Kyslíkový atom se vyskytuje v přírodě v různých formách.
Ozon je plyn s charakteristickým zápachem, respektive vůní, jakou můžeme cítit ve vzduchu po typické letní bouřce. Lidský čich je na tuto vůni obzvláště citlivý a je proto schopen zaregistrovat již i velmi malé a naprosto neškodné koncentrace tohoto plynu ve vzduchu.
Poprvé byl tento plyn popsán Martinusem van Marumem holandským učencem (1750 - 1837).
Při pokusech s elektrostatickou elektřinou na svých strojích roku 1785 popsal tak zvanou " vůni elektřiny " která která vzniká kolem elektrických strojů, pravděpodobně vlivem jejich jiskření.
Roku 1840 prof. F. C. Schonbein ve své knize " Erzeugung des Ozons auf chemischem Wege " popsal proměnu vzdušného kyslíku působením elektrického výboje na plyn s charakteristickým zápachem. Tento plyn nazval podle řeckého slova ozein -
- ozon - vydávat vůni
V roce 1857 sestrojil Werner von Siemens přístroj, s jehož pomocí lze ozon vyrábět. Podle něj nazvaná trubice pracuje na principu tichého elektrického výboje.
První přístroje schopné praktického užití jsou ze začátku 20. století.
V našem těle vznikají při reakcí vody s kyslíkem peroxidy a uvolňuje se ozon.
H2O + 2O2 = H2O2 + O3Při rozpadu 2 mol O3 vznikají 3 mol O2 a uvolní se energie, která je využita při oxidačních reakcích.
O3 + O3 = 3O2 + 286 kJOrganismus umí tuto formu kyslíku metabolizovat a využívat. Je pro život stejně důležitý jako stopové prvky.
Ve volné přírodě vzniká ozon několika způsoby :
Působením elektrického výboje - blesku při bouřce.
Takto jednorázově vzniklé množství ozonu se rozptýlí v ovzduší a postupně rozloží. Způsobí vznik typické bouřkové " vůně ".
Působením UV záření ve stratosféře.
Stratosféra se rozkládá ve výšce 15 - 50 km nad povrchem naší planety.
Ve výšce 20 - 30 km se vlivem UV záření tvoří ozon.
Tento Ozon klesá dolů (je těší než vzduch) a dochází k jeho postupnému rozpadu. Za normálních podmínek jsou tyto procesy v rovnováze. Střední hodnota koncentrace ozonu je více méně konstantní 4 - 5 ppm. Její maximální hodnota dosahuje 10 ppm. Této oblasti se říká ozonová vrstva (Ozonosféra). Hodnota koncentrace ozonu je mnohokrát větší než u povrchu země kde dosahuje hodnoty 0,03 - 0,04 ppm.
Ochranná vrstva ozonu se chová jako filtr. Absorbuje podstatnou část UV záření (Harleyovo pásmo v oblasti UV záření 250 nm) a představuje účinnou ochranu rostlin a živočichů na zemi před tímto zářením.
Porušení této vrstvy má za následek zvýšení intenzity UV záření na povrchu země, které ovlivňuje genetické procesy vzhledem k absorbci tohoto spektra UV záření DNA řetězci. Tím může dojít k mutaci DNA a zvýšení výskytu genetických, kožních a očních problémů u lidí, úhynu planktonu v mořích, ovlivnění fotosyntézy rostlin a narušení životně důležitých potravinových řetězců.
Ozonová vrstva je narušována průmyslovým znečišťováním. Mezi nejnebezpečnější znečištovatele patří fluorchlorované uhlovodíky, které jsou velmi stabilní a stoupají do stratosféry. Tyto sloučeniny se používají především jako chladiva v ledničkách, mrazničkách, klimatizačních zařízeních a jako hnací plyny v různých sprejích. Stav ozonové vrstvy nad celou naší planetou je neustále monitorován.
Fotochemickou reakcí vyvolanou UV zářením mezi uhlovodíky výfukových a odpadních plynů, oxidů dusíku v přízemní vrstvě atmosféry (troposféře).
