L'ozono è un gas. A differenza di molti altri, non è trasparente, ma ha un colore caratteristico e persino un odore. È presente nella nostra atmosfera ed è uno dei suoi componenti più importanti. Qual è la densità dell'ozono, la sua massa e altre proprietà? Qual è il suo ruolo nella vita del pianeta?
Gas blu
In chimica, l'ozono non ha un posto separato nella tavola periodica. Questo perché non è un elemento. L'ozono è una modifica o variazione allotropica dell'ossigeno. Come nell'O2, la sua molecola è costituita solo da atomi di ossigeno, ma non ne ha due, ma tre. Pertanto, la sua formula chimica assomiglia a O3.
L'ozono è un gas blu. Ha un odore pungente distinto che ricorda il cloro se la concentrazione è troppo alta. Ricordi l'odore di freschezza sotto la pioggia? Questo è ozono. Grazie a questa proprietà ha preso il nome, perché dall'antica lingua greca "ozono" è "odore".
La molecola del gas è polare, gli atomi al suo interno sono collegati ad un angolo di 116, 78°. L'ozono si forma quando un atomo di ossigeno libero è attaccato a una molecola di O2. Succede dentroil tempo di varie reazioni, ad esempio l'ossidazione del fosforo, una scarica elettrica o la decomposizione dei perossidi, durante la quale vengono rilasciati atomi di ossigeno.
Proprietà dell'ozono
In condizioni normali, l'ozono esiste come gas con un peso molecolare di quasi 48 g/mol. È diamagnetico, cioè non è in grado di essere attratto da un magnete, proprio come l'argento, l'oro o l'azoto. La densità dell'ozono è 2,1445 g/dm³.
Allo stato solido, l'ozono acquisisce un colore nero-bluastro, allo stato liquido un colore indaco vicino al viola. Il punto di ebollizione è di 111,8 gradi Celsius. A una temperatura di zero gradi si dissolve in acqua (solo in acqua pura) dieci volte meglio dell'ossigeno. Si miscela bene con metano liquido, azoto, fluoro, argon e, in determinate condizioni, con ossigeno.
Sotto l'azione di numerosi catalizzatori, si ossida facilmente, liberando atomi di ossigeno liberi. Collegandosi con esso, si accende immediatamente. La sostanza è in grado di ossidare quasi tutti i metalli. Solo il platino e l'oro non sono suscettibili alla sua azione. Distrugge vari composti organici e aromatici. Forma nitrito di ammonio a contatto con l'ammoniaca, distrugge i doppi legami di carbonio.
Presente nell'atmosfera ad alte concentrazioni, l'ozono si decompone spontaneamente. In questo caso viene rilasciato calore e si forma una molecola di O2. Maggiore è la sua concentrazione, più forte è la reazione di rilascio del calore. Quando il contenuto di ozono è superiore al 10%, è accompagnato da un'esplosione. Aumentando la temperatura e diminuendo la pressione, o per contatto conLe sostanze organiche decompongono l'O3 più velocemente.
Cronologia delle scoperte
In chimica, l'ozono non era conosciuto fino al 18° secolo. Fu scoperto nel 1785 grazie all'odore che il fisico Van Marum sentì accanto a una macchina elettrostatica funzionante. Altri 50 anni dopo, il gas non è apparso negli esperimenti e nella ricerca scientifica.
Lo scienziato Christian Schonbein nel 1840 studiò l'ossidazione del fosforo bianco. Durante gli esperimenti riuscì a isolare una sostanza sconosciuta, che chiamò "ozono". Il chimico fece i conti con lo studio delle sue proprietà e descrisse come ottenere un gas appena scoperto.
Presto, altri scienziati si unirono alla ricerca sulla sostanza. Il famoso fisico Nikola Tesla ha persino costruito il primo generatore di ozono in assoluto. L'uso industriale dell'O3 iniziò alla fine dell'800 con l'avvento dei primi impianti per la fornitura di acqua potabile alle abitazioni. La sostanza è stata utilizzata per la disinfezione.
Ozono nell'atmosfera
La nostra Terra è circondata da un guscio d'aria invisibile: l'atmosfera. Senza di essa, la vita sul pianeta sarebbe impossibile. Componenti dell'aria atmosferica: ossigeno, ozono, azoto, idrogeno, metano e altri gas.
L'ozono non esiste di per sé e si verifica solo come risultato di reazioni chimiche. Vicino alla superficie terrestre, si forma a causa delle scariche elettriche dei fulmini durante un temporale. Innaturalmente, sembra dovuto alle emissioni di gas di scarico di automobili, fabbriche, fumi di benzina e centrali termiche.
L'ozono degli strati inferiori dell'atmosfera è chiamato superficie o troposferico. Ce n'è anche uno stratosferico. Si verifica sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette provenienti dal sole. Si forma a una distanza di 19-20 chilometri sopra la superficie del pianeta e si estende per un' altezza di 25-30 chilometri.
L'O3 stratosferico forma lo strato di ozono del pianeta, che lo protegge dalla potente radiazione solare. Assorbe circa il 98% della radiazione ultravioletta con una lunghezza d'onda sufficiente a causare cancro e ustioni.
Usare una sostanza
L'ozono è un eccellente ossidante e distruttore. Questa proprietà è stata a lungo utilizzata per purificare l'acqua potabile. La sostanza ha un effetto dannoso su batteri e virus pericolosi per l'uomo e, una volta ossidata, si trasforma in ossigeno innocuo.
Può uccidere anche organismi resistenti al cloro. Inoltre, viene utilizzato per purificare le acque reflue da prodotti petroliferi dannosi per l'ambiente, solfuri, fenoli, ecc. Tali pratiche sono comuni principalmente negli Stati Uniti e in alcuni paesi europei.
L'ozono viene utilizzato in medicina per disinfettare gli strumenti, nell'industria per sbiancare la carta, purificare oli e ottenere varie sostanze. L'uso dell'O3 per purificare l'aria, l'acqua e i locali è chiamato ozonizzazione.
Ozono e uomo
Nonostante tutte le sue proprietà benefiche, l'ozono può essere pericoloso per l'uomo. Se c'è più gas nell'aria di quanto una persona possa tollerare, l'avvelenamento non può essere evitato. In Russia, la sua norma consentitaè 0,1 µg/L.
Quando questo tasso viene superato, compaiono i tipici segni di avvelenamento chimico, come mal di testa, irritazione delle mucose, vertigini. L'ozono riduce la resistenza del corpo alle infezioni trasmesse attraverso le vie respiratorie e riduce anche la pressione sanguigna. Concentrazioni di gas superiori a 8–9 µg/L possono portare a edema polmonare e persino alla morte.
Allo stesso tempo, è abbastanza facile riconoscere l'ozono nell'aria. L'odore di "freschezza", cloro o "gambero" (come sosteneva Mendeleev) è chiaramente udibile anche con un basso contenuto della sostanza.
