Gli ossidi di azoto e gli aloderivati

Gli ossidi di azoto

Gli ossidi di azoto si generano come inevitabili sottoprodotti durante una combustione che avvenga utilizzando aria (dal camino a legna, al motore delle automobili, alle centrali termoelettriche). La quantità e la qualità della miscela di NOx dipende dalla sostanza combusta e dalle condizioni in cui la combustione avviene.
Nel 1995 Paul Crutzen ha vinto il premio Nobel per le ricerche sul ruolo degli ossidi di azoto sulla chimica dell’ozono nella stratosfera. Come per la coppia OH/HO2 esiste anche un ciclo che coinvolge la coppia NO/NO2

Paul Crutzen (3 Dicembre 1933) è un chimico olandese[14]

Il ciclo è riportato di seguito:

NO + O3 --> NO2 + O2

NO2 + hv --> NO + O

O + O2 + M --> O3 + M


Secondo questo meccanismo l'ossido di azoto non comporta né un aumento né una diminuzione della concentrazione di ozono: si ha cioè un ciclo nullo. In realtà la specie NO2 prodotta nella prima reazione può fuggire dal ciclo nullo partecipando ad altre reazioni; ad esempio:

NO2 + O --> NO + O2

Inoltre i radicali possono reagire in questo modo:

NO2 + OH --> HNO3

NO2 + O3 --> NO3 + O2 (solo di notte)

NO3 + NO2 --> N2O5 (solo di notte)


Le ultime due reazioni avvengono solo di notte perchè il radicale nitrato (NO3) subisce facilmente la fotolisi diurna, originando NO2 e ossigeno atomico. L'NO3 dà reazioni di estrazione di H in composti saturi e reazioni di addizione ai doppi legami.
RH + NO3 --> R + HNO3
NO2 + NO3 --> N2O5
N2O5 + H2O--> 2HNO3
2NO2 + H2O --> HONO + HNO3
Le specie acido nitrico e pentossido di biazoto sono delle riserve di NOx ([NOx]=[NO]+[NO2]). Acido nitrico e nitroso sono prodotti da combustione e da processi eterogenei: l'origine delle alte concentrazioni in atmosfera non è ancora del tutto chiara e non sono sufficienti queste reazioni per spiegarla.

La concentrazione di NOx in troposfera varia a seconda dell'area geografica presa in considerazione:
[NOx]= 108 zone remote (lontano da attività antropiche)
[NOx]= 1012 zone urbane
[NOx]= 1015 picco di concentrazione in prossimità di uno scarico veicolare

Il monossido e il diossido di azoto non possono avere concentrazioni simili perchè:in prima approssimazione dai processi di combustione si genera la molecola NO e poi per ossidazione si forma il biossido di azoto, diminuendo la concentrazione dello stesso monossido di azoto.


Gli aloderivati

Gli aloderivati, invece, sono composti essenzialmente da cloro, fluoro e carbonio e solo in questi ultimi anni hanno acquisito notevole importanza poichè si sono chiariti gli effetti disastrosi sul ciclo dell'ozono. I cosiddetti clorofluorocarburi sono, infatti, inerti chimicamente, non infiammabili e non tossici, hanno ottime proprietà di condensazione per cui sono stati usati in passato largamente come refrigeranti (oggi la legge ne vieta l'uso [biblio]). Sono identificati mediante un codice che consente di ricavarne la formula chimica, ad esempio: CFC-12 --> per ricavare la formula chimica si aggiunge al codice il numero 90, e tre cifre risultanti dalla somma indicano il numero di atomi di C, di H e di F; il numero di atomi di Cl è ricavato come complemento alla saturazione delle valenze del carbonio. 90 + 12 = 102 allora il composto conterrà 1 atomo di C, 0 atomi di H e 2 di F. CFC-12 corrisponde, quindi, a CF2Cl2 Sempre nel 1995 Mario Molina e Sherwood Rowland hanno vinto il premio Nobel insieme a Paul Crutzen per gli studi sugli effetti degli aloderivati sulla chimica dell’ozono stratosferico. I clorofluorocarburi sono composti contenenti cloro e fluoro estremamente stabili (tempi di vita anche di decine di anni) per cui hanno tutto il tempo di diffondere verso la stratosfera, dove, fotolizzando, rilasciano atomi di cloro, fluoro o bromo, ad es.:

CF2Cl2 + hv --> CF2Cl + Cl

Gli alogeni entrano a far parte di un ciclo che comporta la distruzione di ozono:
Cl + O3 --> ClO + O2
ClO + O --> Cl + O2
____________________
O3 + O --> 2O2

Si pensa che i CFC siano i maggiori responsabili della deplezione dell'ozono in stratosfera e per questo sono stati banditi tutti i refrigeranti a base di CFC. Il cosiddetto buco dell'ozono si pensa sia riconducibile alla sua deplezione in stratosfera che provoca sull'ecosistema terrestre notevoli danni; sono, comunque, evidenti i cambiamenti climatici degli ultimi anni ed è bene che si cerchi di attuare tutte le misure preventive possibili per mantenere l'equilibrio dell'ecosistema Terra.


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