Ozón je plyn. Na rozdiel od mnohých iných nie je priehľadný, ale má charakteristickú farbu a dokonca aj vôňu. Nachádza sa v našej atmosfére a je jednou z jej najdôležitejších zložiek. Aká je hustota ozónu, jeho hmotnosť a ďalšie vlastnosti? Aká je jeho úloha v živote planéty?
Blue Gas
V chémii nemá ozón samostatné miesto v periodickej tabuľke prvkov. Je to preto, že nejde o prvok. Ozón je alotropická modifikácia alebo variácia kyslíka. Rovnako ako v O2, jeho molekula pozostáva iba z atómov kyslíka, ale nemá dva, ale tri. Preto jeho chemický vzorec vyzerá ako O3.
Ozón je modrý plyn. Ak je koncentrácia príliš vysoká, má výrazný štipľavý zápach pripomínajúci chlór. Pamätáte si na vôňu sviežosti v daždi? Toto je ozón. Vďaka tejto vlastnosti dostal svoje meno, pretože zo starogréckeho jazyka „ozón“je „vôňa“.
Molekula plynu je polárna, atómy v nej sú spojené pod uhlom 116, 78°. Ozón vzniká, keď je voľný atóm kyslíka pripojený k molekule O2. Stáva sa to včas rôznych reakcií, napríklad oxidácia fosforu, elektrický výboj alebo rozklad peroxidov, pri ktorých sa uvoľňujú atómy kyslíka.
Vlastnosti ozónu
Za normálnych podmienok existuje ozón ako plyn s molekulovou hmotnosťou takmer 48 g/mol. Je diamagnetický, to znamená, že nie je schopný pritiahnuť ho k magnetu, rovnako ako striebro, zlato alebo dusík. Hustota ozónu je 2,1445 g/dm³.
V pevnom stave získava ozón modro-čiernu farbu, v tekutom stave indigovú farbu blízku fialovej. Teplota varu je 111,8 stupňov Celzia. Pri teplote nula stupňov sa vo vode (iba v čistej vode) rozpúšťa desaťkrát lepšie ako kyslík. Dobre sa mieša s tekutým metánom, dusíkom, fluórom, argónom a za určitých podmienok aj s kyslíkom.
Pôsobením množstva katalyzátorov sa ľahko oxiduje, pričom sa uvoľňujú voľné atómy kyslíka. Po spojení s ním sa okamžite zapáli. Látka je schopná oxidovať takmer všetky kovy. Iba platina a zlato nie sú prístupné jej činnosti. Ničí rôzne organické a aromatické zlúčeniny. Pri kontakte s amoniakom vytvára dusitan amónny, ničí dvojité uhlíkové väzby.
Ozón sa v atmosfére nachádza vo vysokých koncentráciách a spontánne sa rozkladá. V tomto prípade sa uvoľňuje teplo a vzniká molekula O2. Čím vyššia je jeho koncentrácia, tým silnejšia je reakcia uvoľnenia tepla. Keď je obsah ozónu viac ako 10%, je sprevádzaný výbuchom. Zvyšovaním teploty a znižovaním tlaku, prípadne kontaktom sOrganické látky rozkladajú O3 rýchlejšie.
História objavov
V chémii nebol ozón známy až do 18. storočia. Objavili ho v roku 1785 vďaka vôni, ktorú fyzik Van Marum počul vedľa fungujúceho elektrostatického stroja. Ďalších 50 rokov po tom sa plyn neobjavil vo vedeckých experimentoch a výskumoch.
Vedec Christian Schonbein v roku 1840 študoval oxidáciu bieleho fosforu. Počas pokusov sa mu podarilo izolovať neznámu látku, ktorú nazval „ozón“. Chemik sa vyrovnal so štúdiom jeho vlastností a opísal, ako získať novoobjavený plyn.
Čoskoro sa k výskumu látky pridali ďalší vedci. Slávny fyzik Nikola Tesla dokonca zostrojil vôbec prvý generátor ozónu. Priemyselné využitie O3 sa začalo koncom 19. storočia s príchodom prvých zariadení na zásobovanie domácností pitnou vodou. Látka bola použitá na dezinfekciu.
Ozón v atmosfére
Naša Zem je obklopená neviditeľnou vzdušnou škrupinou – atmosférou. Bez nej by bol život na planéte nemožný. Zložky atmosférického vzduchu: kyslík, ozón, dusík, vodík, metán a iné plyny.
Ozón neexistuje sám o sebe a vzniká len ako výsledok chemických reakcií. V blízkosti povrchu Zeme vzniká v dôsledku elektrických výbojov blesku počas búrky. Neprirodzene sa objavuje v dôsledku výfukových emisií z áut, tovární, benzínových výparov a tepelných elektrární.
Ozón spodných vrstiev atmosféry sa nazýva povrchový alebo troposférický. Existuje aj stratosférický. Vyskytuje sa pod vplyvom ultrafialového žiarenia prichádzajúceho zo slnka. Vzniká vo vzdialenosti 19-20 kilometrov nad povrchom planéty a tiahne sa do výšky 25-30 kilometrov.
Stratosférický O3 tvorí ozónovú vrstvu planéty, ktorá ju chráni pred silným slnečným žiarením. Absorbuje približne 98 % ultrafialového žiarenia s vlnovou dĺžkou dostatočnou na to, aby spôsobila rakovinu a popáleniny.
Používanie látky
Ozón je vynikajúce okysličovadlo a ničiteľ. Táto vlastnosť sa už dlho používa na čistenie pitnej vody. Látka má škodlivý účinok na baktérie a vírusy, ktoré sú pre človeka nebezpečné a pri oxidácii sa mení na neškodný kyslík.
Môže zabiť aj organizmy odolné voči chlóru. Okrem toho sa používa na čistenie odpadových vôd z ropných produktov škodlivých pre životné prostredie, sulfidov, fenolov atď. Takéto praktiky sú bežné hlavne v Spojených štátoch a niektorých európskych krajinách.
Ozón sa používa v medicíne na dezinfekciu nástrojov, v priemysle sa používa na bielenie papiera, čistenie olejov a získavanie rôznych látok. Použitie O3 na čistenie vzduchu, vody a priestorov sa nazýva ozonizácia.
Ozón a človek
Napriek všetkým svojim priaznivým vlastnostiam môže byť ozón pre ľudí nebezpečný. Ak je vo vzduchu viac plynu, ako človek dokáže tolerovať, otrave sa nedá vyhnúť. V Rusku je jeho prípustná normaje 0,1 µg/l.
Pri prekročení tejto miery sa objavujú typické príznaky otravy chemikáliami, ako je bolesť hlavy, podráždenie slizníc, závraty. Ozón znižuje odolnosť organizmu voči infekciám prenášaným dýchacími cestami, znižuje aj krvný tlak. Koncentrácie plynov nad 8–9 µg/l môžu viesť k pľúcnemu edému a dokonca k smrti.
Zároveň je celkom ľahké rozpoznať ozón vo vzduchu. Vôňa „čerstvosti“, chlóru alebo „raka“(ako tvrdil Mendelejev) je zreteľne počuteľná aj pri nízkom obsahu látky.
