ऑक्सिजनचे (O) रसायनशास्त्र - सराव प्रश्न

बहुपर्यायी प्रश्न (MCQs)

प्रश्न 1

ऑक्सिजन आणि ओझोनबद्दल खालीलपैकी कोणते विधान अयोग्य आहे?

A. ओझोन प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) आहे, तर ऑक्सिजन समचुंबकीय (paramagnetic) आहे. B. ओझोनमधील O-O बंध लांबी ऑक्सिजन रेणुमधील बंध लांबीपेक्षा कमी असते. C. ऑक्सिजनपेक्षा ओझोन अधिक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक (oxidizing agent) म्हणून कार्य करते. D. पोटॅशियम क्लोरेटला मॅंगनीज डायऑक्साइडच्या उपस्थितीत गरम करून ऑक्सिजन मिळवता येतो.

उत्तर:

योग्य उत्तर B आहे.

स्पष्टीकरण:

• A. ओझोन प्रतिचुंबकीय आहे, तर ऑक्सिजन समचुंबकीय आहे.
  • ऑक्सिजन (O₂) मध्ये त्याच्या π* प्रतिबंधक आण्विक ऑर्बिटल्समध्ये दोन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (unpaired electrons) असतात, ज्यामुळे ते समचुंबकीय बनते.
  • ओझोन (O₃) मध्ये कोणतेही अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नसतात, ज्यामुळे ते प्रतिचुंबकीय बनते. हे विधान योग्य आहे.
• B. ओझोनमधील O-O बंध लांबी ऑक्सिजन रेणुमधील बंध लांबीपेक्षा कमी असते.
  • ऑक्सिजन (O₂) मध्ये, O=O बंध हा दुहेरी बंध असतो, ज्याची बंध लांबी अंदाजे 121 pm असते.
  • ओझोन (O₃) मध्ये अनुनाद (resonance) असतो, ज्यामुळे स्थानभ्रष्ट बंध (delocalized bonding) तयार होतात आणि O-O बंध लांबी अंदाजे 128 pm असते. ही बंध लांबी एकेरी बंध आणि दुहेरी बंध यांच्या मधली असते, परंतु ती O=O दुहेरी बंधापेक्षा लांब असते. म्हणून, हे विधान अयोग्य आहे.
• C. ऑक्सिजनपेक्षा ओझोन अधिक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक म्हणून कार्य करते.
  • ओझोन सहजपणे विघटित होऊन डायऑक्सिजन आणि नवजात ऑक्सिजन ($O_3 \rightarrow O_2 + [O]$) तयार करते, जो एक अतिशय मजबूत ऑक्सिडीकारक आहे. ऑक्सिजन तुलनेने कमकुवत ऑक्सिडीकारक आहे. हे विधान योग्य आहे.
• D. पोटॅशियम क्लोरेटला मॅंगनीज डायऑक्साइडच्या उपस्थितीत गरम करून ऑक्सिजन मिळवता येतो.
  • ऑक्सिजन तयार करण्याची ही एक मानक प्रयोगशाळा पद्धत आहे: $2KClO_3(s) \xrightarrow\{MnO_2, \Delta\} 2KCl(s) + 3O_2(g)$. मॅंगनीज डायऑक्साइड ($MnO_2$) उत्प्रेरक (catalyst) म्हणून कार्य करतो. हे विधान योग्य आहे.

प्रश्न 2

ओझोन ओलसर पोटॅशियम आयोडाइड द्रावणाशी अभिक्रिया करून काय तयार करतो?

A. $KIO_3$ B. $I_2$ C. $KI_3$ D. $K_2O$

उत्तर:

योग्य उत्तर B आहे.

