الصف الثاني الإعدادي - علوم
الوحدة الثانية: الغلاف الجوي وحماية كوكب الأرض
درع الأرض الحيوي: تكوين غاز الأوزون، قياس سمكه، ملوثات طبقة الأوزون وبروتوكول مونتريال
انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆
تعد طبقة الأوزون الدرع الواقي والحارس الأمين لكافة صور الحياة على كوكب الأرض من أخطار الأشعة فوق البنفسجية القاتلة. يتكون جزيء غاز الأوزون (O3) في طبقة الستراتوسفير عبر تفاعل كيميائي ضوئي دقيق على مرحلتين: حيث تمتص جزيئات الأكسجين (O2) الأشعة فوق البنفسجية (UV) فتنكسر الرابطة التساهمية الثنائية لتعطي ذرتي أكسجين حرتين (O + O)، ثم تتحد كل ذرة حرة مع جزيء أكسجين آخر لتكوين جزيء أوزون (O3). افترض العالم الإنجليزي «دوبسون» أن سمك طبقة الأوزون في معدل الضغط ودرجة الحرارة (م. ض. د / STP) يعادل 3 ملم فقط، وقدّر قيمتها الطبيعية بـ 300 دوبسون (DU). نتعرف في هذا الدرس على تصنيف الأشعة فوق البنفسجية (القريبة والمتوسطة والبعيدة)، والملوثات الكيميائية الخطيرة التي أحدثت «ثقب الأوزون» فوق القطب الجنوبي.
1. تكوين الأوزون وتصنيف الأشعة UV
معادلات التكوين ودرجات نفاذ الإشعاع:
- معادلتا تكوين الأوزون:
• الخطوة 1: O&sub2; →UV O + O (انكسار الرابطة التساهمية الثنائية).
• الخطوة 2: O + O&sub2; → O&sub3; (تكوين جزيء الأوزون). - سمك طبقة الأوزون ووحدة دوبسون:
• في (م.ض.د): سمكها 3 ملم، وقيمتها الطبيعية 300 دوبسون (DU). - أنواع الأشعة فوق البنفسجية ومدى نفاذها:
• البعيدة (100 - 280 نانومتر): لا تنفذ بنسبة 100% (ضارة جداً ومهلكة للحياة).
• المتوسطة (280 - 315 نانومتر): لا تنفذ بنسبة 95% (تنفذ 5% فقط وهي ذات أضرار بيولوجية).
• القريبة (315 - 400 نانومتر): تنفذ بنسبة 100% (مفيدة وتساعد في تخليق فيتامين د في أجسام الأطفال والكائنات).
2. ملوثات طبقة الأوزون وثقب الأوزون
أسباب تآكل الأوزون فوق القطب الجنوبي:
- ثقب الأوزون: تآكل في طبقة الأوزون فوق منطقة القطب الجنوبي، يزداد وضوحه في شهر سبتمبر من كل عام بسبب تجمع السحب السوداء الملوثة التي تدفعها الرياح.
- أخطر ملوثات طبقة الأوزون (الأربعة):
• مركبات الكلوروفلوروكربون (الفريونات - CFCs): تستخدم كمادة مبردة في أجهزة التكييف والثلاجات، ومادة دافعة للأيروسولات، ومادة نافخة للإسفنج الصناعي.
• الهالونات: تستخدم في إطفاء الحرائق التي لا تطفأ بالماء (كحرائق البترول والكهرباء).
• غاز بروميد الميثيل: مبيد حشري لحماية وتخزين المحاصيل الزراعية في الصوامع.
• أكاسيد النيتروجين: تنبعث من عوادم طائرات الكونكورد الأسرع من الصوت.
ورشة مسائل حساب نسبة تآكل طبقة الأوزون:
س1: إذا كانت درجة تآكل طبقة الأوزون في إحدى المناطق فوق القطب الجنوبي 150 دوبسون، فاحسب النسبة المئوية لتآكل طبقة الأوزون في هذه المنطقة؟
خطوات الحل:
1. الدرجة الطبيعية للأوزون = 300 دوبسون.
2. النسبة المئوية للتآكل = (درجة التآكل ÷ الدرجة الطبيعية للأوزون) × 100%.
3. النسبة المئوية = (150 ÷ 300) × 100% = 50%.
خطوات الحل:
1. الدرجة الطبيعية للأوزون = 300 دوبسون.
