Ozon: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 3. März 2008, 09:38 Uhr

Was ist Ozon und wie entsteht es?

Ozon (griechisch ozein: „das Duftende“) ist bei Zimmertemperatur und unter normalem Luftdruck ein blassblaues, giftiges Gas mit durchdringendem Geruch. Es ist eine besondere Form von Sauerstoff: Seine Moleküle sind aus drei Sauerstoffatomen aufgebaut, daher die Formel O₃.

Sauerstoff: O2		Ozon: O3

Unter normalen Umständen ist Sauerstoff ein Molekül, in welchem zwei Sauerstoffatome miteinander chemisch gebunden sind. Unter der Einwirkung des UV-Lichts der Sonne, aber auch bei elektrischen Entladungen, z.B. bei Gewittern, wird das Sauerstoffmolekül aufgebrochen, dabei entstehen zwei einzelne Sauerstoffatome.

O2   →  2  O∙

Diese einzelnen Sauerstoffatome (Sauerstoffradikale, O∙) sind extrem reaktionsfreudig und verbinden sich mit einem verbleibenden Sauerstoffmolekül zum Molekül Ozon.

O∙ +  O2  → O3

Troposphäre (bodennahes Ozon)

Das Ozon in Bodennähe ragt bis zu 15 km in die Atmosphäre. In dieser Ebene wirkt das Ozon als Reizgas. Ein Teil dieser Reaktion sind Stickoxide und diese wiederum entstehen bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, z.B. im Straßen- und Flugverkehr sowie bei Verbrennungsprozessen in der Industrie. Der andere Teil der Reaktion sind flüchtige organische Verbindungen und diese beiden Komponenten wirken bei intensiver Sonneneinstrahlung als Reizgas. Die Wirkung des Ozons in Bodennähe ist für Menschen, Pflanzen und Tiere gesundheitsschädigend. Wenn die Ozonkonzentration über dem Grenzwert von 120 ug/m³ liegt, ist dies schädlich für die Gesundheit. Die Reaktion der Menschen auf die hohen Ozonwerte ist bei dem Punkt Physiologische Wirkung nach zu lesen.

Die Ozon-Konzentration in Reinluftgebieten ist im Sommer teilweise höher als in den Städten. Durch die vielen Autoabgase in den Städten, ist die NO-Konzentration sehr hoch. Dieses Stickoxid wirkt der Ozonbildung entgegen.

NO2 + UV-Strahlung -> No +O  (Reaktion 1)

O + O2 -> O3  (Reaktion 2)

Abbau durch NO

O3 + NO -> NO2 + O2  (Reaktion 3)

Je stärker die Sonne scheint, desto mehr Ozon und weniger NO₂ ist vorhanden. NO₂ wird durch die UV-Strahlung gespalten.

In der Atmosphäre befinden sich auch Kohlenwasserstoffe, die sowohl von Menschen als auch von Vegetationen verursacht werden. CO werden von OH-Radikale oxidiert und werden zu Peroxid-Radikale R-O-O. Die Peroxid-Radikale oxidieren NO zu NO₂, ohne das dabei O₃ verbraucht wird.

R-O-O + NO -> R-O + NO2  (Reaktion 4)

Der Kreislauf schließt sich, wenn die Reaktionen 1 und 2 wieder stattfinden.

Physiologische Wirkung

Folgen einer zu hohen Ozondosis :

*Kopfschmerzen und Mattigkeit

*Reizwirkungen auf die Augen (Bindehautentzündung)

*Atembeschwerden bei Säuglingen und Kleinkindern, bei Patienten mit Asthma bronchiale Chronische Bronchitis Herz-Kreislauf-Beschwerden

Technischer Nutzen

- Ozon wird als Entferner von Substanzen und Pharmazeutika genutzt, die im Abwasser und sogar im Trinkwasser vorkommen.

- Zusammen mit UV wird das Ozon auch zur Trinkwasseraufbereitung verwendet, da Ozon keimtötend wirkt.

Stratosphäre (atmosphärisches Ozon)

Die von 15-50 km über der Erde reichende Gasschicht, die sogenannte Stratosphäre, ist eine Gasschicht mit besonders viel Ozon. Dieses Ozon ist wiederum besonders wichtig für die Erde, da sie wie ein Filter wirkt und die harten violetten Sonnenstrahlen absorbiert und sie dann in Wärme umwandelt. Hierbei wird eun erheblicher Anteil des UV-Lichtes daran gehindert, bis zur Erdoberfläche durchzudringen. Somit schützt sie also Menschen, Tiere und Pflanzen. Die übrig gebliebene UV-Strahlung, die die Oberfläche erreicht, kann jedoch, bei entsprechender Dosis zu Sonnenbrand bishin zum Hautkrebs führen.

