Arbeitsblatt 1.2

Aufabe 1

Im Bild 1 sind der Chapman-Zyklus zum Ozon - Gleichgewicht und der Chlor - Katalyse - Zyklus (CKZ) als Folge von Reaktionsschritten und als Kreisprozess dargestellt. Die dicken schwarzen Reaktionspfeile sollen andeuten, dass diese Elementarprozesse viel häufiger stattfinden, als die anderen (Kettenreaktionen). Trage in die vier leeren Kästchen im rechten Bildteil die passenden Formeln und in das leere Oval den Namen des Reaktionsprozesses ein.

Chlor Katalyse Zyklus

Bild 1: Chapman Zyklus und Chlor-Katalyse-Zyklus der stratosphärischen Chemie (-Q = Wärmeabgabe)
© 2004 Seesing, Tausch; Universität-Duisburg-Essen, Duisburg

Aufgabe 2

Der CKZ und der Chapman Zyklus, der das "natürliche" Ozongleichgewicht in der Stratosphäre beschreibt, sind miteinander gekoppelt.

Markiere die Kopplungsstellen in der Skizze des Kreisprozesses im rechten Bildteil jeweils mit einer Farbe und trage dann die entsprechende Farben auch in den Kasten mit dem Chapman - Zyklus ein.

Aufgabe 3

Ergänze die Skizze des Kreisprozesses im Bild 1 dahingehend, dass die Funktion des Stickstoffdioxides als "Konservierungsmittel" für die Chloroxid-Radikale deutlich wird.

Du hast die Wirkung der FCKWs auf Ozon gesehen. Der Chlorkatalysezyklus verläuft mehrere tausend Male, bevor die gebildeten Chlorradikale auf anderen Wegen abreagieren bzw. aus der Ozonschicht heraustransportiert werden. Doch auf welchen Wegen gelangen die Chlorradikale, die großenteils von den FCKWs stammen, zum Ozon?

Aufgabe 4

Zeichne die Hauptluftströmungen der Stratosphäre in die Grafik ein und benenne sie!

Aufgabe 5

Markiere die Stelle in der Tropopausenlinie, wo der Temperaturunterschied am geringsten erscheint und so ein Austausch von Stoffen am wahrscheinlichsten ist!

Aufgabe 6

Zeichne die Reaktionsgleichung der Photolyse des FCKWs [am Beispiel F2CCl2 (Bild 1)] ein, wo die Reaktion am wahrscheinlichsten ist!

Aufgabe 7

Zeichne nun den gedachten Weg des Chlors vom FCKW (am Beispiel F2CCl2) zum Ort des Chlor-Katalyse-Zyklusses ein!

Atmosphärenschichtung

Bild 2: Atmosphärenschichtung vom Äquator zum Nordpol
(T: Tropopause; K: Bereich der Stratosphäre mit hoher Ozonkonzentration (>16 DU / km)
© 2004 Seesing, Tausch; Universität-Duisburg-Essen, Duisburg

Aufgabe 8

Hier sind einige Aussagen zur FCKW-Problematik, zu den Transportvorgängen und zum Ozon gegeben. Kreuze die richtigen an!

1. Die Lebensdauer der FCKWs ist sehr lange und reicht aus, dass sie trotz  langsamen Transfers in die Stratosphäre dorthin gelangen.

2. Die Lebensdauer der FCKWs ist nicht sehr groß, doch  die Transportvorgänge in der Atmosphäre sind schnell genug, dass die FCKWs erst in der Stratosphäre zerfallen.

3. Die Chlorradikale bauen direkt Ozon ab. Dabei entsteht ein Produkt, das mit einem zur Ozonbildung benötigten Edukt reagiert und so auch noch die Neubildung von Ozon behindert.

4. Es werden in der Stratosphäre sehr viele Chlorradikale gebildet, die dann mit Ozon feste Verbindungen eingehen und es so als UV-Filter nutzlos machen.

5. Da die Chlorradikale den Ozonabbau katalysieren, bedarf es nur geringer Mengen an FCKW, um einen beträchtlichen Ozonabbau zu bewirken.

6. Mit dem katalytischen Abbau von Ozon und den Transportvorgängen allein kann man nicht die jahreszeitlichen Schwankungen der Ozonkonzentration in der Atmosphäre (Ozonloch) erklären.

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Authors: M. Seesing, M. Tausch - Universität Duisburg-Essen, Duisburg / Germany
Last update: 2004-05-13

Last modified: Thursday, 20 February 2020, 12:55 AM