Categories

Σελίδες

Όλα τα σαν σήμερα στη Χημεία ...

Παρασκευή 18 Αυγούστου 2017

Τα παγάκια και το μαύρισμα στον ήλιο

Όσο και αν φαίνονται άσχετα μεταξύ τους τα παγάκια που έχουμε φτιάξει μας έχουν στερήσει το μισό από το χρόνο ηλιοθεραπείας που μπορούμε να κάνουμε. Ενώ στη δεκαετία του 80 θα μπορούσατε να ξαπλώσετε στον ήλιο για να μαυρίσετε και να αποκτήσετε εκείνο το σοκολατί χρώμα επί μία ή δύο ή και τρεις ώρες ανάλογα με την αισθητική σας προτίμηση σήμερα θα πρέπει να περιοριστείτε στο μισό.
Η υπεριώδης ακτινοβολία που περνάει την ατμόσφαιρα και πέφτει στην επιδερμίδα σας είναι διπλάσια και έτσι θα μαυρίσετε πιο εύκολα/γρήγορα αλλά ταυτόχρονα υπερδιπλασιάζει την γήρανση της επιδερμίδας και τις πιθανότητες για να πάθετε καρκίνο του δέρματος. Και γιατί είναι διπλάσια; Διότι τα ψυγεία μας χρησιμοποιούν φρεόν και το φρεόν καταστρέφει το όζον.


Τα μοντέρνα ψυγεία λειτουργούν με
1,1,1,2 τετραφθορο αιθάνιο ή ισοβουτάνιο
Τα παγάκια τα φτιάχνει το ψυγείο μας. Το ψυγείο μας είναι μια θερμική μηχανή που αντλεί θερμότητα από το εσωτερικό του και την μεταφέρει στον εξωτερικό χώρο και γιαυτό ενώ ψύχεται η κατάψυξή σας θερμαίνεται το δωμάτιο της κουζίνας σας. Για να λειτουργήσει το ψυγείο σας απαιτείται ένα αέριο, παλιά χρησιμοποιούσαν διοξείδιο του θείου ή αμμωνία που μετά αντικαταστάθηκαν με το φρεόν. Το φρεόν έχει την πολύτιμη ιδιότητα να υγροποιείται εύκολα όταν βρεθεί υπό πίεση, αλλά μόλις η πίεση χαλαρώσει μετατρέπεται και πάλιν σε αέριο απορροφώντας κάποιο ποσό θερμότητας από το εσωτερικό του ψυγείου σας και κατεβάζοντας την θερμοκρασία. Το φρεόν έχει ανακαλυφθεί το το 1890 και το 1930 η  General Motors και η DuPont ίδρυσαν την Kinetic Chemicals για να παράγουν Freon. Η λέξη φρεόν είναι ένα κατατεθειμένο εμπορικό όνομα και αναφέρεται σε αλογονάνθρακες όπως οι χλωρο-φθοράνθρακες (CFCs).

Όπως τα περισσότερα πράγματα έτσι και το φρεόν έχει δύο όψεις. Αφ' ενός αποδείχθηκε πολύτιμος αντικαταστάτης της αμμωνίας στα ψυγεία, καθόσων είναι μη εύφλεκτο και λίγο έως μέτρια τοξικό και έτσι έδωσε μια τεράστια ώθηση την συντήρηση των τροφίμων καθιστώντας το οικιακό ψυγείο ένα συνήθες κοινό αγαθό. Αφ' ετέρου όμως αποδείχθηκε υπεύθυνο για μια πλανητική καταστροφή, και έτσι από το 1987 και μετά με το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ η χρήση του απαγορεύθηκε ή περιορίστηκε δραστικά.

Οι χλωροφθοράνθρακες είναι κατεξοχήν υπεύθυνοι για την καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος Ο3. Το όζον άν και δηλητήριο εκεί ψηλά στην στρατόσφαιρα είναι εξαιρετικά χρήσιμο καθόσον απορροφά υπεριώδη ακτινοβολία (UV) με μήκος κύματος μεταξύ 310 και 200 nm και έτσι προστατεύει τη ζωή πάνω στη γη. Η UV ακτινοβολία είναι επικίνδυνη για τους ζωντανούς οργανισμούς. Σκοτώνει κυριολεκτικά τους μικρούς οργανισμούς (μικρόβια) και γι'αυτό χρησιμοποιείται για αποστείρωση και στους μεγαλύτερους όπως ο άνθρωπος προκαλεί πλείστα όσα προβλήματα όπως το μελάνωμα.

