Ozon

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Ozon
Struktura ozonu
Struktura ozonu
Obecné
Systematický název trikyslík
Triviální název ozon
Anglický název Ozone
Německý název Ozon
Funkční vzorec O3
Sumární vzorec O3
Vzhled bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS
Číslo EC (enzymy) 233-069-2
PubChem
ChEBI
Číslo RTECS RS8225000
Vlastnosti
Molární hmotnost 48,00 g/mol
Teplota tání -192,2 °C
Teplota varu -112 °C
Hustota 2,144 mg/cm3 (0 °C/plyn)
Index lomu 1,2226 (kapalina)
Kritická teplota Tk -12 °C
Kritický tlak pk 5,4 MPa
Rozpustnost ve vodě 10 mg/l
Bezpečnost
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
4
4
OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Ozon (racionální chemický název trikyslík) je alotropní modifikace kyslíku.

Poškození listu ozonem

Kromě obvyklých dvouatomových molekul O2 se kyslík vyskytuje i ve formě tříatomové molekuly jako ozon O3. Za normálních podmínek je to vysoce reaktivní plyn modré barvy a charakteristického zápachu s mimořádně silnými oxidačními účinky. Při teplotě -112 °C kondenzuje na kapalný tmavě modrý ozon a při -193 °C se tvoří červenofialový pevný ozon.

Z řeckého οζω, ozó, voním, podle intenzivního zápachu v nepatrných koncentracích.

Vlastnosti a vznik[editovat | editovat zdroj]

Molekuly ozonu sestávají ze tří atomů kyslíku namísto dvou, které tvoří molekuly stabilního běžného kyslíku. Molekula ozonu je lomená a úhel, který svírají vazby mezi atomy kyslíku, je 116,8°. Jak naznačují mesomerní strukturní vzorce (viz infobox), představující mezní elektronové konfigurace této molekuly, je na prostředním atomu kladný náboj, zatímco na obou krajních je záporný náboj poloviční velikosti. Díky tomu a svému lomenému tvaru má molekula značný dipólový moment. Přítomnost dipólového momentu přispívá k zesílení van der Waalsových mezimolekulových přitažlivých sil a spolu s vyšší hmotností molekuly ke snížení těkavosti ozonu ve srovnání s kyslíkem.

Ozon vzniká působením elektrických výbojů nebo krátkovlnného ultrafialového záření (například UV-C) na molekuly obyčejného kyslíku, přičemž tato reakce probíhá ve dvou stupních. V prvním dodaná energie rozštěpí dvouatomovou molekulu dikyslíku na dva atomy, tedy na dva vysoce reaktivní jednoatomové radikály, které se okamžitě spojí s další molekulou dikyslíku za vzniku ozonu:

O2 + → 2 O,
O2 + O → O3.

Při normální teplotě a tlaku je ozon namodralý plyn s intenzivním pachem, který člověk registruje při koncentraci menší než 0,1 ppm (citlivost se liší podle jedince). Při ochlazování se nejprve přeměňuje na tmavě modrou kapalinu, a posléze v tmavě modrou pevnou látku. Ozon je silné oxidační činidlo. Je nestabilní a reakcí

2O3 → 3O2

se rozkládá na obyčejný kyslík. Průběh reakce se zrychluje se stoupající teplotou a stoupajícím tlakem. Přeměnu ozonu na kyslík urychlují také některé chemické sloučeniny a radikály, například atomy fluoru a chloru (viz heslo ozonová vrstva). Ve vysokých koncentracích je jedovatý. Protože v lidském těle způsobuje tvorbu volných radikálů, je pro člověka a některé živočichy karcinogenní.[zdroj?] U řady druhů bakterií byla pozorována při nízkých koncentracích i mutagenicita ozonu, ve vyšších koncentracích ozon mikroorganismy zabíjí.[zdroj?]

Výskyt v přírodě[editovat | editovat zdroj]

Troposférický ozon[editovat | editovat zdroj]

Opakem životu prospěšného ozonu ve stratosféře je tzv. přízemní neboli troposférický ozon, vyskytující se těsně nad zemským povrchem. Tento plyn je lidskému zdraví nebezpečný, působí dráždění a nemoci dýchacích cest, zvyšuje riziko astmatických záchvatů, podráždění očí a bolest hlavy.

