Ozón Ozónová vrstva Ozónová díra

1. Ozón Ozónová vrstvaOzónová díra Pasulka Ondřej

2. Ozón • Vznik • Výskyt • Použití

3. Vznik Ozón vzniká působením elektrických výbojů nebo krátkovlnného ultrafialového záření na molekuly obyčejného kyslíku (dikyslíku), 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 trikyslíku (ozónu): O2 + hν → 2 O, O2 + O → O3. Při normální teplotě a tlaku je ozón namodralý plyn s intenzivním pachem, který člověk registruje již při velmi nízké koncentraci. Při ochlazování se nejprve přeměňuje na tmavě modrou kapalinu, a posléze v tmavě modrou pevnou látku. Ozón je silné oxidační činidlo. Je nestabilní a reakcí 2O3 → 3O2 se rozkládá na obyčejný dikyslík. Průběh reakce se zrychluje se stoupající teplotou a klesajícím tlakem. Přeměnu ozónu na dikyslík urychlují také některé chemické sloučeniny a radikály, např. atomy chlóru (viz heslo ozónová vrstva). Ve vysokých koncentracích je jedovatý. Protože v těle člověka způsobuje tvorbu volných radikálů, je pro člověka a některé živočichy karcinogenní. U řady druhů bakterií byla pozorována při nízkých koncentracích i mutagenicita ozónu, ve vyšších koncentracích ozón mikroorganismy zabíjí.

4. Výskyt • V přírodě Je minoritní složkou nízké atmosféry, zejména fotochemického smogu. Vyšší koncentrace v rozsahu 2 až 8 ppm v atmosféře se nacházejí ve 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. Kromě toho je ozón v těle teplokrevných živočichů produkován v bílých krvinkách a uvolňován do krve a tkání, čímž pomáhá při likvidaci choroboplodných zárodků.

5. Použití • V chemických laboratořích slouží jako oxidační činidlo, zejména v organické syntéze a při přípravě některých peroxidických sloučenin. • V průmyslu se používá především k bělení (např. textilních látek), při dezinfekci, zejména vody, 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 ozónu a 90 % kapalného kyslíku byla v průběhu 50. let 20. století testována jako okysličovadlo v raketových kapalinových motorech pro zvýšení výkonu. Směs byla značně nebezpečná a proto nebyla nikdy prakticky použita.

6. Ozonová vrstva Ozonová vrstva je část stratosféry ve výšce 25 – 35 km nad zemským povrchem, v níž se nachází značně zvýšený poměr ozonu vůči běžnému dvouatomovému kyslíku. Hraje mimořádně významnou roli pro pozemský život, neboť chrání planetu před ultrafialovým zářením. Ozonovou vrstvu objevili roku 1913 francouzští fyzikové Charles Fabry a Henri Buisson. Její vlastnosti podrobně prozkoumal britský meteorolog Gordon Dobson, který také vyvinul jednoduchý spektrofotometr, kterým lze měřit stratosférický ozon z povrchu Země. Mezi roky 1928 a 1958 Dobson založil celosvětovou síť stanic monitorujících ozon, která funguje dodnes. Mírou množství ozonu ve sloupci nad povrchem je dobsonova jednotka, pojmenovaná právě po Dobsonovi. K nárůstu obsahu ozonu zde dochází při střetu molekul kyslíku s fotony ultrafialového slunečního záření. Při střetu dojde k rozštěpení molekuly na dva atomy, které ihned reagují s okolními molekulami O2 a vzniká ozon. Molekula ozonu snadno absorbuje energii jiného UV-fotonu a výsledkem je snížení energie procházejícího ultrafialového záření. Kdyby zmíněné UV paprsky prošly na zemský povrch bez ztráty energie v ozonové vrstvě, byly by mimořádně nebezpečné pro pozemské organizmy, protože vysoká energie fotonů vede ke vzniku různých typů rakovinných nádorů kůže a poškození zraku.

7. Problematika ozonové vrstvy Je prokázáno, že přítomnost organických halogenových sloučenin nebo samotných halogenů fluoru, chloru a bromu blokuje reakce vedoucí ke vzniku ozonu, protože halogenové atomy přednostně reagují s atomárním kyslíkem i s molekulami ozonu. Monitorováním obsahu ozonu z družic bylo zjištěno, že především v oblasti zemských pólů dochází v posledních letech k značnému poklesu obsahu ozonu. Zároveň byl zaznamenán nárůst případů rakoviny kůže a zrakových onemocnění v oblasti blízkých především jižnímu pólu (Nový Zéland, Patagonie). Světové společenství se na základě těchto pozorování rozhodlo pro radikální omezení používání těkavých organických chemikálií s obsahem halogenů, především freonů, sloučenin s vysokým obsahem fluoru a chloru v organické molekule (tzv. Montrealský protokol). Freony se používají především jako inertní tlaková náplň sprejů a chladící médium v chladničkách a klimatizačních jednotkách. Podle posledních měření se zastavil nárůst koncentrace těchto chemikálií ve stratosféře. Vzhledem ke zpoždění, které vývoj stavu ozonu vykazuje, teprve následující desetiletí ukáží, zda se redukcí používání freonů podaří zastavit oslabování síly ozonové vrstvy.

8. Ozónová díra Ozónová díra je označení pro oblast stratosféry s oslabenou vrstvou ozónu. Od roku 1930 jsou vyráběny halogenované uhlovodíky (freony), které jsou použity v chladících a hnacích médiích, v aerosolech, nadouvadlech a čistících prostředcích. V roce 1974 byla poprvé vyslovena hypotéza (která se později potvrdila), že freony, ač mnohdy několikrát těžší než vzduch, pronikají do stratosféry (10-50 km nad Zemí), kde se z nich odštěpují molekuly chlóru a bromu a katalyticky rozkládají ozon. Snižují tak obsah ozonu ve stratosféře. Tím vzniká ozonová díra. Ozónová díra byla poprvé pozorována počátkem osmdesátých let nad Antarktidou. V roce 1985 tam v září a říjnu poklesla koncentrace ozonu na polovinu dlouhodobého průměru. Později byl naměřen kolísavý úbytek stratosférického ozónu nad Jižní Amerikou a Austrálií a později nad severní hemisférou. Rekordní snížení bylo v letech 1992-3 a dlouhodobě je sledováno nad nejobydlenějšími oblastmi světa o cca 0,5 % za rok. Průmyslové země ukončily výrobu freonů v roce 1996; Evropská unie již v roce 1994. Jako náhrady jsou používány propan-butan, amoniak, voda, kyselina citrónová. Rozvojové země by měly ukončit produkci freonů do roku 2010. V letech 1986-94 stoupla však jejich produkce o třetinu.

9. Zdroje • http://wikipedia.cz • http://ozon.navajo.cz/ • http://www.sci.muni.cz/~dobro/ozon_1.htm