स्पष्टीकरण: ओझोन एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक आहे. तो पाण्याच्या उपस्थितीत आयोडाइड आयनांचे ($I^-$) आयोडिनमध्ये ($I_2$) ऑक्सिडीकरण करतो. अभिक्रिया अशी आहे: $O_3(g) + 2KI(aq) + H_2O(l) \rightarrow 2KOH(aq) + I_2(s) + O_2(g)$ मुक्त झालेले आयोडिन नंतर मानक सोडिअम थायोसल्फेट द्रावणाविरुद्ध (हायपो) अनुमापन (titration) करून ओझोनचे परिमाणात्मक (quantitatively) अंदाजे मूल्यांकन केले जाते.

प्रश्न 3

खालीलपैकी कोणत्या प्रजातीमध्ये (species) बंध क्रम (bond order) सर्वाधिक आहे?

A. $O_2^+$ B. $O_2$ C. $O_2^-$ D. $O_2^\{2-\}$

उत्तर:

योग्य उत्तर A आहे.

स्पष्टीकरण: बंध क्रम निश्चित करण्यासाठी, आपण आण्विक ऑर्बिटल सिद्धांत (Molecular Orbital Theory - MOT) वापरू शकतो. बंध क्रम = $\frac\{1\}\{2\}$ (बंधकारक MOs मधील इलेक्ट्रॉन्सची संख्या - प्रतिबंधकारक MOs मधील इलेक्ट्रॉन्सची संख्या)

• $O_2$: एकूण इलेक्ट्रॉन्स = 16 इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: $\sigma_\{1s\}^2 \sigma_\{1s\}^\{*2\} \sigma_\{2s\}^2 \sigma_\{2s\}^\{*2\} \sigma_\{2p_z\}^2 \pi_\{2p_x\}^2 \pi_\{2p_y\}^2 \pi_\{2p_x\}^\{*1\} \pi_\{2p_y\}^\{*1\}$ बंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_b$) = 10 ($\sigma_\{2s\}$ मधून 2, $\sigma_\{2p_z\}$ मधून 2, $\pi_\{2p_x\}$, $\pi_\{2p_y\}$ मधून 4) प्रतिबंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_a$) = 6 ($\sigma_\{2s\}^*$ मधून 2, $\pi_\{2p_x\}^*$ मधून 2, $\pi_\{2p_y\}^*$ मधून 2) बंध क्रम = $\frac\{1\}\{2\}(10 - 6) = 2$

• $O_2^+$: एकूण इलेक्ट्रॉन्स = 15 ($O_2$ मधून एक इलेक्ट्रॉन काढला, सामान्यतः सर्वाधिक ऊर्जा असलेल्या प्रतिबंधकारक ऑर्बिटलमधून) इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: $\sigma_\{1s\}^2 \sigma_\{1s\}^\{*2\} \sigma_\{2s\}^2 \sigma_\{2s\}^\{*2\} \sigma_\{2p_z\}^2 \pi_\{2p_x\}^2 \pi_\{2p_y\}^2 \pi_\{2p_x\}^\{*1\}$ बंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_b$) = 10 प्रतिबंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_a$) = 5 बंध क्रम = $\frac\{1\}\{2\}(10 - 5) = 2.5$

• $O_2^-$: एकूण इलेक्ट्रॉन्स = 17 ($O_2$ मध्ये एक इलेक्ट्रॉन वाढवला, सर्वाधिक ऊर्जा असलेल्या प्रतिबंधकारक ऑर्बिटलमध्ये) इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: $\sigma_\{1s\}^2 \sigma_\{1s\}^\{*2\} \sigma_\{2s\}^2 \sigma_\{2s\}^\{*2\} \sigma_\{2p_z\}^2 \pi_\{2p_x\}^2 \pi_\{2p_y\}^2 \pi_\{2p_x\}^\{*2\} \pi_\{2p_y\}^\{*1\}$ बंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_b$) = 10 प्रतिबंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_a$) = 7 बंध क्रम = $\frac\{1\}\{2\}(10 - 7) = 1.5$

