im Frühjahr darauf kälter
- Ozonaufbau und -abbau welcher Zyklus? Chapman-Zyklus
- Ozonaufbau und -abbau durch welche Reaktion? Photodissoziation (mit UV-C/B-Licht)
- Ozonaufbau bei welcher Wellenlänge? lambda < 240 nm
- Ozonaufbau Reaktion 1. Schritt O2 -(hv)-> 2 .O. (brechen O2-Moleküle auf, UV-Strahlen werden absorbiert)
- Ozonaufbau Reaktion 2. Schritt O2 + .O. -> O3
- Ozonabbau bei welcher Wellenlänge? lambda < 310 nm
- Ozonabbau Reaktion 1. Schritt 2O3 -(hv)-> 2O2 + 2 .O. (O3-Moleküle in O2 und Radikal spalten)
- Ozonabbau Reaktion 2. Schritt 2O2 + 2 .O. -> 3O2
- ab welcher Wellenlänge gelangt UV-Licht auf den Erdboden? ca. 310 nm
- falls kurzwellige UV-Strahlung auf Erdboden gelangen würde würde Fortbestands des Lebens auf der Erde gefährden -> Absterben des Meeresplanktons
- DU = Dobson Unit 1 mm = wie viele DU?
- DU Wert gesunde Ozonschicht 320 DU
- kritischer DU Wert ab wann? Werte unter 220 DU -> zu wenig O3 für UV-Schutz = Ozonloch
- Treibhausgas (3) CO2, CH4, N2O
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- 2 Ozonkiller N2O, Chlor aus FCKW
- Lachgas (Distickstoffmonoxid) N2O
- Herkunft Lachgas stammt aus der Landwirtschaft, Überdüngung mit Stickstoff -> Bakterien bauen den Dünger ab, erzeugen N2O
- Ozonabbau durch Lachgas N2O + O3 -> 2 NO + O2 (nimmt O weg) oder N2O + .O. -> 2NO (fängt O ab)
- Chlormonoxid ClO -> nur bei niedrigen Temperaturen (-20°C) stabil
- Herkunft stratosphärisches Chlor Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW): Kältemittel Frigen (CCl2F2)
- Bildung von Chlormonoxid aus Frigen CCl2F2 + 2H2O -(hv)-> CH2F2 + 2 ClO + H2
- Ozonabbau durch Chlormonoxid ClO + .O. -> Cl (hoch reaktiv) + O2 -> unterbindet Ozonbildung
- Ozonabbau durch Chlormonoxid 2 Cl + O3 -> ClO + O2 -> baut Ozon ab
- Problematik Chlor geschlossener Kreislauf -> minimale Mengen sind für den Ozonabbau ausreichend -> wirkt als Katalysator
- Chlorstopper NO2 -> bremst den Ozonabbau
- Stickstoffdioxid NO2
- Bindung von Chlormonoxid durch Stickstoffdioxid ClO + NO2 -> ClONO2
- Chlornitrat ClONO2 -> nur bei niedrigen Temperaturen stabil
- Entstehung von Polar Stratospheric Clouds (PSC) im antarktischen Winter (lange Polarnacht) bildet sich geschlossener Luftwirbel über den Polen aus -> Luft wird bis zu -80°C kalt -> es bilden sich PSC
- PSC (Eiskristalle) enthalten (3) HCl, (HNO3), ClONO2
- Zerfall von Chlornitrat durch HCl ClONO2 + HCl -> HNO3 + Cl2 (frei)
- Entfernung HNO3 aus der Stratosphäre bleibt an Eiskristall gebunden, sinkt mit ihm zu Boden -> NO2 aus der Stratosphäre entfernte
- warum auf der Nordhalbkugel kein stabiles Ozonloch? polarer Vortex (geschlossene Luftwirbel) kann sich wegen meteorologischen Strömungen nicht so ungestört ausbilden
- dennoch PSC auch über der Nordhalbkugel? ja, Treibhauseffekt begünstigt Abkühlung(!) der Stratosphäre und Bildung der PSC