L'ozone est un gaz. Contrairement à beaucoup d'autres, il n'est pas transparent, mais a une couleur caractéristique et même une odeur. Il est présent dans notre atmosphère et est l'un de ses composants les plus importants. Quelle est la densité de l'ozone, sa masse et ses autres propriétés ? Quel est son rôle dans la vie de la planète ?
Gaz bleu
En chimie, l'ozone n'a pas de place distincte dans le tableau périodique. C'est parce que ce n'est pas un élément. L'ozone est une modification allotropique ou une variation de l'oxygène. Comme dans O2, sa molécule est constituée uniquement d'atomes d'oxygène, mais n'en a pas deux, mais trois. Par conséquent, sa formule chimique ressemble à O3.
L'ozone est un gaz bleu. Il a une odeur piquante distincte rappelant le chlore si la concentration est trop élevée. Vous souvenez-vous de l'odeur de fraîcheur sous la pluie ? C'est l'ozone. Grâce à cette propriété, il tire son nom, car de la langue grecque ancienne "ozone" signifie "odeur".
La molécule de gaz est polaire, les atomes qu'elle contient sont reliés à un angle de 116, 78°. L'ozone se forme lorsqu'un atome d'oxygène libre est attaché à une molécule d'O2. Cela se passe dansle temps de diverses réactions, par exemple l'oxydation du phosphore, une décharge électrique ou la décomposition des peroxydes, au cours desquelles des atomes d'oxygène sont libérés.
Propriétés de l'ozone
Dans des conditions normales, l'ozone existe sous forme de gaz d'un poids moléculaire de près de 48 g/mol. Il est diamagnétique, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être attiré par un aimant, tout comme l'argent, l'or ou l'azote. La densité de l'ozone est de 2,1445 g/dm³.
À l'état solide, l'ozone acquiert une couleur bleu-noir, à l'état liquide, une couleur indigo proche du violet. Le point d'ébullition est de 111,8 degrés Celsius. A une température de zéro degré, il se dissout dans l'eau (uniquement dans l'eau pure) dix fois mieux que l'oxygène. Il se mélange bien au méthane liquide, à l'azote, au fluor, à l'argon et, dans certaines conditions, à l'oxygène.
Sous l'action de plusieurs catalyseurs, il s'oxyde facilement en libérant des atomes d'oxygène libres. En se connectant avec lui, il s'enflamme immédiatement. La substance est capable d'oxyder presque tous les métaux. Seuls le platine et l'or ne se prêtent pas à son action. Il détruit divers composés organiques et aromatiques. Forme du nitrite d'ammonium au contact de l'ammoniac, détruit les doubles liaisons carbone.
Présent dans l'atmosphère à fortes concentrations, l'ozone se décompose spontanément. Dans ce cas, de la chaleur est libérée et une molécule d'O2 se forme. Plus sa concentration est élevée, plus la réaction de dégagement de chaleur est forte. Lorsque la teneur en ozone est supérieure à 10 %, cela s'accompagne d'une explosion. En augmentant la température et en diminuant la pression, ou par contact avecLes substances organiques décomposent l'O3 plus rapidement.
Historique des découvertes
En chimie, l'ozone n'était connue qu'au XVIIIe siècle. Il a été découvert en 1785 grâce à l'odeur que le physicien Van Marum a entendue à côté d'une machine électrostatique en fonctionnement. Cinquante ans plus tard, le gaz n'est plus apparu dans les expériences et la recherche scientifiques.
Le scientifique Christian Schonbein en 1840 a étudié l'oxydation du phosphore blanc. Au cours des expériences, il a réussi à isoler une substance inconnue, qu'il a appelée "ozone". Le chimiste s'est attaqué à l'étude de ses propriétés et a décrit comment obtenir un gaz nouvellement découvert.
Bientôt, d'autres scientifiques ont rejoint la recherche de la substance. Le célèbre physicien Nikola Tesla a même construit le tout premier générateur d'ozone. L'utilisation industrielle de l'O3 a commencé à la fin du XIXe siècle avec l'avènement des premières installations d'alimentation en eau potable des habitations. La substance a été utilisée pour la désinfection.
Ozone dans l'atmosphère
Notre Terre est entourée d'une enveloppe d'air invisible - l'atmosphère. Sans elle, la vie sur la planète serait impossible. Composants de l'air atmosphérique: oxygène, ozone, azote, hydrogène, méthane et autres gaz.
L'ozone n'existe pas par lui-même et n'apparaît qu'à la suite de réactions chimiques. Près de la surface de la Terre, il se forme à cause des décharges électriques de la foudre lors d'un orage. De manière non naturelle, il apparaît en raison des émissions de gaz d'échappement des voitures, des usines, des vapeurs d'essence et des centrales thermiques.
L'ozone des basses couches de l'atmosphère est appelé surface ou troposphérique. Il y en a aussi une stratosphérique. Il se produit sous l'influence du rayonnement ultraviolet provenant du soleil. Il se forme à une distance de 19 à 20 kilomètres au-dessus de la surface de la planète et s'étend jusqu'à une hauteur de 25 à 30 kilomètres.
L'O3 stratosphérique forme la couche d'ozone de la planète, qui la protège du puissant rayonnement solaire. Il absorbe environ 98 % des rayons ultraviolets avec une longueur d'onde suffisante pour provoquer des cancers et des brûlures.
Utiliser une substance
L'ozone est un excellent oxydant et destructeur. Cette propriété a longtemps été utilisée pour purifier l'eau potable. La substance a un effet néfaste sur les bactéries et les virus dangereux pour l'homme et, lorsqu'elle est oxydée, elle se transforme en oxygène inoffensif.
Il peut tuer même les organismes résistants au chlore. De plus, il est utilisé pour purifier les eaux usées des produits pétroliers nocifs pour l'environnement, des sulfures, des phénols, etc. De telles pratiques sont courantes principalement aux États-Unis et dans certains pays européens.
L'ozone est utilisé en médecine pour désinfecter les instruments, dans l'industrie, il est utilisé pour blanchir le papier, purifier les huiles et obtenir diverses substances. L'utilisation d'O3 pour purifier l'air, l'eau et les locaux s'appelle l'ozonation.
L'ozone et l'homme
Malgré toutes ses propriétés bénéfiques, l'ozone peut être dangereux pour l'homme. S'il y a plus de gaz dans l'air qu'une personne ne peut tolérer, l'empoisonnement ne peut être évité. En Russie, sa norme autoriséeest de 0,1 µg/L.
Lorsque ce taux est dépassé, des signes typiques d'intoxication chimique apparaissent, tels que maux de tête, irritation des muqueuses, vertiges. L'ozone réduit la résistance du corps aux infections transmises par les voies respiratoires et réduit également la pression artérielle. Des concentrations de gaz supérieures à 8–9 µg/L peuvent entraîner un œdème pulmonaire et même la mort.
En même temps, il est assez facile de reconnaître l'ozone dans l'air. L'odeur de "fraîcheur", de chlore ou d'"écrevisse" (comme le prétendait Mendeleev) est clairement audible même avec une faible teneur en substance.