• $O_2^\{2-\}$: एकूण इलेक्ट्रॉन्स = 18 ($O_2$ मध्ये दोन इलेक्ट्रॉन वाढवले, सर्वाधिक ऊर्जा असलेल्या प्रतिबंधकारक ऑर्बिटल्स भरून) इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: $\sigma_\{1s\}^2 \sigma_\{1s\}^\{*2\} \sigma_\{2s\}^2 \sigma_\{2s\}^\{*2\} \sigma_\{2p_z\}^2 \pi_\{2p_x\}^2 \pi_\{2p_y\}^2 \pi_\{2p_x\}^\{*2\} \pi_\{2p_y\}^\{*2\}$ बंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_b$) = 10 प्रतिबंधकारक इलेक्ट्रॉन्स ($N_a$) = 8 बंध क्रम = $\frac\{1\}\{2\}(10 - 8) = 1$

बंध क्रमांची तुलना केल्यास: $O_2^+$ (2.5) > $O_2$ (2) > $O_2^-$ (1.5) > $O_2^\{2-\}$ (1). म्हणून, $O_2^+$ मध्ये सर्वाधिक बंध क्रम आहे.

विधान-कारण प्रश्न

प्रश्न 1

विधान (A): ओझोन एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक म्हणून कार्य करतो. कारण (R): ओझोन सहजपणे विघटित होऊन डायऑक्सिजन आणि नवजात ऑक्सिजन तयार करतो.

A. A आणि R दोन्ही सत्य आहेत, आणि R हे A चे योग्य स्पष्टीकरण आहे. B. A आणि R दोन्ही सत्य आहेत, परंतु R हे A चे योग्य स्पष्टीकरण नाही. C. A सत्य आहे, परंतु R असत्य आहे. D. A असत्य आहे, परंतु R सत्य आहे. E. A आणि R दोन्ही असत्य आहेत.

उत्तर:

योग्य उत्तर A आहे.

स्पष्टीकरण:

• विधान (A) सत्य आहे. ओझोन खरोखरच एक अतिशय मजबूत ऑक्सिडीकारक आहे, ऑक्सिजनपेक्षा अधिक शक्तिशाली.
• कारण (R) देखील सत्य आहे. ओझोन सहजपणे विघटित होतो, विशेषतः उच्च तापमानात किंवा विशिष्ट उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत, डायऑक्सिजन ($O_2$) च्या रेणूमध्ये आणि नवजात ऑक्सिजनच्या ($[O]$) अणूमध्ये: $O_3(g) \rightarrow O_2(g) + [O]$
• नवजात ऑक्सिजन अत्यंत अभिक्रियाशील असतो आणि ओझोनच्या मजबूत ऑक्सिडीकारक शक्तीसाठी जबाबदार असतो. तो सहजपणे इलेक्ट्रॉन स्वीकारतो किंवा इतर पदार्थांमधून अणू काढून घेतो, ज्यामुळे त्यांचे ऑक्सिडीकरण होते. अशा प्रकारे, ओझोन शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक म्हणून का कार्य करतो याचे कारण योग्यरित्या स्पष्ट करते.

प्रश्न 2

विधान (A): डायऑक्सिजन वायू आहे तर सल्फर (गंधक) खोलीच्या तापमानाला स्थायू आहे. कारण (R): ऑक्सिजन pπ-pπ अनेक बंध (multiple bonds) तयार करतो, तर सल्फर S-S एकेरी बंध (single bonds) तयार करण्यास प्राधान्य देतो.

A. A आणि R दोन्ही सत्य आहेत, आणि R हे A चे योग्य स्पष्टीकरण आहे. B. A आणि R दोन्ही सत्य आहेत, परंतु R हे A चे योग्य स्पष्टीकरण नाही. C. A सत्य आहे, परंतु R असत्य आहे. D. A असत्य आहे, परंतु R सत्य आहे. E. A आणि R दोन्ही असत्य आहेत.

उत्तर:

योग्य उत्तर A आहे.

