הצגת המקור של הדף "אוזון"

{{פירוש נוסף|נוכחי=מולקולה O<sub>3</sub>}}

{{תרכובת
| שם = אוזון
| תמונה = [[קובץ:Ozone-1,3-dipole.png|250px]]
| שם סיסטמטי = trioxygen
| מראה = גז כחול
| צפיפות = 2.144g/l גרם לליטר (גז ב-C° {{כ}}0)
| מצב צבירה = גז
| מסיסות = 0.105 גרם ב-100 מ"ל מים ב-C° {{כ}}0
| טמפרטורת היתוך = -192.5
| טמפרטורת רתיחה = -111.9
| אנתלפיית התהוות סטנדרטית = 142.67
| NFPA-אדום = 0
| NFPA-לבן = OX
| NFPA-כחול = 4
| NFPA-צהוב = 4
| CAS = 10028-15-6
| מסה מולרית = 47.998
}}
'''אוֹזוֹן''' הוא [[מולקולה]] המורכבת משלושה [[אטום|אטומים]] של [[חמצן]] (במקום שניים במבנה הנפוץ). [[כתיב כימי|סימנו הכימי]] הוא O<sub>3</sub>. 

האוזון הוא [[גז]] [[רעל|רעיל]] בעל ריח חריף הגורם לקשיי [[נשימה]] ולגירויים שונים. ב[[סטרטוספירה]] של [[כדור הארץ]], שם הוא יוצר שכבה ('''[[שכבת האוזון]]'''), יש לאוזון תפקיד חשוב בקיום תקין של מהלך ה[[חיים]] על-פני כדור הארץ בסננו את ה[[על סגול|קרינה האולטרה סגולה]] המזיקה של [[השמש]]. האוזון מהווה [[גז חממה]]{{הערה|{{דוידסון|ד"ר איתן אוקסנברג|מה זה גז חממה?|askexpert/מה-זה-גז-חממה|22 בינואר 2018}}}}

==תכונות החומר==
ב[[טמפרטורת החדר]] האוזון הוא גז חסר צבע. [[טמפרטורת רתיחה|טמפרטורת הרתיחה]] שלו היא 161 [[קלווין]] (בטמפרטורה נמוכה מזו האוזון הופך ל[[נוזל]] כחול כהה), ו[[טמפרטורת היתוך|טמפרטורת ההיתוך]] שלו היא 80 קלווין (בטמפרטורה נמוכה מזו האוזון הופך ל[[מוצק]] כחול כהה). בניגוד ל-O<sub>2</sub>, האוזון [[דיאמגנטיות|דיאמגנטי]]. סף הריכוז להרחה של אוזון באוויר הוא בין 0.0076 ל-0.036 [[חלקים למיליון]] (ppm). 

[[אנתלפיית התהוות סטנדרטית]] של אוזון: 142.67 קילוג'אול למול וה[[אנטרופיה]] המולרית 238.92 ג'אול למול למעלה 

===מבנה=== 
לפי ספקטרום המיקרוגל של הגז (בליעות של רמות רוטציה של המולקולה), מולקולת האוזון מכופפת –חבורת הסימטריה C2<sub>v</sub> (בדומה למולקולת ה[[מים]]). אורך הקשר חמצן-חמצן 127.2pm וזווית הקשר 116.78°. שני הקשרים ב[[רזוננס כימי|רזוננס]]: קשר כפול בצד אחד וקשר בודד בצידה השני של המולקולה יוצרים אל-איתור וסדר הקשר של שני קשרי החמצן-חמצן 1.5 כ"א.

===כימיה===
אוזון [[תגובה כימית|מגיב כימית]] עם [[אלקן|אלקנים]] ומפרק אותם ל[[אלדהיד]]ים ו[[קטון|קטונים]]. תגובה זו נקראת '''אוזונוליזה''' ("ליזה" ב[[יוונית]] פירושו "פירוק"). תחילה ניתק ה[[קשר קוולנטי|קשר הכפול]] שבמולקולת האלקן ולאחר מכן נוצר קשר כפול בין כל אחד משני אטומי הפחמן שנותרו לא-קשורים ובין אטום חמצן מהאוזון.

