Химические реакции в атмосфере и её защитные свойстваж
презентация к уроку на тему

Слайд 1

3. Химические реакции в атмосфере и её защитные свойства. Тема 4: Экологические проблемы химии атмосферы

Слайд 2

« П ередовым бастионом», защищающим наше планету от потока лучей и частиц с высокой энергией, служат верхние слои атмосферы – стратосфера (озоновый экран) и ионосфера ( термо - и экзосфера). Эта защита основана на том, что молекулы и атомы этих зон как бы ловят губительные для живого космические, солнечные лучи и частицы. При этом сами они подвергаются химическим превращениям .

Слайд 3

Фотодиссоциация Ионизация Реакции ионов в атмосфере 3.1 Диссоциативная рекомбинация 3.2 Перенос заряда 3.3 Реакции обмена Основные превращения, происходящие в верхних слоях атмосферы и обуславливающие её защитные свойства

Слайд 4

1. Фотодиссоциация – разделение молекул с образованием свободных радикалов в результате поглощения фотона. Фотоны – это нейтральные элементарные частицы, переносчики электромагнитного излучения. Рисунок 1. Спектр электромагнитных излучений . ИК – область инфракрасного излучения; УФ – область ультрафиолетового излучения; СВЧ – область сверхвысоких частот

Слайд 5

Фотон способен произвести какое-либо химическое взаимодействие со встретившейся ему молекулой или атомом атмосферы лишь в том случае, если он обладает достаточной энергией. Энергия каждого фотона определяется по формуле: Е= hv где h – постоянная Планка (6,62 * 10 -34 Дж∙ с); v - частота излучения. Частота излучаемого света связана с длинной его волны (λ). Таблица 1 – Значение кванта света при различной длине волны Λ , нм 0,1 300 500 700 Е, Дж 2 ∙ 10 -15 6,6 ∙ 10 -19 4 ∙ 10 -19 2,8 ∙ 10- 19

Слайд 6

При этом сами молекулы должны поглощать фотоны, т. е. энер­гия фотона должна превращаться в молекуле в какую-либо энергию другой формы. Примером фотодиссоциации является диссоциация молекул О 2 на атомарный кислород при поглощении молекулами кислоро­да фотонов с минимальной энергией, равной 495 кДж/моль : О 2 + hv -> 2 О К нашему счастью, фотодиссоциация О 2 в верхних слоях атмосферы идет успешно, потому что фотоны эффективно поглощается молекулами кислорода . Это происходит благодаря тому, то в лучистой энергии Солнца присутствуют коротковолновые фотоны с энергией Е >495 кДж/моль, способные разорвать О - О-связь в молекуле кислорода .

Слайд 7

Почему же «к нашему счастью»? Да потому что интенсивное ультрафиолетовое излучение Солнца, достигающее поверхности Земли, повышает частоту раковых заболеваний кожи, способствует возникновению катаракты, повреждает сельскохозяйственные культуры, губительно действует на фитопланктон — микроскопические растения, служащие начальным звеном в пищевых цепях океана (рис. 2 ). Рисунок 2. Негативное воздействие ультрафиолетовых лучей

Слайд 8

Еще одним примером фотодиссоциации является диссоциация Н 2 О под действием облучения : Гидроксильный радикал НО∙ обладает высокой реакционной способностью и способствует очищению атмосферы, .поскольку играет роль детергента , превращающего газы в растворимые вещества, которые легко удаляются из атмосферы с осадками. Радикал взаимодействует практически со всеми химическими соединениями в атмосфере. Правда, очищая ее, гидроксил становится повинным в губительных для озер и лесов «кислотных дождях»! В будущем, по прогнозам, его содержание в атмосфере может уменьшиться. (Подумайте, к каким последствиям это мо­жет привести.) Хотя в верхних слоях атмосферы воды очень мало, она тем не менее вносит свою лепту в защитную функцию атмосферы .

Слайд 9

2. Ионизация — образование ионов из молекул и атомов ,под действием солнечного излучения ( фотоионизация ) и в меньшей мере под действием потоков электронов и протонов, идущих от Солнца. Фотон только тогда сможет ионизировать молекулу или атом, если он обладает опять же достаточной энергией, чтобы вызвать отщепление внешнего электрона. В таблице 2 указаны некото­рые из наиболее важных процессов ионизации в верхних слоях атмосферы; для каждого процесса приведены значения энергии ионизаций (Е) и максимальной длины волны ( λ макс ) фотона, спо­собного вызвать ионизацию.

Слайд 10

Таблица 2. – Реакции ионизации в верхних слоях атмосферы Реакция Энергия ионизации, кДж/моль Максимальная длина волны, нм N 2 + hv -> N 2 + + e - 1495 80,1 O 2 + hv -> O 2 + + e - 1205 99,3 O + hv -> O + + e - 1313 91,2 NO + hv -> hv ->NO + e - 890 134,5

Слайд 11

3. Реакции ионов в атмосфере Диссоциативная рекомбинация — реакция иона с электроном с образованием нейтральной молекулы, которая в разреженных условиях верхней атмосферы быстро диссоциирует :

Слайд 12

Перенос заряда — реакция молекулярного иона с нейтраль­ной частицей, сопровождающаяся переносом электрона. Такая реакция идет только в случае, ес5ти энергия ионизации молекулы, теряющей электрон, меньше энергии ионизации молекулы, обра­зующейся в результате переноса заряда (см. табл. 2). Например : Реакции обмена, которые в отличие от предыдущих процес­сов сопровождаются разрывом химической связи:

Слайд 13

Спасибо за внимание .