Ozon

Molekuly ozonu sestávají ze tří atomů kyslíku namísto dvou, které tvoří molekuly stabilního běžného kyslíku. Molekula ozonu je lomená a úhel, který svírají vazby mezi atomy kyslíku, je 116,8°. Jak naznačují mesomerní strukturní vzorce (viz infobox), představující mezní elektronové konfigurace této molekuly, je na prostředním atomu kladný náboj, zatímco na obou krajních je záporný náboj poloviční velikosti. Díky tomu a svému lomenému tvaru má molekula značný dipólový moment. Přítomnost dipólového momentu přispívá k zesílení van der Waalsových mezimolekulových přitažlivých sil a spolu s vyšší hmotností molekuly ke snížení těkavosti ozonu ve srovnání s kyslíkem.

Ozon vzniká působením elektrických výbojů nebo krátkovlnného ultrafialového záření (například UV-C) na molekuly obyčejného kyslíku, přičemž tato reakce probíhá ve dvou stupních. V prvním dodaná energie rozštěpí dvouatomovou molekulu dikyslíku na dva atomy, tedy na dva vysoce reaktivní jednoatomové radikály, které se okamžitě spojí s další molekulou dikyslíku za vzniku ozonu:

O₂ + hν → 2 O,

O₂ + O → O₃.

Při normální teplotě a tlaku je ozon namodralý plyn s intenzivním pachem, který člověk registruje při koncentraci menší než 0,1 ppm (citlivost se liší podle jedince). Při ochlazování se nejprve přeměňuje na tmavě modrou kapalinu, a posléze v tmavě modrou pevnou látku. Ozon je silné oxidační činidlo. Je nestabilní a reakcí

2O₃ → 3O₂

se rozkládá na obyčejný kyslík. Průběh reakce se zrychluje se stoupající teplotou a stoupajícím tlakem. Přeměnu ozonu na kyslík urychlují také některé chemické sloučeniny a radikály, například atomy fluoru a chloru (viz heslo ozonová vrstva). Ve vysokých koncentracích je jedovatý. Protože v lidském těle způsobuje tvorbu volných radikálů, je pro člověka a některé živočichy karcinogenní.^[zdroj?!] U řady druhů bakterií byla pozorována při nízkých koncentracích i mutagenicita ozonu, ve vyšších koncentracích ozon mikroorganismy zabíjí.^[zdroj?!]

Ozon jako silné oxidační činidlo může reagovat s celou škálou biologicky významných látek a způsobuje vznik peroxidů polynenasycených mastných kyselin a aminokyselin enzymů a koenzymů atd. Proto působí negativně na buněčné membrány.[7]

V chemických laboratořích slouží jako oxidační činidlo, zejména v organické syntéze a při přípravě některých peroxidických sloučenin.

V průmyslu se používá především k bělení (například textilních látek), při dezinfekci, zejména vody[10], kde ozonizace nahrazuje běžnější a lacinější, ale zdravotně méně výhodné chlorování pitné vody, v potravinářském průmyslu k dezinfekci provozoven a k povrchové konzervaci potravinářských výrobků a v zemědělství k povrchovému ošetření zeleniny a ovoce (zejména zabránění růstu plísní a kvasinek).

Směs asi 10 % kapalného ozonu a 90 % kapalného dikyslíku byla v průběhu 50. let 20. století testována jako okysličovadlo v raketových kapalinových motorech pro zvýšení specifického impulsu. Směs byla značně nebezpečná, a proto nebyla nikdy použita v praxi.

Ozon je silné oxidační činidlo.[11] Jeho desinfekční vlastnosti jsou vynikající, protože má mimořádně velkou mikrobiocidní účinnost. Ozon v případě kontaktu s živou tkání v přiměřených koncentracích tuto tkáň ozdravuje, prokrvuje a také velmi důkladně dezinfikuje.^[zdroj?!] Využívá se v medicíně například pro léčbu akné, atopických ekzémů a dalších kožních defektů. V posledních letech^[kdy?] se ozonu využívá ve stomatologii v ozonoterapii.[12]

2H₂O₂ → O₂+2H₂O

Poměrně snadno lze připravit ozon tichým elektrickým výbojem v atmosféře čistého kyslíku. Vzniká tak směs kyslíku s ozonem, kde podíl O₃ dosahuje obvykle 10 %. Čistý ozon lze pak připravit frakční destilací této plynné směsi.

Praktické využití ozonu je dáno jeho silnými oxidačními účinky.

• V medicíně slouží ke sterilizaci nástrojů. Poněkud diskutabilní jsou účinky dnes poměrně populární ozonové terapie.
• Baktericidní účinky ozonu se někdy využívají k dezinfekci pitné vody namísto plynného chloru, chlornanů, chloraminu nebo oxidu chloričitého, případně jako první fáze před použitím uvedených látek (tzv. preozonizace). Výhodou je, že i při malých dávkách inaktivuje parazitické prvoky a že oxiduje organické látky, aniž by docházelo k tvorbě karcinogenních trihalomethanů.
• Silné oxidační účinky ozonu se využívají v papírenském průmyslu k bělení celulózy při výrobě papíru.

Použití pro desinfekci v domácnostech je účinné pouze při vyšších koncentracích ozonu, které jsou ovšem nebezpečné pro výskyt osob (závisí na výkonu zdroje ozonu, objemu prostoru, ventilaci a času aktivity zdroje). Generátory ozónu či ozonizátory, které svým výkonem umožňují současný bezpečný výskyt osob, jsou pro desinfekci neúčinné.[13]

Poprvé pozoroval zápach ozonu při pokusech s elektrickými jiskrami v roce 1785 nizozemský vědec Martinus van Marum. Jeho objev byl zapomenut. Znovu ozon objevil německý chemik Christian Friedrich Schönbein v roce 1839. Pokládal jej za nový prvek a dal mu název ozon. Pravou podstatu ozonu odhalili v roce 1845 francouzští vědci Auguste de la Rive a Jean-Charles de Marignac, kteří správně předpokládali, že se jedná o formu běžného kyslíku. Jejich teorii dokázal Angličan Thomas Andrews v roce 1856.