A reacção OH+O2 como fonte de ozono na atmosfera : efeito de excitação vibracional

Abstract

Nesta dissertação é analisado o efeito da excitação interna (vibracional) dos reagentes OH(v',j') e O2(v'',j'') na formação de ozono directo e por recombinação molecular, O+O2+M, em condições estratosféricas e mesosféricas. O estudo foi realizado através da aplicação do método das trajectórias quasi-clássicas para a integração das equações do movimento e duas superfícies de energia potencial globais para o estado dubleto de menor energia do HO3 representadas através da dupla expansão multicorpos (DMBE).

Na primeira parte, resumem-se alguns dos fundamentos teóricos necessários para o estudo de dinâmica molecular nomeadamente, o cálculo e representação analítica de superfícies de energia potencial e o método quasi-clássico. São ainda explorados conceitos gerais sobre química da atmosfera e implicações da condição de desiquilíbrio termodinâmico local (LTD), apresentando novos ciclos catalíticos de formação de ozono e alguns resultados deles emergentes.

Na segunda parte, apresenta-se o estudo detalhado da reacção multicanal OH+O2 dividida em duas partes distintas: a reactiva e a de relaxação vibracional. Na reactiva, foi analisada a formação directa de ozono, O3 +H, e dos canais HO2+O, OH+O+O e O2+H+O, os quais são fontes indirectas de ozono por recombinação molecular. Em condições existentes na alta atmosfera e assumindo a condição LTD, concluí-se que a formação de ozono directo é quase uma ordem de magnitude mais elevada que os restantes produtos utilizando as superfícies DMBE I e II. Na componente não-reactiva, maioritariamente relaxação vibracional, concluíu-se que a constante termalizada de velocidade é substancialmente mais baixa do que para a formação de ozono total.

Palavras-chave: ciclo catalítico HOx(HOy+3), desiquilíbrio termodinâmico local, dupla expansão multicorpos, energy-switching, excitação vibracional, ozono, química da atmosfera, trajectórias quasi-clássicas, relaxação vibracional.