135Organische Produkte Radikalkettenreaktionen in Umwelt und Technik Radikalkettenreaktionen in der Stratosphäre Das Ozon-Gleichgewicht in der Stratosphäre (B1) ist für das Leben auf unserem Planeten unentbehrlich, weil dabei der größte Teil der schädlichen UV-Strahlung der Sonne absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Die Ursachen des seit dem Jahr 1984 beobachteten Ozonlochs waren ein Jahrzehnt lang stark umstritten. Im Jahr 1995 erhielten P. J. Crutzen, M. J. Molina und F.S. Rowland dann den Chemie-Nobelpreis für eine auch heute noch allgemein anerkannte Erklärung zum Abbau des Ozons. Der von ihnen vorgeschlagene Reaktionsmechanismus ist eine Radikalkettenreaktion und wird als Chlor-Katalyse-Zyklus bezeichnet: Aufgaben A1 Begründen Sie, warum der erste Reaktionsschritt des Chlor-Katalyse-Zyklus nur in der Stratosphäre, nicht aber in Bodennähe ablaufen kann. A2 Erklären Sie, warum das Ozonloch jeweils im polaren Frühling über dem Südpol und Teilen der nördlichen Hemisphäre auftritt. A3 Die FCKW wurden zunächst in Europa, dann weltweit verboten. Dennoch dauert es viele Jahrzehnte, bis die stratosphärische Ozonschicht „geheilt“ ist und das Ozonloch nicht mehr auftritt. Erläutern Sie mithilfe des Chlor-Katalyse-Zyklus, woran das liegt. Durchscheinend, flammbeständig, reißfest ... … nicht brennbar, durchscheinend (transluzent) und selbstreinigend durch Regen – das sind Eigenschaften eines innovativen Kunststoffs, der beispielsweise für Dachkonstruktionen und Fassaden von Stadien, Zelten und Freilichtbühnen verwendet wird (B2). Sein Handelsname ETFE (für Ethentetrafluorethen) leitet sich von den beiden Monomeren Ethen und Tetrafluorethen ab, aus denen er durch Copolymerisation hergestellt werden kann. Dabei wird ein Gemisch aus Ethen und Tetrafluorethen mit einem Radikalbildner als Starter poly merisiert (vgl. S. 128; 130). Alternativ dazu kann man industriell von Polyethen ausgehen und dieses durch radikalische Substitution teilfluorieren. Mit ETFE ist ein neuer Kunststoff nach Maß kreiert worden. Dieses Beispiel zeigt, dass die theoretischen Kenntnisse über den Radikalketten-Mechanismus in der Praxis genutzt und gewinnbringend angewendet werden können. Das gilt sowohl für die radikalische Polymerisation als auch für die radikalische Substitution. Aufgaben A4 Geben Sie die Valenzstrichformel eines Strukturausschnitts aus einem ETFE-Molekül an. Erläutern und begründen Sie, warum es mehrere Möglichkeiten gibt. A5 Erläutern Sie anhand der Ihnen aus dem Alltag bekannten Anwendungen und Eigenschaften von Polyethen PE und Polytetrafluorethen Teflon, welchem der Monomere der Kunststoff ETFE die Eigenschaft nicht brennbar verdankt. ERW EITERUNG·VERTIEFUNG·ANW ENDUNG B1 Natürlicher Solarreaktor Stratosphäre und Chapman-Zyklus des Ozon-Gleichgewichts (vgl. Chemie 2000+ Online) B2 Die Fassade der Münchner Sportarena ist aus ETFE, einem innovativen Kunststoff. 3 O2 + hν2 l < 300 nmO3 O2 + Ohν2 O + O2 + M O3 + M 2 O3 O3 + O 2 O2 hν1 l < 240 nmO2 O + O + hν1; – Δ l <340nmF2ClC Cl· ClO· ClO· – + + + Cl O3 O NO2· hv Winter Frühjahr F2ClC· ClO· Cl· ClNO3 + + + Cl· O2 O2 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 09.03.15 08:02 Seite 135 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei g nt um d es C .C . B uc h r V er la gs