Wie lange dauert es, bis Ozon abgebaut ist (und warum)?

Wie lange dauert es, bis Ozon abgebaut ist (und warum)?

Genaue Antwort: 1-4 Stunden

Ozon ist der Handelsname des IUPAC-Moleküls Trisauerstoff. Es ist ein anorganisches Molekül und seine chemische Formel hat drei Sauerstoffatome mit kovalenten Bindungen. Die Molmasse von Ozon beträgt ungefähr achtundvierzig Gramm pro Mol. Das Gas ist hellblau und hat einen stechenden Geruch.

Ozon ist das weniger stabile Allotrop des zweiatomigen Sauerstoffs, bekannt als Disauerstoff. In der unteren Atmosphäre zerfällt Ozon zu Disauerstoff und ist sehr instabil. Der Schmelz- sowie Siedepunkt von Ozon liegt unter -100 Grad Celsius. Das Gas ist bei Raumtemperatur mäßig dicht. Das Gas ist in winzigen Konzentrationen in der Atmosphäre vorhanden.

Wie lange dauert es, bis Ozon abgebaut ist?

Wie lange dauert es, bis Ozon abgebaut ist?

Wenn die ultravioletten (UV) Strahlen auf das Disauerstoffmolekül fallen, treten elektrische Entladungen in der Erdatmosphäre auf und Ozon wird gebildet. Die Gaskonzentration in den oberen Schichten der Atmosphäre ist sehr hoch und absorbiert den größten Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne. Die Struktur des Ozons wurde erstmals im Jahr 1865 identifiziert. Später wurde festgestellt, dass das Molekül eine gebogene Konfiguration hat und schwach paramagnetisch ist. Unter geeigneten Bedingungen verwandelt sich das Gas in eine dunkelblaue Flüssigkeit. Außerdem verwandelt sich die Flüssigkeit in einen violett-schwarzen Feststoff.

Da das Ozon sehr instabil ist, zersetzt sich sein Vorhandensein in flüssigen und konzentrierten Gasen bei hohen Temperaturen oder schneller Erwärmung näher an den Siedepunkt explosionsartig. Kommerziell wird die Verbindung nur in geringen Konzentrationen eingesetzt. Ozon hat jedoch eine hohe Oxidationskraft und ist ein ausgezeichnetes Oxidationsmittel. Infolgedessen hat Ozon verschiedene Verbraucher- und Industrieanwendungen im Zusammenhang mit der Oxidation.

Konzentration von OzonZeit, die Ozon benötigt, um sich zu zerstreuen
Niedrige KonzentrationenEin bis zwei Stunden
Hohe KonzentrationenDrei bis vier Stunden

Chemieexperten haben festgestellt, dass, sobald die Bedingungen günstig werden, das dritte im Ozon vorhandene Sauerstoffatom zerfällt und das Molekül in Disauerstoff umgewandelt wird. Bei niedrigen Ozonkonzentrationen dauert es ein bis zwei Stunden, bis sich das Molekül auflöst. Im Gegensatz dazu dauert es bei steigender Konzentration drei bis vier Stunden, bis Ozon abgebaut ist.

Warum dauert es so lange, bis Ozon abgebaut ist?

In der oberen Schicht der Stratosphäre sind hohe Konzentrationen von Ozongas vorhanden. Diese Schicht wird Ozonschicht genannt und ist dafür verantwortlich, die Erde vor der schädlichen UV-Strahlung der Sonne zu schützen. Die Ozonschicht ist der Hauptgrund für das Überleben aller Pflanzen und Tiere auf der Erdoberfläche. Direkter Kontakt mit UV-Strahlen kann zu Hautkrebs führen und tödlich sein. Die Ozonschicht wird jedoch langsam abgebaut, da schädliche Gase wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe aus verschiedenen Elektrogeräten freigesetzt werden Kühlschränke und Klimaanlagen.

Ozon wird auf zwei Arten in Disauerstoff umgewandelt. Bei der ersten Methode reagiert das Molekül mit den UV-Strahlen und bei der zweiten mit Sauerstoff. Von UV-Strahlen absorbiert das Molekül entweder UV-B- oder UV-C-Strahlung und wird in Disauerstoff und einfachen Sauerstoff zerlegt. Dieser einzelne Sauerstoff reagiert dann mit weiteren Ozonmolekülen und bildet zwei Moleküle Disauerstoff. Reagiert Disauerstoff jedoch vor Ozon mit einfachem Sauerstoff, so wird es wieder zu Ozon. Dieser Zyklus setzt sich fort, bis Ozon geeignete Bedingungen findet, um stabil zu bleiben.

Direkter Kontakt mit hohen Konzentrationen kann schädlich sein und Atemprobleme verursachen. In einigen Fällen hat eine übermäßige Exposition gegenüber Ozon auch zu Organversagen geführt. Ozon ist ein Schadstoff, und die Gaskonzentration in der Umgebung darf 0.1 ppm nicht überschreiten. Ozon wurde jedoch als hervorragendes Wasserdesinfektionsmittel identifiziert und wird zu Reinheitszwecken in winzigen Mengen in Wasser gemischt.

Zusammenfassung

Insgesamt lässt sich festhalten, dass Ozon ein Allotrop des Moleküls Disauerstoff ist und in der Umwelt in geringen Mengen vorkommt. Seine Anwesenheit ist jedoch sehr reich in der oberen Schicht der Atmosphäre. Das Gas ist dafür verantwortlich, die Erde vor der schädlichen UV-Strahlung der Sonne zu schützen.

Im Durchschnitt dauert es ein bis vier Stunden, bis sich ein Ozonmolekül aufgelöst hat. Das Gas wandelt sich nach der Reaktion mit Sonnenlicht oder einfachem Sauerstoff wieder in Sauerstoff um. Ozon ist ein wertvolles Gas und hat viele Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise als Desinfektionsmittel. Hohe Ozonkonzentrationen in der Umwelt sind gefährlich.

Bibliographie

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