El ozono, O3, es una
forma alotrópica del oxígeno. Al igual que otras muchas, puede ser una
sustancia dañina o beneficiosa, dependiendo de su localización y concentración.
En la atmósfera próxima a la superficie terrestre, es decir, el aire que
respiramos, el ozono es un gas tóxico e irritante; a unos 40-50 km por encima
de nosotros, en la estratosfera, esta misma sustancia forma una capa de gas
gracias a la cual se mantiene la vida al protegernos de los efectos catastróficos
de la radiación solar ultravioleta.
Vamos a empezar viendo sus
efectos contaminantes. Las moléculas de ozono contienen más energía y son menos
estables que las más comunes de oxígeno (O2). La reacción de
equilibrio es (reacción 1):
3 O2 (g) ↔2 O3(g)
→En este sentido de la reacción
se absorbe energía
←En este sentido de la reacción
se libera energía
La concentración media de ozono
en la atmósfera es de 0.025 ppm (partes por millón) frente a la del oxígeno que
es 210000 ppm. La concentración de ozono en ciudades con una alta
contaminación, como Madrid, puede alcanzar hasta 1 ppm. Dependiendo de las
condiciones de salud de cada individuo y del tiempo de exposición, esta
concentración puede ser suficiente para provocar, en mayor o menor grado,
dolores de garganta, irritación bronquial o tos. Concentraciones superiores
podrían poner en peligro la vida humana. El ozono es letal para formas de vida
más sencillas, como las bacterias, por cuya razón se emplea como desinfectante
(bajo estrictas condiciones de seguridad).
Una fuente artificial de ozono es
la reacción entre el dióxido de nitrógeno (NO2, que procede de los
tubos de escape de los coches) con la energía solar:
NO2 (g)
+ Radiación → NO
(g) +
O (g)
O (g) + O2 (g) → O3
(g)
En los meses de verano, en los
cuales la radiación solar es más elevada, esta reacción es la responsable del
aumento sustancial de la contamnación en los entornos de las grandes ciudades;
contaminación que alcanza sus niveles máximos en las horas centrales del día
(el tráfico y la radiación alcanzan su máximo), pero desciende por las noches
cuando la reacción 1 se desplaza
hacia la formación de oxígeno (O2) que es más estable.
El ozono en la estratosfera se
forma por la acción de la luz ultravioleta de longitud de onda corta que
proviene de la radiación del sol. Esta radiación es capaz de romper la molécula
de oxígeno (O2) en sus átomos constituyentes:
O2 (g) → 2
O (g)
Estas especies atómicas se
combinan rápidamente con otra molécula de oxígeno (O2) para formar
una molécula de ozono (O3):
O (g) + O2 (g) + M
(g) → O3(g) + M
(g)
M = Molécula que
absorbe la energía liberada al formarse el enlace O – O en el ozono (puede ser
oxígeno (O2) o nitrógeno (N2), por ejemplo)
En la actualidad nadie duda que
el género humano ha contribuido y está contribuyendo a dañar la capa de ozono
de la estratosfera mediante la emisión a la atmósfera de los componentes
químicos conocidos genéricamente como clorofluormetanos (CFCs). Estos
compuestos que derivan del metano (CH4), han sustituido los átomos
de hidrógeno por átomos de flúor (F) y/o cloro (Cl) en diferentes proporciones.
Estos compuestos químicos han sido utilizados como agentes propelentes en
aerosoles (sprays) y en los refrigerantes.
La peculiaridad de estas sustancias
químicas es que en los niveles más bajos de la atmósfera son muy estables (se
encuentran protegidos por la sustancia que luego destruirán, el ozono). Sin
embargo, al ascender por la atmósfera y alcanzar las capas más altas reaccionan
con las moléculas de ozono (O3) que se encuentran en mayor
concentración. Esta reacción está favorecida por la radiación ultravioleta que
se encuentra en esa capa de la atmósfera.
CF2Cl2 (g) → CF2Cl∙
(g) + Cl∙ (g)
Cl∙ (g) + O3 (g) → ClO
(g) +
O2 (g)
ClO (g) + O (g)
→ Cl∙ (g) + O2
(g)
Las especies químicas de la forma
X∙, reciben el nombre genérico de radicales y son sustancias químicas que
presentan uno o más electrones
desapareados (libres) que les hace muy reactivas
Obsérvese como en la última reacción
se vuelve a regenerar un átomo de cloro, esto significa que puede ser capaz de
volver a destruir otra molécula de ozono (O3). Si tenemos en cuenta
que el período de vida en la atmósfera de un átomo de cloro es de 1 a 2 años,
esto significa que es capaz de destruir unas 100.000 moléculas de ozono
mientras se encuentra presente en ella. Por otro lado, cuando una molécula de
ozono se destruye, no se vuelve a regenerar. Teniendo en cuenta que la capa de
ozono es nuestro principal escudo frente a la radiación ultravioleta que llega
del Sol, las consecuencias de su destrucción para el ser humano y el desarrollo
de la vida en el planeta quedan claras.
Evolución del agujero en la capa de ozono