स्पष्टीकरण:

• विधान (A) सत्य आहे. डायऑक्सिजन ($O_2$) खोलीच्या तापमानाला द्विअण्वी वायू (diatomic gas) म्हणून अस्तित्वात असतो, तर सल्फर सामान्यतः खोलीच्या तापमानाला घन स्वरूपात $S_8$ वक्र कड्यांच्या (puckered rings) रूपात (उदा. समचतुर्भुजी किंवा एकनताक्ष सल्फर) अस्तित्वात असतो.
• कारण (R) देखील सत्य आहे आणि विधान (A) चे योग्य स्पष्टीकरण आहे.
  • ऑक्सिजनचा अणु आकार लहान असतो आणि विद्युतऋणता (electronegativity) जास्त असते. हे गुणधर्म p-ऑर्बिटल्सच्या प्रभावी पार्श्व आच्छादनासाठी (lateral overlap) अनुकूल असतात, ज्यामुळे मजबूत pπ-pπ अनेक बंध तयार होतात. अशा प्रकारे, ऑक्सिजन दुहेरी बंध असलेल्या स्वतंत्र $O_2$ रेणूंच्या रूपात अस्तित्वात असतो. हे $O_2$ रेणू कमकुवत व्हॅन डर वाल्स (van der Waals) बलांनी एकत्र धरले जातात, ज्यामुळे त्यांचा उत्कलनांक (boiling point) कमी असतो आणि ते वायुरूप अवस्थेत असतात.
  • सल्फर, मोठा असल्यामुळे, कमी प्रभावी ऑर्बिटल आच्छादनामुळे pπ-pπ बंध तयार करण्याची त्याची प्रवृत्ती कमी असते. त्याऐवजी, सल्फर मजबूत S-S एकेरी बंध तयार करण्यास प्राधान्य देतो. हे एकेरी बंध सल्फर अणूंना एकत्र जोडून $S_8$ कड्यांसारख्या किंवा लांब साखळ्यांसारख्या मोठ्या बहुवारिक संरचना (polymeric structures) तयार करण्यास मदत करतात. या मोठ्या रेणूंमधील मजबूत सहसंयुजी S-S बंध, आणि $O_2$ च्या तुलनेत त्यांच्यातील मजबूत आंतररेण्वीय बल (intermolecular forces), यामुळे सल्फर खोलीच्या तापमानाला स्थायू असतो.

लघुत्तरी प्रश्न

प्रश्न 1

ओझोनचे परिमाणात्मक (quantitatively) मूल्यांकन कसे केले जाते? यात समाविष्ट असलेले रासायनिक तत्त्व स्पष्ट करा.

आदर्श उत्तर:

ओझोनचे परिमाणात्मक मूल्यांकन ओझोनयुक्त ऑक्सिजनचा (ozonised oxygen) ज्ञात साठा पोटॅशियम आयोडाइडच्या (KI) उदासीन द्रावणातून (neutral solution) प्रवाहित करून केले जाते.

रासायनिक तत्त्व आणि अभिक्रिया: ओझोन एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक म्हणून कार्य करतो आणि पाण्याच्या उपस्थितीत (किंवा उदासीन/आम्ल माध्यमात) आयोडाइड आयनांचे ($I^-$) आयोडिनमध्ये ($I_2$) ऑक्सिडीकरण करतो. या प्रक्रियेत ऑक्सिजन वायू देखील तयार होतो. अभिक्रिया अशी आहे: $O_3(g) + 2KI(aq) + H_2O(l) \rightarrow 2KOH(aq) + I_2(s) + O_2(g)$ मुक्त झालेले आयोडिन ($I_2$) नंतर सोडिअम थायोसल्फेटच्या ($Na_2S_2O_3$) मानक द्रावणाविरुद्ध, ज्याला सामान्यतः “हायपो” द्रावण म्हणतात, स्टार्च (starch) दर्शक (indicator) म्हणून वापरून अनुमापन (titration) केले जाते. स्टार्च आयोडिनसोबत निळा संमिश्र (complex) तयार करतो, जो अंतिम बिंदूवर अदृश्य होतो.

