Pregunta:
Catálisis de ozono
Surfer on the fall
2014-01-13 18:32:03 UTC
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Sé que los catalizadores no cambian el equilibrio químico porque aceleran ambas reacciones de la misma manera.

No puedo entender por qué los catalizadores de CFC aceleran la destrucción del ozono, pero no la formación de ozono.

¿Podrías ayudarme?

¿Le importaría esbozar un mecanismo para la formación de ozono bajo catálisis con CFC?
Una posibilidad a considerar es que la destrucción del ozono podría ser termodinámicamente favorable, pero inhibida cinéticamente. esto explicaría entonces su duda.
One responder:
matt_black
2014-01-14 04:59:48 UTC
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Usted asume que la concentración de ozono en la atmósfera superior está en equilibrio. No lo es.

$ \ ce {O3} $ es una molécula mucho menos estable que $ \ ce {O2} $ (el calor de formación de $ \ ce {3/2 O2} $ es $ 143 ~ \ mathrm {kJ / mol} $) y la concentración en el equilibrio sería muy baja. Existe una concentración significativa en la atmósfera superior porque $ \ ce {O3} $ se forma continuamente a partir de la reacción de $ \ ce {O2} $ y luz ultravioleta. Además, aunque es una molécula altamente reactiva, todavía existen barreras cinéticas para su conversión de nuevo a $ \ ce {O2} $. No existe una ruta química simple de regreso al oxígeno normal y la absorción UV de la molécula $ \ ce {O2} $ que crea ozono es diferente a la absorción UV de la molécula de ozono, por lo que la fuerza impulsora de la creación de ozono no lo destruye .

Los CFC liberan $ \ ce {Cl} $ átomos en la atmósfera superior a través de una reacción fotoquímica. Los átomos $ \ ce {Cl} $ reaccionan con el ozono en una variedad de reacciones, las más simples son:

$$ \ ce {Cl + O3 -> ClO + O2} $$

y

$$ \ ce {ClO + O3 -> Cl + 2 O2} $$

Entonces, estrictamente hablando, el $ \ ce {Cl} $ de los CFC no cataliza directamente el equilibrio entre $ \ ce {O3} $ y $ \ ce {O2} $, sino que proporciona una nueva vía de reacción a través de varios intermedios que, de manera indirecta, permiten restablecer el "equilibrio". Otra forma de pensar en esto es que la presencia de $ \ ce {Cl} $ facilita una ruta de barrera cinética más baja para la destrucción del ozono. Una barrera cinética más baja a la reacción permite que las concentraciones relativas se acerquen más al equilibrio natural. Entonces, incluso si hubiera una vía inversa (que no existe en estas reacciones complejas), el resultado sería una concentración mucho menor de ozono.

Debido a la presencia de UV, el oxígeno molecular se descompone en átomos de oxígeno. Estos átomos de oxígeno se combinan con el oxígeno molecular para formar ozono. Ahora, este ozono reacciona con los rayos UV para formar oxígeno molecular nuevamente.
Entonces, ¿por qué el ozono y el oxígeno molecular no se encuentran en un estado de equilibrio mientras se producen reacciones tanto hacia adelante como hacia atrás?


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