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Destruction de la couche d'ozone

Destruction de la couche d'ozone

As-tu déjà eu un brûlé du soleil ? Aïe ! Pour certaines personnes, en particulier celles qui ont la peau claire, le fait de rester trop longtemps au soleil sans protection solaire peut faire rougir la peau et la rendre douloureuse au toucher.

Les rayons UV sont responsables des coups de soleil et peuvent provoquer des cancers de la peau ou des cataractes oculaires. C'est pourquoi le soleil cause des dommages aux yeux et que les écrans solaires sont importants. Mais la couche d'ozone est le meilleur écran solaire de tous !

La couche d'ozone est une région de la stratosphère terrestre qui contient de fortes concentrations d'ozone et protège la terre contre les radiations ultraviolettes nocives du soleil.

La destruction de la couche d'ozone est l'amincissement progressif de la couche d'ozone terrestre dans la haute atmosphère, causé par le rejet de composés chimiques contenant du brome ou du chlore gazeux par les industries ou d'autres activités humaines.

  • Ce résumé de cours est consacré à identifier le problème de destruction de la couche d'ozone.
  • Nous commencerons par définir la couche d'ozone.
  • Nous examinerons ensuite de plus près les causes de la destruction de la couche d'ozone.
  • Ensuite, nous verrons les mécanismes de la destruction de la couche d'ozone par CFC et l'activité humaine en général.
  • Enfin, nous proposons des solutions pour la Lutte contre la destruction de la couche d'ozone.

Qu'est-ce que la couche d'ozone ?

La couche d'ozone est une couche de la stratosphère terrestre située entre quinze et trente-cinq kilomètres d'altitude, qui absorbe le rayonnement ultraviolet (UV) du soleil.

La couche d'ozone empêche une grande partie de ce rayonnement UV nocif d'atteindre la surface de la Terre et d'endommager la vie végétale et animale. En fait, elle réussit à bloquer entre 97 et 99 % du rayonnement UV de moyenne fréquence du soleil, dont la longueur d'onde varie entre \( 200 \) et \( 315 \ nm \) . La couche d'ozone doit son nom au fait qu'elle contient une plus grande proportion de particules d'ozone qu'ailleurs dans l'atmosphère. Toutefois, ce nombre n'est encore que d'environ \( 10 \) parties par million.

Destruction de la couche d'ozone, Couches d'atmosphère, StudySmarter Fig. 1- Un diagramme montrant les différentes couches de l'atmosphère de la Terre.

Les causes de la destruction de la couche d'ozone

Chaque printemps, la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique s'amincit de façon spectaculaire. Cet amincissement est appelé destruction de l'ozone et est causé par la dégradation rapide des particules d'ozone dans la stratosphère. Bien que la taille et l'épaisseur de la couche d'ozone fluctuent naturellement, l'activité humaine est responsable de son déclin considérable au cours du XXe siècle.

Mécanisme de destruction de la couche d'ozone

Lorsqu'une molécule d'oxygène est frappée par une lumière UV, elle se divise en deux molécules par un processus appelé fission homolytique.

La fission homolytique est un type de rupture de liaison, dans lequel une molécule se divise en deux et chacun des fragments conserve un des électrons de la paire de liaisons d'origine. Elle est également connue sous le nom d'hémolyse.

Ces molécules sont toutes deux des radicaux libres.

Un radical libre est un atome ou un groupe d'atomes avec un électron non apparié. Ils sont extrêmement réactifs et ont tendance à avoir une courte durée de vie, simplement parce qu'ils réagissent très rapidement avec d'autres espèces.

L'un de ces radicaux libres réagit ensuite avec une autre molécule d'oxygène, formant ainsi de l'ozone \( O_3 \) . Les équations sont données ci-dessous :

Destruction de la couche d'ozone, Équations de formation de l'ozone, StudySmarterFig. 2- Équations montrant la formation d'ozone.

