Zerstörung der Ozonschicht durch FCKWs chemisch betrachtet

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In der Stratosphäre werden FCKW durch die energiereiche Strahlung der Sonne so gespalten, dass Chlorradikale (Chlor-Atome) entstehen, die mit den Ozon-Molekülen zu Sauerstoff-Molekülen und Chloroxid-Radikalen reagieren.

Chloroxid-Radikale reagieren mit weiteren Ozonmolekülen, wobei wieder molekularer Sauerstoff und Chlor-Atome entstehen. Die Chlor-Atome wirken bei diesem Ozon-Zerstörungs-Prozess als Katalysatoren: Sie setzen eine Reaktion in Gang und gehen unverändert aus der Reaktion wieder hervor. Auf diese Art kann ein Chlor-Atom im Schnitt 100 000 Ozonmoleküle zerstören, bis es per Zufall zu einer Abbruchreaktion kommt. 

Zu einer Abbruchreaktion kommt es dann, wenn zwei Radikale miteinander reagieren und so genannte Reservoirspezies bilden: 

ClO• + ClO•  Cl2 + O2

In der Stratosphäre des Südpols finden auch Abbruchreaktionen mit Stickstoffoxiden bzw. deren Radikale statt:

ClO• + NO2•  ClONO2

Die entstehenden Verbindungen sind bei den tiefen Temperaturen und der Abwesenheit von Licht in der Polarnacht relativ stabil, so dass die Konzentration an Reservoirspezies beträchtlich zunimmt. Einige dieser Stoffe  verflüssigen sich und gefrieren sogar in der Stratosphäre: Es entstehen polare Stratosphärenwolken (Polar Stratospheric Clouds, PSC), die für die Entstehung des Ozonlochs von großer Bedeutung sind. An den Kristallen der PSC laufen Reaktionen ab, bei denen Stickstoffoxide aus der Luft in die Kristalle übergehen, so dass nur die weitaus aggressiveren Chlorverbindungen in der Luft bleiben:

ClONO2(g) + H2O(s)   HOCl(g) + HNO3(s)
(g) = gasförmig, s (von solid) = fest

Wenn zum Ende der Polarnacht die Sonne aufgeht, werden diese Chlorverbindungen vom UV-Licht gespalten, so dass plötzlich sehr viele freie Chlorradikale zur Verfügung stehen, welche die Ozonmoleküle zerstören.

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Quelle: www.uni-protokolle.de, Ozonloch; am 26.6.12 abgerufen

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