1) O documento discute a formação e decomposição do ozono na estratosfera, especificamente o ciclo ozônio-oxigênio em que o ozono é formado e decomposto por reações químicas induzidas pela radiação ultravioleta solar. 2) A camada de ozono na estratosfera filtra a maior parte da radiação UV prejudicial que impede de atingir a superfície da Terra, protegendo a vida. 3) Com o tempo, a camada de ozono tem diminuído de espessura, ex

1. Escola Secundária/3 de Amarante Disciplina: Química A  Formação e decomposição do Ozono na Estratosfera.  A camada de Ozono. 1 Escola Secundária/3 de Amarante Química A Ano lectivo: 2010/2011

2. Introdução Ao longo deste trabalho pretendemos esclarecer as nossas dúvidas e dos restantes colegas. Iremos responder a todo o tipo de questões que são colocadas a cerca deste tema no que diz respeito ao mundo químico. Todo o nossa tema gira a volta de um assunto: “O Ozono” 2 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

3. 3 A atmosfera

4. A Atmosfera Escola Secundária/3 de Amarante Química A A atmosfera é a mistura de gases que envolve a Terra e que acompanha os seus movimentos de rotação e translação. O limite da atmosfera é de cerca de 1000 km acima do nível do mar, mas 99% da massa que constitui a atmosfera localiza-se abaixo dos 40 km de altitude. 4

6. Composição química da atmosfera: 6 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

7. Escola Secundária/3 de Amarante Química A A atmosfera é composta pelas seguintes camadas: Troposfera(até cerca de 15 km de altitude) Estratosfera(de 15 km a 50 km) Mesosfera (de 50 km a 80 km) Termosfera(de 80 km a 800 km) Exosfera (mais de 800 km acima do nível do mar) 7

8. Troposfera (até cerca de 15 km de altitude) Varia entre 8 km (pólos) até 15 km (equador) e contém 80% em massa dos gases atmosféricos. O ar diminui de temperatura com a altitude, até atingir cerca de -60ºC. A zona limite designa-se por tropopausa, de temperatura constante. 8 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

9. Estratosfera (de 15 km a 50 km) Esta é a camada à qual iremos dar mais importância, pois o nosso tema da evidência a esta camada pois é nesta que existe uma vasta concentração de Ozono, ou seja, contém a camada de ozono. Na Estratosfera, a temperatura aumenta desde -60ºC até cerca de 0ºC, devendo-se este aumento à interacção química e térmica entre a radiação solar e os gases aí existentes, sendo as radiações por isso responsáveis radiações UV, de energia compreendida entre 6,6 x 10-19 J e 9,9 x 10-19 J.- A zona limite designa-se por estratopausa, de temperatura constante. 9 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

10. Mesosfera(de 50 km a 80 km) Camada mais fria da atmosfera, diminuindo, de novo, a temperatura com a altitude, atingindo os -100ºC, pois a absorção de radiação solar é muito fraca. A zona limite designa-se por mesopausa. 10 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

11. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Termosfera(de 80 km a 800 km) Atingem-se as temperaturas mais elevadas, podendo atingir-se os 2000ºC, devido à absorção das radiações de energia superior a 9,9 x 10-19 J, verificando-se, novamente, a conjugação dos efeitos térmico e químico das radiações. 11

12. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Exosfera (mais de 800 km acima do nível do mar) Parte exterior da atmosfera e que se dilui no espaço. 12

13. Nota: Antes de começarmos a estudar o Ozono iremos abordar um pouco os raios U.V. pois estes são o “motor” que estão por detrás da génese e decomposição do Ozono para assim melhor compreenderem este processo. 13

14. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Os raios U.V. (Ultravioleta) (UV) é a radiação electromagnética ou os raios ultravioletas com um comprimento de onda menor que a da luz visível e maior que a dos raios X, de 380 nm a 1 nm. O nome significa mais alta que (além do) violeta (do latim ultra), pelo fato que o violeta é a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior frequência. A radiação U.V. faz parte da luz solar que atinge o nosso planeta que é essencial para a preservação do calor e a existência da vida. 14

