Az ózon gáz. Sok mástól eltérően nem átlátszó, hanem jellegzetes színe és illata is van. Jelen van a légkörünkben, és az egyik legfontosabb összetevője. Mi az ózon sűrűsége, tömege és egyéb tulajdonságai? Mi a szerepe a bolygó életében?
Blue Gas
A kémiában az ózonnak nincs külön helye a periódusos rendszerben. Ez azért van, mert nem elem. Az ózon az oxigén allotróp módosulata vagy variációja. Az O2-hoz hasonlóan molekulája is csak oxigénatomokból áll, de nem kettő, hanem három. Ezért a kémiai képlete O3.
Az ózon kék gáz. Túl magas koncentráció esetén kifejezetten klórra emlékeztető szúrós szaga van. Emlékszel a frissesség illatára az esőben? Ez az ózon. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően kapta a nevét, mert az ógörög nyelvből az "ózon" szó "szag".
A gázmolekula poláris, a benne lévő atomok 116,78°-os szögben kapcsolódnak egymáshoz. Ózon akkor képződik, amikor egy szabad oxigénatom kapcsolódik egy O2 molekulához. Benne történikkülönböző reakciók ideje, például a foszfor oxidációja, elektromos kisülés vagy peroxidok bomlása, amelyek során oxigénatomok szabadulnak fel.
Ózon tulajdonságai
Normál körülmények között az ózon csaknem 48 g/mol molekulatömegű gázként létezik. Diamágneses, vagyis nem képes magához vonzani, akárcsak az ezüst, az arany vagy a nitrogén. Az ózon sűrűsége 2,1445 g/dm³.
Szilárd állapotban az ózon kékes-fekete színt kap, folyékony állapotban pedig az ibolyához közeli indigó színt. A forráspont 111,8 Celsius fok. Nulla fokos hőmérsékleten tízszer jobban oldódik vízben (csak tiszta vízben), mint az oxigén. Jól keveredik folyékony metánnal, nitrogénnel, fluorral, argonnal és bizonyos körülmények között oxigénnel.
Számos katalizátor hatására könnyen oxidálódik, és szabad oxigénatomok szabadulnak fel. Csatlakozva vele azonnal meggyullad. Az anyag szinte minden fémet képes oxidálni. Csak a platina és az arany nem alkalmas a hatására. Elpusztítja a különféle szerves és aromás vegyületeket. Ammóniával érintkezve ammónium-nitritet képez, tönkreteszi a kettős szénkötéseket.
A légkörben nagy koncentrációban jelenlévő ózon spontán lebomlik. Ilyenkor hő szabadul fel és O2 molekula képződik. Minél nagyobb a koncentrációja, annál erősebb a hőleadási reakció. Ha az ózontartalom meghaladja a 10%-ot, azt robbanás kíséri. Hőmérséklet emelésével és nyomás csökkentésével, vagy érintkezés útjánA szerves anyagok gyorsabban bontják le az O3-at.
Felfedezési előzmények
A kémiában az ózont csak a 18. században ismerték. 1785-ben fedezték fel annak a szagnak köszönhetően, amelyet Van Marum fizikus hallott egy működő elektrosztatikus gép mellett. További 50 évvel ezután a gáz nem jelent meg a tudományos kísérletekben és kutatásokban.
Christian Schonbein tudós 1840-ben a fehér foszfor oxidációját tanulmányozta. A kísérletek során sikerült izolálnia egy ismeretlen anyagot, amit „ózonnak” nevezett. A vegyész foglalkozott a tulajdonságainak tanulmányozásával, és leírta, hogyan lehet egy újonnan felfedezett gázt előállítani.
Hamarosan más tudósok is csatlakoztak az anyag kutatásához. A híres fizikus, Nikola Tesla még az első ózongenerátort is megépítette. Az O3 ipari felhasználása a 19. század végén kezdődött, amikor megjelentek az első otthonok ivóvízellátására szolgáló berendezések. Az anyagot fertőtlenítésre használták.
Ózon a légkörben
Földünket egy láthatatlan levegőburok veszi körül – a légkör. Enélkül lehetetlen lenne az élet a bolygón. A légköri levegő összetevői: oxigén, ózon, nitrogén, hidrogén, metán és egyéb gázok.
Az ózon önmagában nem létezik, csak kémiai reakciók eredményeként keletkezik. A Föld felszínéhez közel, zivatar alatti villámok elektromos kisülései miatt jön létre. Természetellenes módon az autók, gyárak, benzingőz és hőerőművek kipufogógáz-kibocsátása miatt jelenik meg.
A légkör alsó rétegeinek ózonját felszíni vagy troposzférikusnak nevezik. Van egy sztratoszférikus is. A napból érkező ultraibolya sugárzás hatására fordul elő. A bolygó felszíne felett 19-20 kilométeres távolságban keletkezik, és 25-30 kilométeres magasságig nyúlik.
A sztratoszférikus O3 alkotja a bolygó ózonrétegét, amely megvédi az erős napsugárzástól. Az ultraibolya sugárzás megközelítőleg 98%-át nyeli el olyan hullámhosszon, amely elegendő rákot és égési sérüléseket okoz.
Egy anyag használata
Az ózon kiváló oxidálószer és pusztító. Ezt a tulajdonságot régóta használják ivóvíz tisztítására. Az anyag káros hatással van az emberre veszélyes baktériumokra és vírusokra, és oxidálva ártalmatlan oxigénné válik.
Még a klórnak ellenálló szervezeteket is elpusztíthatja. Ezenkívül a szennyvíz tisztítására szolgál a környezetre káros olajtermékektől, szulfidoktól, fenoloktól stb. Az ilyen gyakorlatok főleg az Egyesült Államokban és néhány európai országban általánosak.
Az ózont az orvostudományban műszerek fertőtlenítésére, az iparban papírfehérítésre, olajok tisztítására és különféle anyagok kinyerésére használják. Az O3 levegő, víz és helyiségek tisztítására történő felhasználását ózonozásnak nevezik.
Ózon és ember
Minden jótékony tulajdonsága ellenére az ózon veszélyes lehet az emberre. Ha több gáz van a levegőben, mint amennyit az ember elvisel, nem kerülhető el a mérgezés. Oroszországban a megengedett norma0,1 µg/L.
Ezt az arányt túllépve a vegyszermérgezés tipikus jelei jelennek meg, mint például fejfájás, nyálkahártya irritáció, szédülés. Az ózon csökkenti a szervezet ellenálló képességét a légutakon keresztül terjedő fertőzésekkel szemben, emellett csökkenti a vérnyomást is. A 8-9 µg/l feletti gázkoncentráció tüdőödémához és akár halálhoz is vezethet.
Ugyanakkor meglehetősen könnyű felismerni az ózont a levegőben. A "frissesség", a klór vagy a "rák" illata (ahogy Mengyelejev állította) még alacsony anyagtartalom mellett is jól hallható.