בריכוזים גבוהים אוזון יתפרק ויתקבל חמצן 
*<math>2O_3\Rightarrow 3O_2</math>
אוזון יגיב עם מתכות (פרט ל[[זהב]], [[פלטינה]] ו[[אירידיום]]) ויחמצן אותן למצב החמצון המרבי שלהן, לדוגמה:
*<math>2 Cu^{+}_{(aq)}+ 2 H_3O^+_{(aq)}+ O_{3(g)}\Rightarrow 2 Cu^{2+}_{(aq)} + 3 H_2O_{(l)} + O_{2(g)} </math>

אוזון מחמצן גם [[תחמוצות חנקן]] למשל בתגובה הבאה המלווה פליטת אור (כמי-לומינסנסיה):
*<math>NO +O_3\Rightarrow NO_2 + O_2</math>
ה-NO<sub>2</sub> שנוצר בתגובה יכול להתחמצן עוד :
* <math>NO_2 +O_3\Rightarrow NO_3 + O_2</math>

אוזון מגיב עם פחמן לתת [[פחמן דו-חמצני]] אפילו בטמפרטורת החדר
*<math>C+2O_3\Rightarrow CO_2 + 2O_2 </math>
אוזון לא יגיב עם מלחי אמוניום אך יגיב עם [[אמוניה]] גזית לתת אמוניום ניטראט
*<math>2NH_3 +4O_3\Rightarrow NH_4NO_3 + 4O_2 +H_2O</math>
אוזון יחמצן גפרית בסולפידים לסולפט למשל:
*<math>PbS +4O_3\Rightarrow PbSO_4 + 4O_2 </math>
ניתן לייצר [[חומצה גפרתית]] מאוזון – חומר הגלם יכול להיות [[גפרית]] או גפרית דו-חמצנית
#<math>S+H_2O + O_3\Rightarrow H_2SO_4 </math>
#<math>3SO_2+3H_2O + O_3\Rightarrow 3H_2SO_4 </math>
במצב גזי אוזון מגיב עם מימן גפרתי ומתקבלת גפרית דו-חמצנית
*<math>H_2S+ O_3\Rightarrow SO_2 + H_2O </math>

ב[[תמיסה מימית]], לעומת זאת, מימן גפרתי מגיב עם אוזון בשתי ריאקציות מתחרות בו זמנית: אחת נותנת חומצה גפרתית והשנייה גפרית מוצקה.
#<math>H_2S+ O_3\Rightarrow S + O_2 +H_2O </math>
#<math>3H_2S+ 4O_3\Rightarrow 3H_2SO_4</math>

ניתן להשתמש באוזון להרחיק יוני מנגן ממים על ידי יצירת משקע שניתן לסלק בסינון
*<math>2Mn^{2+} + 2O_3 + 4H_2O\Rightarrow 2MnO(OH)_{2 (s)} + 2O_2 + 4H^+</math>
אוזון יחמצן [[ציאניד]] ליון ציאנט הרעיל פי אלף פחות
*<math>CN^- + O_3\Rightarrow CNO^- + O_2</math>
אוזון יפרק [[שתנן]]
*<math>(NH_2)_2CO + O_3\Rightarrow N_2+ CO_2 + 2H_2O</math>

==ייצור אוזון==
===התפרקות חשמלית===
באמצעות יצירת פלזמה על ידי התפרקות חשמלית ניתן לקבל 10% אוזון. זוהי השיטה בה מייצרים אוזון לצרכים תעשייתיים ורפואיים. כאשר ההתפרקות החשמלית היא דרך אוויר נוצרות גם תחמוצות חנקן כתוצר לואי. הקפדה על אוויר יבש מונעת היווצרות של [[חומצה חנקתית]] (מהמגע בין אדי מים לתחמוצת חנקן). שיפור הניצולת מושג על ידי הזרמת חמצן במקום אוויר. 
===יצירת אוזון על ידי קרינת UV===
בשיטה זו מחקים את מנגנון יצירת האוזון בסטרטוספירה ומקרינים חמצן ב-UV. שיטה זו זולה יותר אך ניתן להגיע לריכוזי אוזון של 2% בלבד. בנוסף נדרש זמן הקרנה ארוך של החמצן כך שהשיטה אינה ישימה למצבים בהם נדרשת אוזונציה של זרם מהיר של גז.
===אוזון בריכוז גבוה===
ניתן לקבל אוזון טהור על ידי ניזול של תערובת O<sub>2</sub> ו-O<sub>3</sub>. מתקבלת מערכת נוזלית בה פאזה אחת יציבה ומכילה 25% אוזון ופאזה שנייה שצבעה סגול עמוק מכילה 70% אוזון והיא נפיצה.{{הערה|1=Advanced Inorganic Chemistry, F. Cotton & G. Wilkinson, P.452}}

