Chimia şi viaţa Proiect realizat de: Ilciuc Delia Havrişciuc Claudia Clasa a XI a D  Profesor indrumator: Strugariu Aurelia Colegiul Naţional “Ştefan cel Mare”

Derivatii halogenati si distrugerea stratului de ozon Compușii halogenați (sau combințiile halogenate organice) derivă formal de la hidrocarburi prin înlocuirea atomilor de hidrogen cu atomi de fluor, clor, brom sau iod Derivatii halogenati sunt compusii organici, care contin atomi de halogen legati de radicalul organic. Formula generala este R-X, unde X reprezinta atomul de halogen. Halogenii (F, Cl, Br, I), fiind elemente puternic electronegative, atrag spre ei dubletul electronic de legatura, ceea ce provoaca polarizarea puternica a legaturii covalente carbon - halogen si aparitia sarcinilor electrice partiale la cei doi atomi. Din aceasta cauza derivatii halogenati sunt compusi reactivi, participind la multe transformari chimice in care se substituie atomul de halogen.

CLASIFICARE. NOMENCLATURA. IZOMERIE CLASIFICARE. NOMENCLATURA. IZOMERIE. Derivatii halogenati pot fi clasificati privind numarul atomilor de halogen. In acest caz avem: 1) derivati monohalogenati; 2) derivati dihalogenati; 3) derivati polihalogenati. Numărul combinațiilor care pot lua naștere astfel este foarte mare. Numai de la metan derivă 4 compuși halogenați, care sunt CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 si CCl4.  De la etan, un alt exemplu, sunt posibili și cunoscuți 9 derivați clorurați: CH3CH2Cl, CH3CHCl2, CH3CCl3, CH2ClCCl3, CHCl2CCl3, CCl3CCl3, CH2ClCH2Cl, CH2ClCHCl2, CHCl2CHCl2. Teoria prevede existența a 29 derivați clorurați ai propanului ,666 ai n-hexanului, 1998 ai n-heptanului, și tot atîția derivați cu fiecare din ceilalți halogeni. Numai un mic număr dintre aceștia au fost preparați și au importanță practică.

Proprietati fizice Compușii halogenați sunt substanțe incolore (cu excepția celor poliiodurați). Primii termeni din seria omoloagă a halogeno alcanilor sunt gazoși la temperatura obișnuită, ceilalți suntlichizi. Termenii inferiori ai seriei au puncte de topire scăzute, cei superiori și derivații aromatici disubstituiți (în poziție pară), la fel și cei polisubstituiți, sunt solizi. Densitatea compușilor bromurați și iodurați este, în general, mai mare decât a apei, a celor monoclorurați ceva mai mică. Densitatea compușilor iodurați este mai mare decât cea a compușilor bromurați corespunzători, iar densitatea compușilor bromurați mai mare decât a compușilor clorurați (ρ(CH3I)=2,29; ρ(CH3Br)=1,73; ρ(CH3Cl)=0,953). Compușii halogenați sunt practic insolubili în apă; în dizolvanții organici, cum sunt hidrocarburile, alcoolii, eterul, se dizolvă ușor. Compușii halogenați alifatici au miros dulceag și proprietăți narcotice. În concentrație mare sunt toxici. Clorura, dar mai ales bromura și iodura, de benzil sunt puternic lacrimogene.

Derivaţii halogenaţi sunt compuşi organici foarte des utilizaţi, dar care au un efect poluant asupra mediului. Atmosfera primară a Pământului era diferită de cea actuală având un caracter reducător datorită absentei oxigenului. Datorită lipsei stratului de ozon protector viata nu ar fi fost posibilă decât in mediul acvatic, apa absorbind radiata ultravioletă. Deşi au început să fie utilizate in respiratie cantităti din ce in ce mai mari de oxigen, totuşi cantitătile de oxigen eliberate prin fotosinteză depăşeau cu mult pe cele consumate in respiratie. Ce este ozonul? Ozonul este un gaz uşor albăstrui, cu miros înţepător, alcătuit din molecule triatomice de oxigen şi se găseşte în atmosferă în concentraţie de cca 0,04 ppm. Acesta se află cca. 90% în stratosferă cunoscut ca “ozon bun” şi cca. 10% în troposferă denumit şi “ozon rău”

Ozonul stratosferic reprezintă învelişul protector al Pământului şi este situat la o altitudine între 15 şi 40 km. Are rolul de a reţine radiaţiile ultraviolete biologic nocive din lumina solară. Ozonul troposferic, situat la altitudini mai joase (12 km), este nociv pentru sănătatea umană şi vegetaţie (Fig. 1). În mod natural, stratul de ozon suferă o permanentă formare şi disociere a moleculelor de ozon prin reacţiile care au loc între compuşii naturali conţinând azot (eliberaţi de sol şi de apa oceanelor), hidrogen (rezultat din vaporii de apă) şi clor (eliberat de oceane). Aceste reacţii nu distrug echilibrul stratului de ozon stratosferic. Dezechilibrul este creat de apariţia în stratosferă a substanţelor sintetice din clasele cloroflorocarburilor (CFC), hidroclorofluorocarburilor (HCFC), halonilor şi a altor substanţe organice cu conţinut de halogeni (CH3CCl3, CCl4,CH3Br etc).

