Το όζον είναι αέριο. Σε αντίθεση με πολλά άλλα, δεν είναι διάφανο, αλλά έχει χαρακτηριστικό χρώμα και μάλιστα μυρωδιά. Είναι παρόν στην ατμόσφαιρά μας και είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά του. Ποια είναι η πυκνότητα του όζοντος, η μάζα του και άλλες ιδιότητες; Ποιος είναι ο ρόλος του στη ζωή του πλανήτη;
Blue Gas
Στη χημεία, το όζον δεν έχει ξεχωριστή θέση στον περιοδικό πίνακα. Αυτό συμβαίνει γιατί δεν είναι στοιχείο. Το όζον είναι μια αλλοτροπική τροποποίηση ή παραλλαγή του οξυγόνου. Όπως και στο Ο2, το μόριο του αποτελείται μόνο από άτομα οξυγόνου, αλλά δεν έχει δύο, αλλά τρία. Επομένως, ο χημικός τύπος του μοιάζει με O3.
Το όζον είναι ένα μπλε αέριο. Έχει μια ευδιάκριτη πικάντικη μυρωδιά που θυμίζει χλώριο εάν η συγκέντρωση είναι πολύ υψηλή. Θυμάστε τη μυρωδιά της φρεσκάδας στη βροχή; Αυτό είναι το όζον. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα πήρε το όνομά του, γιατί από την αρχαία ελληνική γλώσσα το «όζον» είναι «μυρίζω».
Το μόριο του αερίου είναι πολικό, τα άτομα σε αυτό συνδέονται υπό γωνία 116, 78°. Το όζον σχηματίζεται όταν ένα ελεύθερο άτομο οξυγόνου συνδέεται με ένα μόριο Ο2. Συμβαίνει σεο χρόνος των διαφόρων αντιδράσεων, για παράδειγμα, της οξείδωσης του φωσφόρου, μιας ηλεκτρικής εκκένωσης ή της αποσύνθεσης υπεροξειδίων, κατά την οποία απελευθερώνονται άτομα οξυγόνου.
Ιδιότητες του όζοντος
Υπό κανονικές συνθήκες, το όζον υπάρχει ως αέριο με μοριακό βάρος σχεδόν 48 g/mol. Είναι διαμαγνητικό, δηλαδή δεν μπορεί να έλκεται από μαγνήτη, όπως το ασήμι, ο χρυσός ή το άζωτο. Η πυκνότητα του όζοντος είναι 2,1445 g/dm³.
Σε στερεή κατάσταση, το όζον αποκτά ένα μπλε-μαύρο χρώμα, στην υγρή κατάσταση, ένα χρώμα indigo κοντά στο ιώδες. Το σημείο βρασμού είναι 111,8 βαθμοί Κελσίου. Σε θερμοκρασία μηδέν βαθμών, διαλύεται στο νερό (μόνο σε καθαρό νερό) δέκα φορές καλύτερα από το οξυγόνο. Αναμιγνύεται καλά με υγρό μεθάνιο, άζωτο, φθόριο, αργό και υπό ορισμένες συνθήκες με οξυγόνο.
Υπό τη δράση ενός αριθμού καταλυτών, οξειδώνεται εύκολα, απελευθερώνοντας ελεύθερα άτομα οξυγόνου. Συνδέοντας με αυτό, αναφλέγεται αμέσως. Η ουσία είναι σε θέση να οξειδώσει σχεδόν όλα τα μέταλλα. Μόνο η πλατίνα και ο χρυσός δεν επιδέχονται τη δράση του. Καταστρέφει διάφορες οργανικές και αρωματικές ενώσεις. Σχηματίζει νιτρώδες αμμώνιο κατά την επαφή με την αμμωνία, καταστρέφει τους διπλούς δεσμούς άνθρακα.
Παρουσιάζεται στην ατμόσφαιρα σε υψηλές συγκεντρώσεις, το όζον αποσυντίθεται αυθόρμητα. Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνεται θερμότητα και σχηματίζεται ένα μόριο Ο2. Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωσή του, τόσο ισχυρότερη είναι η αντίδραση απελευθέρωσης θερμότητας. Όταν η περιεκτικότητα σε όζον είναι μεγαλύτερη από 10%, συνοδεύεται από έκρηξη. Αυξάνοντας τη θερμοκρασία και μειώνοντας την πίεση ή με επαφή μεΟι οργανικές ουσίες αποσυντίθενται γρηγορότερα το O3.
Ιστορικό ανακάλυψης
Στη χημεία, το όζον δεν ήταν γνωστό μέχρι τον 18ο αιώνα. Ανακαλύφθηκε το 1785 χάρη στη μυρωδιά που άκουσε ο φυσικός Van Marum δίπλα σε ένα λειτουργικό ηλεκτροστατικό μηχάνημα. Άλλα 50 χρόνια μετά, το αέριο δεν εμφανίστηκε σε επιστημονικά πειράματα και έρευνες.