Koncentrace tohoto ozonu je úměrná znečištění přízemní vrstvy atmosféry. Koncentraci ozonu umíme přesně změřit a tím určit velikost znečištění. Velikost znečištění se udává množstvím ozonu v přízemní vrstvě. Tento ozon nacházející, se v těsné blízkosti zemského povrchu, je mediálně z neznalosti někdy označován jako nebezpečný. Nebezpečné jsou ale vyšší koncentrace oxidů dusíku a uhlovodíků které způsobují vážné zdravotní potíže.
Ozon je světlemodrý plyn s charakteristickým zápachem těžší než vzduch. Jeho molekula je tvořena třemi atomy kyslíku.
Chemická značka O3 .
Je velmi nestabilní a poměrně rychle se rozkládá na kyslík O2 . Při teplotě 20° C , tlaku 101,3 kPa je poločas rozpadu 45 minut.
Při teplotě 30° C a stejném tlaku je poločas rozpadu jen 20 minut.
Ozon není radikál. Má velmi silné oxidační schopnosti je reaktivnější než kyslík.
ozon | kyslík | |
---|---|---|
chemická značka | O3 | O2 |
bod tání | -192,5°C | -218°C |
bod varu | -111,9°C | -182,7°C |
molekulární váha | 48 | 32 |
úhel vazby | 127° | - |
vzdálenost vazby | 0,126 / 0,224 nm | 0,121 nm |
dipólový moment | 0,55 Debye | 0 |
magnetické vlastnosti | diamagnetický | paramagnetický |
hmotnost při 0°C, 1 atm = 101,3 kPa (vzduch 1,29 g/litr) | 2,143 g/litr | 1,429 g/litr |
rozpustnost ve 100 ml H2O při 0°C , 101,3 kPa | 49,4 ml (106 mg) | 4,91 ml (7 mg) |
přebytek energie při 0°C, 1 atm =101,3 kPa | 142 kJ/Mol | 0 |
elektrický potenciál | 2,07 V | 1,23 V |
Ozon má dvě spektrální absorpční pásma. Harleyovo pásmo v oblasti UV záření 250 nm s velmi velkým útlumem (E = 6000 m2/kg) a Cappuisovo pásmo v oblasti 600 nm (oranžová) s malým útlumem (E =3 m2/kg).
Koncentrace ozonu ve směsi plynů se udává množstvím O3 v jednotce objemu směsi
mg/m3 , µg/ml , 1 mg/m3 = 0,001µg / 1 ml
nebo poměrnou částí O3 k celkovému množství
ppm - parts per milion (miliontá část) 1 ppm = 0,0001 %
Pro směs ozonu (O3) a vzduchu platí 1 mg/m3 = 0,467 ppm .
Pro směs ozonu (O3) a kyslíku (O2) platí 1 mg/m3 = 0,455 ppm ,
1 µg/ml = 455 ppm .
Svou vysokou oxidační schopností má nezastupitelné místo v chemickém průmyslu.Oxidací likviduje vysokomolekulární sloučeniny, chlorované bifenyly, organické sloučeniny, jedovaté aromatické látky, kyanidy, fenoly, síru, železo, mangan. Detoxikační schopností likviduje karcinogeny. Silný dezodorizační efekt způsobuje rozrušení zapáchajících látek a tím redukci zápachu a chuti. Vysoká rozpustnost v tekutinách a krátký poločas rozpadu umožňuje vysoké sycení kyslíkem. Baktericidní, virucidní a antimykotické vlastnosti se využívají k desinfekci při úpravě vody, v potravinářském a farmateutickém průmyslu. Desinfekční vlastnosti jsou udávány likvidací nejrezistentnějšího Echoviru 12 do 12 minut.
V lékařské praxi se využívá vlastností ozonu k léčbě poruch prokrvení, virových, bakteriálních a mykotických onemocnění, k aktivaci imunitního systému. Moderní transfúzní stanice využívají ozon ke sterilizaci krevních konzerv, jako dokonalý nástroj proti přenosu viru hepatitidy a HIV.
Technický ozon je směs vzduchu a ozonu připraveného z atmosférického vzduchu, nebo technického kyslíku. Je používán hlavně pro úpravu vody a v chemickém průmyslu.
