Ozó

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Ozó

fórmula de l'ozó amb les càrregues parcials

potencial electrostàtic de l'ozó
Nomenclatura
Altres noms trioxigen
Fórmula química O3
Nombre CAS 10028-15-6
RTECS RS8225000
Propietats químiques
Aparença gas blau pàl·lid
Densitat 2,144 kg/m3 gas (0°C, 101 KPa)
1.572 kg/m3líquid (-112°C)
Massa molar 48
Punt de fusió -197,7°C
Punt d'ebullició -111.9°C
Solubilitat en aigua 1,05 g/l (0°C) i 0,57 g/l (25°C)
Seguretat
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
4
4
OX
Classificació UE oxidant (O)
Compostos relacionats
Recursos externs
Si no s'indica el contrari, les dades són pels materials en condicions estàndard (25 °C, 100 kPa)
Avís d'exempció de responsabilitat
General
EINECS 233-069-2
Termoquímica
ΔfH0298 142.67 kJ/mol
S0298 238.92 J/mol·K
Si no s'indica el contrari, les dades són pels materials
en condicions estàndard (25 °C, 100 kPa)
Avís d'exempció de responsabilitat

L'ozó (O3) o trioxigen és una molècula triatòmica (que consta de tres àtoms) d'oxigen. Es tracta d'una forma al·lotròpica de l'oxigen, que és molt menys estable que la forma al·lotròpica diatòmica (O2). A temperatura i pressió ambientals l'ozó és un gas. En condicions normals, l'ozó és un gas blau pàl·lid que es condensa a temperatures criogèniques; progressivament passa a un blau fosc líquid i, finalment, es forma un sòlid de color violeta-negre. La inestabilitat de l'ozó respecte al dioxigen comú és molt gran, així que tant l'ozó concentrat en estat gasos com l'ozó líquid pot descompondre's explosivament. Per això, comercialment sols s'utilitza en baixes concentracions.

Llampec del Catatumbo, a l'estat Zulia de Veneçuela. Les descàrregues elèctriques són la “fàbrica” d'ozó de la naturalesa. Hi han àrees on els vents dominants són frenats per la configuració del relleu, provocant l'ascens orogràfic de la nuvolositat acompanyada per nombroses descàrregues elèctriques. Una de les àrees més favorables en aquest sentit és la formada per la vall del riu Catatumbo entre els Andes veneçolans i la muntanya de Perijá, al sud-est del llac de Maracaibo. Aquest fenomen és capaç de produir 1.176.000 llampecs per any, produint així el 10% de la capa d'ozó del planeta.

En l'atmosfera la concentració en volum d'ozó és del 0-0.1ppm, però les concentracions de l'ozó són molt variables. L'exposició a concentracions d'ozó > 0,1 ppm es considera perillós per a la salut humana.[1] Hi ha evidència d'estudis controlats d'exposició d'O3, humana i animal pot causar efectes adversos a la salut.[2] L'ozó es va proposar com una nova substància a l'aire al 1840. El nom d'ozó ve del grec, del verb ozein (ὄ ζειν, "al olor"), això és degut a l'olor peculiar que hi ha després dels llampecs de les tempestes. L'olor de l'ozó és fort, recorda a l'olor del clor, i moltes persones el detecten a concentracions de tan sols 10 ppm a l'aire. La fórmula de l'ozó, (O3), es va determinar l'any 1865.

L'ozó és l'oxidant fotoquímic més important a la troposfera. L'ozó està format per reaccions fotoquímiques amb la presència de contaminants precursors com el NOx i compostos orgànics volàtils. En les rodalies on hi ha moltes fonts d'emissions de NOx, on hi ha una gran quantitat de NO, el O3 és '"depurat"' i com a resultat les seves concentracions solen ser baixes en els centres urbans, en canvi les concentracions de O3 augmenten en les zones rurals i suburbanes adjacents. Com a resultat del seu origen fotoquímic, (O3), mostra patrons estacionals i diürns, amb concentracions més altes a l'estiu i a la tarda. La correlació de O3, amb altres contaminants varia segons l'estació i la ubicació.[2] L'ozó té un interessant ús industrial com a precursor en la síntesi d'alguns compostos orgànics, i sobretot, com a desinfectant (en depuradores). La seva principal propietat és que és un oxidant. És, no obstant, conegut per l'important paper que exerceix en l'atmosfera. A aquest nivell és necessari distingir entre l'ozó present en la estratosfera i el de la troposfera. En ambdós casos la seva formació i destrucció són fenòmens fotoquímics.

L'ozó és un oxidant potent (molt més que el dioxígen) i té moltes aplicacions industrials. Aquest mateix alt potencial d'oxidació és el causant dels danys que es produeixen als teixits respiratoris d'animals i als teixits de les plantes si la concentració d'ozó és més alta que 100ppm. Això fa que l'ozó a prop del sòl sigui perillós. Però la capa d'ozó (una porció de la estratosfera amb una alta concentració d'ozó, de dos fins a vuit ppm) és beneficiosa perquè evita que la lum ultraviolada arribi a la superfície de la Terra.

Història[modifica | modifica el codi]

L'ozó ja es coneixia en l'antiguitat on Homer el citava a la seva Odissea. Va ser descobert en 1783-1785 pel físic holandès Martinus van Marum mentre realitzava investigacions amb màquines electrostàtiques que generaven unes descàrregues elèctriques i desprenien una olor característica en contacte amb l'aire. També Cruikshank (1801) el va anomenar en diversos experiments fets amb electròlisi.

Però no va ser fins el 1840 que Christian Friedrich Schönbein va repetir els experiments de van Marum i va pensar que aquell olor peculiar era el mateix que el que es percep durant les tempestes elèctriques. El va anomenar ozó ja que la seva arrel grega és ozein (ὄ ζειν) que significa desprendre olor i es va proposar com a una nova substància de l'aire.[3][4]

Es va discutir molt si l'ozó era una molècula composta o un estat transitori de l'oxigen, però Mariniak, Delarive i Andrews en 1856 van definir l'ozó com un estat al·lotròpic de l'oxigen.

La primera unitat per la generació de l'ozó va ser desenvolupada per l'enginyer Werner von Siemens (1857), es va anomenar súper tub d'inducció d'ozó per a l'eliminació de microorganismes. Avui en dia encara se segueix utilitzant el mateix mecanisme per la producció d'ozó a concentracions elevades.

Altres investigadors van aportar més informació sobre l'ozó, Jacques-Louis Soret[5] en 1865 va determinar la seva fórmula molecular, va reconèixer que era una substància de propietats inusuals que mai havia estat aïllada en estat pur i que estava compost solament d'oxigen (3(O2) + 64800 cal → 2(O3)). Robert Mulliken i James Dewar van aclarir la seva forma molecular.[6]

No va ser fins més tard que M. P. Otto va determinar la seva densitat, constitució molecular i va estudiar detingudament la seva formació. Després d'aquests estudis va idear un sistema per produir ozó per mitjà de descàrregues elèctriques (com es produeix a la pròpia naturalesa) donant lloc al sistema Otto que s'utilitza des del 1969.[7]

En 1872, Benjamin Collins Brodie va donar a conèixer la veritable naturalesa química de l'ozó. I al voltant de 1873 Cornelius Fox va estudiar a fons la capacitat de l'ozó per eliminar microorganismes.[8] Kleinman va ser qui va fer els primers assajos bacteriològics sobre gèrmens patògens i a més a més va provar la influència perniciosa d'aquest gas sobre les mucoses d'animals i humans.

En 1913, Charles Fabry amb la col·laboració de Henri Buisson i Alfred Perot va participar en la posada en marxa de l'interferòmetre de Fabry-Perot, que va servir principalment per demostrar l'existència de la capa d'ozó.

La primera constància bibliogràfica de l'ús de l'ozó en medicina data de la primera Guerra Mundial (1914-1918), quan el doctor A. Wolff va realitzar cures amb ozó per tal de netejar i desinfectar ferides sèptiques. Però no va ser fins el 1935 que Erwin Payr va donar una empenta a la utilització de l'ozó en medicina.[9] En 1950, Joachim Hansler va reprendre el treball de Payr i va desenvolupar el primer generador d'ozó per ús mèdic, que va permetre la dosificació exacta de les mescles d'ozó-oxigen (5% d'ozó com a màxim i 95% d'oxigen). Aquest descobriment va ser decisiu en la terapèutica, perquè era necessari aplicar les dosis adequades d'ozó i així evitar la peroxidació excessiva que pot ocasionar danys en les membranes cel·lulars.

