Ozonu
Xeneral
Estructura química
Fórmula química O₃
SMILES canónicu [O-[O+]=O&zoom=2.0&annotate=none modelu 2D]
MolView [O-[O+]=O modelu 3D]
Propiedaes físiques
Masa 47,985 unidá de masa atómica
Densidá absoluta 0,0021445 gramu por centímetru cúbicu
Puntu de fusión −315±1 Grau Fahrenheit, −197,2 grau Celsius, −193 grau Celsius
Puntu d'ebullición −169±1 Grau Fahrenheit, −111,9 grau Celsius, −111,35 grau Celsius
Enerxía d'ionización 12,52±0,01 electrón-voltiu, 12,43 electrón-voltiu
Propiedaes termoquímiques
Entropía molecular estándar 238,9±0,05 xuliu por mol kelvin
Peligrosidá
Identificadores
IDLH 9,8±0,1 miligramu por metru cúbicu
1±1 atmósfera
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L'ozonu (O3) ye una sustancia que la so molécula ta compuesta por trés átomos d'osíxenu, formada al disociarse los dos átomos que componen el gas d'osíxenu. Cada átomu d'osíxenu lliberao xunir a otra molécula d'osíxenu gaseoso (O2), formando molécules d'ozonu (O3).

A temperatura y presión ambientales ye un gas de golor acre y xeneralmente incoloru, pero en grandes concentraciones puede volvese llixeramente azuláu. Si alendar en grandes cantidaes puede provocar una irritación nos güeyos o'l gargüelu, que suel pasar dempués d'alendar aire fresco mientres dellos minutos.

Descubrimientu

Christian Friedrich Schönbein (1799–1868)
Un prototipu de ozonómetro construyíu por John Smyth en 1865

L'ozonu ye'l primera alótropu d'un elementu químicu que foi identificáu pola ciencia. Na actualidá nun se conoz bien quién foi'l so descubridor orixinal, siendo dellos los candidatos. Dellos estudios apunten a que fueron los químicos Charles Fabry y Henri Buisson quien afayaron en 1913 la capa d'ozonu.

En 1785, el químicu holandés Martinus van Marum notó un golor estraño mientres taba llevando a cabo experimento con chispes llétriques percima de l'agua, qu'atribuyó a les reaiciones llétriques, ensin dase cuenta de qu'en realidá creara ozonu.[1] Mediu sieglu más tarde, Christian Friedrich Schönbein percibió'l mesmu golor acre y reconocer como'l golor que s'apreciaba de cutiu nes nubes llétriques dempués de la cayida d'un rayu. En 1839, llogró aisllar el compuestu gaseosu y llamar «ozonu», de la pallabra griega ozein (ὄζειν), 'tener golor'.[2][3] Por esta razón, Schönbein ye xeneralmente acreditáu col descubrimientu del ozonu.[1][4] La fórmula pal ozonu, O3, nun foi determinada hasta 1865 por Jacques-Louis Soret[5] y confirmada por Schönbein en 1867.[2][6]

Mientres gran parte de la segunda metá del sieglu XIX y hasta bien entráu'l sieglu XX, l'ozonu considerábase un componente saludable del mediu ambiente polos naturalistes y asilos de salú. La llocalidá de Beaumont, California, tuvo como lema oficial «Beaumont: Zona d'Ozonu», como evidencian les postales y l'encabezamientu de les cartes de la Cámara de Comerciu.[7] Los naturalistes que trabayaben al campu de cutiu consideraben les elevaciones más altes beneficioses por cuenta del so conteníu d'ozonu. «Hai una atmósfera bien distinta [na cota más alta] con abondu ozonu pa sostener la enerxía necesaria [pa trabayar]», escribió'l naturalista Henry Henshaw, trabayando en Ḥawai.[8] L'aire marino pensábase que yera más saludable pol so conteníu d'ozonu; pero'l golor que da llugar a esta creencia ye, ello ye que la de los metabolitos de les algues haloxenaes.[9]

Inclusive Benjamin Franklin pensaba que la presencia del cólera taba rellacionada col defectu o falta d'ozonu na atmósfera, una opinión compartida pola Asociación Británica de Ciencia (British Science Association, entós conocida a cencielles como British Association).[10]

Aplicaciones

L'ozonu puede producise artificialmente por aciu un xenerador d'ozonu.

