מהי הנוסחה הכימית של אוזון וכיצד נוצר אוזון באטמוספירה?

אוזון הוא תרכובת כימית פשוטה המכילה אטומי חמצן בלבד, והשפעותיה תלויות היכן באטמוספרה היא מתרחשת. בסטרטוספירה העליונה הוא מהווה מגן מגן מפני קרינה אולטרה סגולה סולארית, אך בסמוך לאדמה מדובר במזהם העלול לגרום למחלות נשימה בבני אדם ובעלי חיים. יצירת והרס של אוזון סטרטוספרי תלויים בעיקר בתהליכים טבעיים, אך בסמוך לקרקע, תהליכים תעשייתיים אחראים בעיקר ליצירתו.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

האוזון, עם הנוסחה הכימית O3, נוצר מחמצן רגיל בסטרטוספירה העליונה עם האנרגיה מקרני השמש האולטרה סגולות. האוזון נוצר גם באטמוספירה התחתונה מתהליכים טבעיים ותעשייתיים.

מולקולת אוזון מורכבת משלושה אטומי חמצן (O3), ואילו צורת החמצן היציבה הקיימת בדרך כלל באטמוספירה מורכבת משניים בלבד. כאשר תהליכים כימיים מסוימים מעמידים לרשותם אטום חמצן נוסף, האטום בעל התגובה הגבוהה נקשר בקלות מולקולת חמצן. האוזון הוא גם תגובתי ביותר ויכולת החמצון שלו היא השנייה רק ​​בפלואור. זה שימושי כחומר לניקוי ריחניים והלבנה, כמו גם להרוג חיידקים וטיהור מים. זהו גז כחול בהיר בטמפרטורת החדר, והריח העז שלו מזכיר סופת רעמים מכיוון שברקים מייצרים אוזון.

אור אולטרה סגול מהשמש מגיב עם מולקולות חמצן באטמוספירה העליונה ליצירת שכבת האוזון הסטרטוספרית. כאשר האור האנרגטי פוגע במולקולות חמצן, הוא שובר אותן לשני אטומי חמצן נפרדים, וכל אחד מהם האטומים בעלי התגובה הגבוהה נקשרים עם מולקולת חמצן אחרת, וכתוצאה מכך נוצרים שני אוזונים מולקולות. תגובות אלו מתרחשות בתדירות הגבוהה ביותר באזורים הטרופיים, שם אור השמש הוא העז ביותר. הם חשובים מכיוון שהקרינה האולטרה סגולה שהם סופגים תגיע אחרת אל פני כדור הארץ, שם היא תקשה על קיומם של החיים.

מכיוון שמדובר בגז מאכל כזה, אוזון באטמוספירה התחתונה מכונה אוזון רע, ומספר תגובות כימיות מייצרות אותו. אחד מהם מתרחש בתוך מנועי רכב, שם חמצן וגז חנקן מתאחדים ויוצרים תחמוצת חנקן. גז זה מגיב עם חמצן ליצירת חנקן דו חמצני. בימים חמים שטופי שמש, דו תחמוצת החנקן מתפרקת שוב כדי לשחרר אטום חמצן, שבתורו נקשר אטום חמצן ליצירת אוזון. פליטות ממפעלים ומתחנות אנרגיה השורפות דלקים מאובנים מייצרות גם אוזון בתהליך דומה. אוזון נוצר גם סביב ציוד חשמלי במתח גבוה.

האוזון מופיע באופן טבעי בטרופוספירה, בעיקר בגלל שחרור של פחמימנים מצמחים ואדמה המתפרקים באור השמש לרדיקלים של חומצה חנקתית וחמצן. לעיתים רחוקות הרמות הטבעיות מספיק גבוהות בכדי לגרום לבעיות לבני אדם, אך האוזון הנוסף מתהליכים תעשייתיים ומכוניות יכול לגרום למספר מהן. הגז בעל תגובתיות גבוהה פוגע ביערות ובגידולים, פוגע ברקמות החיים וגורם למחלות נשימה אצל אנשים רגישים. רמות האוזון בטרופוספירה אינן קבועות - הן עולות בימי שמש חמים באזורים מטרופולינים ואחרים עם פעילות תעשייתית גבוהה. אוזון הוא מרכיב עיקרי בערפיח.