La pràctica de l'autotransfusió de la sang ozonitzada data del 1940, des dels treballs de Hans Wolff. Avui en dia està estandaritzada i acceptada com la tècnica de l'ozonoteràpia. No va ser fins el 1972 que es va fundar la primera societat d'ozonoteràpia.[7]

El 1987 es va firmar el protocol de Montreal relatiu a substàncies que disminueixen l'ozó, és un tractat internacional disenyat per protegir la capa d'ozó.

Propietats de l'ozó[modifica | modifica el codi]

L'ozó és un compost químic format en l'atmosfera, és un gas de color blau pàl·lid a temperatura ambient i amb un olor picant, com el que es pot percebre després d'una tempesta elèctrica.

Químicament, l'ozó és una molècula triatòmica que pertany a una de les quatre formes al·lotròpiques de l'oxigen, sent el seu símbol químic O3 i amb pes molecular de 48 g/mol. L'ozó és relativament estable a l'aire amb una vida mitja de diverses hores a baixes concentracions, però la vida mitja canvia significativament una vegada l'ozó és introduït dins de l'aigua, on tenen lloc moltes reaccions químiques, especialment amb els àtoms de carboni per produir principalment CO2.[7]

Es forma quan una molècula d'oxigen es veu forçada a incorporar un tercer àtom creant una molècula triatòmica. Aquest tercer àtom s'uneix lleugerament i fa que sigui molt inestable i altament oxidativa, sent el quart agent oxidant més agressiu. La ressonància d'aquesta molècula no permet la possibilitat de tenir electrons desaparellats i per tant és diamagnètica. La principal conseqüència de la seva inestabilitat és que no pot ser emmagatzemat ni transportat durant un període llarg de temps. La seva producció s'ha d'efectuar en el moment i lloc de la seva utilització.[7]

Es va determinar que a 161 K (-112 °C) condensa per formar un líquid de color blau fosc. És perillós permetre que el líquid s'escalfi fins a ebullició a conseqüència a que tan l'ozó gasós com el líquid poden detonar. A temperatures inferiors als 80 K (-193 °C) dóna lloc a un sòlid violeta-negre.[10]

L'ozó és parcialment soluble en aigua. D'acord amb la llei de Henry, l'eficàcia de dissolució d'un gas específic en una fase aquosa està basada en la pressió parcial del gas en particular en el flux total del gas, així com la temperatura d'aquesta. En conseqüència, a major concentració d'ozó s'aconsegueix que hi hagi una transferència major d'ozó a l'aigua. Com és d'esperar, la solubilitat de l'ozó decreix amb l'increment de la temperatura. També s'ha vist que és molt soluble en dissolvents inerts no polars com ara el tetraclorur de carboni o fluorocarbonis, amb els que forma una dissolució blava.[7]

És fàcilment detectable en l'aire, el llindar de percepció de l'ozó s'inicia aproximadament a 0.01 ppm presentant un olor desagradable a concentracions per sobre d'aquesta concentració, a més a més de tenir un color lleugerament més blau a nivells superiors a 5 ppm. L'exposició de 0.1 a 1 ppm produeix mal de cap, ulls plorosos i irritació de les vies respiratòries.[11][12]

Estructura[modifica | modifica el codi]

Mitjançant espectroscòpia de microones, s'ha pogut comprovar que l'ozó és una molècula angular amb una simetria C2v. Les distàncies interatòmiques O – O són de 127.2 pm, mentre que l'angle O – O – O és de 116.78°.[13] L'ozó és una molècula polar amb un moment dipolar de 0.53 D,[14] on l'àtom central, que té una hibridació sp², soporta una càrrega positiva, mentre que els àtoms terminals comparteixen una càrrega negativa per ressonància, promitjant un ordre d'enllaç de 1.5.

Resonance Lewis structures of the ozone molecule

Reactivitat[modifica | modifica el codi]

L'ozó té un elevat poder oxidant. És un agent oxidant més fort que el O2. Aquest és inestable a concentracions elevades, i decau a oxigen diatòmic (amb un temps de vida mitja de una hora i mitja en condicions atmosfèriques. ):[15]

2 O3 → 3 O2

Aquesta reacció transcorre més ràpidament a pressions i temperatures majors. La deflagració a la capa d'ozó pot ser provocada per una espurna, i pot ocórrer en les concentracions d'ozó de 10% en pes o superior. .[16]

Reaccions amb metalls[modifica | modifica el codi]

L'ozó oxida la major part dels metalls (excepte l'or, el platí i l'iridi) a l'estat d'oxidació més elevat. Per exemple:

2Cu+ + 2H3O+ + O3 --> 2Cu2+ + 3H2O + O2

Reaccions amb nitrogen i compostos de carboni[modifica | modifica el codi]

L'ozó també s'oxida l'òxid nítric del diòxid de nitrogen:

NO + O3 --> NO2 + O2

Aquesta reacció està acomponyada per la quimioluminiscència. El NO2 pot ser oxidat:

NO2 + O3 → NO3 + O2

El NO3 format pot reaccionar amb el NO2 per formar el pentòxid de dinitrogen N2O5 :

El nitril de perclorat sòlid pot fer a partir de NO2, ClO2, i O3 gasosos:

2NO2 + 2ClO2 + 2O3 → 2NO2ClO4 + O 2

L'ozó no reacciona amb les sals d'amoni, però oxida l'amoníac a nitrat d'amoni: 2 NH3 + 4O3 → NH4NO3 + 4O2 + H2O

L'ozó reacciona amb carboni <- grafit -> per formar diòxid de carboni, fins i tot reacciona a temperatura ambient:

C + 2O3 → CO2 + 2O2

Reaccions amb compostos de sofre[modifica | modifica el codi]

L'ozó s'oxida sulfits a sulfats. Per exemple, el sulfur de plom (II) s'oxida a sulfat de plom (II)

PbS + 4O3 → PbSO 4 + 4O2

L'àcid sulfúric pot ser produït partint de la capa d'ozó, aigua i, o bé el Sofre elemental o diòxid de sofre:

S + H2O + O3 → H2 SO4
3SO2 + 3H2O + O3 → 3H2SO4

En fase gasosa, l'ozó reacciona amb el sulfur d'hidrogen per formar el diòxid de sofre:

H2S + S3 → SO2 + H2 O

En solució aquosa, però, hi ha dues reaccions que competeixen simultaniament, una produeix sofre elemental, i l'altre àcid sulfúric:

H2S + S3 → S + S2 + H2 O
3H2S + S43 → 3H2SO4

Reaccions amb alquens i alquins[modifica | modifica el codi]

Els alquens es poden oxidar amb ozó, en un procés anomenat ozonòlisi, donant com a productes alcohols, aldehids, cetones, i àcids carboxílics, depenent de si la segona etapa de la rutina es realitza en condicions oxidants o reductores.

Esquema de l'ozonòlisi

Generalment l'ozonòlisi es fa en una solució de diclorometà a una temperatura de -78°C. Després d'una seqüència d'escissió i transposició, un ozónid orgànic es forma. Amb condicions reductores (per exemple, zinc en àcid acètic o sulfur de dimetil), es formen les cetones i aldehids, i en condicions oxidants (per exemple aquoses o alcohòliques peròxid d'hidrogen), es formen àcids carboxílics.