L'ozone peut également être détruit naturellement par la lumière UV. La réaction ci-dessus s'inverse, décomposant l'ozone en une molécule d'oxygène et un radical libre d'oxygène :

Destruction de la couche d'ozone, Équations de destruction de l'ozone, StudySmarterFig. 3- Une équation montrant la décomposition de l'ozone.

La couche d'ozone présente un équilibre naturel, ce qui signifie que les particules d'ozone sont continuellement créées et détruites à un rythme égal. Cependant, l'activité humaine perturbe cet équilibre, réduisant les niveaux d'ozone stratosphérique plus vite qu'ils ne peuvent être remplacés.

Destruction de la couche d'ozone par les CFC

Les chlorofluorocarbones (CFC) sont des halogénoalcanes contenant uniquement des atomes de carbone, de chlore et de fluor.

Un exemple de CFC est le trichlorofluorométhane, \( CCl_3F \) :

Destruction de la couche d'ozone, Trichlorofluorométhane, StudySmarterFig. 4- Trichlorofluorométhane. Remarque qu'il contient trois atomes de chlore et un atome de fluor.

L'ingénieur américain Thomas Midgley a introduit les CFC dans les années 1930. Ils sont rapidement devenus populaires comme composants des réfrigérateurs, des aérosols et comme solvants pour le nettoyage à sec, et ont été loués pour leur faible toxicité, leur inflammabilité et leur réactivité. Comme nous avons commencé à utiliser de plus en plus de CFC dans une large gamme de produits, ils se sont inévitablement échappés dans l'environnement et les niveaux atmosphériques de CFC ont augmenté. Cela est devenu un problème. Parce qu'ils sont si peu réactifs, les CFC peuvent voyager dans l'atmosphère pendant des années sans se décomposer et finir par atteindre la stratosphère. Là, ils sont scindés par la lumière UV pour former des radicaux libres de chlore, également par fission homolytique.

La destruction de l'ozone par les radicaux chlorés

Comme tous les radicaux, les radicaux libres de chlore sont extrêmement réactifs. Ils réagissent avec les particules d'ozone dans la stratosphère, les décomposant en molécules d'oxygène. Les équations sont présentées ci-dessous :

Destruction de la couche d'ozone, Équations de la dégradation de l'ozone par les radicaux libres du chlore, StudySmarterFig. 6- Équations montrant la dégradation de l'ozone par les radicaux libres du chlore.

Cette réaction régénère le radical libre du chlore pour que le processus puisse continuer. C'est un exemple de réaction en chaîne.


Les réactions en chaîne sont un type de réaction chimique. L'un de leurs produits ou sous-produits entraîne une réaction supplémentaire, créant ainsi une série continue de réactions.

Conséquence de la destruction de la couche d'ozone

Tout au long du vingtième siècle, l'homme a utilisé et éliminé un grand nombre de réfrigérateurs, d'aérosols et d'autres produits contenant des CFC. Cela a augmenté la concentration de CFC dans la couche d'ozone et, par conséquent, le taux de production de radicaux de chlore a été élevé. Ces radicaux ont rapidement détruit l'ozone dans la couche d'ozone, jusqu'à ce que le taux de destruction devienne trop élevé pour que l'équilibre naturel s'équilibre. Les niveaux de particules d'ozone ont diminué, en particulier au-dessus du pôle Sud, formant des zones de faible couverture inefficaces pour arrêter les rayons UV nocifs atteignant la surface de la Terre. Ce rayonnement UV présente un grand risque pour la santé des humains et de la planète Terre. Par exemple, les rayons UV peuvent :

  • Causer des dommages et des mutations de l'ADN, ce qui entraîne des cancers mortels.
  • Provoquer des cataractes et des brûlures de la peau chez les humains et les autres animaux.
  • Endommager le phytoplancton.
  • Entraver la photosynthèse des plantes.

Solution contre la destruction de la couche d'ozone

Un accord mondial appelé "Protocole de Montréal" a interdit les CFC dans de nombreux pays au milieu des années 1990, et des alternatives ont été développées depuis. Il s'agit notamment des hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et des hydrofluorocarbures (HFC).

