রসায়ন দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.১২

CFC ও ওজোন স্তরের ক্ষয়।

ফ্রিজ বা স্প্রে ক্যানের ভেতরে CFC একেবারে নিরীহ গ্যাস, অথচ আকাশে উঠে সে-ই ওজোন স্তরে ফুটো করে। কীভাবে? উত্তরটা একটা ক্লোরিন পরমাণুর বারবার ফিরে আসার গল্প।

১. ওজোন স্তর কীভাবে তৈরি হয়, কীভাবে টিকে থাকে

স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারের ওপরের অংশে UV রশ্মি O₂ অণুকে ভেঙে দুটি O পরমাণু বানায়। সেই O পরমাণু আরেকটি O₂ অণুর সাথে জুড়ে O₃ বা ওজোন গড়ে। O₂(g) → 2O(g) (UV রশ্মিতে), তারপর M + O(g) + O₂(g) → O₃ + M। এখানে M যেকোনো কণা, যে বিক্রিয়ার বাড়তি শক্তিটুকু শুষে নেয়।

এই স্তর শত সহস্র বছর ধরে প্রাণিকুলকে UV রশ্মির ক্ষতিকর প্রভাব থেকে বাঁচিয়ে রেখেছে। O₂ আর O₃ গতিশীল সাম্যে আছে, একদিকে তৈরি হচ্ছে, অন্যদিকে ভাঙছে, তাই স্তরের ঘনত্ব স্থির ছিল: 3O₂ ⇌ 2O₃।

২. ওজোন ছিদ্র আর ডবসন একক

১৯৮২ সালে ব্রিটিশ বিজ্ঞানী জো ফোরম্যান লক্ষ করেন, অ্যান্টার্কটিকার ওপরে স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে ওজোন স্তরের ঘনত্ব কমে গেছে। স্তরটা এভাবে পাতলা হওয়াকেই বলে ওজোন স্তরের ক্ষয়, ওজোন ছিদ্র বা ওজোন গহ্বর।

গহ্বরের মান মাপা হয় ডবসন এককে (DU)। এক বায়ুমণ্ডল চাপে ০.০১ mm পুরু ওজোন গ্যাসের ঘনত্ব এক ডবসন একক। স্বাভাবিক মান নাতিশীতোষ্ণ অঞ্চলে ৩৫০ DU, ক্রান্তীয় অঞ্চলে ২৫০ DU, আর উপমেরু অঞ্চলে ৪৫০ DU।

উপমেরু অঞ্চলে ওজোন ক্রান্তীয় অঞ্চলের চেয়ে ঘন কেন? কারণ স্ট্র্যাটোস্ফেরিক বায়ুপ্রবাহ ক্রান্তীয় অঞ্চলের ওজোনকে উপমেরু অঞ্চলে বয়ে নিয়ে যায়।

৩. CFC: দোষী কে, কোথায় ছিল

১৯৮৬ সালে ড. সুসান সলোমান ক্লোরিন দূষণকে দায়ী করেন। ১৯৯৫ সালে নোবেল বিজয়ী ক্রুটজেন, মলিনা ও রোল্যান্ড প্রতিষ্ঠা করেন যে CFC থেকে ছাড়া ক্লোরিন পরমাণু ওজোন ক্ষয়ে প্রভাবক। ১৯৮০ এর দশকে প্রতি বছর ১০ লক্ষ টন CFC বায়ুতে মিশেছে।

সারণি ১.৮ তিনটা CFC আর তাদের ব্যবহার দেয়। CFC-১১ (CFCl₃): নরম ফোম, রেফ্রিজারেটর, ফ্রিজার, স্প্রে ক্যান। CFC-১২ (CF₂Cl₂): কঠিন প্লাস্টিক ফোম, রেফ্রিজারেটর, এয়ারকন্ডিশনার, স্প্রে ক্যান। CFC-১১৩ (CF₂Cl.CFCl₂): গ্রিজ, গ্লু আর ইলেকট্রিক সার্কিটের সোল্ডার ধোয়া। রেফ্রিজারেটর আর স্প্রে ক্যান দুই CFC-রই, তাই সাবধান।

৪. ক্লোরিন পরমাণুর চক্র

CFC নিষ্ক্রিয়, অদাহ্য ও গ্যাসীয়। তাই সে ট্রপোস্ফিয়ারে ছড়িয়ে পড়ে, বৃষ্টি বা অন্য কোনো উপায়ে বায়ু থেকে সরে না, আর ধীরে ধীরে স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে পৌঁছে যায়। যে গুণের জন্য CFC ফ্রিজে ভালো, সেই গুণই তাকে আকাশে তোলে।