Efectul ozonului asupra omului Ozonul este o substantă periculoasă pentru viată datorită caracterului său puternic oxidant. La nivelul mării aerul necontaminat contine aprox. 0,03-0,1 pom O3. La concentratii mai mari de 0,6-0,8 pom scade capacitatea vitală a organismului, apar tulburări in difuzia dioxidului de carbon datorită edemului pulmonar instalat. Concentratia ozonului creste cu altitudinea înregistrându-se un maxim la 20-30 km si poate varia de la o zi la alta, mediile lunare indicând variaţii sezoniere. Cea mai mare parte din ozon se formează şi se distruge in zona cuprinsă între latitudinile 30 N, respectiv 30 S.

Primele observaţii cu privire la rezultatele reacţiei CFC urilor cu ozonul au fost făcute de savanţii americani M. Molina si S. Rowland în 1974. In 1985 cercetatorii de la British Antarctic Survey au descoperit o gaura în stratul de ozon deasupra Antarcticii. A fost momentul care a atras ingrijorarea mondială privind deprecierea stratului de ozon. Subţierea stratului de ozon este mai accentuata iarna şi primăvara când „norii polari stratosferici” (PSC) favorizează descompunerea substanţelor clorurate şi eliberarea clorului. Această subţiere este potenţată şi de prezenţa vortexului polar.  

Teoria chimica privind cauzele formării găurii de ozon a fost emisă în urma determinărilor efectuate de experţii NOE (Naţional Ozonă Expedition) în 1986 şi susţine că ozonul este distrus prin intermediul lantului catalitic al speciilor halogenate active numite freoni. Freoni- reprezintă derivaţi halogenaţi ai hidrocarburilor saturate utilizaţi în producerea frigului artificial (instalaţii casnice, comerciale şi industriale) sau ca agenţi de propulsare în industria cosmetică şi farmaceutică. Aceştia sunt foarte periculoşi pentru mediu prin acţiunea lor de epuizare a stratului de ozon.

Expediţia a determinat în stratosferă cantităţi de CO de 100 de ori mai mari decât în zonele temperate. La nivelul stratului de ozon şi deasupra acestuia radiata UV nefiltrată rupe legăturile chimice din freoni(clorofluorocarburi) si are loc eliberarea atomilor de halogen. Aceştia sunt extrem de reactivi şi se combină cu un atom de oxigen din molecula de ozon cu care formează oxidul de halogen care este putin stabil şi reactionează cu un atom liber de oxigen. Atomul de halogen astfel eliberat reacţionează cu o nouă molecula de ozon. In acest fel un singur atom de halogen poate distruge pana la o sută de mii de molecule de ozon. In conditiile extreme de deasupra Antarcticii procesul este accelerat în prezenta cristalelor de gheată din norii stratosferici, astfel explicându-se diminuarea mai accentuată a stratului de ozon de la acest nivel.

Efectele degradării stratului de ozon •modificarea stratificării termice a atmosferei cu aparitia modificărilor climatice •modificări în distributia pe verticală a ozonului cu creşterea concentratiei ozonului troposferic şi scăderea concentraţiei ozonului stratosferic •creşterea intensitătii radiatiei ultraviolete cu efecte negative asupra organismelor vii asupra sănătătii umane degradarea stratului de ozon determină apariţia unor maladii ale ochilor, pielii şi a unor maladii infectioase

•reducerea activitătii de fotosinteză asupra unor tipuri vegetale asupra ecosistemelor acvatice: dereglarea strategiilor de adaptare (orientare, mobilitate), dezvoltarea anormală a organismelor marine

Măsuri de protectie a stratului de ozon Acestea au în vedere in primul rând respectarea Conventiei de la Viena şi a Protocolului de la Montreal. Conventia de la Viena “Protectia stratului de ozon”, intrată în vigoare in anul 1985 se referă la găsirea de “substante si tehnologii alternative”, la efectuarea de cercetări şi furnizarea de cunostinte referitoare la substantele care determină distrugerea stratului de ozon.

Sfârşit Mulţumim pentru atenţia acordată!