Lékařský ozon je směs medicinálního kyslíku a ozonu připraveného z medicinálního kyslíku. Přístroj pro výrobu lékařského ozonu musí zajistit požadovanou koncentraci a dávku. Rozsah koncentrace pro lékařské aplikace je 1 - 100 mikrogramů ozonu (O3) na 1 mililitr směsi (µg/ml), tomu odpovídá poměr 0.05 % - 5 % O3 k 99.95 % - 95 % O2 . Ozonová molekula není stabilní, jeho lékařská forma musí být připravená na místě užití.
Lidský čich je schopen rozeznat přítomnost ozonu ve vzduchu již při velmi nízkých koncentracích od 10 µg/m3 O3. Tato schopnost je však individuální a v trvalé přítomnosti nízkých koncentrací ozonu se poměrně rychle ztrácí.
Při nízkých koncentracích <cca 110 µg/m3 má ozon sladkou, příjemnou vůni.
Při delším pobytu v místech se zvýšenou koncentrací ozonu (nad cca 350 µg/m3) se dostavuje pálení očí, v nosu a v krku, v některých případech i tlak na hrudi, kašel a bolest hlavy.
Nejvíce citliví jsou na ozon lidé, kteří mají zdravotní obtíže, jako je astma, chronické problémy dýchacích cest a nemoci oběhové soustavy.
Při koncentracích ozonu vyšších než cca 1100 µg/m3 jsou silně drážděny oči a horní cesty dýchací, dostavují se bolesti hlavy.
Koncentrace vyšší než cca 2150 µg/m3 způsobí během několika minut silné dráždění sliznice dýchacích cest, bronchospasmatické stavy a kašel.
Koncentrace nad 21 000 µg/m3 mají v závislosti na době expozice za následek bezvědomí, krvácení z plic a posléze smrt.
Při vdechování větší koncentrace ozonu dochází k poškození řasinkového epitelu průdušek.
Nař. vlády ČR č. 178/2001 Sb. stanovuje přípustný expoziční limit (PEL) 100 µg/m3, který nesmí být překročen v celosměnném průměru. Krátkodobé překročení je možné až do hodnoty NPK-P. Hodnota NPK-P, tj. nejvyšší přípustná koncentrace, která nesmí být překročena v žádném případě, činí 200 µg/m3.
Vyhl. MZ č. 6/2002 Sb., stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní postředí pobytových místností některých staveb. Limitní hodinová koncentrace ozonu byla stanovena na 100 µg/m3.
Podle výsledků dlouhodobého projektu hygienické služby - Monitoringu zdravotního stavu obyvatelstva - se v ČR pohybují koncentrace ozonu v přízemní vrstvě atmosféry v letním období mezi 60 až 120 µg/m3, maximální (hodinové) hodnoty však mohou dosáhnout nebo přesáhnout osmihodinový imisní limit, tj. 180 µg/m3. V zimním období se tyto hodnoty pohybují okolo 30 až 60 µg/m3.
Obecně je vyšších dlouhodobých průměrných hodnot dosahováno ve venkovských a horských oblastech, kde však nedochází k jejich lokálním výrazným nárůstům. Ozon zde vzniká v důsledku přirozeného fotochemického cyklu v přízemní vrstvě atmosféry . V oblastech s vyšší nadmořskou výškou je vznik ozonu podporován vyšší intenzitou slunečního záření. Ve velkých městských aglomeracích je ozonu v důsledku jeho reakcí s přítomnými oxidy dusíku méně, a dlouhodobé průměrné hodnoty jsou proto nižší. Při vhodných podmínkách však může nastat "ozonová epizoda" (vznik fotochemického smogu v průmyslových a městských aglomeracích) s nárůstem koncentrace ozonu v ovzduší, který může trvat několik dní. V jejich průběhu mohou koncentrace přesahovat 200 µg/m3. Dle směrnic EU musí být obyvatelstvo informováno o překročení 180 µg/m3 a varováno při překročení 360 µg/m3.
... a další právě probíhající akce si prohlédněte v sekci [ akce a aktuality ]