Reaccions amb altres substrats[modifica | modifica el codi]

Els tres àtoms d'ozó poden reaccionar, com en la reacció de clorur d'estany (II) amb àcid clorhídric i ozó:

3 SnCl2 + 6 HCl + O3 → 3 SnCl4 + 3H2O

La reacció amb perclorat de iode es pot dur a terme dissolent iode en àcid perclòric anhidre fred i ozó:

Jo2 + 6HClO4 + O3 → 2I(ClO4)3 + 3H2O

Combustió[modifica | modifica el codi]

H + O3 → HO2 + O
2 HO2 → H2O4

Reducció d'ozònids[modifica | modifica el codi]

La reducció de la capa d'ozó dóna anions ozònids. Els derivats d'aquest anions són explosius i han de ser emmagatzemats a temperatures criogèniques. Els ozònids es coneixen per a tots els metall alcalins. KO3, RBO3, i de les OSC3, es poden preparar a partir dels seus respectius superòxids:

KO2 + O3 → KO3 + O2

Encara que el KO3 pot ser format com s'ha esmenat anteriorment, també es poden formar a partir d'hidròxid de potassi i ozó:[17]

2 KOH + 5O3 → 2KO3 + 5O2 + H2O

Mecanisme de Chapman[modifica | modifica el codi]

Té lloc a l'estratosfera i inclou la síntesi i la descomposició de l'ozó. Ambdues reaccions han de d'estar a l'estat estacionari. Síntesi: [18]

O2 + hv → O + O (reacció lenta)
O + O2 + M → O3 + M (reacció ràpida)

Descomposició:

O3 + hv → O2* + O (reacció ràpida)

O3 + O → O2 + O2 (reacció lenta)

El mecanisme de Chapman presenta un inconvenient, ja que tal com s'indica a dalt la síntesi d'ozó hauria de ser més lenta que la descomposició, i per tant la concentració d'ozó hauria de ser elevada. No obstant, no s'observa experimentalment.

El fet que hi hagi estat estacionari és degut al fet que hi ha cicles catalítics. Segueixen el mecanisme que es mostra a continuació:


X + O3 → XO + O2
XO + O → X + O2

__________________________

O + O3 → 2O2


On X pot ser qualsevol de les espècies que es mostren a continuació:

  • HOx: *OH, HOO*

Aquestes espècies provenen d'aigua i metà. L'aigua s'acumula a la troposfera i en disminuir la temperatura dels oceans condensa, per tant no passa a l'estratosfera. En canvi el metà sí que passa a l'estratosfera i mitjançant les reaccions que pateix es forma aigua, que alhora forma el radical *OH que forma part del cicle catalític:

H2O + O(1D) → 2 *OH H2O + hv → *H + *OH

  • NOx: *NO, *NO2

Les dues espècies estan presents a l'estratosfera i es generen per combustió. NO2 forma NO, que és l'espècie que entra al cicle catalític i destrueix l'ozó.

  • ClOx: *Cl, ClO*

El precursor natural és el CH3Cl, que és produït per les reaccions en els oceans.

Ozó en l'atmosfera[modifica | modifica el codi]

La distribució d'ozó atmosfèric en la pressió parcial en funció de l'altitud
Concentration of ozone as measured by the Nimbus-7 satellite
Near-global ozone for 6 September 2004 from NASA/GSFC
Satèl·lit Aura

L'ozó es troba principalment en 2 regions de l'atmosfera. Aproximadament el 10% de l'ozó atmosfèric és a la troposfera, la regió més propera a la terra (des de la superfície fins 10 -16 km). L'ozó restant (90%) resideix en l'estratosfera, aquesta concentració d'ozó a l'estratosfera es denomina comunament la "capa d'ozó ".

On es troba l'ozó[modifica | modifica el codi]

  • A gran altitud:

O2 té una vida d'una hora La intensa radiació d'energia solar és capaç de trencar l'enllaç oxigen-oxigen

O2 + radiació ultraviolada → 2 O(radical)

La relació O(radical)/O2 és molt gran i la concentració de O2 és baixa; això limita la formació de l'ozó.

M+ O2 + O(radical) → O3 + M
  • A altitud mitjana: sobre els 23 Km

Es produeixen les dos reaccions anteriors, perquè hi ha suficient concentració d'O2 i energia per trencar l'enllaç oxigen- oxigen.

  • En altituds baixes:

O2 té una vida de cinc anys La concentració d'O2 és elavada, però hi ha molt poca radiació per trencar l'enllaç oxigen- oxigen, llavors la formació de O3 és limitada.

Cóm es mesura l'ozó[modifica | modifica el codi]

La mesura de la quantitat d'ozó a l'atmosfera és una tasca difícil perquè:

  • Dificultat en l'obtenció de mostres
  • L'ozó es destrueix fàcilment per reacció amb els recipients on s'emmagatzema
  • La baixa concentració d'ozó que hi ha a l'aire

L'alternativa és l'ús d'instruments que mesuren verticalment a través d'una columna en l'atmosfera. Es mesura el total d'O3 en la columna vertical. El total d'O3 a la columna es mesura en unitat Dobson (DU), és el gruix equivalent de la capa d'ozó pur. La forma habitual d'expressar els nivells d'ozó total a l'atmosfera és mitjançant l'ús d'unitat Dobson. Els mesuraments puntuals es presenten com a fraccions molars en nmol/mol(parts per bilió, ppb) o com concentracions en mg/m 3.
La quantitat d'ozó a l'atmosfera es pot mesurar amb instruments des de la superfície, globus sonda i satèl·lits. Algunes mesures consisteixen en col·locar aire dins d'un instrument amb un sistema per detectar ozó. Altres mesures es basen en les característiques úniques d'absorció de la llum de l'ozó en l'atmosfera. En aquest cas, la llum del Sol o d'un làser, és mesura amb precisió després de travessar una porció de l'atmosfera que contingui ozó. Fonamentalment s'utilitzen estacions terrestres situades en llocs clau del continent antàrtic i els seus voltants i satèl·lits com el TOMS o el AURA. Les mesures d'ozó es realitzen amb:

  • Instruments capaços de mesurar la radiació UV incident sobre la superfície terrestre i transformar aquesta mesura en la columna total d'ozó, com l'espectrofotòmetre Dobson, el Brewer, DIAL.[19]
  • Ozonosondes, és a dir, globus meteorològics que porten una càrrega útil capaç de registrar els valors d'ozó punt a punt. Aquest procediment permet obtenir perfils de la concentració d'ozó amb l'altura. L'equip per a la realització de perfils verticals d'ozó està format per diverses parts. La principal és l'ozonosonda, que consta d'un sensor electroquímic format per dos elèctrodes de platí immersos en una solució de iodur potàssic en diferents concentracions a les cambres de l'ànode i del càtode. L'ozonosonda es connecta per mitjà d'una interfície a una radiosonda per adequar el senyal d'ozó al protocol de la radiosonda per al seu enviament a terra. La radiosonda està proveïda d'un sensor per mesurar la temperatura, la humitat i la pressió. A més, té un sistema GPS que permet conèixer les dades de la velocitat i el mòdul del vent.[20]
  • Satèl·lits: El sensor TOMS (Sensor per a la Mesura del Ozó Total) en el satèl·lit Nimbus-7 i la sèrie UARS(Satèl·lit d'Investigació de l'Alta Atmosfera) capta radiació en 6 longituds dona dins de l'ultraviolat, es tracta de radiació solar reflectida o absorbida i reemesa per l'atmosfera. Satèl·lit Aura està dedicat a l'observació d'ozó, la qualitat de l'aire i el clima. Les mesures fetes pel satèl·lit Aura complementen les mesures fetes pel satèl·lit UARS.

Tipus d'ozó a l'atmosfera[modifica | modifica el codi]

En l'atmosfera es poden diferenciar dos tipus d'O3, l'ozó bo i l'ozó dolent.

'Ozó bo' L'ozó en l'estratosfera protegeix la vida vegetal i animal a la Terra mitjançant l'absorció de radiació UV d'alta energia. L'ozó a l'estratosfera absorbeix la major part de la radiació ultraviolada del Sol. Sense la capa d'ozó, la radiació UV intensa del Sol seria com esterilitzar la superfície de la Terra. L'ozó filtra tota la més enèrgica, la radiació UV-C i la majoria de la radiació UV-B. L'ozó només filtra aproximadament la meitat de la radiació UV-A. L'excés de radiació UV-B i UV-A pot causar cremades i poden provocar càncer de pell i lesions oculars. L'augment dels nivells dels gasos produïts per l'home, com ara els gasos clorofluorocarbonis (CFC) han donat lloc a majors taxes de destrucció de la capa d'ozó, alterant l'equilibri natural de la capa d'ozó i això comporta la reducció dels nivells d'ozó estratosfèric. Al reduir els nivells d'ozó s'ha augmentat la quantitat de radiació ultraviolada que arriba a la superfície de la Terra. Quan els científics parlen del forat d'ozó, estan parlant de la destrucció de l'ozó estratosfèric, " ozó bo", la capa d'ozó.

