ATMOSPHÈREChimie

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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 [...]


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Ozone

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Réactions catalytiques de l'ozone (O3)

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Azote

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  • : professeur de géophysique externe à l'université de Bruxelles, professeur d'aéronomie, The Pennsylvania State University, États-Unis

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Pour citer l’article

Marcel NICOLET, « ATMOSPHÈRE - Chimie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-chimie/