Ozonová vrstva chrání život na Zemi před škodlivým ultrafialovým zářením ze Slunce. Když proto vědci v 70. letech minulého století zjistili, že se ztenčuje, bylo nutné tenhle průšvih rychle řešit.
Jak freony likvidují ozonovou vrstvu?
Mgr. Jan Kolář, Ph.D., a doc. RNDr. Jan Kotek, Ph.D., Přírodovědecká fakulta UK
Ozonová vrstva se nachází asi 20-40 kilometrů nad zemským povrchem. Koncentrace ozonu, tedy tříatomových molekul kyslíku (O3), je zde mnohonásobně vyšší než jinde v atmosféře.
Ozon výborně pohlcuje energetičtější - a nebezpečnější - složku ultrafialového záření s vlnovou délkou kolem 300 nanometrů. Nás i ostatní organismy tím chrání před jeho nežádoucími účinky.
Během 70. let minulého století přinesli vědci důkazy, že atmosférického ozonu celosvětově ubývá. V roce 1985 pak byla objevena ,,ozonová díra" nad Antarktidou, kde se koncentrace O3 na jaře pravidelně snižovala o více než polovinu.
Pátrání po viníkovi tohoto poklesu jasně ukázalo na člověka. Přesněji na člověkem vyráběné freony - uhlovodíky s jedním nebo dvěma atomy uhlíku, v jejichž molekulách jsou atomy vodíku nahrazeny fluorem či chlorem.
Pro svou stálost, nereaktivnost a těkavost se freony masově používaly třeba jako nosné plyny v tlakových sprejích nebo chladicí média v ledničkách. Bohužel ale vyšlo najevo, že zatímco v běžných podmínkách jsou stálé, vysoko v atmosféře to vůbec neplatí.
Chemické reakce v ozonové vrstvě jsou komplikované, nicméně hlavní mechanismus jejího ničení je následující:
o Z molekuly freonu (například CCl3F) se účinkem ultrafialového záření odštěpí atom chloru neboli chlorový radikál.
Termínem radikál označujeme v chemii atom či molekulu s nepárovým elektronem. Radikály bývají velmi reaktivní - pro elektron je totiž energeticky výhodnější se spárovat, takže se snaží co nejrychleji najít ,,kamaráda do dvojice" a vytvořit vazbu.
o Chlorový radikál reaguje s ozonem za vzniku velmi nestálého oxidu chlornatého a běžného dvouatomového kyslíku:
Cl? + O3 -> ClO? + O2
(Při zápisu vzorců značíme nespárovaný elektron v radikálu tečkou.)
o Oxid chlornatý (ClO?) pak reaguje s druhou molekulou ozonu. Vytvoří se dvě molekuly kyslíku O2 a chlorový radikál:
ClO? + O3 -> 2 O2 + Cl?
o Chlorový radikál může reagovat s dalším ozonem a celý cyklus se opakuje, dokud se Cl? nespojí s nějakým jiným radikálem. Této reakci říkáme rekombinace. Nepárové elektrony dvou radikálů se při ní spárují do chemické vazby a vznikne molekula, která už je mnohem méně reaktivní.
Než ale k rekombinaci dojde, stihne jediná molekula freonu zničit až 100 000 molekul ozonu. V podstatě katalyzuje jejich přeměnu na dvouatomový kyslík (O2).
Vědecké důkazy o nebezpečnosti freonů naštěstí přiměly světové politiky, aby se problémem ozonové vrstvy zabývali. V roce 1987 podepsalo 46 zemí takzvaný Montrealský protokol.
Zavázaly se, že postupně přestanou vyrábět i používat freony a nahradí je látkami, které nepoškozují ozonovou vrstvu. V dalších letech se potom k protokolu připojily všechny ostatní členské státy OSN.
Díky tomuto celosvětovému úsilí přestaly koncentrace ozonu klesat a máme reálnou šanci, že se zvolna vrátí na původní hodnoty. Ještě to však potrvá desítky let, protože freony se v ozonové vrstvě odbourávají velice, velice pomalu.
Zdroj: https://www.prirodovedci.cz