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Ozon

chemische Verbindung
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Strukturformel
Datei:Ozon.png
Allgemeines
Name Ozon
Summenformel O3
Andere Namen "aktiver Sauerstoff", Trisauerstoff
Kurzbeschreibung blaues Gas
CAS-Nummer 10028-15-6
Sicherheitshinweise
Datei:Gefahrensymbol O.pngDatei:Gefahrensymbol T.pngDatei:Gefahrensymbol C.png
O (brandfördernd) T+ (sehr giftig) C (ätzend)
R- und S-Sätze R 8 - 26 - 34
S 17 - 26 - 38 - 50
Handhabung Kein Öl oder Fett benutzen. Geeignete Werkstoffe sind Rein-Aluminium, Edelstahl, PTFE, Perfluorkautschuk
Lagerung kann nicht gelagert werden, zerfällt innerhalb von 20 min zu Sauerstoff
MAK 0,2 mg/m3
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand gasförmig
Farbe farblos
Dichte 1,7 g/m³
Molmasse 48 g/mol
Schmelzpunkt -193 °C
Siedepunkt -112 °C
Dampfdruck 5500 kPa (-12 °C)
Löslichkeit 570 mg/l (in Wasser) (bei 20 °C)
Analytik
Klassische Verfahren Titriermethode, UV-analyse, Entropiemethode

SI-Einheiten wurden, wo möglich, verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, wurden Normbedingungen benutzt.

Ozon (O3) ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes, instabiles Molekül. Es ist ein starkes Oxidationsmittel.

Ozon ist bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck gasförmig. Aufgrund seiner oxidierenden Wirkung ist es für den Menschen giftig (MAK-Wert = 0,2 mg/m³). Häufig bei Ozonaufnahme ist heftiger Schläfenkopfschmerz. Der Geruch ist charakteristisch stechend-scharf.

O3, die allotrope Form von Disauerstoff O2, ist bei Raumtemperatur ein instabiles, blaues, diamagnetisches Gas, das unterhalb von -192,5 °C (80 K) zu einem schwarzvioletten Feststoff kondensiert, der zu explosionsartiger Zersetzung in O2 neigt. Das gewinkelte Molekül bleibt im Festkörper erhalten, der O-O-Abstand beträgt 128 Picometer, der Winkel am Sauerstoff 117 °.

Aufgrund seiner Instabilität kann Ozon nicht über längere Zeit gelagert oder wie andere industriell verwendete Gase in Druckflaschen gekauft werden. Vor seiner Anwendung (chemische Synthese, Wasseraufbereitung) muss es an Ort und Stelle mittels Ozon-Generatoren aus Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen mittels elektrischer Entladung erzeugt werden. Der Ozongehalt der resultierenden Gasmischung lässt sich über die angelegte Spannung und den Gasfluss einstellen. Aufgrund der hohen Reaktivität von Ozon sind viele Materialien nicht gegen Ozon beständig. Leitungen und Schläuche aus Teflon sind beständig gegen ozonhaltige Gasmischungen.

Ozon bildet sich in der Atmosphäre vor allem auf drei Arten:

  • Energiereiche Sonnenstrahlung spaltet Sauerstoff-Moleküle in der Stratosphäre in zwei einzelne Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoff-Molekül zu Ozon vereinigen.
  • In Erdnähe bildet sich Ozon aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid NO2 und Sauerstoff O2 unter dem Einfluss von UV-Strahlung.
  • Durch ein Gewitter. Dieses lässt bei seiner Endladung (Wolke mit Erde) durch den elektrischen Strom Ozon entstehen (aber auch Salpetersäure und andere Stoffe).

Grundsätzlich ist Ozon in der Stratosphäre erwünscht, weil es dort das schädliche UV-Licht der Sonne absorbiert (siehe Ozonschicht). In Erdnähe ist es jedoch als Umweltgift unerwünscht, insbesondere bewirkt die lokal sehr unterschiedliche Ozonbelastung Reizungen der Atemwege, erhöhte Korrosion und Baumsterben.

Da UV-Licht zur Ozon-Entstehung benötigt wird, sind die Ozon-Konzentrationen im Sommer in Reinluftgebieten oft höher als in Städten (so genannter Photosmog). In Städten tragen zudem andere Emissionen (Ruß etc.) zum Ozon-Abbau bei.

Die Abbaureaktionen von Ozon durch Stickoxide wurde 1970 erstmals von Paul Josef Crutzen (Nobelpreis für Chemie 1995) beschrieben.

Ozon wurde 1839 von Schönbein entdeckt.

Die Maßeinheit zur Angabe der Ozonmenge in der Atmosphäre ist die Dobson-Einheit.

Beim Photokopieren kann man den typischen Ozongeruch wahrnehmen. Beim Photokopieren kann man den typischen Ozongeruch wahrnehmen. Die neuen modernen Drucker arbeiten heutzutage mit einer Transferrollertechnologie, die die Ozonbildung verhindert und die ältere Coronadrahttechnologie weitestgehend ersetzt hat. Die Drucker die heute noch mit einem Coronadraht arbeiten, besitzen dann aber zusätzlich noch Ozonfilter, die die geringe Ozonproduktion noch vermindern. Die Ozonfilter selbst wandeln das produzierte Ozon in Kohlendioxid um.


Ozon in der Wasseraufbereitung

In der Wasseraufbereitung dient Ozon unter anderem zur umweltfreundlichen Oxidation von Eisen, Mangan, organischer Substanz und zur Entkeimung. So gehört Ozon in vielen Trinkwasserwerken zu den zentralen Aufbereitungsstufen (siehe Weblinks).

Gleichzeitig kann Ozon sehr gut in Verfahrenskombinationen mit nachfolgenden biologischen Systemen (Biofilter) eingesetzt werden, so beispielsweise bei der Oxidation von CSB zum BSB der dann im Biofilter weiterverarbeitet wird. Ebenso beispielsweise in Fischkreisläufen in der Aquakultur oder Aquariensystemen.

Die meisten mit "Chlorfrei" benannten Produkte oder Verfahren sind in der Regel auf Ozon zurückzuführen so zum Beispiel das Bleichen von Papier.

Siehe auch

Ozonschicht, Umweltverschmutzung, Ozonloch.

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