Tento ozon je minoritní složkou nízké atmosféry, zejména fotochemického smogu. Troposférický ozon vzniká složitými chemickými reakcemi oxidů dusíku s těkavými organickými sloučeninami za horkých letních dnů a bezvětří, a to především v městských a průmyslových oblastech.[1] V Evropské unii je podle Evropské agentury pro životní prostředí nadlimitním koncentracím ozonu vystaveno 6 z 10 obyvatel evropských měst. V rozsáhlých oblastech střední a jižní Evropy koncentrace překračují kritické hodnoty pro negativní účinek na lesy a zemědělské plodiny[2] (odplavuje chlorofyl z listů).

Zvýšený vznik přízemního ozonu pozorujeme především za slunečných horkých letních dnů v lokalitách s vysokou koncentrací výfukových plynů - oxidů dusíku a těkavých organických látek v ovzduší. Tento jev se souhrnným názvem označuje jako suchý smog, někdy také fotochemický smog nebo losangelský smog (podle místa častého výskytu).

Ozon také vzniká při požárech či spalování biomasy a může se přenášet na velké vzdálenosti.[3] Hraje také roli při vytváření oblačnosti.[4]

V Evropské unii je podle Evropské agentury pro životní prostředí nadlimitním koncentracím ozonu vystaveno 6 z 10 obyvatel evropských měst. V rozsáhlých oblastech střední a jižní Evropy koncentrace překračují kritické hodnoty pro negativní účinek na lesy a zemědělské plodiny.[2]

Podle Programu OSN pro životní prostředí je významným skleníkovým plynem. Jeho koncentrace na severní polokouli se za posledních 100 let ztrojnásobila a tak patří společně s oxidem uhličitým k nejdůležitějším přispěvatelům k antropogennímu zesílení globálního skleníkového efektu.[5]

Ozonová vrstva[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Ozonová vrstva.
Vypouštění balónu se sondou k monitorování ozonové vrstvy

Vyšší koncentrace v rozsahu 2 až 8 ppm v atmosféře se nacházejí v stratosféře, ležící ve výškách mezi 10 až 50 km, která zachycuje většinu ultrafialového záření (UV-B) přicházejícího ze Slunce. Kdyby se veškerý ozon ve stratosféře stlačil při tlaku cca 1000 hPa (1 atmosféru), vytvořil by vrstvu tenkou 3,5 mm.

Mimořádně významnou roli pro pozemský život hraje ozonová vrstva atmosféry, která chrání planetu před ultrafialovým slunečním zářením. Je to část stratosféry ve výšce 25 – 35 km nad zemským povrchem, v níž se nachází značně zvýšený poměr ozonu vůči běžnému dvouatomovému kyslíku.

Endogenní ozon[editovat | editovat zdroj]

Kromě toho je ozon v těle teplokrevných živočichů produkován v bílých krvinkách a uvolňován do krve a tkání, čímž pomáhá při likvidaci choroboplodných zárodků.[zdroj?]

Působení na živé organismy[editovat | editovat zdroj]

Ozon jako silné oxidační činidlo může reagovat s celou škálou biologicky významných látek a způsobuje vznik peroxidů polynenasycených mastných kyselin a aminokyselin enzymů a koenzymů atd. Proto působí negativně na buněčné membrány.[6]

Vliv ozonu na lidské zdraví[editovat | editovat zdroj]

Vdechování ozonu vyvolává pokles kapacity plic v závislosti na jeho koncentraci a na hloubce dýchání.[7] Podle Světové zdravotní organizace (WHO) vdechování ozonu vede ke vzniku zánětlivých onemocnění plic, narušení vývoje plic a snížení jejich funkce. Zvyšuje počet hospitalizací, způsobuje vyšší spotřeba léčiv a zvýšenou úmrtnost.[2]

Působení ozonu na rostliny[editovat | editovat zdroj]

Související informace naleznete také v článku Poškození rostlin ozónem.

Poškozuje rostlinné tkáně. Mimořádně negativní účinky emisí ozonu jsou známy u jasanu, buku, pajasanu a liliovníku. Příznakem jsou žluté chlorotické skvrny, nebo drobné červené skvrnky, bronzovité zbarvení horní vrstvy, zatímco žilky zůstávají zelené.[L 1]

Použití[editovat | editovat zdroj]

V chemických laboratořích slouží jako oxidační činidlo, zejména v organické syntéze a při přípravě některých peroxidických sloučenin.