In der Stratosphäre herrscht normalerweise ein Gleichgewicht zwischen dem natürlichen Ab- und Aufbau des Ozons. Dieses Gleichgewicht wird jedoch von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen gestört. Durch diesen Ablauf wird die Ozonschicht geschädigt und somit kann man von einer Entstehung des Ozonlochs reden.

Ozonloch

Abbau des Ozons

Die Bildung des Chlormonoxidradikals

Die Bildung des Sauerstoffmoleküls

Bei dem natürliche Auf- und Abbau des Ozons entsteht in der Stratosphäre ein Gleichgewicht. Dieses Gleichgewicht wird von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen gestört. Sie tragen dazu bei, dass mehr Ozon zersetzt wird als das sich Neues bilden kann. Durch Luftbewegungen in der Atmosphäre verteilen sich die FCKW rund um die Erde. Da ihre Moleküle sehr stabil gegen äußere Einflüsse sind, verändern sie sich beim Kontakt mit anderen Molekülen nicht. In der Stratosphäre werden jedoch durch die intensive UV-Strahlung aus den FCKW reaktionsfähige Chlorradikale abgespalten. Diese wiederum greifen die Ozonmoleküle an und bewirken deren Umwandlung in Sauerstoffmoleküle. Dabei entsteht außerdem das radikale Chlormonooxid.

Durch die Ausdünnung der Ozonschicht gelangen vor allem UV-B-Strahlungen auf die Erde. Diese Strahlen stellen für alle Lebewesen eine große Bedrohung dar.

• sie verursacht Sonnenbrände und Hautkrebs

• sie schädigt die Augen, fördert den grauen Star und kann bis zur Erblindung führen

• sie schwächt das Immunsystem

• sie schädigt die Erbsubstanz, es wäre denkbar, dass die Menschen unfruchtbar werden, dass die Krebsrate ansteigt oder dass vermehrt Missbildungen vorkommen.

Was sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe ( FCKW) ?

Fluorchlorkohlenwasserstoffe sind eine umfangreiche chemische Gruppe niedermolekularer organischer Verbindungen, die als Treibgase oder Kältemittel verwendet werden. FCKW sind Kohlenwasserstoffe, bei denen Wasserstoffatome durch die Halogene Chlor beziehungsweise Flouer ersetzt wurde und sind eine Untergruppe der Halogenkohlenwasserstoffe. FCKW. die nur Einfachbindungen enthalten, nennt man gesättigte FCKW. Ist die Verbindung kein Wasserstoff mehr enthalten, so nennt man sie Chlorflourkohlenstoffe.

Lösungsansätze

• Fahrverbot an Sonntagen

• Tempolimit auf den Autobahnen

• Bei der Stromerzeugung auf Solarenergie umstellen

• FCKW- und FKW-freien Kühlschrank

Zusammenfassung

Das Ozon in der Stratosphäre ist besonders wichtig für uns, da es die UV-Strahlung absorbiert und somit die Menschen, Tiere und Pflanzen auf der Erde schützt. Dagegen ist das Ozon in der Troposphäre, wenn es in zu hohen Konzentrationen vorkommt, gesundheitsgefährdend.

"kurz&knapp":

Nützliche Wirkung in der Stratosphäre, schädliche Wirkung in Bodennähe.

Fragebogen

Fragebogen zum Thema Ozon

Antworten zum Fragebogen

Versuche

Versuche zum Thema Ozon

Internet-Links

• Ozon in der Wikipedia
• Foliensatz
• Ozon und Ozonloch
• Ozonschicht
• Bodennahes Ozon
• Bodennahes Ozon 2
• Was ist Ozon?
• Stratosphäre
• Stratosphäre 2
• "Ozonloch" in der Stratosphäre?

Ozon an der BBS Winsen

Ozon ist in der Sammlung der BBS Winsen vorhanden und kann für Experimente genutzt werden. Hierbei gilt:

Auf allen Chemikalien-Gefäßen, die an der BBS Winsen verwendet werden, finden sich codierte Hinweise auf Gefährdungen und entsprechende Vorsorgemaßnahmen beim Umgang mit dieser Chemikalie. Diese sogenannten H- & P-Sätze hängen gemeinsam mit den Arbeitsregeln für Schülerexperimente als Betriebsanweisung im Chemieraum aus und müssen in jedem Fall beachtet werden!

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen zum Thema Ozon:
Chemie FOS-T     auf Seite -	Chemie heute     auf Seite 392	Elemente Chemie     auf Seite {{{3}}}