PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 16 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2012
Os cloro-flúor-carbonos (CFCs), ao atingirem altitudes entre 15 e 30 km (estratosfera), são decompostos em reações de fotólise, liberando átomos de cloro livre (\text{Cl}\bullet) que participam de ciclos de reações catalíticas que destroem o ozônio, conforme as equações químicas apresentadas.
Em 16 de setembro de 1987, dados coletados na Antártida a respeito da camada de ozônio originaram o gráfico a seguir.
MEADOWS, D. et al. Os limites do crescimento: a atualização de 30 anos. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2007.
Considerando-se as informações apresentadas,
a) explique o gráfico relacionando os dados, nele apresentados, com as equações químicas de decomposição do ozônio; (3,0 pontos)
b) explique por que, com base nesses dados, foi proposto na Conferência de Montreal, em 1987, o congelamento da produção mundial de CFCs. (2,0 pontos)
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Resolução comentada
a) No gráfico, entre 64°S e cerca de 67,5°S, o monóxido de cloro (\ce{ClO\bullet}) fica baixo (cerca de 0{,}05 a 0{,}1\ \text{ppb}) e o ozônio fica alto (cerca de 2{,}5\ \text{ppm}). A partir de aproximadamente 67,5°S–68°S, o \ce{ClO\bullet} sobe bruscamente, chegando a cerca de 1{,}1\ \text{ppb} perto de 70°S. No mesmo trecho, o ozônio cai para cerca de 1{,}0\ \text{ppm}. As curvas são inversamente relacionadas: onde há mais \ce{ClO\bullet}, há menos \ce{O3}.
Isso concorda com as equações. Na primeira, o átomo de cloro reage com o ozônio e consome \ce{O3}, formando \ce{ClO\bullet}:
Portanto, a presença de \ce{ClO\bullet} indica que a destruição do ozônio está ocorrendo. Na segunda, o \ce{ClO\bullet} reage com o oxigênio atômico e regenera o \ce{Cl\bullet}:
O cloro regenerado ataca outras moléculas de \ce{O3}. Ele age como catalisador: é consumido na primeira etapa e reposto na segunda, de modo que poucos átomos de Cl destroem muito ozônio.
Resposta: quanto maior a concentração de \ce{ClO\bullet} (produto da reação do Cl com \ce{O3}), menor a de \ce{O3}; o cloro atua em ciclo catalítico, regenerado na 2ª etapa, e destrói o ozônio continuamente.
b) Os dados mostram correlação entre o cloro, vindo da fotólise dos CFCs, e a perda de ozônio. Onde o \ce{ClO\bullet} é alto, a concentração de ozônio cai a cerca de um terço do valor das regiões com pouco \ce{ClO\bullet}.
Como o cloro atua como catalisador, ele não é consumido no processo. Um mesmo átomo destrói muitas moléculas de \ce{O3}. Os CFCs são muito estáveis e permanecem por muito tempo na atmosfera, e a emissão contínua mantém a fonte de \ce{Cl\bullet}. Assim, o ozônio continuaria diminuindo, o que aumentaria a radiação ultravioleta que chega à superfície, com riscos como câncer de pele e danos aos ecossistemas.
Por isso se propôs congelar a produção de CFCs, para limitar a liberação de cloro na estratosfera e conter a destruição da camada de ozônio.
Resposta: os dados ligam o aumento de \ce{ClO\bullet} (derivado dos CFCs) à queda do ozônio; como o cloro é catalisador e os CFCs persistem, era preciso congelar a produção para frear a destruição da camada de ozônio.
Assunto: Poluição atmosférica e chuva ácida.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2012 · 1º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