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OZONO ATMOSFÉRICO
Lorenzo Chicón
El ozono (del griego ὄζειν, tener olor) es la forma alotrópica del
oxígeno constituida por moléculas triatómicas del elemento del mismo
nombre (O3). El ozono gaseoso es incoloro con un tono ligeramente
azulado y tiene un característico olor acre que puede resultar irritante. Si
se le enfría a -112 oC se convierte en un líquido azulado, capaz de
solidificara -193 oC en una sustancia de color azul-violáceo oscuro, casi
negro. En la Naturaleza se le suele encontrar como resultado de las
descargas eléctricas producidas en las tormentas y en las capas altas de la
atmósfera, particularmente en la troposfera, como consecuencia de la
acción de los rayos ultravioleta sobre las moléculas de dioxígeno. El ozono
es una sustancia bastante inestable yaltamente oxidante, usada como
blanqueador y desinfectante, utilizándose cada vez con mayor frecuencia
en los procesos de esterilización y potabilización del agua y como
bactericida en la industria alimentaria. En la atmósfera terrestre suele
concentrarse en la estratosfera formando una capa protectora denominada
ozonosfera (ozono estratosférico) y nos protege de las radiaciones
ionizantes decorta longitud de onda. Pero también se puede concentrar en
las capas bajas de la atmósfera (ozono troposférico) donde se ha
convertido en uno de los contaminantes más habituales de las zonas
urbanas, con efectos claramente perjudiciales para la salud.
El ozono se descompone fácilmente para formar dioxígeno, en un
proceso claramente exoenergético, de acuerdo con la siguiente reacción:
2 Ο3 → 3O2

∆Ηο = −144 kJ/mol

Como además en dicho proceso se produce un aumento de entropía,
se comprenderá ahora, por qué en la superficie terrestre, al abrigo de
radiaciones de corta longitud de onda, el ozono es altamente inestable.

Ozono estratosférico: un filtro protector
En las capas altas de la atmósfera (por encima de los 80 km), los
fotones de alta energía, disocian a las moléculasde dioxígeno (O2), por lo
que sólo es posible encontrar oxígeno monoatómico (O), como queda
expresado en la reacción [a]. A alturas menores, comprendidas entre 15 y
40 km (ozonosfera), se observa, además, las reacciones [b], [c] y [d].
O2 + hν → 2 O [a]
O + O2 + M → O3 + M [b]
O3 + hν → O2 + O [c]

O + O3 → 2 O2 [d]
(M es un sustrato aceptor de energía, normalmente moléculas de N2 y O2)La radiación de longitud de onda inferior a 240 nm propicia la
disociación de las moléculas de dioxígeno (O2) como se indica en la
reacción [a] y, consecuentemente, favorece la formación de ozono (O3). En
cambio las radiaciones de longitud de onda superior a 290 nm favorecen la
destrucción del ozono (O3) para formar dioxígeno O2 y oxígeno atómico (O),
como se puede apreciar en la reacción[c]. Finalmente, el ciclo se completa
con la destrucción de ozono como se indica en la reacción [d]. A ese
conjunto de procesos se les denomina reacciones de Chapman.
Parece claro que se establece un equilibrio entre la formación y la
destrucción de ozono, en el que la concentración de éste oscila entre 0,03
y 0,08 ppm (partes por millón), alcanzando el máximo valor a unos 25 km
de lasuperficie terrestre.
Para expresar la cantidad de ozono en la atmósfera se suele recurrir
a las Unidades Dobson, UD (DU según la nomenclatura anglosajona). Se
define la Unidad Dobson como la cantidad equivalente a 2.7 × 1020
moléculas de ozono por cada metro cuadrado. El valor medio para la
superficie terrestre se corresponde con 300 DU y para comprender su
magnitud, baste decir que todo el ozonode la atmósfera, en condiciones
normales de presión y temperatura, tendría un espesor de tan sólo 3 mm
si se pudiese concentrar sobre la superficie de la Tierra. Queda claro que
las cifras en DU que se facilitan habitualmente, se refieren a la cantidad
de ozono que se encuentra en la columna de aire sobre la que se realiza
la medición y que dichos valores cambian en función de la latitud,...