Reações fotoquímicas: Fotoionização e fotodissociação

​​Explicação

A radiação solar interage com as partículas da atmosfera gerando efeitos térmicos e químicos. Entre os efeitos químicos ocorrem ionizações, dissociações de moléculas e criação de radicais livres.

Fotoionização

Na fotoionização, tal como o nome indica, há formação de iões a partir de substâncias moleculares, por ação de radiação. Estes processos são endonergéticos, sendo a fonte de radiação a que proporciona a energia para promover o processo.

Com a absorção da energia necessária, ocorre a remoção de um eletrão da espécie, sendo esta ionizada. 

Nota: Este tipo de reação ocorre com maior frequência na termosfera, sendo que acontece com radiações de energia superior a $$9{,}9 \times 10^{-19} \ J$$.

Exemplo

O átomo de oxigénio pode sofrer fotoionização quando se faz incidir radiação:

$$O+1 \ 313 \ kJ/mol \rightarrow O^+ + e^-$$

Fotodissociação

A fotodissociação da luz é também um processo endoenergético onde, pela incidência de radiação, as moléculas são dissociadas. Quanto mais estável for uma molécula, maior é a sua energia de ligação, e como consequência maior será a energia necessária para provocar a fotodissociação.

Nota: A fotodissociação requer menos energia do que a fotoionização.

Exemplo

Quando se faz incidir radiação com uma energia de $$498 \ kJ/mol$$ é possível dissociar a molécula de $$O_2$$:

$$O_2(g)+498 \ kJ/mol \rightarrow \bullet \ O(g)+ \bullet \ O(g)$$

Radicais livres

Quando ocorre uma dissociação, as ligações da molécula são quebradas, originando espécies muito reativas chamadas radicais livres. Estas espécies têm pelo menos um eletrão desemparelhado, e portanto, têm enorme tendência para formar ligações de forma a conseguirem maior estabilidade. 

Para que possa formar-se um radical livre, a energia absorvida pela partícula deve corresponder à sua energia de dissociação. 

Nota: Este tipo de reação ocorre geralmente na parte superior da troposfera e na estratosfera.

Exemplo

Os mecanismos de formação e destruição de ozono molecula devem ocorrer à mesma velocidade para evitar alterações na quantidade de ozono na atmosfera (camada de ozono).

Com o tempo, começou-se a usar os clorofluorocarbonetos (CFC) em produtos comerciais como os de limpeza. Como estes compostos são muito estáveis e leves conseguem chegar a estratosfera, onde se encontra a camada de ozono, e desenvolver a seguinte reação:

$$CCl_2F_2+luz \rightarrow \bull \ CClF_2+ \bull \ Cl$$

Uma vez formado este radical, pode reagir com o ozono ciclicamente:

$$\begin{aligned}\bull \ Cl (g)+ O_3(g) \rightarrow \bull \ OCl(g)+ O_2(g)\\\bull \ OCl(g)+\bull \ O(g) \rightarrow \bull \ Cl(g) +O_2(g)\end{aligned}$$​​

Estas reações contribuem para a destruição da camada de ozono, pois uma molécula de CFC​ consegue dissociar $$1 \ 000 \ 000$$​ átomos de $$O_3$$.