Ozon is een gas. In tegenstelling tot vele anderen is het niet transparant, maar heeft het een karakteristieke kleur en zelfs een geur. Het is aanwezig in onze atmosfeer en is een van de belangrijkste componenten. Wat is de dichtheid van ozon, zijn massa en andere eigenschappen? Wat is zijn rol in het leven van de planeet?
Blauw Gas
In de scheikunde heeft ozon geen aparte plaats in het periodiek systeem. Dit komt omdat het geen element is. Ozon is een allotrope modificatie of variatie van zuurstof. Net als in O2 bestaat het molecuul alleen uit zuurstofatomen, maar heeft het niet twee, maar drie. Daarom ziet de chemische formule eruit als O3.
Ozon is een blauw gas. Het heeft een duidelijke scherpe geur die doet denken aan chloor als de concentratie te hoog is. Herinner je je de geur van frisheid in de regen nog? Dit is ozon. Dankzij deze eigenschap kreeg het zijn naam, omdat van de oude Griekse taal "ozon" "geur" is.
Het gasmolecuul is polair, de atomen erin zijn verbonden onder een hoek van 116, 78°. Ozon wordt gevormd wanneer een vrij zuurstofatoom aan een O2-molecuul is bevestigd. Het gebeurt inde tijd van verschillende reacties, bijvoorbeeld de oxidatie van fosfor, een elektrische ontlading of de ontleding van peroxiden, waarbij zuurstofatomen vrijkomen.
Eigenschappen van ozon
Onder normale omstandigheden bestaat ozon als een gas met een molecuulgewicht van bijna 48 g/mol. Het is diamagnetisch, dat wil zeggen, het kan niet worden aangetrokken door een magneet, net als zilver, goud of stikstof. De dichtheid van ozon is 2,1445 g/dm³.
In de vaste toestand krijgt ozon een blauwzwarte kleur, in de vloeibare toestand een indigokleur die dicht bij violet ligt. Het kookpunt is 111,8 graden Celsius. Bij een temperatuur van nul graden lost het tien keer beter op in water (alleen in zuiver water) dan zuurstof. Het mengt goed met vloeibaar methaan, stikstof, fluor, argon en onder bepaalde omstandigheden met zuurstof.
Onder invloed van een aantal katalysatoren wordt het gemakkelijk geoxideerd, waarbij vrije zuurstofatomen vrijkomen. Door er verbinding mee te maken, ontbrandt het onmiddellijk. De stof kan bijna alle metalen oxideren. Alleen platina en goud zijn niet vatbaar voor zijn actie. Het vernietigt verschillende organische en aromatische verbindingen. Vormt ammoniumnitriet bij contact met ammoniak, vernietigt dubbele koolstofbindingen.
Aanwezig in de atmosfeer in hoge concentraties, ozon ontleedt spontaan. In dit geval komt er warmte vrij en wordt een O2-molecuul gevormd. Hoe hoger de concentratie, hoe sterker de warmteafgiftereactie. Wanneer het ozongeh alte meer dan 10% is, gaat dit gepaard met een explosie. Door temperatuur te verhogen en druk te verlagen, of door contact metOrganische stoffen breken O3 sneller af.
Ontdekkingsgeschiedenis
In de chemie was ozon pas in de 18e eeuw bekend. Het werd ontdekt in 1785 dankzij de geur die de natuurkundige Van Marum hoorde naast een werkende elektrostatische machine. Nog eens 50 jaar daarna verscheen het gas niet in wetenschappelijke experimenten en onderzoeken.
Wetenschapper Christian Schonbein bestudeerde in 1840 de oxidatie van witte fosfor. Tijdens de experimenten slaagde hij erin een onbekende stof te isoleren, die hij "ozon" noemde. De scheikundige kreeg grip op de studie van zijn eigenschappen en beschreef hoe een nieuw ontdekt gas te verkrijgen.
Al snel voegden andere wetenschappers zich bij het onderzoek naar de stof. De beroemde natuurkundige Nikola Tesla bouwde zelfs de allereerste ozongenerator. Het industriële gebruik van O3 begon aan het einde van de 19e eeuw met de komst van de eerste installaties voor de drinkwatervoorziening van woningen. De stof werd gebruikt voor desinfectie.
Ozon in de atmosfeer
Onze aarde is omgeven door een onzichtbare luchtschil - de atmosfeer. Zonder dat zou het leven op de planeet onmogelijk zijn. Componenten van atmosferische lucht: zuurstof, ozon, stikstof, waterstof, methaan en andere gassen.
Ozon bestaat niet op zichzelf en komt alleen voor als gevolg van chemische reacties. Dicht bij het aardoppervlak wordt het gevormd als gevolg van elektrische ontladingen van bliksem tijdens een onweersbui. Op onnatuurlijke wijze lijkt het te wijten aan uitlaatgassen van auto's, fabrieken, benzinedampen en thermische energiecentrales.
Ozon van de onderste lagen van de atmosfeer wordt oppervlakte of troposferisch genoemd. Er is ook een stratosferische. Het treedt op onder invloed van ultraviolette straling afkomstig van de zon. Het vormt zich op een afstand van 19-20 kilometer boven het oppervlak van de planeet en strekt zich uit tot een hoogte van 25-30 kilometer.
Stratosferische O3 vormt de ozonlaag van de planeet, die deze beschermt tegen krachtige zonnestraling. Het absorbeert ongeveer 98% van de ultraviolette straling met een golflengte die voldoende is om kanker en brandwonden te veroorzaken.
Een middel gebruiken
Ozon is een uitstekende oxidator en vernietiger. Deze eigenschap wordt al lang gebruikt om drinkwater te zuiveren. De stof heeft een schadelijk effect op bacteriën en virussen die gevaarlijk zijn voor de mens, en wanneer het wordt geoxideerd, verandert het in onschadelijke zuurstof.
Het kan zelfs chloorbestendige organismen doden. Daarnaast wordt het gebruikt om afvalwater te zuiveren van milieubelastende olieproducten, sulfiden, fenolen, enz. Dergelijke praktijken komen vooral voor in de Verenigde Staten en enkele Europese landen.
Ozon wordt in de geneeskunde gebruikt om instrumenten te desinfecteren, in de industrie wordt het gebruikt om papier te bleken, oliën te zuiveren en verschillende stoffen te verkrijgen. Het gebruik van O3 om lucht, water en gebouwen te zuiveren wordt ozonisatie genoemd.
Ozon en de mens
Ondanks al zijn heilzame eigenschappen kan ozon gevaarlijk zijn voor de mens. Als er meer gas in de lucht zit dan een mens kan verdragen, is vergiftiging niet te voorkomen. In Rusland, de toegestane normis 0,1 µg/L.
Wanneer deze snelheid wordt overschreden, verschijnen typische tekenen van chemische vergiftiging, zoals hoofdpijn, irritatie van de slijmvliezen, duizeligheid. Ozon vermindert de weerstand van het lichaam tegen infecties die via de luchtwegen worden overgedragen en verlaagt ook de bloeddruk. Gasconcentraties boven 8–9 µg/L kunnen leiden tot longoedeem en zelfs de dood.
Tegelijkertijd is het vrij eenvoudig om ozon in de lucht te herkennen. De geur van "versheid", chloor of "rivierkreeft" (zoals Mendelejev beweerde) is duidelijk hoorbaar, zelfs bij een laag geh alte aan de stof.