'Ozó dolent' Ozó troposfèric causa irritació i mal a les plantes i animals a causa del seu poder oxidant, a més a més, és també un gas de l'efecte hivernacle. Encara que fins a la capa d'ozó a l'estratosfera proporciona un escut per protegir la vida a la Terra, el contacte directe amb la capa d'ozó és nociu per a les plantes i els animals (incloent-hi humans). A nivell del sòl,l'ozó és "dolent", la capa d'ozó es forma quan els gasos d'òxid de nitrogen de les emissions dels vehicles i industrials reaccionen amb els compostos orgànics volàtils (carboni que contenen productes químics que s'evaporen fàcilment a l'aire, com ara dissolvents de pintura). A la troposfera prop de la superfície de la Terra, la concentració natural de la capa d'ozó és d'aproximadament 10 parts per mil milions (0,00001 per cent). D'acord amb l'Agència de Protecció Ambiental, l'exposició als nivells d'ozó superiors a 80 parts per mil milions per 8 hores o més no és saludable. Aquestes concentracions solen trobar-se a prop de les ciutats durant els períodes en què l'ambient és càlid i estable. Els efectes perjudicials poden incloure mal de gola i la irritació dels pulmons o l'agreujament d'asma.[21]

Importància de l'ozó per les persones[modifica | modifica el codi]

Els nivells d'ozó a diferents altituds, i el bloqueig de les diferents bandes de la radiació ultraviolada. Essencialment, totes UVC (100-280 nm) estan bloquejades per dioxígeno (de 100-200 nm), o bé per l'ozó (200-280 nm) en l'atmosfera. La porció més curta de la banda UV-C i la radiació UV més enèrgica per sobre d'aquesta banda causa la formació de la capa d'ozó, quan els àtoms d'oxigen individuals produïts per UV fotòlisi de dioxígeno (per sota de 240 nm) reaccionen amb més dioxígeno. Les cremades de Sol que produeixen la radiació UV-B (280-315 nm), la banda, que es troba en les longituds d'ona més llargues que la radiació UV-C. La banda de UV més proper a la llum visible, raigs UV-A (315-400 nm), amb prou feines es veu afectat per l'ozó, i la majoria que arribi a terra.

L'ozó actua com a filtre o escut protector de les radiacions nocives i d'alta energia que arriben a la Terra tot permetent que en passin altres com l'ultraviolat d'ona llarga. Aquesta radiació ultraviolada és la que permet la vida al planeta, ja que és la que permet que es realitzi la fotosíntesi del regne vegetal, que es troba en la base de la piràmide tròfica.

Tot i que la concentració de l'ozó a la capa d'ozó és molt petita, és de vital importància per a la vida, ja que absorbeix radiació ultraviolada biològicament nociva (UV) procedent del Sol. La radiació UV que té una longitud d'ona de 10-100 nm és eliminada pel nitrogen. La radiació UV capaç de passar el nitrogen es divideix en tres categories, en funció de la seva longitud d'ona:

  • UV-A (315-400nm ): L'ozó és transparent per a la majoria d'UV-A, de manera que la majoria d'aquest tipus UV arriba a la Terra. No obstant això, aquest tipus de radiació UV és significativament menys perjudicial per l'ADN, tot i que encara també pot causar danys indirectes a la pell.
  • UV-B (280-315nm): La capa d'ozó (que absorbeix entre 200 nm a 310 nm amb una absorció màxima a aproximadament 250 nm) [22] és molt eficaç a descartar als raigs UV-B. No obstant això, alguns d'UV-B, en particular el que tenen les seves longituds d'ona més llargues, arriben a la Terra. Radiació UV-B pot ser perjudicial per a la pell i és la principal causa de les cremades de Sol , l'exposició excessiva també pot causar dany genètic, donant lloc a problemes com el càncer de pell, però un efecte positiu de l'exposició de la pell a la radiació ultraviolada de tipus B (UVB) és la inducció de la producció de la vitamina D.
  • UV-C (100-280nm): és el tipus de radiació més perjudicial per als éssers vius, aquest tipus de radiació ultraviolada s'absorbeix per una combinació de dioxìgen (<200 nm) i l'ozó (> 200 nm).

La capa d'ozó absorbeix tota la radiació UV-C per sota de 280 nm, en canvi les radiacions UV-B i UV-A són parcialment absorbides per O3.

Ozó estratosfèric[modifica | modifica el codi]

L'ozó de la terra es troba de forma natural a l'estratosfera, formant la denominada capa d'ozó. L'ozó estratosfèric es forma per acció de la radiació ultraviolada, que dissocia les molècules d'oxigen molecular (O2) en dos àtoms, els quals són altament reactius, podent reaccionar aquests amb una altra molècula de O2 formant-se l'ozó. L'ozó estratosfèric es destrueix al seu torn per acció de la pròpia radiació ultraviolada, ja que la radiació amb longitud d'ona menor de 290 nm fa que es desprengui un àtom d'oxigen de la molècula d'ozó. Es forma així un equilibri dinàmic en què es forma i destrueix ozó, consumint-se d'aquesta manera la majoria de la radiació de longitud d'ona menor de 290 nm. Així, l'ozó actua com un filtre que no deixa passar la dita radiació perjudicial fins a la superfície de la Terra.

O2 + radiació ultraviolada → 2 O(radical)
O2 + O(radical) → O3
O3 + radiació ultraviolada → O2 + O(radical)


L'equilibri de l'ozó en l'estratosfera es veu afectat per la presència de contaminants, com poden ser els compostos clorofluorocarbonats (CFCs), que reaccionen amb l'ozó i fan que es destrueixi més ràpidament del que es regenera.

Ozó troposfèric[modifica | modifica el codi]

Tanmateix, també podem trobar ozó en la troposfera, la zona més baixa de l'atmosfera, on esdevé un problema, ja que l'ozó, en concentració suficient pot provocar danys en la vegetació (a partir d'uns 60 micrograms per metre cúbic) o en la salut humana (a partir d'uns 150 micrograms per metre cúbic). L'ozó en aquesta capa es forma a causa de la contaminació atmosfèrica (presència de diòxid de carboni de vehicles i indústria, etc.) que, amb la llum i l'oxigen, produeixen aquesta substància tòxica per als éssers vius. En tenir efectes adversos per a la salut, ha estat regulat per normes ambientals.

El mecanisme per mitjà del qual es genera l'ozó en la troposfera és doncs completament diferent a l'estratosfèrica, ja que a aquesta altura no arriben les radiacions ultraviolades. L'ozó en aquest cas, es forma a partir de certs precursors (NOx - òxids de nitrogen; i COVs - compostos orgànics volàtils, com el formaldehid) i el nitrat de peroxiacetil, contaminants provinents de l'activitat humana. Aquests contaminants es dissocien formant radicals amb radiació menys energètica, i dits radicals poden formar ozó amb l'oxigen molecular. El conjunt de l'ozó, NOx i COVs forma una boira marró visible en zones molt contaminades denominada boira fotoquímica.

Conseqüències de l'ozó a la troposfera[modifica | modifica el codi]

Vegeu també:Boirum

L'ozó de la troposfera és un contaminant atmosfèric.[2] l'ozó a la troposfera no s'emet directament pels motors dels automòbils o per les indústries. L'ozó en la troposfera es forma per la reacció de la llum solar en els hidrocarburs que hi ha a l'aire i els òxids de nitrogen, l'ozó es pot quedar en el lloc que es forma o per l'acció del vent trobar-se a molts quilòmetres del lloc on es forma l'ozó.

