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CASSY Lab
Se la radiazione UV-C di lunghezza d'onda minore di 240 nm agisce sull'ossigeno, si ha la formazione
di ozono (reazioni 1 e 2) poiché i radicali ossigeno che si formano in questo processo reagiscono con
le altre molecole di ossigeno per produrre ozono e la loro energia cinetica viene ceduta ad un terzo
reattivo inerte M (per es. una molecola di azoto). La lampada al mercurio usata nel kit per esperimenti
UV-IR-VIS genera una radiazione UV-C con una lunghezza d'onda di 254 nm, poiché essa non riesce
a separare le molecole di ossigeno, in questo esperimento per ottenere la reazione 1 è necessaria
un'alta tensione di 10 kV.
Il decadimento dell'ozono si ottiene anche con una radiazione UV: tuttavia, per la separazione (reazione 3) è sufficiente una radiazione con una lunghezza d'onda minore di 310 nm. Poiché la formazione e il decadimento dell'ozono dipendono dalla radiazione UV, lo strato di ozono presente nell'atmosfera da luogo ad un assorbimento completo della radiazione UV-C (220-280 nm, avvio delle reazioni
1 e 3) e ad un parziale assorbimento della radiazione UV-B (280-320 nm, avvio della reazione 3).
Il decadimento dell'ozono da parte del CFC viene avviato anche dalla radiazione UV-C:
Il radicale cloro che si forma nella reazione 5 per assorbimento della radiazione UV-C si trova ancora
allo stato libero ed interviene anche nelle reazioni 6 e 7, per cui il radicale ossigeno della reazione 7
proviene dal naturale decadimento dell'ozono (reazione 3) oppure dalla naturale separazione dell'ossigeno (reazione 1). Quindi sono sufficienti pochi radicali cloro per dare inizio ad una reazione a catena che conduce al decadimento dell'ozono.
Contrariamente al CFC, il diclorometano usato in questo esperimento degenera già nella troposfera e
non può danneggiare lo strato di ozono.
Valutazione dei risultati
Per ottenere una visualizzazione più chiara, si possono eliminare i valori ottenuti in corrispondenza
delle brevi fluttuazioni di illuminamento dovute all'accensione e allo spegnimento dell'alimentatore ad
alta tensione; per fare questo bisogna cliccare due volte su questi valori nella tabella e premere la
barra di spazio.
Per avviare la valutazione, al posto del valore di default "0,290", inserire nel campo Formula di Settaggi Assorbimento A il primo valore dell'illuminamento EA1 della serie di misure. Con Alt+T si può
inserire un testo di spiegazione nelle sezioni separate dalle linee verticali.
Dopo l'accensione dell'alimentatore alta tensione, le reazioni 1 e 2 (formazione ozono) prevalgono
sulle reazioni di decadimento 3 e 4. Questo si può vedere, rispettivamente, dalla diminuzione dell'illuminamento o dall'aumento dell'assorbimento della radiazione UV-C (campo A dei diagrammi). Quando
si spegne l'alimentatore alta tensione, la concentrazione di ozono diminuisce poiché i radicali ossigeno
della reazione 1 non sono disponibili per la formazione di ozono e prevalgono, quindi, le reazioni degenerative 3 e 4. Di conseguenza, l'illuminamento aumenta rapidamente e l'assorbimento della radiazione si riduce (campo B) indicando una caduta della concentrazione di ozono.
Nel campo C, l'illuminamento diminuisce ancora a causa di un'altra produzione di ozono da parte
dell'alta tensione. Aggiungendo ancora una piccola quantità di diclorometano si ottiene un aumento
dell'illuminamento nonostante l'applicazione dell'alta tensione (campo D dei diagrammi). È sufficiente
anche una piccolissima quantità di vapore di CH 2Cl2 per provocare una forte diminuzione della concentrazione di ozono accompagnata da una diminuzione di assorbimento della radiazione UV-C.
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