Destruction de la couche d'ozone, Exemple de HCFC, HFC, StudySmarterFig. 6- Exemple d'un HCFC, à gauche, et d'un HFC, à droite.

Les HCFC sont moins stables que les CFC et libèrent donc leurs atomes de chlore plus bas dans l'atmosphère, où la proportion de particules d'ozone à décomposer est plus faible. Toutefois, une proportion importante d'HCFC atteint tout de même la stratosphère. À ce titre, les HFC peuvent constituer une meilleure alternative. Ils ne contiennent que des atomes de fluor, d'hydrogène et de carbone, et ne contiennent pas de chlore susceptible d'être transformé en radicaux libres. Cependant, ce sont de puissants gaz à effet de serre, et ils sont en conséquence nocifs pour la Terre d'une autre manière tout aussi inquiétante, en contribuant au changement climatique.

Lutte contre la destruction de la couche d'ozone

La destruction de la couche d'ozone est un problème grave et divers programmes ont été lancés par les gouvernements de plusieurs pays pour l'éviter. Cependant, des mesures doivent également être prises au niveau individuel pour prévenir la destruction de la couche d'ozone.

Éviter d'utiliser les SDO

Réduire l'utilisation de substances détruisant la couche d'ozone. Par exemple, éviter l'utilisation de CFC dans les réfrigérateurs et les climatiseurs, remplacer les extincteurs à base de halons, etc.

Réduire l'utilisation des véhicules

Les véhicules émettent une grande quantité de gaz à effet de serre qui entraînent un réchauffement de la planète ainsi qu'une diminution de la couche d'ozone. Il convient donc de réduire autant que possible l'utilisation des véhicules.

Utiliser des produits de nettoyage écologiques

La plupart des produits de nettoyage contiennent du chlore et du brome, des substances chimiques qui se retrouvent dans l'atmosphère et affectent la couche d'ozone. Ils doivent être remplacés par des produits naturels pour protéger l'environnement.

L'utilisation de l'oxyde nitreux devrait être interdite

Le gouvernement devrait prendre des mesures et interdire l'utilisation de l'oxyde nitreux nocif qui affecte la couche d'ozone. Les gens devraient être sensibilisés aux effets nocifs de l'oxyde nitreux et aux produits qui émettent ce gaz, afin que son utilisation soit minimisée au niveau individuel également.

Destruction de la couche d'ozone - Points clés

  • La couche d'ozone est une couche de la stratosphère qui absorbe la plupart des rayons UV du soleil. Elle contient une plus grande proportion de particules d'ozone qu'ailleurs dans l'atmosphère.
  • Les particules d'ozone sont créées et détruites en permanence dans un équilibre naturel.
  • Les chlorofluorocarbones sont des molécules contenant uniquement du chlore, du fluor et du carbone, et sont responsables de la création de trous dans la couche d'ozone. Ils le font en décomposant les molécules d'ozone plus rapidement qu'elles ne peuvent être restaurées par l'équilibre de la Terre.

Questions fréquemment posées en Destruction de la couche d'ozone

Les chlorofluorocarbones ou CFC sont la principale cause de la destruction de la couche d'ozone. Ils sont libérés par les solvants, les aérosols, les réfrigérateurs, les climatiseurs.

Les substances qui détruisent la couche d'ozone comprennent :


  • les chlorofluorocarbones (CFC)
  • les hydrochlorofluorocarbones (HCFC)
  • les hydrobromoflurocarbures (HBFC)
  • les halogènes
  • le bromure de méthyle
  • le tétrachlorure de carbone
  • le méthylchloroforme.

Lorsque les chlorofluorocarbones (CFC) dérivent vers la stratosphère, ils entrent en contact avec la couche d'ozone. Il s'ensuit une réaction chimique au cours de laquelle les molécules de CFC sont brisées par le rayonnement ultraviolet, libérant des atomes de chlore, qui sont capables de détruire les molécules d'ozone.

  • Réduire l'utilisation de substances détruisant la couche d'ozone. Par exemple, éviter l'utilisation de CFC dans les réfrigérateurs et les climatiseurs, remplacer les extincteurs à base de halons, etc.
  • Réduire l'utilisation des véhicules
  • Utiliser des produits de nettoyage écologiques
  • L'utilisation d'oxyde nitreux devrait être interdite.

