化学平衡一、背景资料背景资料1大气臭氧层中的化学平衡地球表面有大气层覆盖,离地面大约12km以上的高空中有一臭氧(O3)层(实质是臭氧浓度较高些),它是地球生命的保护屏障
我们知道,太阳辐射对生命危害极大的是紫外线
当太阳辐射通过臭氧层时,被吸收了约90%的紫外线,或者说把这些紫外辐射能量转变为热量,使地面生命免受伤害
这其中的奥妙就在于臭氧层里存在以下动态平衡的缘故:O2+OO3现在来分析臭氧层中的这一平衡是怎样建立的,又怎样把紫外辐射能转变为热能的
首先,太阳辐射把高空的氧气分子分裂为2个氧原子,性质异常活泼的氧原子跟氧气分子结合成臭氧,O2O+OO2+O→O3然后,在紫外线作用下,臭氧转化成氧气,并放出热量:2O33O2+Q这一反应被看做臭氧能吸收紫外线,即从能量角度看,相当于把紫外辐射能转变成热能
臭氧分解而生成的氧气,又会被太阳辐射作用生成氧原子,氧原子又会和氧气分子结合成臭氧,臭氧又吸收紫外线分解成氧……,所以在臭氧层中,O3、O2和O处于动态平衡,构成了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障
背景资料2“保护臭氧层”成为全球关注的问题近10余年来,人们发现臭氧层的某些部位有巨大的空洞或者支离破碎,造成了地球上相应地区的皮肤疾病发生率增加,研究表明,破坏臭氧层的物质主要是人工合成的致冷剂——氟里昂
氟里昂是一类氟氯烃,如二氟二氯甲烷(CCl2F2)是常见的氟里昂品种,用于冰箱致冷剂、农药喷洒助剂等
氟里昂能破坏臭氧层,完全是因为它的十分稳定的分子结构
扩散到大气层中的氟里昂分子,几乎不跟大气中的任何物质反应,又不溶于水(不能进入水体),因此直接扩散至大气层高空
在臭氧层中,由于强烈的太阳辐射而分解产生氯原子
CCl2F2Cl+CClF2(二氟一氯甲基)氯原子化学性质十分活泼,立即跟臭氧层中氧原子结合,发生一系列反应:Cl+O→ClO(一氧化氯基)ClO+O→O2+Cl