L'ozó reacciona directament amb alguns hidrocarburs com ara aldehids i així comença la seva eliminació de l'aire, els productes són components clau del boirum fotoquímic. La fotòlisi de l'ozó per la llum UV condueix a la producció del radical hidroxil. La vida de l'ozó en l'atmosfera ( troposfera) és d'uns 22 dies.[23]

Hi ha evidència d'una reducció significativa en els rendiments agrícoles a causa de l'augment de l'ozó que es troba a la troposfera i la contaminació que interfereix en la fotosíntesi i el retard del creixement global d'algunes plantes.[24][25] Alguns de ciutats amb concentracions molt elevades d'ozó són Houston, Texas, i Mèxic. El gas ozó ataca qualsevol polímer que posseeixi enllaços olefínics o dobles enllaços dins la seva estructura, com el cautxú natural, el cautxú nitril i el cautxú d'estirè-butadiè. Els productes fets amb aquests polímers són especialment susceptibles a atac, el que provoca esquerdes. Aquests materials poden protegir per l'addició de antiozonants, com ara les ceres. Les esquerdes produïdes per l'ozó era un greu problema pels pneumàtics dels automòbils.

L'ozó com a gas hivernacle[modifica | modifica el codi]

Tot i que l'ozó ja era present a nivell de terra abans de la Revolució Industrial, les concentracions que es troben avui dia són molt més grans que a les èpoques preindustrials.[26][27] Aquesta concentració d'ozó actua com un gas hivernacle, absorbint part de la radiació infraroja emesa per la terra. Alguns estudis[28] quantifiquen el forçant radiatiu de l'ozó de la troposfera entorn el 25% del que correspon al diòxid de carboni.

Efectes sobre la salut[modifica | modifica el codi]

La contaminació de l'aire[modifica | modifica el codi]

Degut a l'acció dels raigs UV durant el dia, l'ozó troposfèric es crea prop de la superfície terrestre en un grup de contaminants anomenats precursors d'ozó. Una gran quantitat de proves demostren que la capa d'ozó a nivell del sòl irrita el sistema respiratori i afecta la capacitat pulmonar.[2][29]

El risc de mort degut a una malaltia respiratòria es pot atribuir a una gran exposició a l'ozó . Durant 18 anys de seguiment es va realitzar un estudi sobre 450.000 persones que vivien a ciutats d'Estats Units, aquest va mostrar una correlació significativa entre els nivells d'ozó i les malalties respiratòries. L'estudi va revelar que les persones que vivien en ciutats amb alts nivells d'ozó, com ara Houston o Los Angeles, tenien un 30% més de risc de morir d'una malaltia pulmonar.[30][31]

Directrius de qualitat de l'aire, com ara els de l'Organització Mundial de la Salut (OMS), l'Agència Nord-americana de Protecció Ambiental (EPA) i la Unió Europea, es basen en estudis detallats destinats a identificar els nivells que poden causar efectes nocius mesurables per a la salut.

D'acord amb els científics de l'EPA, les persones susceptibles es poden veure afectades negativament per nivells d'ozó inferiors 40 nmol / mol.[32]

Actualment a la UE, el valor de concentracions d'ozó és de 120 μg / m³, que es troba al voltant de 60 nmol / mol. Aquesta fita s'aplica a tots els estats membres d'acord amb la Directiva 2008/50/CE.[32] La concentració d'ozó es mesura amb una màxima diària de 8 hores en promig, i el blanc no s'ha de superar en més de 25 dies naturals a l'any, a partir de gener de 2010. Mentre que la Directiva obliga en el futur a un estricte compliment de 120 μg / m³ com a límit (és a dir, la concentració d'ozó mitjana que no podrà superar-se en qualsevol dia de l'any), no hi ha data fixada per a aquest requisit i és tractat com un objectiu a llarg termini.[33]


La Llei d'Aire Net dirigeix a l'EPA a establir Normes Nacionals de Qualitat de l'Aire per a diversos contaminants, incloent-hi l'ozó a nivell del sòl, els comtats que es trobin fora del compliment d'aquestes normes estan obligats a prendre mesures per reduir els seus nivells. Al maig de 2008, l'EPA va reduir el nivell d'ozó de 80 nmol / mol a 75 nmol / mol. Això va ser controversial, ja que els mateixos científics de l'Agència i el Consell Assessor van recomanar rebaixar el nivell a 60 nmol / mol, i l'Organització Mundial de la Salut recomanà 51 nmol / mol. Els grups ecologistes i la majoria de la salut pública van recolzar el límit de 60 nmol / mol .[34] El 7 de gener de 2010, els EUA Agència de Protecció Ambiental (EPA) va anunciar les revisions propostes a la Comissió Nacional Qualitat d'Aire Ambiental (NAAQS) per a la capa d'ozó contaminant, el component principal de l'smog:

... L'EPA proposa que el nivell de la principal norma de 8 hores, que es va fixar en 0,075 mmol / mol en la regla final del 2008, s'hauria de fixar en un nivell més baix dins el rang 0,060-0,070 mmol / mol, per tal de proporcionar una major protecció per als nens i altres poblacions en situació de risc contra una sèrie d'efectes adversos per a la salut relacionats amb el O3, aquests efectes van des de la disminució de la funció pulmonar i l'augment de símptomes respiratoris greus fins als indicadors de morbiditat respiratòria, incloent-hi les visites a urgències i ingressos hospitalaris per causes respiratòries, i, possiblement, cardiovascular, la morbiditat relacionada, així com la mortalitat total no accidental i cardiopulmonar .[35]

L'EPA ha desenvolupat un Índex de Qualitat de l'Aire (AQI) per ajudar a explicar els nivells de contaminació de l'aire al públic en general. Sota les normes actuals, de vuit hores, les fraccions molars mitjana d'ozó de 85-104 nmol / mol es descriuen com "poc saludable per a grups sensibles", 105 nmol / mol a 124 nmol / mol com "no saludable", i 125 nmol / mol 404 nmol / mol com a "molt no saludable".[36]

L'ozó també pot estar present a la contaminació de l'aire en interiors, en part degut als equips electrònics, com les fotocopiadores. També es coneix una connexió entre l'augment de pol·len, les espores de fongs, i la capa d'ozó, causada per les tempestes i els ingressos hospitalaris dels malalts d'asma.[37]

A l'època victoriana, un mite de Folk Britànic va sostenir que l'olor del mar era causat per l'ozó. De fet, la característica de "olor de mar" és causada pel sulfur de dimetil, que és una substància química generada pel fitoplàncton. El Folk Britànic victorià considerava l'olor resultant "vigoritzant", però en concentracions elevades, el sulfur de dimetil és realment tòxic.[38]

Fisiologia[modifica | modifica el codi]

L'ozó, conjuntament amb altres espècies reactives de l'oxigen (com ara el superòxid, l'oxigen singlet, el peròxid d'hidrogen, i els ions hipoclorit), és produït naturalment per cèl·lules blanques de la sang i altres sistemes biològics (com ara les arrels de calèndules) com a mitjà per destruir cossos extrans. L'ozó reacciona directament amb dobles enllaços orgànics. A més, quan l'ozó descompon en dioxígen, els radicals lliures d'oxigen formats són altament reactius i tenen capacitat de fer malbé moltes molècules orgàniques. Es creu que les propietats oxidants de l'ozó poden ser un factor contribuent de la inflamació. La relació causa-efecte de la manera en què l'ozó es crea al cos i en com es comporta encara s'està estudiant i està subjecta a diverses interpretacions, ja que altres processos químics del cos poden desencadenar algunes d'aquestes reaccions. Un equip dirigit pel Dr Paul Wentworth, Jr, del Departament de Química a l' Institut d'Investigació Scripps mostra l'evidència que vincula l'oxidació d'aigua de l'anticòs catalitzat de la resposta humana immune amb la producció d'ozó. En aquest sistema, l'ozó es produeix per la producció catalitzada de trioxidane d'aigua i neutròfils produït oxigen singlet.[39]

Quan s'inhala, l'ozó reacciona amb els compostos que recobreixen els pulmons de forma específica, el metabòlits derivats del colesterol, estan pensats per facilitar l'acumulació i la patogènia de les plaques d'ateroma (una forma de malaltia del cor). Aquests metabòlits han estat confirmats a les artèries ateroscleròtiques humanes i es classifiquen en una classe dels denominats atheronals secosteroles, generada per ozonòlisi del doble enllaç del colesterol per formar un 5,6 secosterol,[40] així com un producte de condensació secundària a través aldolization.[41]

Seguretat[modifica | modifica el codi]

Degut a les fortes propietats oxidants de la capa d'ozó, l'ozó és un irritant primari, que afecta especialment els ulls i al sistema respiratori i pot ser perillos fins i tot a baixes concentracions. El Centre Canadenca per a la Seguretat i l'ocupació de la Salut informa que:

"Fins i tot a concentracions molt baixes de la capa d'ozó pot ser perjudicial per a les vies respiratòries superiors i els pulmons. La gravetat de la lesió depèn tant de la concentració d'ozó com de la durada de l'exposició. La lesió pulmonar greu o permanent i fins i tot la mort , podria resultar d'una gran exposició a curt termini a concentracions relativament baixes. " [42]

Per protegir els treballadors potencialment exposats a la capa d'ozó, l'Administració de Seguretat i Salut dels Estats Units ha establert un límit d'exposició permissible (PEL) de 0,1 mmol / mol (29 CFR 1910.1000, Taula Z-1), calculat com la mitjana de 8 hores de temps de càrrega. Les concentracions més elevades són especialment perilloses i el NIOSH ha establert un Límit de Perill Immediat per a la Vida i la Salut (IDLH) de 5 mmol / mol. [43] Els entorns de treball on l'ozó s'utilitza o on és probable que es produeixi ha de tenir una ventilació adequada i comptar amb un monitor d'ozó que indicarà la concentració que excedeix el PEL de l'OSHA. Els monitors continus de la capa d'ozó es poden obtenir de diversos proveïdors.

