Ozon je plin. Za razliku od mnogih drugih, nije proziran, ali ima karakterističnu boju, pa čak i miris. Prisutan je u našoj atmosferi i jedna je od njegovih najvažnijih komponenti. Kolika je gustoća ozona, njegova masa i druga svojstva? Koja je njegova uloga u životu planeta?
Plavi plin
U kemiji, ozon nema posebno mjesto u periodnom sustavu. To je zato što nije element. Ozon je alotropska modifikacija ili varijacija kisika. Kao i u O2, njegova se molekula sastoji samo od atoma kisika, ali nema dva, već tri. Stoga njegova kemijska formula izgleda kao O3.
Ozon je plavi plin. Ima izrazit oštar miris koji podsjeća na klor ako je koncentracija previsoka. Sjećate li se mirisa svježine na kiši? Ovo je ozon. Zahvaljujući ovom svojstvu dobio je ime, jer iz starogrčkog jezika "ozon" znači "miris".
Molekula plina je polarna, atomi u njoj povezani su pod kutom od 116, 78°. Ozon nastaje kada se slobodni atom kisika veže na molekulu O2. To se događa uvrijeme različitih reakcija, na primjer, oksidacije fosfora, električnog pražnjenja ili razgradnje peroksida, tijekom kojeg se oslobađaju atomi kisika.
Svojstva ozona
U normalnim uvjetima, ozon postoji kao plin s molekularnom težinom od gotovo 48 g/mol. On je dijamagnetičan, odnosno ne može se privući magnetom, baš kao srebro, zlato ili dušik. Gustoća ozona je 2,1445 g/dm³.
U čvrstom stanju, ozon poprima plavkasto-crnu boju, u tekućem stanju, indigo boju blisku ljubičastoj. Vrelište je 111,8 stupnjeva Celzija. Na temperaturi od nula stupnjeva otapa se u vodi (samo u čistoj vodi) deset puta bolje od kisika. Dobro se miješa s tekućim metanom, dušikom, fluorom, argonom i pod određenim uvjetima s kisikom.
Pod djelovanjem brojnih katalizatora, lako se oksidira, oslobađajući slobodne atome kisika. Povezujući se s njim, odmah se zapali. Tvar je sposobna oksidirati gotovo sve metale. Samo platina i zlato nisu podložni njegovom djelovanju. Uništava razne organske i aromatične spojeve. Stvara amonijev nitrit u kontaktu s amonijakom, uništava dvostruke ugljične veze.
Prisutan u atmosferi u visokim koncentracijama, ozon se spontano razgrađuje. U tom slučaju se oslobađa toplina i stvara se molekula O2. Što je veća njegova koncentracija, to je jača reakcija oslobađanja topline. Kada je sadržaj ozona veći od 10%, to je popraćeno eksplozijom. Povećanjem temperature i smanjenjem tlaka ili kontaktom sOrganske tvari brže razgrađuju O3.
Povijest otkrića
U kemiji, ozon nije bio poznat sve do 18. stoljeća. Otkriven je 1785. godine zahvaljujući mirisu koji je fizičar Van Marum čuo pored radnog elektrostatičkog stroja. Još 50 godina nakon toga, plin se nije pojavio u znanstvenim eksperimentima i istraživanjima.
Znanstvenik Christian Schonbein je 1840. proučavao oksidaciju bijelog fosfora. Tijekom pokusa uspio je izolirati nepoznatu tvar koju je nazvao "ozon". Kemičar se uhvatio u koštac s proučavanjem njegovih svojstava i opisao kako dobiti novootkriveni plin.
Uskoro su se i drugi znanstvenici pridružili istraživanju tvari. Poznati fizičar Nikola Tesla čak je izgradio prvi generator ozona. Industrijska uporaba O3 započela je krajem 19. stoljeća s pojavom prvih instalacija za opskrbu kućanstava pitkom vodom. Tvar je korištena za dezinfekciju.
Ozon u atmosferi
Naša Zemlja je okružena nevidljivom ljuskom zraka - atmosferom. Bez toga bi život na planeti bio nemoguć. Komponente atmosferskog zraka: kisik, ozon, dušik, vodik, metan i drugi plinovi.
Ozon ne postoji sam po sebi i nastaje samo kao rezultat kemijskih reakcija. Blizu površine Zemlje, nastaje uslijed električnih pražnjenja munje tijekom grmljavine. Neprirodno, čini se zbog ispušnih plinova iz automobila, tvornica, isparenja benzina i termoelektrana.
Ozon nižih slojeva atmosfere naziva se površinski ili troposferski. Postoji i stratosferski. Javlja se pod utjecajem ultraljubičastog zračenja koje dolazi od sunca. Nastaje na udaljenosti od 19-20 kilometara iznad površine planeta i proteže se do visine od 25-30 kilometara.
Stratosferski O3 tvori ozonski omotač planeta, koji ga štiti od snažnog sunčevog zračenja. Apsorbira približno 98% ultraljubičastog zračenja s valnom duljinom dovoljnom da izazove rak i opekline.
Upotreba tvari
Ozon je izvrstan oksidant i razarač. Ovo svojstvo se dugo koristilo za pročišćavanje pitke vode. Supstanca štetno djeluje na bakterije i viruse koji su opasni za ljude, a kada se oksidira, pretvara se u bezopasni kisik.
Može ubiti čak i organizme otporne na klor. Osim toga, koristi se za pročišćavanje otpadnih voda od ekološki štetnih naftnih derivata, sulfida, fenola itd. Takve su prakse uobičajene uglavnom u Sjedinjenim Državama i nekim europskim zemljama.
Ozon se u medicini koristi za dezinfekciju instrumenata, u industriji se koristi za izbjeljivanje papira, pročišćavanje ulja i dobivanje raznih tvari. Upotreba O3 za pročišćavanje zraka, vode i prostorija naziva se ozoniranje.
Ozon i čovjek
Unatoč svim svojim korisnim svojstvima, ozon može biti opasan za ljude. Ako u zraku ima više plina nego što čovjek može podnijeti, trovanje se ne može izbjeći. U Rusiji je njegova dopuštena normaje 0,1 µg/L.
Kada se ova stopa prekorači, pojavljuju se tipični znakovi kemijskog trovanja, kao što su glavobolja, iritacija sluznice, vrtoglavica. Ozon smanjuje otpornost organizma na infekcije koje se prenose kroz dišne puteve, a također snižava krvni tlak. Koncentracije plinova iznad 8-9 µg/L mogu dovesti do plućnog edema, pa čak i smrti.
U isto vrijeme, vrlo je lako prepoznati ozon u zraku. Miris "svježine", klora ili "raka" (kako je Mendeljejev tvrdio) jasno se čuje čak i uz niski sadržaj tvari.