Voici quelques points qui permettraient de prévenir ce problème au niveau mondial :

  • Éviter d'utiliser des substances détruisant la couche d'ozone (SDCO)
  • L'utilisation de véhicules doit être réduite au maximum.
  • les produits de nettoyage devraient être remplacés par des produits naturels afin de protéger l'environnement.
  • Les gens devraient être sensibilisés aux effets nocifs du monoxyde d'azote et des produits émettant ce gaz afin que son utilisation soit minimisée au niveau individuel également.

Évaluation finale de Destruction de la couche d'ozone

Question

Les HCFC sont décomposés plus bas dans l'atmosphère. Pourquoi cela n'endommage-t-il pas la couche d'ozone ?

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Réponse

  • La proportion d'ozone est plus faible dans les basses couches de l'atmosphère.
  • La lumière UV n'atteint pas suffisamment les parties basses de l'atmosphère pour briser les molécules de chlore en radicaux libres.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que la couche d'ozone ? 

Montrer la réponse

Réponse

 Couche de la stratosphère qui absorbe les rayons UV du soleil, empêchant ainsi les radiations nocives d'atteindre la surface de la Terre.

Montrer la question

Question

Où se trouve la couche d'ozone ?

Montrer la réponse

Réponse

Entre 15 et 35 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.

Montrer la question

Question

Donne trois raisons pour lesquelles le rayonnement UV est nocif pour l'homme.

Montrer la réponse

Réponse

  • Endommage l'ADN.
  • Cause des brûlures de la peau.
  • Provoque des cataractes.

Montrer la question

Question

Donne des équations montrant la formation naturelle de l'ozone.

Montrer la réponse

Réponse

 


$$ O_{3} \overset{UV}{\rightarrow} O_{2} + \cdot O \cdot  $$


$$ \cdot O \cdot +O_2 \rightarrow O_3 $$



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Question

Donne une équation pour la destruction de l'ozone par la lumière UV.

Montrer la réponse

Réponse

$$ O_3 \overset{UV}{\rightarrow} \cdot O \cdot + O_2 $$

Montrer la question

Question

Que sont les CFC ?


Montrer la réponse

Réponse

Molécules organiques contenant uniquement des atomes de chlore, de fluor et de carbone.

Montrer la question

Question

Quels éléments se trouvent dans les CFC ?

Montrer la réponse

Réponse

Fluor

Montrer la question

Question

Donne trois utilisations des CFC.

Montrer la réponse

Réponse

  • Réfrigérateurs.
  • Aérosols.
  • Extincteurs d'incendie.

Montrer la question

Question

Donne trois propriétés des CFC.

Montrer la réponse

Réponse

  • Réactif.
  • Faible toxicité.
  • Faible inflammabilité.

Montrer la question

Question

Comment les radicaux libres du chlore sont-ils produits ?

Montrer la réponse

Réponse

Par la dégradation des molécules de chlore par la lumière UV du soleil.

Montrer la question

Question

Donne des équations pour la destruction de la couche d'ozone par les radicaux libres de chlore.

Montrer la réponse

Réponse

$$ Cl \cdot + O_3 \rightarrow ClO \cdot +O_2 $$

$$ ClO \cdot +O_3 \rightarrow Cl \cdot +2O_2 $$


Montrer la question

Question

Quels éléments sont présents dans les HCFC ?

Montrer la réponse

Réponse

Fluor

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Question

Quels éléments se trouvent dans les HFC ?

Montrer la réponse

Réponse

Cuivre

Montrer la question

Question

Comment on peut lutter contre la destruction de la couche d'ozone ?

Montrer la réponse

Réponse

  • Réduire l'utilisation de substances détruisant la couche d'ozone.
  • Réduire l'utilisation des véhicules.
  • Utiliser des produits de nettoyage écologiques.
  • Interdire l'utilisation de l'oxyde nitreux. 



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