SCISAT-1

Fiche technique

Le rôle du chlore

La quantité de chlore dans l'atmosphère terrestre est demeurée très petite et plus ou moins constante à travers les temps géologiques. Son rôle dans la chimie atmosphérique n'est devenu important pour l'humanité qu'au cours du dernier siècle, lorsqu'on découvrit que le chlore a une affinité avec l'ozone (O3), et qu'ils réagissent ensemble pour produire de l'oxygène moléculaire (O2).

Équilibre dynamique (sans chlore)

Eacute;quilibre dynamique (sans chlore)
La formation et la destruction de l'ozone. Les flèches rouges indiquent le parcours des molécules d'ozone et les flèches bleues indiquent le parcours des molécules d'oxygène. L'air à l'intérieur du pot de verre illustre l'atmosphère terrestre.
Cliché de transparent

Le diagramme à gauche illustre les principes de base de la chimie de l'ozone. Les principaux agents sont les rayons ultraviolets C (UV-C) et ultraviolets A et ultraviolets B (UV-A et B).

Pour les fins de l'illustration, nous présumons que le contenu du grand pot représente l'atmosphère terrestre.

Le principal rôle des UV-C est d'utiliser la lumière ultraviolette dans la gamme des 200-280 nm pour former de l'ozone avec les molécules d'oxygène.

Le principal rôle des UV-A et B est d'utiliser la lumière ultraviolette dans la gamme des 200-320 nm (B) et 320-400 nm (A) pour photodissocier l'ozone et former des molécules d'oxygène.

La vitesse de la réaction est influencée par plusieurs facteurs tels que l'intensité et la longueur d'ondes de la lumière ultraviolette, la densité de l'air et la présence d'autres atomes qui pourraient agir comme catalyseurs accélérant ou retardant la réaction.

Généralement, le rythme auquel les UV-C produisent de l'ozone est exactement équivalent au rythme auquel les UV-A et B reconvertissent l'ozone en molécules d'oxygène.

Concept important

Voici le concept : les rayons UV-A et B sont légèrement moins rapides dans la destruction de l'ozone que les rayons UV-C le sont pour produire de l'ozone. Il en résulte un surplus d'ozone dans l'atmosphère et les UV-A et B sont absorbés en essayant de détruire l'ozone dans l'atmosphère. Ce surplus d'ozone forme la couche d'ozone de la Terre et absorbe presque tous les rayons UV-A et UV-B du Soleil, protégeant ainsi les plantes et les animaux de ces radiations potentiellement dangereuses.

L'effet du chlore

L'absorption des UV par l'oxygène

L'absorption des UV par l'oxygène
La formation et la destruction de l'ozone en présence de chlore. Les flèches rouges indiquent le parcours des molécules d'ozone et les flèches bleues indiquent le parcours des molécules d'oxygène. L'air à l'intérieur du pot de verre illustre l'atmosphère terrestre.
Cliché de transparent

Lorsqu'on ajoute du chlore dans le processus, les choses changent radicalement. Non seulement le chlore accélère la conversion de l'ozone en oxygène moléculaire, mais il le fait sans avoir recours aux UV-A et B.

En fait, le chlore « dérobe » l'ozone présent dans l'atmosphère. De plus, la réaction du chlore n'a pas les mêmes limites de vitesse de réaction que les UV-A et B. Le chlore convertit l'ozone en oxygène moléculaire à un rythme plus rapide que le rythme des UV-C pour produire de l'ozone.

Sans ozone dans l'atmosphère (car il est détruit efficacement par le chlore), les rayons ultraviolets A et B ne sont plus absorbés par les molécules d'ozone.

Sans molécules disponibles dans l'atmosphère pour absorber les radiations UV-A et B, les radiations atteignent la surface terrestre.

La réaction du chlore

Les CFC (chlorofluorocarbones) produisent une série de réactions conduisant à la dispersion des molécules de ClO dans la stratosphère. Ces molécules contiennent un seul atome de chlore et un seul atome d'oxygène. C'est cette molécule (dérivée des CFC) qui réduit la quantité d'ozone dans la haute atmosphère.

Voici une description simplifiée de ce processus :

Le diagramme à gauche montre comment un atome de chlore libre attaque une molécule d'ozone pour créer du ClO et du O2.

Cependant, le processus ne s'arrête pas simplement avec ces molécules. Le ClO est une substance hautement réactive. Il réagit rapidement à toute molécule d'oxygène libre qu'il rencontre avant que l'oxygène libre ait pu réagir à une molécule d'oxygène pour créer de l'ozone.

En d'autres mots, le ClO réagit aux atomes d'oxygène libres et les reconvertit en molécules d'oxygène, détruisant ainsi leur capacité de former des molécules d'ozone O3.

Il est tout aussi alarmant de savoir que l'atome de Cl est relâché à nouveau dans l'atmosphère pour détruire encore plus d'ozone.