Auswirkungen von Halogenalkanen auf die Ozonschicht

Definitionen:

Halogenalkane sind Alkane, deren Wasserstoffteilchen durch Halogene ( z.B. Fluor, Brom etc. ) substituiert wurden. Am bekanntesten sind die FCKW. Zu ihren Eigenschaften gehört, dass sie sowohl farblos als auch flüssig oder gasförmig sind. Sie zeichnen sich auch durch einfache und kostengünstige Herstellungsmöglichkeiten aus, weshalb sie häufig in der Industrie Verwendung finden/fanden ( sie sind weitestgehend aus dem Verkehr gezogen worden ). Alle Halogenalkane besitzen eine hohe Langzeitstabilität. Hier ein Beispiel für die Bildung eines Halogenalkanes  ( In diesem Fall ein FCKW ).

Als Ozonschicht versteht man im Allgemeinen die Stratosphäre, einen Teil der Erdatmosphäre, der etwa in der Höhe zwischen 10 bis 50 km angesiedelt ist. Hier gibt es eine auffallend hohe Ozonkonzentration ( Ozon = dreiatomiger Sauerstoff ). Die Existenz der Ozonschicht ist für das Vorhandensein von Leben auf der Erde von essentieller Bedeutung, denn sie schützt die Tiere und Pflanzen vor lebensbedrohlicher Strahlung aus dem Weltall, wie z.B. der kurzwelligen UV-Strahlung. Der Schutz, den die Ozonschicht bietet, hängt von deren dicke ab, die in so genannten Dobson Units gemessen wird ( 100 DU = 1 mm ).Die Einheit DU gibt an, wie dick alle Ozonteilchen bis in 50 km Höhe bei Normaldruck zusammengedrückt wären. Der globale Durchschnittswert liegt bei 300 DU.

Abbau der Ozonschicht durch Halkogenalkane

Das Problem besteht eben darin, dass ein Großteil der Halogenalkane ( bekannt ist hierbei vor allem die FCKW-Gruppe ) die Ozonschicht (hierbei sind die anderen Spurengase von geringer Bedeutung)  zusätzlich abbaut. Die aufsteigenden FCKW werden in Stratosphäre durch die UV-Strahlung homolytisch gespalten. Dabei entstehen als Produkte ein Halogenradikal und ein Halogenalkylrest. Dieser Halogenradikal reagiert mit dem Ozon ,in dem er ein Sauerstoffatom entzieht und sich mit diesem zu einem Halogenmonoxidradikal verbindet. Dies ist der Auftakt zu einer Kettenreaktion ,die wie folgt abläuft (Beispiel Chlor):

Das bei der Startreaktion entstandene Chlormonoxidradikal zerstört zwar keinen Ozonmoleküle übernimmt allerdings das bei einer natürlichen Ozonspaltung kurzzeitig freigewordene  Sauerstoffatom. Bei dieser Verbindung entsteht ein Molekularer Sauerstoff wodurch das Chlorradikal wieder freigesetzt wird ,welcher sich wieder mit einem Ozonmolekül reagiert(Kettenreaktion) . Dieser Zyklus kann  mehr als 1000 mal hintereinander ablaufen  und wird erst dann abgebrochen ,wenn das Chlormonoxid auf ein anderes Spurengas trifft (z.B. Stickstoffdioxid) ,wodurch eine nicht reaktive Reservoirverbindung entsteht ,welche durch Luftströmung in die Troposphäre absinkt. Es kann passieren ,dass die  Reservoirverbindungen durch die Strahlungsenergie abermals geteilt wird ,was zur erneuten Freisetzung eines Chloradikals führt und somit in einer erneuten Aufnahme einer Kettenreaktion  endet.

Fluor ist ein äußerst  reaktiv und könnte das Ozon zerstören ,es reagiert schnell mit dem Wasserstoff zu Fluorwasserstoff und scheidet somit aus dem  Abbauzyklus aus.

Brom  kann 5.000.000 bis 6.000.000 Ozonmoleküle zerstören/abbauen. Seine Verbindung mit anderen Spurenstoffen (wie zum Beispiel Stickoxide ,Wasserdampf etc..) ist sehr „locker“. Es braucht daher eine schwächer Strahlung um aus der Reservoirverbindung rauszukommen.

Quellenachweis:

Alles über Ozon: http://region.hagen.de/OZON/ozon_i.htm
Chemie der Atmosphäre: http://www.acd.ucar.edu/index.html
Wörterbuch des Ozonabbaus: http://www.epa.gov/docs/ozone/defns.html