En química atmosférica , un ciclo nulo es un ciclo catalítico que simplemente interconvierte especies químicas sin conducir a la producción o eliminación neta de ningún componente. [1] En la estratosfera , los ciclos nulos y cuando se rompen son muy importantes para la capa de ozono .
Uno de los ciclos nulos más importantes tiene lugar en la estratosfera, con la fotólisis del ozono por fotones ultravioleta con longitudes de onda inferiores a 330 nanómetros. Esta fotólisis produce un oxígeno monoatómico que luego reacciona con el oxígeno diatómico produciendo ozono. [2] Sin embargo, no hay cambio molecular o atómico neto. En general, la reacción convierte la energía de los fotones ultravioleta en calor, calentando así la estratosfera. [3]
O 3 + hv (λ < 330 nm) → O 2 + O ( 1 D)
O ( 1 D) + M → O ( 3 P) + M
O ( 3P )+ O2 → O3
Neto: hv → H
El ciclo nulo puede romperse en presencia de ciertas moléculas, lo que produce un aumento o una disminución neta del ozono en la estratosfera. Un ejemplo importante son las emisiones de NOx a la estratosfera. El NOx reacciona tanto con el oxígeno atómico como con el ozono, lo que produce una disminución neta del ozono. [2] Esto es particularmente importante durante la noche, cuando el NO2 no puede fotolizarse.
NO + O3 → NO2 + O2
NO2 +O( 1D ) → NO+ O2
Neto: O 3 + O( 1 D) → 2O 2 (pérdida neta de ozono)
También pueden producirse ciclos nulos en la troposfera. Un ejemplo es el ciclo nulo que se produce durante el día entre el NOx y el ozono.
Ciclo nulo troposférico
O3 + NO → O2 + NO2
NO2 +hν → NO+O( 3P )
O ( 3 P) + O 2 + M → O 3 + M
Neto: hv → H
Este ciclo vincula el ozono con el NOx en la troposfera durante el día. En equilibrio, descrito por la relación de Leighton , la radiación solar y la relación NO 2 :NO determinan la abundancia de ozono, que alcanza su máximo alrededor del mediodía.
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