Ozon je gas. Za razliku od mnogih drugih, nije proziran, već ima karakterističnu boju, pa čak i miris. Ona je prisutna u našoj atmosferi i jedna je od njenih najvažnijih komponenti. Kolika je gustina ozona, njegova masa i druga svojstva? Koja je njegova uloga u životu planete?
Plavi plin
U hemiji, ozon nema posebno mjesto u periodnom sistemu. To je zato što nije element. Ozon je alotropska modifikacija ili varijacija kisika. Kao iu O2, njegova molekula se sastoji samo od atoma kisika, ali nema dva, već tri. Stoga njegova hemijska formula izgleda kao O3.
Ozon je plavi plin. Ima jasan oštar miris koji podsjeća na hlor 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".
Molekul gasa je polarna, atomi u njemu povezani su pod uglom od 116, 78°. Ozon nastaje kada je slobodni atom kiseonika vezan za molekul O2. To se dešava uvrijeme različitih reakcija, na primjer, oksidacije fosfora, električnog pražnjenja ili razgradnje peroksida, tokom kojeg se oslobađaju atomi kiseonika.
Svojstva ozona
U normalnim uslovima, ozon postoji kao gas sa molekulskom težinom od skoro 48 g/mol. On je dijamagnetičan, odnosno ne može biti privučen magnetom, baš kao srebro, zlato ili dušik. Gustina ozona je 2,1445 g/dm³.
U čvrstom stanju, ozon poprima plavičasto-crnu boju, u tečnom stanju, indigo boju blisku ljubičastoj. Tačka ključanja je 111,8 stepeni Celzijusa. Na temperaturi od nula stepeni otapa se u vodi (samo u čistoj vodi) deset puta bolje od kiseonika. Dobro se meša sa tečnim metanom, azotom, fluorom, argonom i pod određenim uslovima sa kiseonikom.
Pod dejstvom brojnih katalizatora, lako se oksidira, oslobađajući slobodne atome kiseonika. Povezujući se s njim, odmah se pali. Supstanca je u stanju oksidirati gotovo sve metale. Samo platina i zlato nisu podložni njegovom djelovanju. Uništava razne organske i aromatične spojeve. Formira amonijum nitrit u kontaktu sa amonijakom, uništava dvostruke ugljenične veze.
Prisutan u atmosferi u visokim koncentracijama, ozon se spontano razgrađuje. U tom slučaju se oslobađa toplina i formira se molekul O2. Što je veća njegova koncentracija, to je jača reakcija oslobađanja topline. Kada je sadržaj ozona veći od 10%, to je praćeno eksplozijom. Povećanjem temperature i smanjenjem pritiska ili kontaktom saOrganske supstance brže razgrađuju O3.
Historija otkrića
U hemiji, ozon nije bio poznat sve do 18. veka. Otkriven je 1785. godine zahvaljujući mirisu koji je fizičar Van Marum čuo pored elektrostatičke mašine koja radi. Još 50 godina nakon toga, plin se nije pojavio u naučnim eksperimentima i istraživanjima.
Naučnik Christian Schonbein je 1840. godine proučavao oksidaciju bijelog fosfora. Tokom eksperimenata uspeo je da izoluje nepoznatu supstancu, koju je nazvao "ozon". Hemičar se uhvatio u koštac sa proučavanjem njegovih svojstava i opisao kako da se dobije novootkriveni gas.
Uskoro su se i drugi naučnici pridružili istraživanju supstance. Čuveni fizičar Nikola Tesla je čak napravio prvi generator ozona. Industrijska upotreba O3 počela je krajem 19. stoljeća pojavom prvih instalacija za snabdijevanje kuća pitkom vodom. Supstanca je korištena za dezinfekciju.
Ozon u atmosferi
Naša Zemlja je okružena nevidljivom ljuskom vazduha - atmosferom. Bez toga bi život na planeti bio nemoguć. Komponente atmosferskog vazduha: kiseonik, ozon, azot, vodonik, metan i drugi gasovi.
Ozon ne postoji sam po sebi i nastaje samo kao rezultat hemijskih reakcija. Blizu površine Zemlje, nastaje usled električnih pražnjenja munje tokom grmljavine. Neprirodno, izgleda zbog izduvnih gasova iz automobila, fabrika, isparenja benzina i termoelektrana.
Ozon nižih slojeva atmosfere naziva se površinski ili troposferski. Postoji i stratosferski. Nastaje pod uticajem ultraljubičastog zračenja koje dolazi od sunca. Formira se na udaljenosti od 19-20 kilometara iznad površine planete i proteže se do visine od 25-30 kilometara.
Stratosferski O3 formira ozonski omotač planete, koji ga štiti od snažnog sunčevog zračenja. Apsorbuje približno 98% ultraljubičastog zračenja sa talasnom dužinom dovoljnom da izazove rak i opekotine.
Upotreba supstance
Ozon je odličan oksidant i razarač. Ovo svojstvo se dugo koristilo za prečišćavanje vode za piće. Supstanca štetno djeluje na bakterije i viruse koji su opasni za čovjeka, a kada se oksidira, pretvara se u bezopasan kisik.
Može ubiti čak i organizme otporne na hlor. Osim toga, koristi se za pročišćavanje otpadnih voda od ekološki štetnih naftnih derivata, sulfida, fenola itd. Takve prakse su uobičajene uglavnom u Sjedinjenim Državama i nekim evropskim zemljama.
Ozon se koristi u medicini za dezinfekciju instrumenata, u industriji se koristi za izbeljivanje papira, prečišćavanje ulja i dobijanje raznih supstanci. Upotreba O3 za pročišćavanje zraka, vode i prostorija naziva se ozoniranje.
Ozon i čovjek
Uprkos svim svojim korisnim svojstvima, ozon može biti opasan za ljude. Ako u zraku ima više plina nego što osoba može podnijeti, trovanje se ne može izbjeći. U Rusiji je to dozvoljena normaje 0,1 µg/L.
Kada se ova stopa prekorači, pojavljuju se tipični znaci trovanja hemijskim sredstvima, kao što su glavobolja, iritacija sluzokože, vrtoglavica. Ozon smanjuje otpornost organizma na infekcije koje se prenose kroz respiratorni trakt, a takođe snižava krvni pritisak. 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", hlora ili "raka" (kako je Mendeljejev tvrdio) jasno se čuje čak i sa niskim sadržajem supstance.