15. 15 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

16. As radiações U.V. encontram-se subdivididas em vários subtipos. As mais conhecidas são: UVA, UVB, UVC. 16 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

17. Os efeitos da radiação U.V. na pele Escola Secundária/3 de Amarante Química A As radiações U.V. podem causar vários danos na pele, dependendo ao subtipo a que somos expostos(sendo as UVC as mais perigosas) , á quantidade , ao tempo de exposição e á sensibilidade da pele. 17

18. Quando expostos às radiações UV estas penetram nas várias camadas de pele desencadeando uma serie de reacções químicas. O exemplo mais comum é as reacções fisiológicas de adaptação da pele, provocando a síntese do pigmento natural da pele – a melanina de que resulta o escurecimento e o aumento de espessura da mesma. Numa escala maior estas reacções podem danificar as células e o seu conteúdo genético( nos casos mais extremos). Isto pode levar apenas a danos superficiais como as queimaduras, até a doenças graves como o cancro. 18 Escola Secundária/3 de Amarante Química A Como é que as radiações U.V. afectam a nossa pele

19. 19 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

20. 20 O Ozono e os filtros solares

21. O Ozono Escola Secundária/3 de Amarante Química A O ozono é uma substância elementar gasosa bastante oxidante, azul pálida, muito venenosa, bastante instável e com um odor desagradável. A sua inalação, mesmo feita em quantidades reduzidas, pode ser mortal ao Homem. É uma forma alotrópica do oxigénio, sendo a sua molécula constituída por três átomos de oxigénio, enquanto o oxigénio vulgar é constituído apenas por dois. 21

22. Cerca de 90% deste gás está presente numa zona chamada a ozonosfera ou camada de ozono, encontrada na estratosfera, região da atmosfera situada entre 20 e 45km quilómetros de altitude. 22 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

23. O ozono também pode ser encontrado além dos 45km de altitude, mas em concentrações muito menos elevadas. Apesar de se designar a quantidade de ozono na estratosfera superior como “camada de ozono”, o ozono não existe numa camada regular mas sim disperso no oxigénio e no azoto. 23 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

24. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Formação e decomposição do ozono na Estratosfera O fenómeno da formação do Ozono ocorre na estratosfera superior, que tem como a base a associação e dissociação de partículas de Oxigénio e Ozono. A fonte de energia responsável por estas reacções químicas são, como foi dito anteriormente , as radiações ultravioleta (presentes na luz solar) que penetram na atmosfera e fazem tudo isto acontecer. 24

25. Formação do ozono: Primeiro passo:fotodissociação das moléculas de O2 por acção das radiações UV. O2 O + O (reacção 1) 25 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

26. Segundo passo:o radical oxigénio O combina-se com moléculas de oxigénio, formando o Ozono. O + O2 O3 (reacção 2) 26 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

27. Decomposição do ozono O ozono que se forma é também é decomposto por dois processos: Primeiro processo:fotodissociação das moléculas de ozono. O3  O + O2 (3) 27 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

28. Segundo processo: os radicais livres de oxigénio O reagem com moléculas de ozono. O + O3  2 O2 (4) 28 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

29. Estas reacções prosseguem, sendo a velocidade de formação de ozono igual à sua velocidade de decomposição.Há, assim, um equilíbrio dinâmico entre a formação e o consumo de ozono, que, em princípio deveria manter constante a concentração de ozono na Estratosfera. O2 O + O O3 O + O2 + 2 O + 2 O2 2 O3 + O + O3  2 O3 2 O3 29 Escola Secundária/3 de Amarante Química A 3O2  2O3 1) Formação de Ozono 2) Decomposição de Ozono

30. Esta relação entre a formação e decomposição do Ozono gera o que é chamado “o ciclo ozônio-oxigénio” ,que está representado na figura. 30 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

31. O ozono como filtro solar O nosso planta contêm vida. Este facto não seria possível se a Terra não tivesse um filtro solar para nos proteger das radiações U.V. e dos seus efeitos tão devastadores nos organismos vivos. Para tal função a Terra desenvolveu então a “Camada de Ozono” que filtra a maior parte das reacções U.V. impedindo-as de chegar á superfície. 31