2. النسبة المئوية للتآكل = (درجة التآكل ÷ الدرجة الطبيعية للأوزون) × 100%.
3. النسبة المئوية = (150 ÷ 300) × 100% = 50%.
س2: اذكر استخداماً واحداً لكل من: الهالونات، وغاز بروميد الميثيل.
الإجابة:
• الهالونات: إطفاء الحرائق المستعصية (حرائق البترول والكهرباء).
• بروميد الميثيل: مبيد حشري لحفظ وتخزين المحاصيل الزراعية بالصوامع.
الإجابة:
• الهالونات: إطفاء الحرائق المستعصية (حرائق البترول والكهرباء).
• بروميد الميثيل: مبيد حشري لحفظ وتخزين المحاصيل الزراعية بالصوامع.
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
غاز الأوزون
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
غاز ذو جزيء ثلاثي الذرات O3
💡 إضاءة وتوضيح: يتكون في الستراتوسفير ويمتص الأشعة فوق البنفسجية الضارة
دوبسون (DU)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
وحدة قياس درجة الأوزون
💡 إضاءة وتوضيح: القيمة الطبيعية المعيارية لطبقة الأوزون تعادل 300 دوبسون
ثقب الأوزون
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تآكل في طبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي
💡 إضاءة وتوضيح: يحدث سنوياً ويتسع بشكل ملحوظ خلال شهر سبتمبر
الفريونات (CFCs)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مركبات الكلوروفلوروكربون
💡 إضاءة وتوضيح: مبردات ومذيبات صناعية تُعد السبب الأبرز لتآكل الأوزون
الهالونات
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مركبات كيميائية لإطفاء الحرائق
💡 إضاءة وتوضيح: تستخدم لإطفاء حرائق الوقود والكهرباء وتدمر الأوزون
بروميد الميثيل
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
غاز مبيد حشري زراعي
💡 إضاءة وتوضيح: يستخدم لحماية المحاصيل في الصوامع ويعد من ملوثات الأوزون
أكاسيد النيتروجين
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
غازات عوادم الطائرات فائقة السرعة
💡 إضاءة وتوضيح: تنتج من احتراق وقود طائرات الكونكورد وتتفاعل مع الأوزون
الأشعة البعيدة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أشعة فوق بنفسجية طولها 100-280 نانومتر
💡 إضاءة وتوضيح: لا تنفذ بنسبة 100% لأن الأوزون يحجبها تماماً لخطورتها
الأشعة المتوسطة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أشعة فوق بنفسجية طولها 280-315 نانومتر
💡 إضاءة وتوضيح: لا تنفذ بنسبة 95% ويمر منها 5% فقط نحو الأرض
الأشعة القريبة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أشعة فوق بنفسجية طولها 315-400 نانومتر
💡 إضاءة وتوضيح: تنفذ بنسبة 100% وهي مفيدة لتكوين فيتامين د
معدل الضغط والحرارة (م.ض.د)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الضغط الجوي المعتاد وصفر مئوي
💡 إضاءة وتوضيح: يصبح سمك طبقة الأوزون تحت هذه الظروف 3 ملم فقط
بروتوكول مونتريال
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
معاهدة دولية بيئية وُقعت عام 1987
💡 إضاءة وتوضيح: تهدف لحظر وإنهاء استخدام المواد المستنفدة لطبقة الأوزون
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:
1
ما الصيغة الجزيئية لغاز الأوزون؟
2
كم تبلغ درجة الأوزون الطبيعية التي افترضها العالم دوبسون؟
3
ما نسبة نفاذ الأشعة فوق البنفسجية البعيدة (100 - 280 نانومتر) عبر طبقة الأوزون؟
4
في أي شهر من كل عام يزداد اتساع ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي؟
5
ما الغاز المستخدم كمبيد حشري لحماية المحاصيل الزراعية المخزنة بالصوامع ويعد ملوثاً للأوزون؟
6
ما المركبات الكيميائية المستخدمة في إطفاء حرائق البترول التي تسبب تآكل طبقة الأوزون؟
7
إذا كانت درجة الأوزون في منطقة ما 210 دوبسون، فما النسبة المئوية لتآكل الأوزون فيها؟
8
ما الدور الإيجابي الذي تقدمه الأشعة فوق البنفسجية القريبة (315 - 400 نانومتر) عند نفاذها للأرض؟
🎉 تهانينا يا بطل! أتممت جميع محطات الدرس بنجاح باهر وتستحق وسام التميز!