अनुमापन अभिक्रिया अशी आहे: $I_2(s) + 2Na_2S_2O_3(aq) \rightarrow Na_2S_4O_6(aq) + 2NaI(aq)$ (टेट्राथायोनेट)

अभिक्रियेच्या स्टॉयकियोमेट्रीवरून (stoichiometry) आणि वापरलेल्या सोडिअम थायोसल्फेटच्या परिमाणावरून, मुक्त झालेल्या आयोडिनचे प्रमाण काढता येते, ज्यामुळे ओझोनचे परिमाणात्मक मूल्यांकन करता येते. या पद्धतीला आयोडोमेट्रिक अनुमापन (iodometric titration) म्हणतात.

प्रश्न 2

डायऑक्सिजन ($O_2$) मध्ये सम संख्येत इलेक्ट्रॉन असूनही तो समचुंबकीय (paramagnetic) का असतो, हे स्पष्ट करा.

आदर्श उत्तर:

डायऑक्सिजन ($O_2$) समचुंबकीय असतो कारण त्याच्या आण्विक ऑर्बिटल संरूपणामध्ये (molecular orbital configuration) अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (unpaired electrons) असतात, जसे आण्विक ऑर्बिटल सिद्धांत (Molecular Orbital Theory - MOT) द्वारे भाकीत केले आहे.

1. एकूण इलेक्ट्रॉन्स: ऑक्सिजन अणूमध्ये 8 इलेक्ट्रॉन असतात, त्यामुळे डायऑक्सिजन रेणू ($O_2$) मध्ये एकूण 16 इलेक्ट्रॉन असतात.
2. संयुजा बंध सिद्धांतानुसार अपेक्षित वर्तन: साध्या संयुजा बंध सिद्धांतानुसार (Valence Bond Theory - VBT), $O_2$ दुहेरी बंधाने ($O=O$) दर्शविला जाईल, याचा अर्थ सर्व इलेक्ट्रॉन युग्मित आहेत. यानुसार तो प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) असावा असे भाकीत केले जाईल. तथापि, प्रायोगिक पुरावे दर्शवतात की $O_2$ समचुंबकीय आहे.
3. आण्विक ऑर्बिटल सिद्धांत (MOT) स्पष्टीकरण:
   • MOT आण्विक ऑर्बिटल्सची (MOs) निर्मिती अणू ऑर्बिटल्सच्या (AOs) संयोगातून कशी होते हे स्पष्ट करते.
   • MOT नुसार $O_2$ चे इलेक्ट्रॉन संरूपण असे आहे: $\sigma_\{1s\}^2 \sigma_\{1s\}^\{*2\} \sigma_\{2s\}^2 \sigma_\{2s\}^\{*2\} \sigma_\{2p_z\}^2 \pi_\{2p_x\}^2 \pi_\{2p_y\}^2 \pi_\{2p_x\}^\{*1\} \pi_\{2p_y\}^\{*1\}$
   • या संरूपणामध्ये, अपभ्रष्ट (degenerate) $\pi_\{2p_x\}^*$ आणि $\pi_\{2p_y\}^*$ प्रतिबंधकारक आण्विक ऑर्बिटल्समध्ये प्रवेश करणारे दोन इलेक्ट्रॉन हंडच्या (Hund’s) कमाल बहुविधता नियमानुसार (Rule of Maximum Multiplicity) समांतर स्पिनसह (parallel spins) हे ऑर्बिटल्स स्वतंत्रपणे व्यापतात.
   • $\pi^*$ प्रतिबंधकारक ऑर्बिटल्समधील हे दोन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन डायऑक्सिजनच्या समचुंबकीय स्वभावाला जबाबदार आहेत.
4. निष्कर्ष: दोन अयुग्मित इलेक्ट्रॉनच्या उपस्थितीमुळे $O_2$ रेणू बाह्य चुंबकीय क्षेत्राकडे आकर्षित होतो, ज्यामुळे त्याचा समचुंबकीय गुणधर्म निश्चित होतो.

