- 1. Généralités
- 2. Atmosphère pure et sèche
- 3. Action des constituants minoritaires
- 4. Les constituants hydrogénés et la chimie mésosphérique
- 5. Les composés oxygénés de l'azote et la chimie stratosphérique
- 6. Les composés halogénés et la chimie stratosphérique
- 7. Les sources et les puits des composés hydrogénés, azotés et halogénés
- 8. Bibliographie
ATMOSPHÈRE Chimie
Action des constituants minoritaires
Des études expérimentales montrent que l'ozone peut être réduit par l'action d'un cycle catalytique du type suivant :
X désigne un atome ou une molécule comme l'hydrogène, le monoxyde d'azote ou des radicaux hydroxyle ou perhydroxyle, ou même des atomes halogénés. Ainsi, à la réaction (5) de reformation de O2 s'ajoute l'action des réactions de l'ensemble catalytique (6). En d'autres termes, les atomes halogénés, ou tout autre constituant du même type attaquant l'ozone, sont toujours restitués par la réaction de leur oxyde avec l'atome d'oxygène et constituent ainsi un cycle permanent de destruction de l'ozone. En chimie atmosphérique, il s'agit donc de déterminer comment apparaissent de tels constituants et en même temps de fixer leur importance.
On a d'abord reconnu l'existence atmosphérique de la vapeur d'eau, H2O, du méthane, CH4, et de l'hydrogène moléculaire, H2, jusqu'à de hauts niveaux. Dans la mésosphère, on assiste à la photodissociation de H2O et de CH4 par des processus tels que :
Ces processus donnent lieu à l'apparition de l'atome d'hydrogène et de l'hydroxyle. Cependant, dans la stratosphère, où la photodissociation de H2O n'apparaît pas, on doit faire appel à un autre processus dont l'ozone est responsable. Il s'agit d'un mécanisme de dissociation due à la réaction avec l'atome d'oxygène excité O(1D). On observe la production de H et de OH :
L'origine de cet atome d'oxygène excité est due à l'ozone. Sa concentration maximum dans la stratosphère ne s'élève qu'à quelque cent ou deux cents atomes par centimètre cube en présence de 1018 molécules N2 et O2. Sous l'influence de l'absorption dans la bande de Hartley pour des longueurs d'onde inférieures à 310 nm, on a en effet la production d'une molécule et d'un atome d'oxygène dans des états excités :
L'état excité O(1D) permet avec son énergie supplémentaire les réactions rapides (9), (10) et (11) qui n'auraient pas lieu avec l'atome O(3P) dans son état normal, tout au moins aux températures de l'atmosphère.
Il faut en outre déterminer la nature des autres constituants qui peuvent participer à un tel processus de dissociation. Un autre cas important est celui qui conduit à la production de l'oxyde d'azote, NO, à partir de l'hémioxyde d'azote N2O :
En fin de compte, il faut connaître l'abondance atmosphérique de ces constituants minoritaires comme H2O, N2O, etc.
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Écrit par
- Marcel NICOLET : professeur de géophysique externe à l'université de Bruxelles, professeur d'aéronomie, The Pennsylvania State University, États-Unis
Classification
Pour citer cet article
Marcel NICOLET. ATMOSPHÈRE - Chimie [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le et modifié le 10/02/2009
Médias
Ozone
Encyclopædia Universalis France
Réactions catalytiques de l'ozone (O
Encyclopædia Universalis France
Méthane
Encyclopædia Universalis France
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