V průmyslu se používá především k bělení (například textilních látek), při dezinfekci, zejména vody[8], kde ozonizace nahrazuje běžnější a lacinější, ale zdravotně méně výhodné chlorování pitné vody, v potravinářském průmyslu k dezinfekci provozoven a k povrchové konzervaci potravinářských výrobků a v zemědělství k povrchovému ošetření zeleniny a ovoce (zejména zabránění růstu plísní a kvasinek).

Směs asi 10 % kapalného ozonu a 90 % kapalného kyslíku byla v průběhu 50. let 20. století testována jako okysličovadlo v raketových kapalinových motorech pro zvýšení specifického impulsu. Směs byla značně nebezpečná, a proto nebyla nikdy použita v praxi.

Ozon je silné oxidační činidlo.[9]. Jeho desinfekční vlastnosti jsou vynikající, protože má mimořádně velkou mikrobiocidní účinnost. Ozon v případě kontaktu s živou tkání v přiměřených koncentracích tuto tkáň ozdravuje, prokrvuje a také velmi důkladně dezinfikuje.[zdroj?] Využívá se v medicíně například pro léčbu akné, atopických ekzémů a dalších kožních defektů[10]. V posledních letech[kdy?] se ozonu využívá ve stomatologii v Ozonoterapii[11].

2H2O2 → O2+2H2O

Poměrně snadno lze připravit ozon tichým elektrickým výbojem v atmosféře čistého kyslíku. Vzniká tak směs kyslíku s ozonem, kde podíl O3 dosahuje obvykle 10 %. Čistý ozon lze pak připravit frakční destilací této plynné směsi.

Praktické využití ozonu je dáno jeho silnými oxidačními účinky.

  • V medicíně slouží ke sterilizaci nástrojů. Poněkud diskutabilní jsou účinky dnes poměrně populární ozonové terapie.
  • Baktericidní účinky ozonu se někdy využívají k dezinfekci pitné vody namísto plynného chloru, chlornanů, chloraminu nebo oxidu chloričitého, případně jako první fáze před použitím uvedených látek (tzv. preozonizace). Výhodou je, že i při malých dávkách inaktivuje parazitické prvoky a že oxiduje organické látky, aniž by docházelo k tvorbě karcinogenních trihalomethanů.[12]
  • Silné oxidační účinky ozonu se využívají v papírenském průmyslu k bělení celulózy při výrobě papíru.

Historická poznámka[editovat | editovat zdroj]

Poprvé pozoroval zápach ozonu při pokusech s elektrickými jiskrami v roce 1785 nizozemský vědec Martinus van Marum. Jeho objev byl zapomenut. Znovu ozon objevil německý chemik Christian Friedrich Schönbein v roce 1839. Pokládal jej za nový prvek a dal mu název ozon. Pravou podstatu ozonu odhalili v roce 1845 francouzští vědci Auguste de la Rive a Jean-Charles de Marignac, kteří správně předpokládali, že se jedná o formu běžného kyslíku. Jejich teorii dokázal Angličan Thomas Andrews v roce 1856.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Přízemní ozon zabíjí. Loni ohrožoval 85 procent Čechů
  2. a b c Miroslav Šuta: Český vzduch? Jeden z nejšpinavějších v Evropě, respekt.cz, 14. listopadu 2007
  3. http://phys.org/news/2016-01-africa-asia-high-ozone-tropical.html - Fires burning in Africa and Asia cause high ozone in tropical Pacific
  4. http://phys.org/news/2016-01-storms-ozone-pivotal-role-rainforest.html - Storms, ozone may play pivotal role in rainforest cloud creation
  5. Miroslav Šuta: UNEP pro ochranu klimatu: Omezte emise sazí a prekurzorů ozonu, Ekofutura, 3/2012, str. 15-16
  6. Směrnice pro kvalitu ovzduší v Evropě, Ministerstvo životního prostředí ČR, Praha 1996, ISBN 80-7212-000-X
  7. Miroslav Šuta: Účinky výfukových plynů z automobilů na lidské zdraví, Děti Země 2008, ISBN 80-86678-10-5
  8. OZON V MODERNÍCH TECHNOLOGIÍCH ÚPRAVY PITNÉ VODY
  9. Ozone - PubChem Public Chemical Database
  10. Sen sa stáva skutočnosťou - ozon v stomatológii
  11. Ozone Dental Therapy
  12. Doc. RNDr. Jiří Dřímal: Ozon v moderních technologiích úpravy pitné vody

Související články[editovat | editovat zdroj]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  1. TOMICZEK,, Christian. Atlas chorob a škůdců okrasných dřevin. [s.l.] : Biocont Laboratory, 2005.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]