उच्च-स्तरीय विचार कौशल्ये (HOTS) प्रश्न

स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये क्लोरोफ्लोरोकार्बन्स (CFCs) द्वारे ओझोन थराच्या विनाशाची यंत्रणा (mechanism) स्पष्ट करा, प्रक्रियेचे उत्प्रेरक स्वरूप (catalytic nature) अधोरेखित करा.

सविस्तर रासायनिक स्पष्टीकरण:

क्लोरोफ्लोरोकार्बन्स (CFCs) द्वारे ओझोन थराचा विनाश ही एक गंभीर पर्यावरणीय समस्या आहे. CFCs हे अत्यंत स्थिर संयुगे आहेत जे वातावरणात सोडल्यावर अनेक दशके टिकू शकतात, आणि शेवटी स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये पोहोचतात जिथे ते ओझोन थरावर विध्वंस घडवून आणतात. ही प्रक्रिया रॅडिकल प्रजाती, मुख्यतः क्लोरीन अणू, यांचा समावेश असलेली साखळी अभिक्रिया आहे आणि तिचे स्वरूप उत्प्रेरक आहे.

1. CFCs चे प्रकाशविघटन (Photolytic Decomposition): खालच्या वातावरणात (ट्रोपोस्फियर), CFCs (उदा. $CCl_2F_2$, $CCl_3F$) निष्क्रिय असतात. तथापि, जेव्हा ते स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये पसरतात, तेव्हा ते उच्च-ऊर्जा अतिनील (UV) किरणांच्या (विशेषतः UV-C, $\lambda < 240 nm$) संपर्कात येतात. हे UV किरण CFC रेणूंमधील सर्वात कमकुवत कार्बन-क्लोरीन बंध तोडण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा प्रदान करतात, ज्यामुळे C-Cl बंधाचे समविभाजन (homolytic cleavage) होते आणि अत्यंत अभिक्रियाशील क्लोरीन मुक्त रॅडिकल्स (free radicals) ($\cdot Cl$) तयार होतात. उदाहरणार्थ: $CCl_2F_2(g) \xrightarrow\{UV light\} \cdot Cl(g) + \cdot CClF_2(g)$

2. क्लोरीन रॅडिकल्सद्वारे ओझोनचा विनाश (उत्प्रेरक चक्र): मुक्त झालेले क्लोरीन रॅडिकल्स ओझोन ($O_3$) प्रति अत्यंत अभिक्रियाशील असतात. ते एक उत्प्रेरक चक्र सुरू करतात जे ओझोन रेणूंचा प्रभावीपणे नाश करते.

   • पायरी 1: क्लोरीन रॅडिकलसोबत ओझोनची अभिक्रिया एक क्लोरीन रॅडिकल ओझोन रेणूशी अभिक्रिया करतो, एक ऑक्सिजन अणू काढून क्लोरीन मोनोऑक्साइड रॅडिकल ($ClO \cdot$) आणि डायऑक्सिजनचा ($O_2$) रेणू तयार करतो. $\cdot Cl(g) + O_3(g) \rightarrow ClO \cdot (g) + O_2(g)$
   • पायरी 2: क्लोरीन रॅडिकलची पुनरुत्पत्ती क्लोरीन मोनोऑक्साइड रॅडिकल नंतर अण्वीय ऑक्सिजन ($O \cdot$) शी अभिक्रिया करतो (जो $O_2$ च्या UV प्रकाशाद्वारे प्रकाशविघटनामुळे स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये नैसर्गिकरित्या उपस्थित असतो: $O_2 \xrightarrow\{UV\} O \cdot + O \cdot$). ही अभिक्रिया क्लोरीन रॅडिकलची पुनरुत्पत्ती करते आणि डायऑक्सिजनचा दुसरा रेणू तयार करते. $ClO \cdot (g) + O \cdot (g) \rightarrow \cdot Cl(g) + O_2(g)$

