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Ingenieríaen SistemasdeInformación.

2. Ciclo del oxígeno
• Comisión 51. Año 2002

3. El ciclo del oxígeno es el más complicado por el hecho de que adopta muchas formas químicas
distintas. Los principales procesos del ciclo global del oxígeno se muestran en la figura. El oxígeno
atmosférico se elimina a través de la respiración y durante varios procesos industriales (en especial
durante la combustión), en los que se produce dióxido de carbono. La fotosíntesis es el mecanismo
fundamental de regeneración de oxígeno molecular a partir del dióxido de carbono y agua.
Los científicos dividen la atmósfera en varias capas de acuerdo con su composición y variación de
temperatura. Hasta donde se manifiestan los sucesos visibles, la región más activa es la troposfera,
la capa de atmósfera que contiene alrededor del 80% de la masa total del aire y casi todo el vapor
de agua de la atmósfera. La troposfera es la capa más delgada de la atmósfera (10Km), pero ahí se
producen todos los fenómenos que influyen con el clima, como la lluvia, tormenta de rayos o
huracanes.
CICLO DEL OXIGENO

4. En esta región, la temperatura disminuye casi linealmente con el aumento de la altitud.
Sobre la troposfera esta la estratosfera, que está constituida por nitrógeno, oxígeno y ozono. En la
estratosfera, la temperatura del aire aumenta con la altitud. Este efecto de calentamiento se debe a
las reacciones exotérmicas provocadas por la radiación UV del Sol. Uno de los productos de esta
reacción en secuencia es el ozono (O3
), el cual, como se verá en breve, sirve para prevenir que los
nocivos rayos UV lleguen a la Tierra.
En la mesosfera, que está encima de la estratosfera, la concentración de ozono y otros gases es baja
y la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud. La termosfera o ionosfera es la capa
más externa de la atmósfera. El aumento de temperatura en esta región se debe al bombardeo de
nitrógeno y oxígeno molecular y de especies atómicas por partículas energéticas, como los
electrones y protones, provenientes del Sol. Las reacciones características son:
CICLO DEL OXIGENO

5. N2
 2N ∆Hº = 941.4 kJ
N  N+
+ e-
∆Hº = 1400 Kj
O2  02
+
+ e-
∆Hº = 1176 kJ
Estos procesos liberan a su vez una cantidad de energía en forma de calor. Las partículas
ionizadas son las responsables de que las ondas de radio se reflejen y regresen a la Tierra.
CICLO DEL OXIGENO

6. AGUJERO EN LA CAPA DE OZONO POLAR
La formación y destrucción del ozono por procesos naturales es un
equilibrio dinámico que mantiene constante su concentración en la
estratosfera. Desde mediados de los años 70, los científicos se han
preocupado por los efectos nocivos de ciertos clorofluorocarbonos (CFC) o
freones en la capa de ozono. Los más comunes son CFCL3
(freón 11),
CF2
CL2
(freón 12), C2
F3
CL3
(freón 113) y C2
F4
CL4
(freón 114). Como estos
compuestos se licuan con facilidad, y son más o menos inertes, no tóxicos,
no combustibles y volátiles, se han utilizado como refrigerantes para
acondicionadores de aire, para fabricar productos desechables,

7. (vasos y platos), como propelentes para aerosoles en latas y como disolventes
para limpiar tarjetas de circuitos electrónicos.
Como son poco reactivos, los CFC se difunden con lentitud hacia la estratosfera sin
sufrir cambios; ahí se descomponen por la radiación UV de longitudes de onda de
175 a 220 nm:
CFCL3
CFCL2
+ CL
CF2
CL2
CF2
CL + CL

8. Los átomos de cloro son muy reactivos y experimentan las siguientes reacciones:
CL + O3
CLO + 02
(3)
CLO + O CL + 02
(4)
El resultado global, la suma de ambas ecuaciones, es la eliminación neta de una
molécula O3, de la estratosfera:
O3
+ O 2 O2

9. Los átomos de oxígeno de esta reacción los aporta la descomposición fotoquímica
del oxígeno molecular y el ozono antes descripta. El átomo de CL funciona como
catalizador en el mecanismo de la reacción representada por las ecuaciones (3) y
(4), y como no se utiliza puede participar en muchas reacciones de este tipo. Un
átomo de CL puede destruír más de 100.000 moléculas de O3
antes de ser
eliminado por alguna otra reacción. La especie CLO es un intermediario porque
se produce en el primer paso elemental (ecuación 3) y se consume en el segundo
paso elemental (ecuación 4). Este mecanismo de destrucción del ozono se ha
comprobado por la detección de CLO en la estratósfera en años recientes.

10. Aunque no está muy claro si los CFC que ya se han liberado a la atmósfera causen
daños con consecuencias devastadoras para la vida en la tierra, es factible lograr
que la destrucción del ozono sea más lenta si se reduce la disponibilidad de átomos
de Cl. De hecho, algunos químicos han sugerido enviar una flotilla de aviones para
rociar 50.000Tn de etano (C2
H6
) o de propano(C3
H8
) sobre el Polo Sur para tratar
de cerrar el agujero en la capa de ozono. Como una especie reactiva, el átomo de
cloro reaccionaría con estos hidrocarburos de la siguiente manera:

11. Cl + C2
H6
 HCl + C2
H5
Cl + C3
H8
 HCl + C3
H7
Los productos de estas reacciones no afectarían la concentración de ozono. Un plan
menos realista es fortalecer la capa de ozono liberando grandes cantidades en la
estratosfera por medio de aviones. Ésta solución es posible, desde un punto de vista
técnico, pero sería muy costosa y requeriría la colaboración de muchos países.

12. FIN

13. BIBLIOGRAFÍA
• Ecología y Medio Ambiente
G.Tylen Miller, Jr
Ed. Grupo Editorial Iberoamérica, México 1994
• Química
R.Chang
Ed. Mc Graw Hill, México 1999