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質問

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誰も教えてくれないので、誰か解る人がいたら教えてください。
オゾンホールの原因になるといって使用が禁止されたフロン２２ですが、これは分子構造から言っても非常に重い分子で。一般的な空気（酸素・窒素・二酸化炭素を含めて）より比重が重いはずなのに、どうやって成層圏まで到達できるのでしょうか？

ベスト回答

拡散は分子が運動し衝突を繰り返すことで起こるので無対流の密閉容器でも極ゆっくり拡散しいずれ数分子であっても容器の上方に達します。比重が重いから拡散しないという理屈はありません。遅くなるだけです。地球の大気には対流もありますのでそれも手伝ってゆっくりと成層圏に到達していきます。

フロンは成層圏で紫外線により分解し塩素を放出します。地上付近の紫外線ではエネルギー不足で分解するに至らず、成層圏付近の強力な紫外線がないと分解しません。フロンの恐ろしいところは、この放出された塩素にあります。

酸素３原子からなるオゾンから酸素1原子を奪いタダの酸素分子（２原子）に変え、一酸化塩素になります。これで終われば大した影響はないのですが、再度塩素単原子に分離します。そしてまたオゾンを酸素分子に変え一酸化塩素になります。分離した酸素原子は２個で酸素分子になります。この現象自体CｌO＋O→Cl＋O2と塩素の還元により起こります。塩素は成層圏付近の水分にとらえられ、雨になって地表に落ち塩になるまで延々とオゾンを破壊し続けます。

===補足===
ベストありがとうございます。

フロンとオゾンホールの関係ですが、発表当時はだれも信用せず、南極観測隊（イギリス隊だったと思います。）がオゾンホールの異常拡大を観測したことで一気にクローズアップされました。実験室レベルでは理論検証されています。ただし、オゾンホールの拡大縮小はもともと気象変動の影響を受けやすいとも言われてますし、大気汚染自体も原因となりうると言われています。
こういったことは科学的実証より危機管理の観点での即応をすべきなのでフロン廃止は正しいと思います。食品添加物として亜鉛やサッカリンが禁止されその後無害（どころか亜鉛に至っては摂取必須）と実証され使用解禁された様なもんだと思ってます。
泰山鳴動してネズミ一匹、でいいのです。危機管理は。
誤りがあるとするならばフロンのみを取り上げていること、観測期間が短いにもかかわらずすでに「オゾンホールが縮小傾向であと数年で1980年レベルに戻る」などという発表をほいほいしていることだと思います。

  • 回答者：dynoz (質問から11時間後)
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フロンによるオゾン層破壊の問題はアメリカの一学者の説があっという間に支持され、フロン削減に至りました。拡散の話は十分に判ります、判りますが何だか実証されないうちにあっという間にフロンを悪者に仕上げてそれでチョン、実際オゾンホールの原因に何があるのかの確たる物が実はないと思われます。最近はオゾンホールに縮小の傾向が見られるそうですが、フロン削減からまだ日の浅いこの時点でのこの傾向はどんなものなのかなと言う思いでいます。

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回答

比重が重いために、上昇に時間がかかり問題化が遅れたのです。

ですから、仮に全ての放出を今やめたとしても、

数十年進行し続けます。


人が解明しているものに比べできていないものがほとんどです。

前に何かで、1つ解明すると、
１０程度それに付随して解明しなければならないものがついてくる。

とかいうことを聞きました。

身近のもので【電気】も解明されていないもののひとつだそうです。

一部の特性を利用しているに過ぎないそうです。

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回答

フロンガスやハロンガスは冷媒に使われ気化しやすいのと安定した液ですので分解しないと言われ信じてきました。
冷蔵庫や冷凍庫に使われましたね。（ストーブもありました。）
代替フロンも使われているのですから、地球環境には優しくなったのかもしれません。

気化などした際に紫外線がフロンの成分を他の成分に化学変化させ、成層圏まで上り影響を与えるらしいとは聞いたことがあります。
フロン自身では確かに分子構造が重いですね。

  • 回答者：ｅｃｏ (質問から26分後)
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フロン２２の場合CHCLF2ですから、塩素一個にフッ素二個それに水素と炭素原子が一個ずつです。分子量８６．４７これに対し、窒素の分子量２８と酸素の分子量が３２で倍以上の開きがあるものです。これを一般拡散式で求められるのか、下の方のお礼にも書きましたが、拡散には分子直径を変数として用いるのですが、ここまで大きい分子量の差を見ていないように思えるのですよね。

回答

確かに比較すると数値的には大きくなります。
しかし気体には拡散の性質がありますので
徐々に上空へと広がっていきます。

ちなみにオゾン層まで到達するの約１０年かかると言われています。

  • 回答者：匿名 (質問から17分後)
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例えば物理で拡散の計算をする場合でも水素と二酸化炭素であるとか、塩素と塩化水素であるとか、比重の比較的近い物質同士の拡散を求める例題は多いのですが、一般空気とフロン２２のように自然界に存在しない非常に重い気体の場合、あの計算式だけで求められるのかが解りません。まして対流圏に存在するならまだしも、成層圏のその上まで拡散で到達できる物なのですか？

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