كم من الوقت يستغرق الأوزون لتبديد (ولماذا)؟

الإجابة الدقيقة: 1-4 ساعات

الأوزون هو الاسم التجاري لجزيء IUPAC ثلاثي الأكسجين. إنه جزيء غير عضوي ، وتحتوي صيغته الكيميائية على ثلاث ذرات أكسجين بروابط تساهمية. تبلغ الكتلة المولية للأوزون حوالي XNUMX جرامًا لكل مول. الغاز أزرق شاحب ورائحته نفاذة.

الأوزون هو التآصل الأقل استقرارًا للأكسجين ثنائي الذرة المعروف باسم ديوكسجين. في الغلاف الجوي السفلي ، يتحلل الأوزون إلى ديوكسجين وهو غير مستقر للغاية. درجة انصهار الأوزون ودرجة غليانه أقل من -100 درجة مئوية. الغاز كثيف بشكل معتدل في درجة حرارة الغرفة. يوجد الغاز بتركيزات دقيقة في الغلاف الجوي.

كم من الوقت يستغرق الأوزون لتبديد؟

عندما تسقط الأشعة فوق البنفسجية (UV) على جزيء الديوكسيجين ، تحدث التصريفات الكهربائية في الغلاف الجوي للأرض ، ويتكون الأوزون. يكون تركيز الغاز مرتفعًا جدًا في الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، كما أنه يمتص غالبية الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. تم تحديد هيكل الأوزون لأول مرة في عام 1865. لاحقًا ، تم تحديد أن الجزيء له تكوين منحني وأنه ضعيف مغناطيسي. في الظروف المناسبة ، يتحول الغاز إلى سائل أزرق غامق. علاوة على ذلك ، يتحول السائل إلى مادة صلبة بنفسجية سوداء.

نظرًا لأن الأوزون غير مستقر للغاية ، فإن وجوده في الغاز السائل والمركّز يتحلل بشكل متفجر عند درجات حرارة عالية أو تسخين سريع بالقرب من نقطة الغليان. تجاريًا ، يستخدم المركب فقط بتركيزات منخفضة. ومع ذلك ، فإن الأوزون لديه قوة أكسدة عالية وهو مؤكسد ممتاز. نتيجة لذلك ، للأوزون العديد من التطبيقات الاستهلاكية والصناعية المتعلقة بالأكسدة.

وقد حدد خبراء الكيمياء أنه بمجرد أن تصبح الظروف مواتية، تتفكك الذرة الثالثة من الأكسجين الموجودة في الأوزون، ويتحول الجزيء إلى ثنائي الأكسجين. إذا كانت تركيزات الأوزون منخفضة، فسيستغرق الأمر من ساعة إلى ساعتين حتى يتبدد الجزيء. في المقابل، عندما يزيد التركيز، يستغرق الأمر من ثلاث إلى أربع ساعات لتبديد الأوزون.

لماذا يستغرق تبدد الأوزون كل هذا الوقت؟

في الطبقة العليا من الستراتوسفير ، توجد تركيزات عالية من غاز الأوزون. تسمى هذه الطبقة طبقة الأوزون وهي مسؤولة عن حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة المنبعثة من الشمس. طبقة الأوزون هي السبب الرئيسي لبقاء جميع النباتات والحيوانات على سطح الأرض. يمكن أن يؤدي التعرض المباشر للأشعة فوق البنفسجية إلى الإصابة بسرطان الجلد ويمكن أن يكون مميتًا. ومع ذلك ، فإن طبقة الأوزون تستنفد الآن ببطء بسبب الغازات الضارة مثل الكلوروفلوروكربون المنبعثة من الأجهزة الكهربائية المختلفة مثل ثلاجات ومكيفات الهواء.

يتم تبديد الأوزون إلى ديوكسجين بطريقتين. الطريقة الأولى عندما يتفاعل الجزيء مع الأشعة فوق البنفسجية ، والثانية عندما يتفاعل مع الأكسجين. من الأشعة فوق البنفسجية ، يمتص الجزيء إما الأشعة فوق البنفسجية - باء أو الأشعة فوق البنفسجية - ج ويتحلل إلى ثنائي أوكسجين وأكسجين واحد. يتفاعل هذا الأكسجين المفرد بعد ذلك مع المزيد من جزيئات الأوزون ويشكل جزيئين من ثنائي الأكسجين. ومع ذلك ، إذا استجاب الديوكسجين قبل الأوزون بأكسجين واحد ، فسوف يعود إلى الأوزون. تستمر هذه الدورة حتى يجد الأوزون ظروفًا مناسبة ليظل مستقرًا.

قد يكون التعرض المباشر لتركيزات عالية ضارًا ويمكن أن يسبب مشاكل في التنفس. في بعض الحالات ، أدى التعرض المفرط للأوزون أيضًا إلى فشل الأعضاء. الأوزون مادة ملوثة ويجب ألا يتجاوز تركيز الغاز في البيئة 0.1 جزء في المليون. ومع ذلك ، فقد تم تحديد الأوزون كمطهر ممتاز للمياه ويتم خلطه بكميات صغيرة في الماء لأغراض النقاء.

وفي الختام

بشكل عام ، يمكن أن نستنتج أن الأوزون هو تآصل لجزيء ديوكسجين وهو موجود بكميات ضئيلة في البيئة. ومع ذلك ، فإن وجودها غني جدًا في الطبقة العليا من الغلاف الجوي. الغاز مسؤول عن حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة القادمة من الشمس.

في المتوسط ​​، يستغرق جزيء الأوزون من ساعة إلى أربع ساعات حتى يتبدد. يعود الغاز إلى أكسجين بعد تفاعله مع ضوء الشمس أو أكسجين منفرد. الأوزون هو غاز ثمين وله استخدامات عديدة مثل المطهرات. التركيزات العالية من الأوزون في البيئة خطيرة.

مراجع حسابات

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643803002068
2. https://www.nature.com/articles/nature04746