SCISAT-1

Tout sur l'ozone

Notes du professeur

Voir fiche technique – Tout sur l'ozone

Comprend :

  • Information de base sur la nature, la formation et l'importance de l'ozone.
  • Transparents.

Éléments importants

Note : Il n'est pas nécessaire à ce niveau que les élèves comprennent les réactions chimiques complexes. Toutefois, à l'aide des représentations graphiques et des démonstrations concrètes, ils pourront comprendre les concepts de base sur la formation de l'ozone et savoir pourquoi il est aussi important.

  1. La couche d'ozone entoure la Terre dans une zone élevée de l'atmosphère terrestre. L'abondance de l'ozone augmente graduellement en montant dans l'atmosphère, atteignant son abondance maximale à l'altitude d'environ 30 km, puis diminue graduellement en continuant à monter dans l'atmosphère.
  2. L'ozone se forme à la suite d'une série de réactions :
    • Une molécule d'oxygène absorbe un photon ultraviolet à haute énergie.
    • La molécule d'oxygène absorbe assez d'énergie pour éliminer son adhérence moléculaire, ce qui produit deux atomes d'oxygène libres.
    • Ces atomes d'oxygène libres se recombinent pour former une nouvelle molécule d'oxygène ou réagissent à d'autres molécules d'oxygène pour produire des molécules d'ozone.
  3. Les molécules d'oxygène absorbent très efficacement les radiations ultraviolettes à haute énergie (UV-C). L'ozone absorbe efficacement les rayons à énergie moyenne et élevée du spectre ultraviolet (UV-A et UV-B). Au cours de ce processus, l'énergie des radiations ultraviolettes est convertie en énergie thermale qui réchauffe la stratosphère de la Terre.

Activités de l'élève

  1. Discussion dirigée par le professeur sur la composition et la localisation de la couche d'ozone.
    couche d'ozone

    La couche d'ozone. L'échelle de ce diagramme
    est exagérée pour les fins de l'illustration.
    Cliché de transparent

  2. Explications du professeur sur la formation de l'ozone.

    L'absorption des rayons UV par l'oxygène

    L'absorption des rayons UV par l'oxygène

    Les mécanismes de base de la synthèse de l'ozone par
    photodissociation des molécules d'oxygène.
    Cliché de transparent

  3. Démonstration de l'élève sur la formation de l'ozone.

Matériaux

  • guimauves miniatures (au moins deux couleurs)
  • cure-dents
mini marshmallows

Procédure

  1. Regrouper les élèves par paires.
  2. Distribuer 12 guimauves de la même couleur (pour représenter les atomes d'oxygène) et 6 à 8 cure-dents par paire.
  3. Demander aux élèves de combiner les « atomes d'oxygène » à l'aide des cure-dents pour créer des « molécules d'oxygène ».

    Representation d'atomes d'oxygène Representation de molécules d'oxygène

  4. Expliquer que les molécules d'oxygène ont été « attaquées » par des photons ultraviolets à haute énergie et qu'elles ont absorbé assez d'énergie pour se briser. Les atomes d'oxygène libres qui en résulte ont deux possibilités :
    • Se recombiner pour former de nouvelles molécules d'oxygène;
    • Se combiner à une molécule d'oxygène pour former une molécule d'ozone.

    Representation de molécules et atomes d'oxygène Representation de moécules d'ozone

  5. Laisser assez de temps aux élèves pour essayer et discuter différentes combinaisons et recombinaisons possibles des atomes d'oxygène.