Το όζον της στρατόσφαιρας παράγεται όταν το μόριο του οξυγόνου απορροφήσει ένα υπεριώδες φωτόνιο οπότε σχηματίζονται δύο ελεύθερες ρίζες (Ο*) που ενώνονται με δύο μόρια οξυγόνου και παράγουν δύο μόρια όζοντος.
Ο2 + hv(φωτόνιο) → 2 Ο*
Ο* + Ο2 → Ο3(όζον)
Το όζον καταστρέφεται από ελεύθερες ρίζες όπως το Cl* ή το Br* ή το ΟΗ* που δρουν σαν καταλύτες για την αντίδραση μετατροπής του σε κανονικό οξυγόνο Ο2.
Cl* + Ο3 → Ο2 + ClO
ClO + Ο3 → 2 Ο2 + Cl*
Όταν ένα μόριο χλωροφθοράνθρακα διαφύγει από το ψυγείο σας, από την τροπόσφαιρα (το κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας μέχρι τα 20 km) και ανέβει στην στρατόσφαιρα και εκεί απορροφήσει κάποιο φωτόνιo διασπάται και δίνει ελεύθερη ρίζα χλωρίου (Cl*).
CFCl3 +hv(φωτόνιο)  →  Cl* + *CFCl2
Αυτή η ρίζα αρχίζει το καταστροφικό της έργο και μένει στην στρατόσφαιρα για δύο περίπου χρόνια. Υπολογίζεται ότι μια μόνον ρίζα Cl* πριν αποσυρθεί από τον καταλυτικό κύκλο έχει καταστρέψει 100000 μόρια όζοντος.

Το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ (16 Σεπτεβρίου 1987) είναι η πρώτη παγκόσμια επικυρωμένη συνθήκη των Ηνωμένων Εθνών. Έχει επικυρωθεί απο 197 μέρη (196 κράτη και την ευρωπαϊκή ένωση). Και σύμφωνα με τον Κόφι Ανάν: "Το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ είναι ίσως η μόνη πιό πετυχημένη διεθνής συμφωνία μέχρι σήμερα". Και αποκαλύπτοντας την δύναμη της συμφωνίας και συναίνεσης φαίνεται ότι έφερε αποτελέσματα. Η συγκέντρωση όζοντος η οποία από το 1980 έως το 1995 έπεφτε δραματικά γρήγορα, από τα 194 DU (Dobson Units) στα 86 DU κατόπιν σταθεροποιήθηκε και σιγά σιγά αρχίζει να ανεβαίνει προσδοκώντας ότι το 2050 θα έχουμε τα ίδια επίπεδα με το 1980.

Η αρχή γι'αυτήν την εξαιρετική προσπάθεια έγινε το 1973 όταν οι  Frank Sherwood Rowland και Mario Molina, στο University of California, Irvine, ανακάλυψαν ότι οι CFCs είναι αρκετά σταθερά μόρια ώστε να μην αποσυντεθούν και να επιβιώσουν αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα ώστε να προφτάσουν να ανέβουν στην στρατόσφαιρα. Εκεί μετά από 50 έως 100 χρόνια θα απορροφήσουν ένα υπεριώδες φωτόνιο και θα ξεκινήσουν την καταστροφή του όζοντος. Αυτή η ανακάλυψη γνωστή σαν "Rowland - Molina υπόθεση", δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο του 1974 και αφού χαρακτηρίστηκε από τον πρόεδρο της DuPont σαν "a science fiction tale... a load of rubbish... utter nonsense" ("μια ιστορία επιστημονικής φαντασίας... ένας σωρός σκουπίδια... απόλυτη ανοησία") πέρασε από ακρόαση στην Βουλή των Αντιπροσώπων (ΗΠΑ) τον Δεκέμβριο του 1974, πέτυχε γενναία χρηματοδότηση της σχετικής έρευνας, οδήγησε στο Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ το 1987 και επιβράβευσε τους  Crutzen, Molina και Rowland με το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1995.

Λοιπόν ξαπλώστε λίγο στην ξαπλώστρα σας στον ήλιο (λιγότερο απ' ότι παλιά) και σκεφτείτε λίγο σοβαρότερα πριν χαρακτηρίσετε τα θέματα για το περιβάλλον "μια ιστορία επιστημονικής φαντασίας... ένα σωρό σκουπίδια... απόλυτη ανοησία".

Πηγές:
From Wikipedia, the free encyclopedia: Ozone_depletion , Montreal_ProtocolFreon
Εικόνες: 
Ηλιοθεραπεία: By Joxemai - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15973957
Ψυγειοκαταψύκτης με διπλή πόρτα: By Milad Mosapoor - Own work, Attribution, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15761939
Οι ατμοσφαιρικές στοιβάδες: By NOAA & User:Mysid - Vectorized by Mysid on a NOAA picture (http://www.srh.noaa.gov/srh/jetstream/atmos/layers.htm) with the Kármán line added by Latitude0116. Image renamed from Image:Atmosphere layers.svg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4607816
Συγκέντρωση όζοντος στην Ανταρκτική: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=769840
Καπιτώλιο: By Lawrence Jackson - whitehouse.gov, Κοινό Κτήμα, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7823519Ηλιοθεραπία το 1930: By John Lavery - http://www.pinterest.com/pin/126100858288892598/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30939231