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Ozon (Trisauerstoff) O3, eine der beiden stabilen Modifikationen des Sauerstoffes, wurde 1839 durch Christian Schönbein entdeckt. J.L. Soret bewies 1863 die Strukturformel O3, Werner von Siemens stellte ab 1857 größere Mengen Ozon her. Der Name ist abgeleitet vom griechischen (oxein, ozein = riechen). O3 ist ein instabiles, blaues, diamagnetisches Gas von charakteristischen, stechendem Geruch: es wurde erstmals anhand seines Geruches erkannt. Ozon kann an seinem Geruch bis zu Konzentrationen von 0,01 ppm noch wahrgenommen werden; die maximal zulässige Konzentration bei fortgesetzter Einwirkung beträgt 0,1 ppm, doch sollen auch Mengen von 1 ppm unbedenklich sein, sofern diese Luft nicht länger als 10 min lang eingeatmet wird.
Nun zu den physikalischen Eigenschaften des Ozons:
Dichte, gasförmig: 0,00214 g/cm³
flüssig: 1,46 g/cm³
fest: 1,571 g/cm³
Siedepunkt: -111,9 °C
Schmelzpunkt: -192,5 °C
Das Molekül ist gewinkelt. Bei 253,7 nm weist es ein starkes optisches Absorptionsmaximum auf. O3 ist kinetisch metastabil, bei Energiezufuhr (z.b.: UV - Strahlung, Erwärmung) zerfällt es rasch:
2O3 ® 3 O2
O2/O3-Gemische sind hochexplosiv.
Ozon ist nur wenig wasserlöslich: 0,57g/l bei 20°C. Durch die Abgabe von atomarem Sauerstoff ist O3 ein sehr starkes Oxidationsmittel und wirkt keimtötend. Luft/Ozon - Gemische greifen Metalle an.
O3 - Konzentrationen von rund 10-6 Vol. -% führen zu Schleimhautreizungen, höhere zu Lungenödemen. Der qualitative Nachweis erfolgt über die Blaufärbung einer wäßrigen KI-Stärkelösung:
2KI + O3 + H2O ® 2KOH +I2 + O2
Quantitativer Nachweis mit Hilfe der UV - Spektrometrie.
Vorkommen:
Die Luft enthält rund 3 * 10-6 Vol.-% O3, in 25km Höhe erreicht die Ozon - Konzentration einen Maximalwert: 2* 10-5 Vol.-%. In Bodennähe wird O3 rasch durch Reduktion zerstört. Das atmosphärische Ozon entsteht durch Spaltung von O2 - Molkülen durch die ultavioleten Strahlen der Sonne:
O2 ® 2O und anschließende Reaktionen des atomaren Sauerstoffes mit den O2 - Molekülen:
O2 + O ® O3
Das in der Atmosphäre ständig gebildete Ozon absorbiert die langwellige UV - Komponente des Sonnenlichtes, spielt eine wichtige Rolle im Wärmehaushalt der Atmosphäre und schützt die Organismen an der Erdoberfläche vor dieser lebensgefährdenden Strahlung. Seit 1986 werden über den Polen großflächige Löcher in der Ozonschicht beobachtet.
Erhöhte O3 - Konzentrationen treten in Gebieten mit starker Abgasentwicklung (Stickstoff - und Schwefeloxide) auf.
Gewinnung im Ozonisator durch elektrische Entladungen in Sauerstoff und anschließende Trennung der Gase durch fraktionierte Verflüssigung. Die theoretische Ausbeute beträgt 1,22 kg O3/kWh, doch liegt der erreichbare Wirkungsgrad zwischen 10 und 20%. Ozon entsteht teilweise auch als Nebenprodukt bei der Elektrolyse von Wasser. Der Strompreis bestimmt weitgehend den Ozonpreis.
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