Tien usu industrial como precursor na síntesis de dellos compuestos orgánicos, pero principalmente como desinfestante depurador y purificador d'agües minerales. La so principal propiedá ye la de ser un fuerte oxidante. Tamién ye conocíu pol importante papel que desempeña na atmósfera. A esti nivel ye necesariu estremar ente l'ozonu presente na estratosfera y el de la troposfera. En dambos casos la so formación y destrucción son fenómenos fotoquímicos.

Cuando l'osíxenu del aire ye sometíu a un pulsu d'alta enerxía, como un rayu, el doble enllaz O=O del osíxenu ruémpese, apurriendo dos átomos d'osíxenu, que depués se recombinan con otres molécules d'osíxenu. Estes molécules recombinadas contienen tres átomos d'osíxenu en cuenta de dos, lo qu'anicia ozonu.

Desinfeición de l'agua

La primer vegada que s'utilizó con esti propósitu tuvo llugar en 1893. Dende entós foi ganando en popularidá y ye emplegáu cada vez más por industries y particulares.

Les principales ventayes qu'apurre l'ozonu pal so usu n'agües son:

  • Esanicia los golores y sabores de l'agua.
  • Nun dexa residuos.
  • Ye compatible con otros tratamientos.
  • Nun afecta al pH.
  • Non colorea l'agua.

Una de les principales ventayes del so usu ye la conversión del ozonu n'osíxenu, ensin dexar nenguna residuu química perxudicial na agua.

Ozonu atmosférico

L'ozonu atmosférico atopar n'estáu puru en distintes concentraciones ente los 10 y los 40 km sobre'l nivel del mar, siendo la so concentración más alta alredor de los 25 km (ozonosfera), esto ye, na estratosfera.

Actúa na atmósfera como depurador del aire y sobremanera como filtru de los rayos ultravioletes procedentes del Sol. Ensin esi filtru la esistencia de vida na Tierra sería dafechu imposible; d'ende la gran importancia de la llamada “capa d'ozonu”.

L'ozonu na so forma natural ye un gas de color azul y de un golor picante bien carauterísticu. Se licúa a −111,9° C y se solidifica a −193° C.

L'ozonu n'altes concentraciones y por periodos enllargaos tien efeutos perxudiciales pa la salú. Más allá d'especulaciones (munches d'elles de calter publicitariu) alrodiu d'efeutos beneficiosos a baxes concentraciones, la Organización Mundial de la Salú plantega que nun hai nenguna evidencia d'un estragal per debaxo del cual nun esista perxuiciu.[11]

Ozonu estratosférico

El furacu de la capa d'ozonu'l 22 de setiembre de 2004.

L'ozonu atopar de forma natural na estratosfera, formando la denomada capa d'ozonu. L'ozonu estratosférico formar por aición de la radiación ultravioleta, que disocia les molécules d'osíxenu molecular (O2) en dos átomos, que son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molécula d'O2 formándose l'ozonu.

L'ozonu destrúyese de la mesma por aición de la mesma radiación ultravioleta, una y bones la radiación con llonxitú d'onda menor de 290 nm fai que s'esprenda un átomu d'osíxenu de la molécula d'ozonu. Fórmase asina un equilibriu dinámicu nel que se forma y destrúi ozonu, consumiéndose d'esta forma la mayoría de la radiación de llonxitú d'onda menor de 290 nm. Asina, l'ozonu actúa como un filtru que nun dexa pasar dicha radiación perxudicial hasta la superficie de la Tierra.

L'equilibriu del ozonu na estratosfera vese afeutáu pola presencia de contaminantes, como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFC), que xuben hasta l'alta atmósfera, onde catalizan la destrucción del ozonu más rápido de lo que se refai, produciendo asina'l furacu de la capa d'ozonu. El dañu que causen cada unu d'estos contaminantes ye función de la so potencial d'escosamientu del ozonu. Esto foi afayáu polos científicos Mario Molina (Méxicu), Frank Sherwood Rowland (Estaos Xuníos) y l'holandés Paul J. Crutzen, llogrando por ello'l Premiu Nobel de Química en 1995.