Una elevada exposició a l'ozó pot ocórrer en aeronaus de passatgers, els nivells varien en funció de l'altitud i la turbulència atmosfèrica.[43] Les regulacions de l'Autoritat Federal d'Aviació dels estats units estableixen un límit de 250 nmol / mol, amb un màxim de quatre hores de mitjana de 100 nmol/mol.[44] Alguns avions estan equipats amb convertidors d'ozó en el sistema de ventilació per reduir l'exposició dels passatgers.[43]

Producció[modifica | modifica el codi]

La temperatura i la humitat són factors decisius de cara a la quantitat d'ozó que es produeix seguint un determinat mètode, podent donar lloc a produccions inferiors al 50% quan es genera ozó en un ambient humit, especialment si s'empren mètodes antics. La temperatura i la velocitat del flux de gas també afecten de manera important a la producció d'ozó, obtenint una major eficiència a menor temperatura i obtenint majors concentracions d'ozó a menors cabals de gas. Mitjançant generadors moderns, es pot obtenir ozó dissolt amb una major puresa mitjançant processos electrolítics on l'aigua s'utilitza com a font d'oxigen. Com que l'ozó descompon ràpidament per donar lloc a oxigen diatòmic, aquest no es pot emmagatzemar ni transportar durant periodes prolongats de temps. Per tant, cal produir l'ozó en el lloc i el moment de la seva utilització.

Nivell de laboratori[modifica | modifica el codi]

Màquina de Whimshurst, sovintment utilitzada per generar ozó amb funcions pedagògiques.

Un aparell que sovint s'usa quan es vol fer una demostració de la producció d'ozó és la màquina de Whimshurst. Aquest aparell, mitjançant la generació d'electricitat estàtica, és capaç de produir un arc elèctric que, en presència d'oxigen, dóna lloc a petites quantitats d'ozó.[45]

Altres aparells més sofisticats (també basats en el fenomen de l'arc elèctric), permeten una obtenció més eficient d'ozó a nivell de laboratori emprant corrent continu i oxigen gasós sec. Per a les tècniques d'obtenció d'ozó emprant l'electricitat, l'esquema de la reacció és el següent:

O2electricitat → 2 O
2 O + O2 → O3[46][7]

L'ozó també pot ésser produït per electròlisi emprant una pila de 9 V, un càtode de grafit, un ànode de platí i una dissolució 3 molar d'àcid sulfúric.[47] Les semireaccions que ténen lloc són les següents:

3 H2O → O3 + 6 H+ + 6 e (ΔEo = −1.53 V)
6 H+ + 6 e → 3 H2 (ΔEo = 0 V)
2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e (ΔEo = −1.23 V)

En aquesta reacció, tres equivalents d'aigua reaccionen per donar lloc a un equivalent d'ozó i tres d'hidrogen. Aquesta reacció competeix amb la de formació d'oxigen diatòmic. Tot i que a nivell de laboratori aquestes tècniques són útils, s'utilitzen altres mètodes amb un fonament similar per generar ozó a nivell industrial.

Mètode de descàrrega per efecte corona[modifica | modifica el codi]

Aquest és el mètode més comú de generació d'ozó per al seu ús a gran i petita escala. Tot i que existeixen variacions d'aquest mètode depenent del nivell de producció requerit, tots funcionen gràcies a una descàrrega elèctrica per efecte corona.[48] Un avantatge d'aquest mètode és que permet generar ozó a partir de l'oxigen de l'aire, sense requerir una font d'oxigen externa. Aquest mètode sol ser eficient en relació al seu cost i permet generar concentracions d'ozó del 3% al 6%. El principal desavantatge d'aquest mètode és que la seva eficiència va lligada a les variacions en la humitat de l'aire. Emprant un dessecador d'aire es pot millorar l'eficàcia d'aquest mètode, així com disminuir la formació d'altres productes indesitjats com l'àcid nítric, que es forma a partir dels òxids de nitrogen obtinguts com a subproducte en la generació d'ozó[7] Una altra modificació que permet millorar l'eficàcia d'aquest mètode és l'ús d'un concentrador d'oxigen, ja que no solament augmenta la quantitat d'oxigen subministrat, sinó que també disminueix la humitat i el volum de nitrogen presents durant la reacció.

Generació fotoquímica[modifica | modifica el codi]

Els generadors UV empren fonts de llum ultraviolada per generar ozó. De manera anàloga a com la llum UV del Sol sosté una certa quantitat d'ozó a l'estratosfera, aquests generadors utilitzen el mateix tipus de llum per produir ozó. .[49] Aquest mètode genera concentracions més baixes d'ozó que els altres mètodes industrials, a més, necessita que l'oxigen estigui exposat durant una llarga estona als raigs UV, pel que fa poc pràctica la seva utilització en entorns on es requereix un subministrament ràpid d'ozó. No obstant, aquest mètode funciona bé independentment de la humitat de l'aire i no genera productes no desitjats com el mètode de descàrrega per efecte corona, pel que no és necessari usar concentradors d'oxigen, sistemes d'eliminació de gasos ni dessecadors d'humitat. Això fa que sigui un mètode àmpliament usat per desinfectar grans quantitats d'aigua en piscines i centres termals.

Generació per plasma fred[modifica | modifica el codi]

En aquest mètode, s'exposa oxigen pur al plasma d'una descàrrega amb barrera dielèctrica. Aquesta descàrrega provoca una separació de l'oxigen diatòmic en àtoms lliures, que en part posteriorment es recombinen formant ozó. S'utilitza un aïllant dielèctric per separar els elèctrodes per tal de distribuir la descàrrega en forma de moltes micro-descàrregues (en comptes d'un sol arc elèctric), per tal de produir l'efecte desitjat sobre l'oxigen diatòmic. Aquest tipus d'aparells generen concentracions d'ozó d'aproximadament un 5%, tot i que són menys abundants que els esmentats anteriorment a causa del seu elevat preu.

Generació electrolítica[modifica | modifica el codi]

La generació electrolítica industrial segueix la mateixa reacció que quan es genera ozó a nivell de laboratori amb una pila de 9 V. En aquest cas, cal eliminar l'hidrogen format tant per seguretat com per garantitzar una major concentració d'ozó entre els productes gasosos i, conseqüentment, també dissolt en aigua. Així doncs, aquest mètode assoleix dissolucions més concentrades d'ozó en aigua que els mètodes de descàrrega elèctrica, on hi ha més gasos presents. Aquesta tècnica permet aconseguir concentracions del 20% al 30% i és totalment independent de la qualitat de l'aire perquè es genera l'ozó a partir de l'aigua.

Producció incidental[modifica | modifica el codi]

L'arc elèctric generat per alguns aparells dóna lloc a la generació incidental d'ozó.

