STRATUL DE OZON
Soarele emite continuu radiaţii ultraviolete dar stratul de ozon localizat în stratosferă înconjoară planeta constituind un filtru natural care blochează aproximativ 98% din aceste radiaţii.
În ultimii ani, radiaţiile solare ultraviolete au crescut în intensitate, datorită reducerii stratului de ozon, cauzată de progresul tehnologic, mai precis de folosirea excesivă a unor substanţe cu perioadă mare de descompunere.
OZONUL O3
Ozonul este o stare alotropică a oxigenului, are formula chimica O3, se găseşte în straturile superioare ale atmosferei în concentraţii foarte mici şi formează ceea ce se numeşte pătura de ozon. El are proprietatea de a reţine radiaţiile cosmice cu lungime de undă foarte mică şi extrem de nocive pentru organismele vii, mai ales pentru cele animale, făcând posibilă viaţa pe pământ în forma actuală. Se estimează că la ora actuală exista circa 3 miliarde de tone de ozon. Dacă tot ozonul ar fi concentrat în formă pură atunci ar forma un strat în jurul pamatului doar de 3 mm.
Ozon provine din cuvântul grecesc „ozein” care înseamnă „a mirosi”.
Proprietăți fizice
În stare gazoasă, ozonul are o culoare albăstruie, absoarbe în domeniul U.V. la 245nm. Are punctul de fierbere –112,5°C, punctul de topire, -192,5°C. Este puţin solubil în apă, dar mai solubil decât oxigenul în schimb, este solubil în unii compuşi organici, în general în cei neinflamabili cum este freonul, CF2Cl2.
O3 are miros caracteristic de usturoi; chiar în concentraţii mici este toxic, în stare lichidă explodează foarte uşor iar în stare solidă la simpla atingere.
Stare naturală
Ozonul se formează fotochimic în starturile superioare ale atmosferei prin absorbţia de către oxigen a luminii cu λ=185nm, sau mai mică. Ozonul există în atmosferă în cantitate mică. fiind prezent în atmosfera în concentraţie de cca. 0,04 ppm (părţi pe milion). Acesta se găseşte cca. 90% în stratosferă şi cca. 10% în troposferă.
Deşi mică, această cantitate de ozon are un rol important din punct de vedere meteorologic şi climateric.
Reacţii de formare
O3 se obţine în cantităţii mici în toate procesele chimice în care se obţine oxigen atomic:
descărcări electrice în aer sau oxigen
iradierea aerului sau oxigenului cu radiaţii ultraviolet
disocierea termică a oxigenului molecular şi răcirea lui bruscă
în procesele electrochimice în care rezultă oxigen anodic
în reacţiile chimice în care se obţine oxigen în stare născândă.
1) Formarea ozonului din oxigen molecular. Prin încălzirea oxigenului la temperatură ridicată, acesta disociază în atomi după reacţia:
O2 + Energie → 2O care reacţionează cu O2 dând ozon: 2O2+2O – 2O3 → 3O2.
2) În toate procesele fizice sau chimice, în care iau naştere atomi liberi de oxigen se formează şi ozon: O2 + O → O3.
a) Iradierea cu radiaţie ultravioletă (l = 135-185 nm ) a oxigenului molecular – acţiune fotochimică
b) Încălzirea oxigenului molecular la 150°C
c) Descărcări electrice în oxigen pur sau în aer
d) În procesele electrolitice, cum este de exemplu electroliza la temperatură joasă cu electrozi inerţi, cu o mare densitate de curent la anod, a acizilor: HF, H2SO4, HClO4.
e) În reacţiile în care se formează atomi liberi de oxigen, o mică parte din aceştia se transformă în ozon, ex. descompunerea peroxidului de hidrogen la temperaturi joase:
- H202 → H20 + [O] ,
- [O] + O2 → O3
Întotdeauna, cantitatea de ozon O3, respectiv concentraţia în volume este mică deoarece O3 este instabil şi trece în oxigen molecular, O2.Practic, ozonul în concentraţie mai mare se obţine prin descărcări electrice în atmosferă de oxigen.
Din amestecul O2 + O3, se separă O3 curat prin lichefiere cu aer lichid pe baza densităţii mai mari a O3 lichid decât a O2 lichid.
Structura ozonului
Structura moleculei de ozon a fost stabilită prin metoda difracţiei electronilor şi prin metoda microundelor.
Proprietăţi chimice
Principala proprietate chimică a ozonului o reprezintă marea lui capacitate de oxidare. Ozonul reacţionează în trei tipuri de reacţii chimice: ca oxidant, ozonizant şi catalizator. Caracterul oxidant. Ozonul este unul din cei mai puternici agenţi oxidanţi, poate reacţiona numai un atom de oxigen sau cu întreaga moleculă.
– Ozonul reacţionează cu unele nemetale cum sunt: H2, Cl2, I2, S, P, As, chiar la rece dând compuşi oxigenaţi:
– Ozonul umed atacă toate metalele cu excepţia celor din mina de platină – Pt, Pd, Ir, transformându-le în oxizi: Mg+O3 -> MgO + O2– Ozonul oxidează oxizii inferiori la oxizi superiori:
– Acizii oxigenaţi inferiori, respectiv, HNO2 şi H2SO3 sunt oxidaţi la acizi superiori, iar sărurile acestora sunt oxidate la azotaţi, respectiv sulfaţi.
Întrebuinţări
Ozonul se foloseşte ca dezinfectant, la albirea materialelor textile şi a hârtiei, distrugerea insectelor, în unele analize chimice sau sinteze de compuşi la purificarea apei alimentare, la distrugerea fenolilor şi a cianurilor din apele reziduale industriale. Se foloseşte în industria alimentară pentru conservarea fructelor, legumelor, laptelui, brânzei, peştelui şi a cărnii. Fiind un germicid, se foloseşte în terapeutică, în chirurgie şi în stomatologie.