Pa midir la concentración d'ozonu na atmósfera utilicen preseos en satélites, tales como GOMOS nel satélite Envisat.

Ozonu troposférico

Un lletreru de la calidá del aire, señalando un avisu d'ozonu alto, Gulfton, Houston, Texas.

Tamién denomináu ozonu ambiental. Trátase d'un gas incoloro que se crea al traviés de reaiciones fotoquímiques ente óxidos de nitróxenu (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV) derivaos de fontes como la quema de combustible. Ye'l compuestu más destacáu de los oxidantes fotoquímicos y forma parte del llamáu esmog fotoquímicu.

Puede atopase na zona más baxa de l'atmósfera, yá que provién d'emisiones naturales de COA, NON* y OC, según del ozonu estratífico descendente. Esto conviértese nun problema, yá que l'ozonu, en concentración abonda, puede provocar daños na salú humana (a partir d'unos 150 microgramos per metru cúbicu) o na vexetación (a partir de 30 ppb (partes per billón anglosaxón, o millardo) y contribúi a xenerar un calentamientu na superficie de la Tierra. Estes carauterístiques del ozonu favorecieron que dientro de la Unión Europea apaeza una normativa relativa al ozonu nel aire ambiente (Directiva 2002/3/CE), qu'establez el nuevu réxime xurídicu comuñal sobre l'ozonu troposférico presente na baxa atmósfera.

La so formación empieza a partir de la emisión del dióxidu de nitróxenu (NON2) ya hidrocarburos (compuestos que reaccionen na presencia de calor y lluz solar pa producir ozonu).

El mecanismu por aciu el cual xenérase l'ozonu na troposfera ye dafechu distintu, yá que a esti altor nun lleguen les radiaciones ultravioletes. L'ozonu, nesti casu, formar a partir de ciertu precursores (NON* - óxidos de nitróxenu y VOCs - compuestos orgánicos volátiles, como'l formaldehídu), contaminantes provenientes de l'actividá humana. Estos contaminantes se disocian formando radicales con radiación menos enerxético, y dichos radicales pueden formar ozonu col osíxenu molecular.

El conxuntu del ozonu, NONx y COV forma una neblina visible en zones bien contaminaes, denomada smog fotoquímicu o symog de branu, yá que, nel hemisferiu norte, asocede xeneralmente ente los meses d'agostu y setiembre.

Toxicidá

La so presencia na estratosfera protexe de les escesives radiaciones ultravioletes. Ye un potente oxidante detectable a concentraciones per debaxo de 0,1 ppm. Ye abondo soluble, polo que la so aición irritante manifestar nes víes respiratories cimeres. Anque nun ye probable que l'ozonu  de forma natural apaeza en concentraciones peligroses pal home, ye un compuestu desaxeradamente reactivu.

La llende encamentada d'esposición d'ozonu ye de 0,1 partes per millón (ppm), esto ye 0,2 miligramos per metru cúbicu, calculáu como una concentración ponderada d'ocho hores, y al curtiu plazu de 0,03 ppm (0,6 mg. por metru cúbicu), como una concentración ponderada de quince minutos. En función de la concentración puede producir diversos efeutos nel organismu (Tabla 1)

Inclusive en concentraciones bien baxes, l'ozonu puede ser nocivu pal tracto respiratoriu superior y los pulmones, entá tratándose d'una esposición de curtia duración.

A concentraciones desaxeradamente baxes, l'ozonu puede producir hipersensibilidad bronquial y respuesta inflamatoria nel texíu respiratorio. Amás la esposición intermitente puede causar una inflamación en bronquios y pulmones.[12]

Estudios n'animales indiquen que l'ozonu tamién puede provocar edema pulmonar, que puede apaecer hasta venticuatro hores más tarde de la esposición.

L'amenorgamientu na función respiratoria nun paez ser más pronunciada en fumadores o persones con desordes pulmonares presistentes.

A concentraciones más altes puede apaecer función renal amenorgada, fatiga estrema, maréu, inhabilidad pa dormir o cianosis.