==היסטוריה== 
ההיתקלות הראשונה באוזון התרחשה ב-[[1785]] כאשר ה[[מדען]] [[מרטינוס ון מארום]], שהתעניין מאוד ב[[חשמל]], בנה בעזרתו של [[ג'ון קאתברטסון]] [[גנרטור]] חשמלי המופעל על ידי חיכוך (חשמל אלקטרו סטאטי) בדומה לגנרטור ון דה גראף, במהלך אותו [[ניסוי]] נוצר [[מתח חשמלי]] הקרוב ל-750 מיליון [[וולט]]. בנוסף למטען החשמלי אשר הפקתו הייתה מטרת הניסוי, תיארו הנוכחים תחושה מוזרה של מעין [[קורי עכביש]] העוטפים אותם. תחושה זו לוותה ב[[ריח]] חריף אשר היה ניתן להרגיש בו גם למרחק של כתשעה עד עשרה [[מטר|מטרים]] מהגנרטור. מארום ציין ברשימותיו כי זהו "ריחו של החשמל", ואף שיער כי זו השפעת החשמל על [[אוויר]] או [[חמצן]], אך לא התעניין הרבה מעבר לכך בתופעה.
 
בשנת [[1840]], כ-55 [[שנה|שנים]] לאחר ההיתקלות הידועה הראשונה באוזון, הבחין גם ה[[כימאי]] [[כריסטיאן שנביין]] (Christian Friedrich Schönbein), במהלך ניסויים ב[[חמצון]] וב[[אלקטרוליזה]] של מים, באותו ריח חריף אותו תיאר מארום. בניגוד למארום אשר לא התעניין ב[[כימיה]], שונביין התעניין בתופעה, ואף כינה את ה[[גז]] בעל הריח החריף שנוצר בשם אוזון, מהמילה ה[[יוונית]] אוזיין שמשמעותה: "להריח". 

בשנת [[1857]], תכנן [[ארנסט ורנר פון סימנס]] את ה[[מכונה]] הראשונה המיועדת ליצירת אוזון. מאז ועד היום מתוכננים המכשירים על בסיס התכנון שלו.

==האוזון באטמוספירה==
===אוזון סטרטוספירי=== 
{{ערך מורחב|הידלדלות שכבת האוזון}}
שכבת האוזון נמצאת, כאמור, בסטרטוספירה, חלקה האמצעי של [[אטמוספירת כדור הארץ]]. שכבה זו בולעת חלק מהקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש והמזיקה ל[[אורגניזם|יצורים חיים]]. הקרינה האולטרה-סגולה גורמת להיווצרות האוזון, בכך שהיא מפרקת את מולקולת החמצן לאטומים בודדים, ואלה מתחברים למולקולות חמצן שלמות ליצירת אוזון{{ש}}
<math> O_2+h\nu(\lambda\le242nm) \Rightarrow \cdot O \cdot +\cdot O \cdot </math> 

<math> \cdot O \cdot +O_2 +M\Rightarrow O_3 +M </math> 
M הוא [[צורון כימי|צורון]] נייטרלי שמקבל חלק מהאנרגיה הקינטית של אטומי החמצן ובכך מוריד את האנרגיה של המערכת ומאפשר את יצירת מולקולת האוזון. קרינה האולטרה-סגולה באורכי גל שבין 220 ל-320 ננומטר (UVC) מפרקת את מולקולת האוזון, כך שנוצר מחזור של אוזון-חמצן. בליעה זו של מולקולות האוזון מגינה על כדור הארץ מקרינה מזיקה. מחזור זה משתבש בנוכחות אטומים של [[כלור]], [[פלואור]] או [[ברום]]. אטומים אלה, שמקורם [[טבע|טבעי]] או בפעילות ה[[אדם]], גורמים להתפרקות האוזון באטמוספירה על ידי זרוז (קטליזה) של הריאקציה <math>O + O_3\Rightarrow 2O_2</math>. מכיוון שהתפרקות האוזון מתמקדת בעיקר באזור [[הקוטב הדרומי]] ו[[הקוטב הצפוני]], הם מופיעים בתמונות [[לוויין]] כשני חורים ענקיים באטמוספירה. [[החור בשכבת האוזון]] הפך לנושא בוער ומרכזי ב[[איכות הסביבה]] העולמית.[[קובץ:NASA and NOAA Announce Ozone Hole is a Double Record Breaker.png|שמאל|ממוזער|250px|הדמיה של החור בשכבת האוזון מעל [[אנטארקטיקה]], ספטמבר [[2006]]]]