32. Apesar de reduzida, a quantidade de Ozono na Estratosfera é suficiente para absorver as radiações U.V. da energia compreendida entre 6,6x10^-19J e 9,9x10^-19J.Neste processo tem lugar o efeito fotoquímico da radiação(ruptura das ligações e simultaneamente o aumento da energia cinética das partículas da estratosfera), ou seja, o Ozono absorve as radiações desencadeando uma série de reacções químicas e impedindo ao mesmo tempo que os raios U.V. atinjam a superfície da Terra. Apesar de o ozono absorver grande parte da radiações U.V., este não reage da mesma maneira aos diversos subtipos das mesmas( UVA;UVB;UVC) apresentando uma maior ou menor tolerância. 32

33. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Radiação UVA(faixa de comprimento de onda entre 320 e 400 nm). A atmosfera é bastante “permeável” a esta faixa de radiação. Assim, boa parte da radiação UVA que atinge a camada superior da atmosfera consegue atravessá-la com pouca atenuação. Muito pouco absorvida pela camada de ozono. Penetra profundamente nas camadas da pele causando danos à ao nosso organismo. 33

34. Escola Secundária/3 de Amarante Química A Radiação UVB(faixa de comprimento de onda entre 280 e 320 nm) A camada de ozono absorve boa parte da radiação UVB que chega a terra. Mesmo em pequenas quantidades pode ser substancialmente perigosa para o nosso organismo. Não penetra tão profundamente na pele quanto à radiação UVA. 34

35. Radiação UVC(faixa de comprimento de onda entre 100 e 280 nm) 35 Escola Secundária/3 de Amarante Química A É totalmente absorvida pela camada de ozono e não é motivo de preocupação. É altamente penetrante e danosa á saúde, e teríamos sérios problemas se ela atingisse a superfície terrestre.

36. 36 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

37. Outros filtros solares Escola Secundária/3 de Amarante Química A Com o passar dos anos e com desenvolvimento humano a camada de ozono tem vindo a sofrer danos e sua espessura tem vindo a diminuir a sua espessura, este fenómeno é chamado “buraco” da camada de ozono. Este fenómeno tem vindo a afectar a capacidade de absorção da camada de ozono e esta tem-se tornando cada vez menos eficaz. Agora, o uso de filtros tem-se tornado cada vez mais imprescindível. 37

38. Apesar de nós termos um filtro solar natural na pele, a melanina mas esta tem uma acção limitada. Por isso surgiu a necessidade de criar filtros solares, que se dividem em : Filtros químicos, Filtros físicos, ou ecrãs minerais 38

39. Filtros químicos: Escola Secundária/3 de Amarante Química A Os filtros químicos são formados por moléculas orgânicas que absorvem e dissipam radiações UVA e UVB. São substâncias capazes de absorver comprimentos de onda do espectro UV e transformar esta energia em outro tipo não nocivo. 39

40. Filtros físicos Os filtros físicos são formados por partículas de compostos inorgânicos, como os óxidos de zinco e de titânio e reflectem a maior parte da radiação a maior parte da radiação. São mais eficazes que os filtros químicos. 40 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

41. Os filtros solares mais conhecidos são os protectores solares que contêm substâncias que funcionam como filtros solares químicos e físicos. A concentração destas substâncias determinam o factor de protecção solar. 41 Acção do protector solar

42. Conclusão Com a realização deste trabalho concluímos o segredo por de trás da camada de ozono e dos vários filtros solares, mas também aprendemos bastante sobre a nossa atmosfera e os raios U.V.. 42 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

43. Bibliografia Internet (www.google.com) “Jogo de Partículas A” , Física e Química IMAGENS: manual e Internet; 43 Escola Secundária/3 de Amarante Química A

44. Trabalho elaborado por: Escola Secundária/3 de Amarante Química A Ana Machado nº2 Emanuel Faria nº7 Fábio Monteiro nº8 Hélder Varejão nº11 10ºCT2 Ano lectivo: 2010/2011 44