L'ozonu (O3) ye un potente oxidante que reacciona con proteínes y lípidos, particularmente con membranes biolóxiques. Una pequeña cantidá absorber nel sangre; el so reactividá estrema llinda la so habilidá d'atropase. Ye posible qu'haya efeutos secundarios carauterizaos por un defectu na disociación del osíxenu de la oxihemoglobina. Inclusive en niveles d'esposición d'ozonu de 0.1 ppm, puede resultar nun avieyamientu prematuru si la esposición ye lo suficientemente enllargada.

Amás, por cuenta de la so habilidá oxidante, a bien altes concentraciones puede causar irritación na piel y los güeyos.

Al llargu plazu, los efeutos potenciales que se detectaron fueron xaqueca, irritación de ñariz y gargüelu, constricción del pechu y conxestión pulmonar en trabayadores espuestos.

Créese que l'ozonu va actuar  de manera sinérgica con otros materiales, yá que tres un estudiu n'aguarones, los animales espuestos al ozonu con anterioridá a una esposición a polvillo d'amiantu o asbesto, la concentración pulmonar d'amiantu foi cimeru nos pulmones un mes dempués que los animales ensin esponer a ozonu. Per otra parte, nun se reparó sinergia ente l'ozonu y l'ácidu sulfúrico o dióxidu de nitróxenu.[13]

En cuanto al usu d'ozonu nes industries, nun se considera satisfactoria la detección de fugues pol golor, porque inclusive fugues llixeres causen la insensibilidá de sentíu olfativu y lleven a la falsa conclusión de que la fuga yá nun esiste, polo que se deben emplegar detectores d'ozonu p'alvertir de forma sonora y visual les fugues.

En siendo emplegáu na industria o otres téuniques de forma artificial, pa ser lliberáu de nuevu a l'atmósfera tendría de pasar al traviés d'un equipu destructor d'ozonu que provoque la descomposición d'ozonu a osíxenu, o ser lliberáu de cuenta que nun represente nengún peligru.

Concentración ppm.  Descripción de los efeutos

Concentración O3 Efeutos que produz
0,003 - 0,01  Estragal de perceición olfativa por permediu por persona n'aire llimpio.
0,02 - 0,04 Permediu representativu de concentraciones totales d'oxidante na mayoría de les ciudaes de los EEXX en 1964. Aprox. el 95 % de los oxidantes ye ozonu.
0,1 Llende encamentada d'esposición. De cutiu esperimentada irritación de güeyos, ñariz y gargüelu.
0,2 - 0,5 Amenorgada adautación a la escuridá y alteración del equilibriu del músculu extraocular: asocede tres delles hores d'esposición.
0,5 Dacuando prodúcense estomagaes y dolor de cabeza. Esposiciones enllargaes pueden producir edema pulmonar y favorecer la susceptibilidá frente a infeiciones respiratories (dambes bacterianes y virales).
1,0 10 minutos d'esposición amenorguen la tasa de saturación de oxihemoglobina al 50%.
1 - 2 Esposición crónica (un añu seis hores al día) resultó en bronquiolitis y bronquitis n'animales.
1,5 - 2 Esposición de dos hores resulta en tos, dolor subrenal y esputo escesivu.
5 - 25 Esperimentalmente viose que tres hores d'esposición a 12 ppm foi mortal p'aguarones; seres humanos (soldadores) espuestos a 9 ppm desenvolvieron edemes pulmonares.
50 - 30 minutos d'esposición pueden ser fatales.

Tabla1.- Rellación de la concentración d'ozonu frente a los efeutos que produz nel organismu.

Primeros auxilios

Si una persona vese afeutada pol ozonu, tienen de tomase los siguientes procuros:

1) Retirar al paciente a una atmósfera templada non contaminada y esgobetar la ropa del pescuezu y la cintura.

2) Caltener al paciente en reposu.

3) Si'l paciente tien dificultá p'alendar, suministra-y osíxenu por aciu un equipu apropiáu y un operario entrenáu.

4) Si la respiración ye débil  o cesó, tendrá d'empecipiase la respiración asistida. van preferise los métodos boca-boca o boca ñariz.

5) Buscar asistencia médica.