===האוזון כמזהם אוויר – אוזון טרופוספירי===
בשכבה נמוכה של האטמוספירה – ה[[טרופוספירה]] האוזון הוא מזהם אוויר. נזקיו כוללים:
* גירוי בדרכי הנשימה, שיעול
* ירידה ביעילות פעולת הריאות: קושי בשאיפה עמוקה – הנשימה הופכת רדודה יותר ומתפתח קושי בנשימה בעת פעילות מאומצת
* החמרה של [[אסתמה]] על ידי הגברת הרגישות לאלרגנים
* הגברת הפגיעות לזיהומי [[מערכת הנשימה]]
מחקר אפידמיולוגי במרכזים עירוניים בארצות הברית העלה מתאם גבוה בין ריכוז האוזון באוויר למוות מוקדם. המחקר העריך שירידה של שליש בריכוז האוזון תציל את חייהם של כ-4,000 אנשים בשנה. בהתאם, הוחמרו תקנות זיהום האוויר באזורים שונים בארצות הברית לשם הורדת רמת האוזון בטרופוספירה.

אוזון עשוי להיווצר כתוצאה מתגובות של מזהמי אוויר אורגנים ([[תרכובות אורגניות נדיפות]] VOC) או אי אורגנים עם קרינת שמש ([[ערפיח פוטוכימי]]). כך, למשל, עשוי להיווצר אוזון מהגז NO הנוצר בריאקציה 1 בצילינדר של [[מנוע בעירה פנימית]] – זיהום האופייני למצבי [[ערפיח]] (smog){{הערה|1=James E. Huheey, Inorganic Chemistry, Gaseous air pollution (in chepter 18)}}
#<math>N_2 +O_2\Rightarrow 2NO </math>
#<math>2NO +O_2\Rightarrow 2NO_2 </math>
#<math>NO_2 +h\nu\Rightarrow NO + O</math>
#<math>O + O_2\Rightarrow O_3 </math>
תרכובות אורגניות נדיפות גורמות גם כן להיווצרות אוזון כמודגם עבור פחמן חד-חמצני CO. שרשרת התגובות מתחילה בתגובה עם רדיקל הידרוקסיד OH המביאה ליצירת אטום מימן ואחר כך רדיקל HO<sub>2</sub> המגיב עם NO ליצירת NO<sub>2</sub>
#<math>OH +CO\Rightarrow H + CO_2 </math>
#<math>H +O_2\Rightarrow HO_2 </math>
#<math>HO_2 + NO\Rightarrow HO + NO_2 </math>
#<math>NO_2 +h\nu\Rightarrow NO + O</math>
#<math>O + O_2\Rightarrow O_3 </math>

הריאקציה נטו היא:
* <math>CO +2O_2\Rightarrow CO_2 + O_3 </math>
התקן הישראלי לאוזון הוא 230 מיקרוגרם למטר מעוקב בממוצע לחצי שעה ו-160 מיקרוגרם למטר מעוקב בממוצע לשמונה שעות.

==שימושים באוזון==
שימושים תעשייתיים של אוזון כוללים:
* חיטוי מים קודם לאריזתם בבקבוקים.
* חיטוי בצורת [[מי אוזון]].
* תקיפה כימית של מזהמים ביולוגים המצויים במים ובפרט מי שתייה, בריכות שחיה ומי שופכין מטוהרים.
* ניקוי והבהרה של אריגים.

==ראו גם==
* [[הידלדלות שכבת האוזון]] (או '''החור באוזון''' כפי שנהוג לקרוא לתופעה בציבור)

==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקימילון=אוזון}}
* [http://www.theozonehole.com/ozone.htm אתר אודות החור בשכבת האוזון] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200623084141/https://theozonehole.com/ozone.htm |date=2020-06-23 }} {{אנגלית}}
* יהודית הלבן, [http://www.snunit.k12.il/heb_journals/galileo/013053.html פרס נובל בכימיה – והפעם לאוזון], [[גליליאו (כתב עת)|גליליאו]], גיליון 13, נובמבר/דצמבר 1995
* [http://ehf.org.il/material/%D7%90%D7%95%D7%96%D7%95%D7%9F השפעות בריאותיות של חשיפה לאוזון – אתר הקרן לבריאות וסביבה] {{עברית}}
* [http://www.sviva.gov.il/subjectsEnv/SvivaAir/PollutantHealth/Pages/Ozone.aspx אוזון] אתר [[המשרד להגנת הסביבה]] (עברית)
* {{בריטניקה}}
* {{דף שער בספרייה הלאומית|987007555722705171|אוזון}}

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:מטאורולוגיה]]
[[קטגוריה:תחמוצות]]
[[קטגוריה:זיהום אוויר]]
[[קטגוריה:איומים ומפגעים סביבתיים]]
[[קטגוריה:חמצן]]
[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]
[[קטגוריה:חיטוי ועיקור]]
[[קטגוריה:גזי חממה]]