Ο επιστήμονας Christian Schonbein το 1840 μελέτησε την οξείδωση του λευκού φωσφόρου. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων κατάφερε να απομονώσει μια άγνωστη ουσία, την οποία ονόμασε «όζον». Ο χημικός καταπιάστηκε με τη μελέτη των ιδιοτήτων του και περιέγραψε πώς να αποκτήσει ένα αέριο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα.
Σύντομα, άλλοι επιστήμονες εντάχθηκαν στην έρευνα της ουσίας. Ο διάσημος φυσικός Νίκολα Τέσλα κατασκεύασε μάλιστα την πρώτη γεννήτρια όζοντος. Η βιομηχανική χρήση του Ο3 ξεκίνησε στα τέλη του 19ου αιώνα με την εμφάνιση των πρώτων εγκαταστάσεων για την παροχή πόσιμου νερού στα σπίτια. Η ουσία χρησιμοποιήθηκε για απολύμανση.
Όζον στην ατμόσφαιρα
Η Γη μας περιβάλλεται από ένα αόρατο κέλυφος αέρα - την ατμόσφαιρα. Χωρίς αυτό, η ζωή στον πλανήτη θα ήταν αδύνατη. Συστατικά του ατμοσφαιρικού αέρα: οξυγόνο, όζον, άζωτο, υδρογόνο, μεθάνιο και άλλα αέρια.
Το όζον δεν υπάρχει από μόνο του και εμφανίζεται μόνο ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων. Κοντά στην επιφάνεια της Γης, σχηματίζεται λόγω ηλεκτρικών εκκενώσεων κεραυνών κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Αφύσικα, εμφανίζεται λόγω των εκπομπών καυσαερίων από αυτοκίνητα, εργοστάσια, αναθυμιάσεις βενζίνης και θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
Το όζον των κατώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας ονομάζεται επιφανειακό ή τροποσφαιρικό. Υπάρχει και μια στρατοσφαιρική. Εμφανίζεται υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας που προέρχεται από τον ήλιο. Σχηματίζεται σε απόσταση 19-20 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη και εκτείνεται σε ύψος 25-30 χιλιομέτρων.
Το στρατοσφαιρικό Ο3 σχηματίζει το στρώμα του όζοντος του πλανήτη, το οποίο τον προστατεύει από την ισχυρή ηλιακή ακτινοβολία. Απορροφά περίπου το 98% της υπεριώδους ακτινοβολίας με μήκος κύματος αρκετό για να προκαλέσει καρκίνο και εγκαύματα.
Χρήση ουσίας
Το όζον είναι εξαιρετικό οξειδωτικό και καταστροφικό. Αυτή η ιδιότητα έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό για τον καθαρισμό του πόσιμου νερού. Η ουσία έχει επιζήμια επίδραση στα βακτήρια και τους ιούς που είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο και όταν οξειδώνεται, μετατρέπεται σε αβλαβές οξυγόνο.
Μπορεί να σκοτώσει ακόμη και οργανισμούς ανθεκτικούς στο χλώριο. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των λυμάτων από επιβλαβή για το περιβάλλον προϊόντα πετρελαίου, σουλφίδια, φαινόλες κ.λπ. Τέτοιες πρακτικές είναι κοινές κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε ορισμένες ευρωπαϊκές χώρες.
Το όζον χρησιμοποιείται στην ιατρική για την απολύμανση εργαλείων, στη βιομηχανία χρησιμοποιείται για τη λεύκανση του χαρτιού, τον καθαρισμό των ελαίων και τη λήψη διαφόρων ουσιών. Η χρήση του Ο3 για τον καθαρισμό του αέρα, του νερού και των χώρων ονομάζεται οζονισμός.
Όζον και άνθρωπος
Παρά όλες τις ευεργετικές του ιδιότητες, το όζον μπορεί να είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο. Εάν υπάρχουν περισσότερα αέρια στον αέρα από αυτά που μπορεί να ανεχθεί ένα άτομο, η δηλητηρίαση δεν μπορεί να αποφευχθεί. Στη Ρωσία, ο επιτρεπόμενος κανόνας τηςείναι 0,1 μg/L.
Όταν ξεπεραστεί αυτό το ποσοστό, εμφανίζονται τυπικά σημάδια χημικής δηλητηρίασης, όπως πονοκέφαλος, ερεθισμός των βλεννογόνων, ζάλη. Το όζον μειώνει την αντίσταση του οργανισμού στις λοιμώξεις που μεταδίδονται μέσω της αναπνευστικής οδού και επίσης μειώνει την αρτηριακή πίεση. Οι συγκεντρώσεις αερίων πάνω από 8–9 μg/L μπορεί να οδηγήσουν σε πνευμονικό οίδημα και ακόμη και θάνατο.
Ταυτόχρονα, είναι αρκετά εύκολο να αναγνωρίσουμε το όζον στον αέρα. Η μυρωδιά της «φρεσκάδας», του χλωρίου ή της «καραβίδας» (όπως ισχυρίστηκε ο Mendeleev) ακούγεται ξεκάθαρα ακόμα και με χαμηλή περιεκτικότητα στην ουσία.