3. एकूण अभिक्रिया आणि उत्प्रेरक स्वरूप: दोन्ही पायऱ्या जोडल्यास, ओझोन विनाश चक्राची निव्वळ अभिक्रिया अशी आहे: $O_3(g) + O \cdot (g) \rightarrow 2O_2(g)$ लक्षात घ्या की पहिल्या पायरीमध्ये वापरलेला क्लोरीन रॅडिकल ($\cdot Cl$) दुसऱ्या पायरीमध्ये पुनरुत्पन्न होतो. याचा अर्थ असा की एकच क्लोरीन रॅडिकल हजारो ओझोन रेणूंचा नाश करू शकतो, तोपर्यंत तो इतर समाप्ती अभिक्रियांद्वारे (उदा. HCl किंवा $ClONO_2$ तयार करून) स्ट्रॅटोस्फियरमधून काढून टाकला जात नाही. यामुळे ही प्रक्रिया अत्यंत उत्प्रेरक आणि स्ट्रॅटोस्फियरमधील ओझोन कमी करण्यात अत्यंत कार्यक्षम बनते.

4. विषम उत्प्रेरकेची भूमिका (ध्रुवीय स्ट्रॅटोस्फियरिक मेघ - PSCs): वर वर्णन केलेल्या वायू-अवस्था अभिक्रिया (gas-phase reactions) महत्त्वपूर्ण असल्या तरी, ध्रुवीय स्ट्रॅटोस्फियरिक मेघांच्या (Polar Stratospheric Clouds - PSCs) निर्मितीमुळे ध्रुवीय हिवाळ्यात विनाश मोठ्या प्रमाणात वाढतो.

   • ध्रुवीय प्रदेशातील खूप कमी तापमानात ( -78°C च्या खाली), नायट्रिक ऍसिड आणि पाणी संघनित होऊन PSCs तयार करतात.
   • हे बर्फाचे स्फटिक पृष्ठभाग विषम अभिक्रियांसाठी (heterogeneous reactions) जागा प्रदान करतात जे तुलनेने स्थिर क्लोरीन जलाशय संयुगे (chlorine reservoir compounds), जसे की क्लोरीन नायट्रेट ($ClONO_2$) आणि हायड्रोजन क्लोराइड ($HCl$), यांना $Cl_2$ आणि $HOCl$ सारख्या अधिक अभिक्रियाशील प्रजातींमध्ये रूपांतरित करतात. $ClONO_2(g) + HCl(g) \xrightarrow\{PSC surface\} Cl_2(g) + HNO_3(s)$ $ClONO_2(g) + H_2O(g) \xrightarrow\{PSC surface\} HOCl(g) + HNO_3(s)$
   • ध्रुवीय वसंत ऋतूमध्ये जेव्हा सूर्यप्रकाश परत येतो, तेव्हा हे $Cl_2$ आणि $HOCl$ रेणू वेगाने प्रकाशविघटित (photolyzed) होऊन सक्रिय क्लोरीन रॅडिकल्सचा ($\cdot Cl$) मोठा स्फोट निर्माण करतात, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात ओझोनचा विनाश होतो, याला सामान्यतः “ओझोन छिद्र” (ozone hole) म्हणून ओळखले जाते. $Cl_2(g) \xrightarrow\{UV light\} 2 \cdot Cl(g)$ $HOCl(g) \xrightarrow\{UV light\} \cdot OH(g) + \cdot Cl(g)$

थोडक्यात, CFCs प्रकाशविघटनावर स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये क्लोरीन रॅडिकल्स सोडतात. हे रॅडिकल्स नंतर उत्प्रेरकपणे ओझोनचा नाश करतात, आणि ध्रुवीय स्ट्रॅटोस्फियरिक मेघांवरील विषम अभिक्रियांद्वारे ही प्रक्रिया लक्षणीयरीत्या वाढते.