De la mateixa manera que alguns generadors funcionen creant arcs elèctrics, petites quantitats d'ozó es poden generar incidentalment en determinats aparells elèctrics on ténen lloc aquest tipus de descàrregues. Els aparells més habituals on té lloc la generació incidental d'ozó són aquells que funcionen amb un alt voltatge, com ara ionitzadors d'aire, impressores làser, fotocopiadores, armes d'electroxoc, soldadors d'arc elèctric o alguns motors elèctrics on es generen espurnes.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

L'ozó es coneix per la seva acció bactericida, germicida, fungicida i desodorant; destruint amb rapidesa els estreptococs, estafilococs, cobilacils, etc. Així com les més enèrgiques toxines difterianes i tetàniques.

L'acció microbicida és potser la propietat més usada de l'ozó i per la que se li atribueixen més aplicacions. L'ozó degut a les seves propietats antioxidants pot ser considerat un dels agents microbicida més ràpid i eficaç que es coneix. La seva acció posseeix un gran espectre que engloba l'eliminació de bacteris, virus, fongs, espores.

Eliminació de bacteris: S'utilitza en el tractament de l'aigua. Una de les avantatges més importants de l'ozó es que aquest es posa en manifest a concentracions baixes i durant temps curts.

  • Efecte sobre virus: L'ozó actua sobre ells oxidant les proteïnes del seu embolcall i modifica la seva estructura tridimensional. El virus no es capaç d'unir-se a cap cèl·lula i no es pot reproduir.
  • Efecte fungicida: La seva acció oxidant també actua sobre fongs i els provoca un dany irreversible.
  • Efecte esporicida: Són bacteris més resistents que són més difícils de tractar i per aquesta raó es necessita més concentració d'ozó.

La utilització de l'ozó en la indústria es pot enfocar des de diferents punts de vista, el primer per combatre el propi medi ambient i un altre per desinfectar i en alguns casos purificar els productes que la indústria produeix.

S'utilitza en la preparació de productes farmacèutics, lubricants sintètics i altres compostos orgànics comercialment útils. També es pot utilitzar per blanquejar, desinfectar i eliminar microorganismes de l'aire i de fonts d'aigua. Molts dels sistemes municipals d'aigua eliminen les bacteris de l'aigua amb ozó en lloc de clor, que és més conegut. Una vegada s'ha desintegrat no deixa cap gust ni olor a l'aigua potable.

L'ozó s'utilitza en nombrosos casos degut a les seves propietats com a desinfectant i desodoritzant, la seva toxicitat és mínima i s'elimina fàcilment ja que no deixa residus després de la seva utilització.

Industrialment l'ozó s'utilitza per:[50] Desinfectar fàbriques d'aliments, residències...,[51] desinfectar l'aigua en substitució del clor, desodoritza l'aire i els objectes, eliminar els bacteris i fongs en aliments, Desinfectar piscines i spa, Conservació perllongada dels aliments, Conservació del pes inicial amb alt grau d'humitat, Millor qualitat interna, Excel·lent aparença externa, Desinfecció d'hospitals i sales d'operacions.

La utilització d'ozó en cambres frigorífiques està regulat per la B.O.E nº 39 del 14/2/1985, R.D. 168/1985 i també per la American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning. Aquestes entitats citen la utilitat de l'ozó en la conservació d'aliments refrigerats. Les dosis d'aplicació d'ozó en cambres frigorífiques varien de 0.6 a 1.6 mg/m3, depenent de les condicions de temperatura i humitat i del tipus de producte a conservar.[7][52]

Aplicació en ambients públics[modifica | modifica el codi]

En els ambients públics existeix el problema de l'acumulació d'aire i abundància de mals olors degut a l'aglomeració de persones. S'utilitzen diferents mètodes per solucionar aquest problema, com la utilització d'extractors, aire condicionat, ambientadors...

La solució més efectiva a aquest problema consisteix en la utilització d'ozó. L'ozó, al reaccionar amb substàncies orgàniques productores del mal olor, altera la seva estructura de tal manera que la nova substància és inodora. De la mateixa manera, els microorganismes existents en l'aire són eliminats evitant així el contagi de malalties. S'ha demostrat que 0.01 ppm d'ozó són suficients per eliminar els olors i els microorganismes d'un ambient tancat.

A l'hora de muntar un aparell generador d'ozó, hem de tenir en compte el volum del local i el nombre de persones que hi estaran. I el volum final a ozonitzar serà:

Volum total a ozonitzar = Volum del recinte + 10 m3 per persona.

S'ha demostrat que la concentració que s'aplica en aquests casos es de 0,2 mg per m3, sent aquest el valor autoritzat en el nostre país segons el B.O.E del 4-3-1962.[7][11]

Aplicacions com a descontaminant[modifica | modifica el codi]

Un dels problemes més greus de la nostra època és la contaminació atmosfèrica, dos de les seves causes principals són els gasos expulsats pels escapaments dels cotxes i per les calefaccions.

Els gasos procedents dels motors d'explosió són tòxics i en ambients tancats, com magatzems, són molt nocius. En aquests ambients, l'índex de pol·lució sol ser excessiu i perillós, al mateix temps que aquests gasos són desagradables.

Aquest problema es pot solucionar utilitzant ozó, ja que pel seu poder oxidant converteix el monòxid de carboni en un anhidre de carboni, el qual no és tòxic i així purifica l'aire.[7]

Aplicacions en el tractament de l'aigua[modifica | modifica el codi]

Una de les principals aplicacions de l'ozó es troba en el tractament de les aigües. La potabilització de les aigües amb ozó s'utilitza des de fa molt temps. La seva missió principal és la desinfecció i millora de les condicions organolèptiques de l'aigua. No actua solament com a desodorant i oxidant de substàncies orgàniques dissoltes, sinó que també és esterilitzant.

El procediment d'esterilització de l'aigua per ozó ofereix un particular interès en els casos que es tracta aigües que continguin bacteris. També s'utilitza en plantes potabilitzadores, purificació d'aigua de piscines, aigües negres, fabricació de gel esterilitzat partint d'aigües saldes o dolces.[53][7][11]

Aplicacions en medicina[modifica | modifica el codi]

L'ozó té diverses aplicacions en el camp de la medicina, constituint la ozonoteràpia. Els efectes de l'ozó sobre l'organisme es poden resumir en els següents punts:

  • Tonifica i reforça les parets estomacals, prevenint úlceres i altres trastorns digestius.
  • Actua sobre els agents causant de l'acidesa i mal alè, neutralitzant-los amb rapidesa.
  • Alt poder cicatritzant, reduint considerablement el temps de curació de llagues, ferides i úlceres, així com el risc d'infecció.
  • Elimina les bacteris productores de les càries, sense afectar l'esmalt, contribuint d'aquesta forma a una millor higiene dental.
  • Dissoldre totalment l'àcid úric.
  • Actua sobre centres nerviosos disminuint les tensions i la sensació d'angoixa.

L'acció germicida i antitòxica de l'ozó, permet la realització de desinfeccions de l'organisme. Una de les majors aplicacions de l'ozonoteràpia consisteix en el tractament de malalties respiratòries (asma, afeccions bronquials, tosferina), afeccions cutànies (llagues, nafres úlceres, varicoses, etc.) i malalties de l'aparell digestiu. També s'han recomanat banys d'ozó en casos de depressió nerviosa, malalties de la sang, inflamacions de les glàndules i en casos de fatiga general. L'administració d'ozó pot realitzar-se per diferents vies: per bany, per ènema... La concentració d'ozó és diferent en cada un dels casos, sent baixa per combatre afeccions respiratòries i alta per ús tòpic.

