אוזון

אוזון
Ozone-1,3-dipole.png
Ozon Mesomerie.svg
שם סיסטמטיtrioxygen
נוסחה כימיתO3
מסה מולקולרית47.998 גרם למול גרם/מול
מראהגז כחול
מספר CAS10028-15-6
צפיפות2.144g/l גרם לליטר (גז ב0°C) גרם/סמ"ק
מצב צבירהגז
מסיסות0.105 גרם ב-100 מ"ל מים ב 0°C
טמפרטורת היתוך192.5- °C
-80.65 K
טמפרטורת רתיחה111.9- °C
-161.25 K
NFPA 704

אוֹזוֹן הוא מולקולה המורכבת משלושה אטומים של חמצן (במקום שניים במבנה הנפוץ). סימנו הכימי הוא O3.

האוזון הוא גז רעיל בעל ריח חריף הגורם לקשיי נשימה ולגירויים שונים. בסטרטוספירה של כדור הארץ, שם הוא יוצר שכבה (שכבת האוזון), יש לאוזון תפקיד חשוב בקיום תקין של מהלך החיים על-פני כדור הארץ בסננו את הקרינה האולטרה סגולה המזיקה של השמש.

תכונות החומר

בטמפרטורת החדר האוזון הוא גז חסר צבע. טמפרטורת הרתיחה שלו היא 161 קלווין (בטמפרטורה נמוכה מזו האוזון הופך לנוזל כחול כהה), וטמפרטורת ההיתוך שלו היא 80 קלווין (בטמפרטורה נמוכה מזו האוזון הופך למוצק כחול כהה). בניגוד לO2 האוזון דיאמגנטי. סף הריכוז להרחה של אוזון באוויר הוא בין 0.0076 ל 0.036 חלקים למיליון (ppm).

מבנה

לפי ספקטרום המיקרוגל של הגז (בליעות של רמות רוטציה של המולקולה) מולקולת האוזון מכופפת -חבורת הסימטריה C2v (בדומה למולקולת המים). אורך הקשר חמצן-חמצן 127.2pm וזווית הקשר 116.78°. שני הקשרים ברזוננס: קשר כפול בצד אחד וקשר בודד בצידה השני של המולקולה יוצרים אל-איתור וסדר הקשר של שני קשרי החמצן-חמצן 1.5 כ"א.

כימיה

אוזון מגיב כימית עם אלקנים ומפרק אותם לאלדהידים וקטונים. תגובה זו נקראת אוזונוליזה ("ליזה" ביוונית פירושו פירוק). תחילה ניתק הקשר הכפול שבמולקולת האלקן ולאחר מכן נוצר קשר כפול בין כל אחד משני אטומי הפחמן שנותרו לא-קשורים ובין אטום חמצן מהאוזון.

בריכוזים גבוהים אוזון יתפרק ויתקבל חמצן

אוזון יגיב עם מתכות (פרט לזהב, פלטינה ואירידיום) ויחמצן אותן למצב החמצון המרבי שלהן, לדוגמה:

אוזון מחמצן גם תחמוצות חנקן למשל בתגובה הבאה המלווה פליטת אור (כמי-לומינסנסיה):

ה NO2 שנוצר בתגובה יכול להתחמצן עוד :

אוזון מגיב עם פחמן לתת פחמן דו-חמצני אפילו בטמפרטורת החדר

אוזון לא יגיב עם מלחי אמוניום אך יגיב עם אמוניה גזית לתת אמוניום ניטראט

אוזון יחמצן גפרית בסולפידים לסולפט למשל:

ניתן לייצר חומצה גפרתית מאוזון - חומר הגלם יכול להיות גפרית או גפרית דו-חמצנית

במצב גזי אוזון מגיב עם מימן גפרתי ומתקבלת גפרית דו-חמצנית

בתמיסה מימית, לעומת זאת, מימן גפרתי מגיב עם אוזון בשתי ריאקציות מתחרות בו זמנית: אחת נותנת חומצה גפרתית והשנייה גפרית מוצקה.

ניתן להשתמש באוזון להרחיק יוני מנגן ממים על ידי יצירת משקע שניתן לסלק בסינון

אוזון יחמצן ציאניד ליון ציאנט הרעיל פי אלף פחות

אוזון יפרק שתנן