¿Por qué el ozono permanece en altitudes más altas a pesar de tener un mayor peso molecular que el aire?

El ozono realmente no permanece, en ningún lado. Tiene una vida útil corta, aproximadamente una hora. Hay más ozono en altitudes más altas, no porque permanezca allí, sino porque se produce continuamente ozono nuevo a medida que el ozono antiguo reacciona y se convierte en otra cosa.

En la estratosfera, el ozono se produce con bastante facilidad. Una molécula de oxígeno es golpeada por un fotón de luz ultravioleta, dividiendo la molécula en dos átomos de oxígeno. Cada uno de estos átomos puede unirse con una molécula de oxígeno, formando dos moléculas de ozono (O3).

Es por eso que la capa de ozono es tan importante: en la producción de ozono, absorbe la luz ultravioleta. Cuando esa misma molécula de ozono es golpeada por más luz ultravioleta, puede absorber eso y dividirse nuevamente en oxígeno molecular y atómico. Eso da como resultado menos luz ultravioleta en la atmósfera inferior, donde nos gusta caminar sin protector solar.

Pero eso también significa que se produce menos ozono de forma natural en la atmósfera inferior (troposfera). La corta radiación ultravioleta que forma el ozono se ha dispersado principalmente en la estratosfera. La mayor parte del ozono producido en la atmósfera inferior proviene de otras reacciones, como los contaminantes de los combustibles de carbono. La presencia de más “cosas” en la troposfera también significa que el ozono tiene una vida más corta porque las reacciones que lo descomponen son más probables.

El ozono es un Diamagnético (repele el campo magnético aplicado) ya que tiene 0 electrones no apareados en su compuesto de orbitales de unión y antiunión, mientras que el oxígeno es Paramagnético (atrae el campo magnético aplicado) ya que tiene un electrón no apareado en su orbital de unión, por lo que es atraído por la Tierra. campo magnético y se mantiene en contacto con la superficie de la Tierra y está disponible para que podamos respirar.

También puede entender esto por la mecánica de fluidos. El volumen total de ozono es menor ya que su cantidad es menor y el oxígeno tiene un volumen comparativamente alto, por lo que su densidad es mayor que el ozono, por lo que se mantiene por debajo del ozono como la madera en el agua.

Esta es la respuesta correcta a su pregunta, no tiene nada que ver con la tasa de producción ni nada.

Porque ahí es donde está hecho. El ozono se forma en la estratosfera cuando ciertos gases traza interactúan con las grandes cantidades de luz ultravioleta en la atmósfera superior. Solo existe allá arriba porque el ozono es altamente inestable. Solo en la atmósfera superior es la densidad del aire lo suficientemente baja como para que el ozono persista durante un período de tiempo significativo.

Aquí, la pregunta es menos sobre el peso molecular y más sobre la tasa de producción. También hay ozono en la troposfera, pero la producción principal de ozono se produce en la estratosfera debido a la acción de los rayos UV.

La pregunta obvia es por qué el ozono no se “establece”. No estoy seguro, pero probablemente se deba al hecho de que la estratosfera está estratificada de manera estable, lo que impide la mezcla en la dirección vertical. Además, la tropopausa juega un papel en la inhibición de la mezcla entre la estratosfera y la troposfera.

El oxígeno se convierte en ozono cuando los rayos UV interactúan con el oxígeno que ocurre en la estratosfera. El ozono troposférico nuevamente se descompone en oxígeno y, como sabemos, la región de la estratosfera se encuentra más alta que la troposfera.