A liberação dos gases clorofluorcarbonos (CFCs) na atmosfera pode provocar depleção de ozônio (O3) na estratosfera. O ozônio estratosférico é responsável por absorver parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, a qual é nociva aos seres vivos. Esse processo, na camada de ozônio, é ilustrado simplificadamente na figura.
Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da
A) clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicalares.
B) produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro.
C) oxidação do monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de cloro.
D) reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro.
E) reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro.
Resolução em texto
Matérias Necessárias: Química Ambiental; Química Geral (Reações químicas, Radicais livres); Interpretação de Experimentos.
Nível da Questão: Médio
Gabarito: B
Objetivo Geral: Entender o mecanismo químico de destruição do ozônio pelos CFCs e identificar a etapa catalisada pelo cloro.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 📌 Transcrição Essencial
a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da…
1.2 📌 O que está sendo pedido?
A questão quer saber qual reação/química é responsável pela destruição do ozônio causada pelos CFCs.
1.3 📌 Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é identificar qual etapa química, entre as alternativas, corresponde ao ataque do radical de cloro ao ozônio, resultando na formação de oxigênio molecular.
1.4 ✔ Pergunta de Atenção
Você lembra o que são radicais livres e por que eles são tão perigosos em reações químicas ambientais como essa? Isso é essencial para entender o efeito dos CFCs!
Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 📌 Definições e Fórmulas
- CFCs (clorofluorcarbonos): compostos artificiais com átomos de carbono, flúor e cloro, usados em sprays e refrigeração.
- Radical livre: espécie química com um elétron desemparelhado, altamente reativa.
- Ozônio (O₃): gás triatômico presente na estratosfera, protege a Terra da radiação UV.
- Reação de fotólise: quebra de uma molécula pelo efeito da luz (no caso, radiação ultravioleta do Sol).
- Catalisador: substância que acelera uma reação sem ser consumida no processo.
- Equações-chave:
- Quebra do CFC:
CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl• + Cl• - Cloro radical ataca o ozônio:
Cl• + O₃ → ClO• + O₂
ClO• + O → Cl• + O₂ - No final: ozônio (O₃) é transformado em oxigênio molecular (O₂), com o cloro agindo como catalisador.
- Quebra do CFC:
2.2 ❓✔ Possível armadilha
Armada comum:
Muita gente acha que o CFC destrói o ozônio diretamente ou que o oxigênio molecular (O₂) é produzido pela luz sozinha. Cuidado: quem ataca mesmo o ozônio é o radical de cloro, que só se forma quando a luz quebra o CFC!
Outra armadilha: pensar que é só substituição de átomos ou reações diretas entre CFC e ozônio. O processo envolve várias etapas, e o papel do cloro radical é essencial.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
3.1 📌 Contextualização Simplificada
Em outras palavras:
O texto mostra que os CFCs, ao subir na atmosfera e serem atingidos pela luz do Sol, liberam radicais de cloro. Esses radicais são altamente reativos e começam a atacar as moléculas de ozônio (O₃), convertendo-as em oxigênio (O₂) e diminuindo assim a camada que protege a Terra dos raios ultravioleta.
3.2 📌 Estratégia Geral
Vamos identificar, entre as alternativas, qual delas corresponde ao ataque do radical de cloro ao ozônio, catalisando sua conversão em oxigênio molecular (O₂).
O segredo é lembrar da equação: Cl• + O₃ → ClO• + O₂.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 📌 Passo a Passo Detalhado
- A luz UV quebra o CFC:
CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl• + Cl•
Explicação: a energia do Sol quebra a molécula de CFC, liberando um átomo de cloro altamente reativo (radical). - O radical de cloro ataca o ozônio:
Cl• + O₃ → ClO• + O₂
Explicação: O cloro radical se liga ao ozônio, destruindo-o e formando oxigênio molecular (O₂) e um radical de cloro-oxigênio (ClO•). - O ciclo recomeça:
O ClO• reage com um átomo de oxigênio (O), regenerando o Cl•, que pode continuar destruindo outras moléculas de ozônio.
ClO• + O → Cl• + O₂
4.2 📌 Verificação Intermediária
Até aqui, tudo indica que o radical de cloro é o grande “vilão” e catalisa a conversão do O₃ (ozônio) em O₂ (oxigênio molecular).
Você percebe que o cloro é reciclado e pode destruir várias moléculas de ozônio sozinho? Esse é o motivo do grande dano ambiental!
Passo 5: Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas
A) Clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicais.
B) Produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro.
C) Oxidação de monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de cloro.
D) Reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro.
E) Reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro.
5.2 Justificativa Individual
- A) ❌
Confunde o processo. Não é o CFC que quebra o ozônio diretamente, e sim o radical de cloro, que vem do CFC. - B) ✅
Correto! É justamente a produção de oxigênio molecular (O₂) a partir do ozônio (O₃), catalisada pelo átomo de cloro (radical livre de cloro). - C) ❌
Esse passo existe no ciclo, mas não é o principal mecanismo da destruição do ozônio: o foco da questão está no ataque do cloro ao O₃. - D) ❌
Não existe reação direta entre o CFC e o ozônio – o CFC primeiro é quebrado pela luz. - E) ❌
Não ocorre substituição simples de oxigênio por cloro; a destruição é via ataque de radical.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
6.1 📌 Resumo do Raciocínio
A luz UV quebra os CFCs, liberando radicais de cloro, que atacam o ozônio e catalisam sua conversão em oxigênio molecular. O cloro não é consumido no processo, destruindo várias moléculas de ozônio.
6.2 📌 Gabarito Reafirmado
Gabarito: B — produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro.
6.3 🔍 Resumo Final para Revisão
🔍 Sempre que ver destruição do ozônio por CFCs, lembre: o problema central é o radical de cloro catalisando a conversão de O₃ em O₂! O cloro atua como catalisador e não é consumido no processo — é por isso que uma pequena quantidade pode causar grande estrago.