6) La intoxicación por ozonu tien de tratase sintomáticamente. Tendrá De incluyir reposu, analxésicos pa compensar el dolor y antibióticos prescritos pol médicu[14]

Ozonu troposférico

A diferencia de la capa d'ozonu (a nivel estratosféricu), l'ozonu troposférico atopar a nivel del suelu, onde tien llugar la vida nel planeta.

Efeutos sobre la salú

Esta molécula ye un oxidante bien potente que, na troposfera, va afectar tantu a la vexetación natural como a la producción de cultivos ya inclusive a la salú humana. En función de la concentración y el tiempu d'esposición a los gases, los daños van ser más o menos perxudiciales. Puede producir  tos,  irritaciones na farinxe, irritaciones nel gargüelu y los güeyos; dificultaes respiratories, empeoramientu de la función pulmonar o síntomes de malestar xeneral.

Pel branu, pola mayor cantidá d'hores de sol, puede algamar estragales bien peligrosos pa la salú y, por ello, ye necesariu faer un siguimientu bien detalláu de les sos concentraciones. Nel casu de que se superen los 240 microgramos per metru cúbicu (nivel d'alerta a la población), esiste riesgu pa la salú humana. Sobremanera ente les 10,00 y les 16,00 hores, que son los momentos de máxima concentración. Los neños, vieyos y persones con problemes respiratorios van ser los grupos más sensibles.

Esta situación ye más común nes rexones mediterránees, onde coinciden situaciones anticiclóniques con grandes densidaes de tráficu. La única manera d'amenorgar les emisiones ye amenorgando'l precursores NOx, COV, esto ye, menguando la cantidá de vehículos nes cais[15]

Ver tamién

  • Furacu d'ozonu
  • Capa d'ozonu
  • Día Internacional pa la Preservación de la Capa d'Ozonu
  • Purificador d'aire
  • Ozonoterapia

Referencies

  1. 1 2 «Precursor Yera Contributors to Meteorology». colostate.edu.
  2. 1 2 Rubin, Mordecai B. (2001). «The History of Ozone. The Schönbein Period, 1839–1868». Bull. Hist. Chem. 26 (1). http://www.scs.uiuc.edu/~mainzv/HIST/awards/OPA%20Papers/2001-Rubin.pdf. Consultáu'l 28 de febreru de 2008.
  3. ↑ «Today in Science History». Consultáu'l 10 de mayu de 2006.
  4. ↑ "Research on the nature of the odour in certain chemical reactions", Académie des Sciences in Paris, 1840
  5. ↑ Jacques-Louis Soret (1865). «Recherches sur la densité de l'ozone». Comptes rendus de l'Académie des sciences 61:  p. 941. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3018b/f941.table.
  6. ↑ «Ozone FAQ». Global Change Master Directory. Archiváu dende l'orixinal, el 1 de xunu de 2006. Consultáu'l 10 de mayu de 2006.
  7. ↑ Redlands Chamber of Commerce Collection, City Archives, A.K. Smiley Public Library, Redlands, CA
  8. ↑ "There is quite a different atmosphere [at higher elevation] with enough ozone to sustain the necessary energy [to work]", Henry Henshaw to William Brewster, July 2, 1902, Harvard Museum of Comparative Zoology Archives.
  9. ↑ «The science behind that fresh seaside smell». Consultáu'l 17 de marzu de 2016.
  10. ↑ Franklin, Benjamin (1855). Early to Bed, and Early to Rise, Makes a Man Healthy, Wealthy, and Wise, Or, Early Rising, a Natural, Social, and Religious Duty. Abel & Sons, Parade, páx. 11–12.
  11. ↑ Report on a WHO Working Group (2003). Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0005/112199/Y79097.pdf. Consultáu'l 7 de mayu de 2012.
  12. ↑ «[: http://aesat.com/ion-spa/Toxicidad_del_ozono.pdf Toxicidad del ozono]». Consultáu'l 9 de payares de 2015.
  13. ↑ Curtis D., KLASSEN. Fundamento de toxicoloxía. Mc Graw Hill interamericana.
  14. ↑ «Ozonu: riesgos pa la salú y midíes preventiva». Consultáu'l 9 de payares de 2015.
  15. ↑ «ozonu troposféricu». Consultáu'l 9 de payares de 2015.

Enllaces esternos

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