Respecte a la higiene personal, l'ozó té un gran poder com a desodorant, que permet una ampla gamma d'aplicacions en la cura de la pell, sense l'adaptació d'al·lèrgies ni efectes secundaris, és desodorant natural i efectiu.[7]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Atmospheric Science an Introductory Survey; John M. Wallace, Petter V.Hobbs; second edition, Academic Press.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. WHO-Europe report 13–15 January 2003 (PDF)
  3. Rubin, Mordecai B.. «The History of Ozone. The Schönbein Period, 1839–1868» (PDF). Bull. Hist. Chem., 26, 1, 2001 [Consulta: 10 juny 2012].
  4. «Today in Science History». [Consulta: 2012-6-11].
  5. Jacques-Louis Soret. «Recherches sur la densité de l'ozone». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 61, 1865, pàg. 941.
  6. Lane, Nick. Oxygen: The molecule that made the world (en anglès). Oxford University Press, 2002. ISBN 0191500690. 
  7. 7,00 7,01 7,02 7,03 7,04 7,05 7,06 7,07 7,08 7,09 7,10 7,11 Fernández Muñoz, J.L. Efecto de la temperatura y tiempo de ozonación en la despigmentación del grano de maiz nixtamalizado (en castellà), 2007. 
  8. Gomez-Lopez, Vicente M. Decontamination of Fresh and Minimally Processed Produce (en anglès). John Wiley & Sons, 2012, p. 181. ISBN 0813823846. 
  9. Rubin, Mordecai B.. «The History of Ozone. II. 1869-1899(1)» (PDF). Bull. Hist. Chem., 27, 2, 2002.
  10. «Oxygen». [Consulta: 2012-06-10].
  11. 11,0 11,1 11,2 Vilaprinyó, Banús I.. «Efectivitat de l'ozó sobre cultius marins en recirculació.» (PDF). Falta indicar la publicació, 2010 [Consulta: 12 juny 2012].
  12. «22». A: Nicole Folchetti. Chemistry: The Central Science. 9th. Pearson Education, 2003, p. 882–883. ISBN 0-13-066997-0. 
  13. Tanaka, Takehiko; Morino, Yonezo. «Coriolis interaction and anharmonic potential function of ozone from the microwave spectra in the excited vibrational states». Journal of Molecular Spectroscopy, 33, 3, 1970, pàg. 538–551. DOI: 10.1016/0022-2852(70)90148-7.
  14. Mack, Kenneth M.; Muenter, J. S.. «Stark and Zeeman properties of ozone from molecular beam spectroscopy». Journal of Chemical Physics, 66, 12, 1977, pàg. 5278–5283. DOI: 10.1063/1.433909.
  15. Earth Science FAQ: Where can I find information about the ozone hole and ozone depletion? Goddard Space Flight Center, National Aeronautics and Space Administration, March 2008.
  16. Koike, K; Nifuku, M; Izumi, K. «Explosion properties of highly concentrated ozone gas». Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 18, 4–6, 2005, pàg. 465. DOI: 10.1016/j.jlp.2005.07.020.
  17. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G.. Inorganic Chemistry. 2a ed. (en anglès). Prentice Hall, 2004, p. 439. ISBN 978-0130399137. 
  18. Wayne, Richard P. Chemistry of Atmosphere. Third Edition (en anglès). Oxford University Press, 2000. 
  19. A Differential Absorption Lidar (DIAL) for Ozone Measurements in the Planetary Boundary Layer in an Urban Area,Sung-Chul Choi and Young-Joon Kim; Journal of the Korean Physical Society, Vol. 44, No. 6, June 2004, pp. 1432-1437
  20. http://www.spain.oracle-o3.org/index.php?Itemid=47&id=19&option=com_content&task=section [consulta:14/07/2012]
  21. http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/SH.html dia 13/06/2012
  22. [1] See the graphical absorption of ozone in two bands, as a function of wavelength
  23. Stevenson et al. «Multimodel ensemble simulations of present-day and near-future tropospheric ozone». American Geophysical Union, 2006. [Consulta: 2006-09-16].
  24. «Rising Ozone Levels Pose Challenge to U.S. Soybean Production, Scientists Say». NASA Earth Observatory, 2003-07-31. [Consulta: 2006-05-10].
  25. Mutters, Randall. «Statewide Potential Crop Yield Losses From Ozone Exposure». California Air Resources Board, March 1999. [Consulta: 2006-05-10].
  26. «Tropospheric Ozone in EU - The consolidated report». European Environmental Agency, 1998. [Consulta: 2006-05-10].
  27. «Atmospheric Chemistry and Greenhouse Gases». Intergovernmental Panel on Climate Change. [Consulta: 2006-05-10].
  28. «Climate Change 2001». Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001. [Consulta: 2006-09-12].
  29. Answer to follow-up questions from CAFE (2004) (PDF)
  30. Jerrett, Michael. «Long-Term Ozone Exposure and Mortality». N. Engl. J. Med., 360, 11, 12 març 2009, pàg. 1085–1095. DOI: 10.1056/NEJMoa0803894. PMID: 19279340.
  31. Wilson, Elizabeth K.. «Ozone's Health Impact». Chemical & Engineering News. American Chemical Society Publications, 87, 11, 16 març 2009, pàg. 9.
  32. 32,0 32,1 Weinhold B. «Ozone nation: EPA standard panned by the people». Environ. Health Perspect., 116, 7, 2008, pàg. A302–A305. DOI: 10.1289/ehp.116-a302. PMC: 2453178. PMID: 18629332.
  33. «DIRECTIVE 2008/50/EC on ambient air quality and cleaner air for Europe». EC, 2008-06-11. [Consulta: 2010-08-23].
  34. Comments of the American Lung Association Environmental Defense Sierra Club on the U.S. Environmental Protection Agency's Proposed Revisions to the National Ambient Air Quality Standards for Ozone 72 FR 37818 July 11, 2007 http://www.lungusa.org/get-involved/advocate/advocacy-documents/Comments-to-the-Environmental-Protection-Agency-re-National-Ambient-Air-Quality-Standard-for-Ozone.PDF
  35. National Ambient Air Quality Standards for Ozone. Environmental Protection Agency (EPA). Proposed rule
  36. What is Ozone? airinfonow.org
  37. Anderson, W.. «Asthma admissions and thunderstorms: a study of pollen, fungal spores, rainfall, and ozone». QJM: an International Journal of Medicine. Oxford Journals, 94, 8, 2001, pàg. 429–433. DOI: 10.1093/qjmed/94.8.429. PMID: 11493720.
  38. University of East Anglia press release, Cloning the smell of the seaside, February 2, 2007
  39. Hoffmann, Roald. «The Story of O». American Scientist, 92, 1, January 2004, pàg. 23. DOI: 10.1511/2004.1.23 [Consulta: 11 octubre 2006].
  40. Smith, LL. «Oxygen, oxysterols, ouabain, and ozone: a cautionary tale». Free radical biology & medicine, 37, 3, 2004, pàg. 318–24. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2004.04.024. PMID: 15223065.
  41. Paul Wentworth; Nieva, J; Takeuchi, C. «Evidence for Ozone Formation in Human Atherosclerotic Arteries». Science, 302, 5647, 2003, pàg. 1053. DOI: 10.1126/science.1089525. PMID: 14605372.
  42. 2-Health Effects of Ozone, Canadian Centre for Occupational Health and Safety
  43. 43,0 43,1 Lai, Jennifer. (2008-05-08) Airplane Air Heavy On The Ozone – Daily Brief. Portfolio.com. Retrieved on 2012-02-01.
  44. Air Quality In Airplanes: Blame Ozone And Natural Oils On Skin. Sciencedaily.com (2007-09-05). Retrieved on 2012-02-01.
  45. http://www.coe.ufrj.br/~acmq/wimshurst.html
  46. Dohan, J. M.. «Stratospheric ozone depletion». Phil. Trans. R. Soc. B, 361, 1987, pàg. 769–790.
  47. Ibanez, Jorge G.. «Laboratory Experiments on the Electrochemical Remediation of the Environment. Part 7: Microscale Production of Ozone». Journal of Chemical Education, 82, 10, 2005, pàg. 1546. DOI: 10.1021/ed082p1546 [Consulta: 10 maig 2006].
  48. Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, p.673 (1955); Vol. 26, p.63 (1946). (Article)
  49. Dohan, J. M.. «Photochemical Generation of Ozone: Present State-of-the-Art». Ozone Sci. Eng., 9, 1987, pàg. 315–334.
  50. Steeves, Susan A.. «Ozone may provide environmentally safe protection for grains». Purdue News, January 30, 2003.
  51. «Decontamination: Ozone scores on spores». Wilmington Media Ltd., 2007-04-01. [Consulta: 2012-06-01].
  52. Watson, R.D. Some factors influencing the toxicity of ozone to fungi in cold storage. Journal of ASRE
  53. Noble, A.C.; Summerfelt, S.T.. «Diseases encountered in rainbow trout cultured in recirculating systems». Annual Review of Fish Diseases, 6, 1996, pàg. 65–92. DOI: 10.1016/S0959-8030(96)90006-X.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Ozó