সেখানে UV রশ্মি CFC অণুর C-Cl বন্ধন ভাঙে। তৈরি হয় বিজোড় ইলেকট্রনযুক্ত Cl পরমাণু, অর্থাৎ মুক্তমূলক: CF₂Cl₂ → CF₂Cl• + Cl• (UV রশ্মিতে)।

এই Cl• ওজোনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্লোরিন মনোঅক্সাইড মুক্তমূলক আর O₂ দেয়: O₃ + Cl• → ClO• + O₂। তারপর ClO• একটা অক্সিজেন পরমাণুর সাথে বিক্রিয়া করে Cl• ফিরিয়ে দেয়: ClO• + O → Cl• + O₂। চারটা ধাপ ক্রমে সাজিয়ে দেখো।

Cl পরমাণু এখানে সমসত্ত্ব প্রভাবক, কারণ সে আর ওজোন একই দশায় আছে। স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে Cl পরমাণুর অর্ধায়ু প্রায় দুই বছর, আর এই সময়ে একটি Cl পরমাণু এক লক্ষ ওজোন অণু ভেঙে দিতে পারে।

Br পরমাণুর প্রভাবক্ষমতা Cl এর চেয়ে বেশি, কিন্তু স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে সে কম সময় টিকে। ব্রোমিনের উৎস হলো অগ্নি নির্বাপক হ্যালোনস (BCF, CBr₂ClF) আর কীটনাশক CH₃Br।

ওজোন স্তর ক্ষয়কারী পদার্থের মধ্যে CFC প্রধান। এছাড়া আছে N₂O, NO, CH₄, হ্যালোনস, BCF, CH₃Br আর CCl₄। সেপ্টেম্বর ২০০৩ পর্যন্ত তথ্য বলে, দক্ষিণ মেরু অঞ্চলে ৮০% ওজোন স্তর নষ্ট হয়েছে।

৫. মন্ট্রিয়াল প্রোটোকল আর বিকল্প

ওজোন স্তর বাঁচাতে ১৯৮৭ সালে কানাডায় মন্ট্রিয়াল প্রোটোকল স্বাক্ষরিত হয়। প্রথম দুই শর্ত: ১৯৯৫ সালের মধ্যে CFCs ও হ্যালোনস্ উৎপাদন বন্ধ করা, আর CCl₄, CH₃Br ও মিথাইল ক্লোরোফরম (CH₃CCl₃) ধারাবাহিকভাবে বন্ধ করা।

বিকল্পও ঠিক করা হয়। এরোসলে CFC এর বদলে হাইড্রোকার্বন, যেমন আইসোবিউটেন (CH₃)₃CH। রেফ্রিজারেটরে CFC এর বদলে HCFC, যেমন CHF₂Cl।

HCFC ট্রপোস্ফিয়ারে CFC এর চেয়ে কম টিকে, কারণ এর H পরমাণুকে •OH মুক্তমূলক আক্রমণ করে পানি আর কার্বন মুক্তমূলক বানায়: CHF₂Cl + •OH → H₂O + •CF₂Cl। ফলে স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে পৌঁছনোর আগেই অনেকটা ভেঙে যায়।

২০৪০ সালের মধ্যে HCFC ধারাবাহিকভাবে বাদ দিয়ে মোটর-কার এয়ারকন্ডিশনারে HFC ব্যবহার করা হবে। HFC এ Cl পরমাণু নেই, আর F পরমাণু ওজোন ভাঙার দুর্বল প্রভাবক। ক্ষয়প্রাপ্ত ওজোন স্তর পূর্ণ হতে শত বছর লাগবে।

৬. CFC এর নম্বর কীভাবে হয়

CFC এর নামের সংখ্যা আসে abc নিয়মে: a = C সংখ্যা − ১, b = H সংখ্যা + ১, c = F সংখ্যা, আর নম্বর হলো abc। CFCl₃ তে a = ০, b = ১, c = ১, তাই ০১১, শুরুর শূন্য বাদ দিলে ১১। তাই এর নাম CFC-১১। H থাকলে নামে HCFC বসে, যেমন CHF₂Cl হলো HCFC-২২।

একই নিয়মে CF₂Cl₂: a = ১ − ১ = ০, b = ০ + ১ = ১, c = ২, তাই ০১২ = ১২, মানে CFC-১২ (ফ্রিয়ন-১২)। আর CF₂Cl.CFCl₂ (C₂F₃Cl₃): a = ১, b = ১, c = ৩, তাই ১১৩, মানে CFC-১১৩। নিজে সংখ্যা বসিয়ে দেখো।

৭. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন, প্রথমটা দিয়ে শুরু।

দ্বিতীয়টায় চক্রের কথা মনে করো।

শেষটা দিয়ে শেষ করো।

পুরো নোটটা আটটা কার্ডে।

সূত্র: রসায়ন দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “পরিবেশ রসায়ন”, অনুচ্ছেদ ১.১২।