Ozônio

Potencial de oxidação elevados

Ozônio (O3) é uma molécula constituído por três átomos de oxigênio. O ozônio na alta atmosfera protege os organismos vivos através da prevenção da luz ultravioleta prejudicial que poderia atingir a superfície da Terra. Ele está presente em baixas concentrações em toda a atmosfera e tem muitas aplicações industriais, domésticas e terapêuticas. A palavra Ozônio vem da palavra grega para cheiro (ozein). O ozônio é um poderoso agente oxidante instável em altas concentrações, decaindo ao oxigênio diatômico ordinário (O2):
Formação:  2 O3 → 3 O2

Puro, o ozônio é um gás azul pálido em condições normais de temperatura e pressão, que forma um líquido escuro azul abaixo -112 ° C e uma violeta-preto sólido abaixo de -193 ° C. A concentração limiar de odor está entre 0,0076 e 0,036 ppm.

Química

O ozônio oxida metais (com exceção do ouro, platina e irídio);

O Ozônio converte os óxidos em peróxidos:
O3 + SO2 + O2 → SO3

Também aumenta o número de oxidação dos óxidos:
NO + O3 → NO2 + O2

A reação acima é acompanhado por quimioluminescência. O NO2 pode ainda ser oxidado:
NO2 + NO3 + O3 → O2

O NO3 formado pode reagir com o NO2 para formar N2O5:
NO2 + NO3 → N2O5
O ozônio reage com carbono para formar o dióxido de carbono, mesmo em temperatura ambiente:
C + 2 O3 → CO2 + 2 O2

O ozônio não reage com sais de amônio, mas ela reage com a amônia para formar nitrato de amônio:
2 NH3 + 4 O3 → NH4NO3 + 4 O2 + H2O

O ozônio reage com sulfetos para fazer sulfatos:
PbS + 4 O3 → PbSO 4 + 4 O2

O ácido sulfúrico pode ser produzido a partir de ozônio, quer a partir de enxofre elementar, ou de dióxido de enxofre:
S + O3 + H2O → H2SO4
3 SO2 + 3 H2O + O3 → 3 H2SO4
Todos os três átomos de ozônio pode reagir também, como na reação com estanho (II) cloreto e ácido clorídrico:
3 SnCl2 + 6 HCl + O3 → 3 SnCl4 + 3 H2O

Na fase de gás, o ozônio reage com o sulfeto de hidrogênio para formar dióxido de enxofre:
H2S + O3 → SO2 + H2O

Em uma solução aquosa com reações simultâneas ocorrem, um para produzir enxofre elementar, e uma para  produção de ácido sulfúrico:
H2S + O3 → S + O2 + H2O
3 H2S + 4 O3 → 3 H2SO4

Perclorato de iodo pode ser feito por tratar de iodo dissolvidos em ácido perclórico anidro frio com o ozônio:
I2 + 6 HClO4 + O3 → 2 I ClO4 () 3 + 3 H2O

Perclorato de nitrilo sólido pode ser feita a partir de NO2, ClO2, O3 e gases:
2 NO2 + 2 ClO2 + 2 O3 → O2 + 2 NO2ClO4

O ozônio pode ser utilizado para as reações de combustão de gases
3 C4N2 + 4 O3 → 12 N2 CO + 3

O ozônio pode reagir em temperaturas criogênicas. A 77 K (-196 ° C), hidrogênio atômico reage com o ozônio líquido para formar um átomo de hidrogênio radical superóxido, que dimeriza: [
H + O3 → HO2 + O
2 H2O4 → HO2

Ozonídeos podem ser formadas, que contêm o ânion ozonídeo, O3. Estes compostos são explosivos e devem ser armazenadas em temperaturas criogênicas. Ozonídeos para todos os metais alcalinos são conhecidos. KO3, RbO3 e CsO3 pode ser preparado a partir de suas superóxidos respectivas:
KO2 + O3 → O2 + KO3
Embora KO3 pode ser formado como acima, ele também pode ser formado a partir de hidróxido de potássio e ozônio:
2 KOH + 5 O3 → 2 KO3 + 5 O2 + H2O
NaO3 e LiO3 deve ser preparado pela ação de CsO3 em NH3 líquida sobre uma resina de troca iônica contendo Na + ou Li + ions: [11]
CsO3 + Cs → Na + + + NaO3

O tratamento com ozônio de cálcio dissolvido em amônia leva ao ozonídeo amônio e não ozonídeo cálcio: [12]
3 Ca + 10 NH3 + 6 O3 → 6NH3 • Ca + Ca (OH) 2 + Ca (NO3) 2 + 2 NH4O3 + 2 O2 + H2

O ozônio pode ser usado para remover o manganês da água, formando um precipitado que pode ser filtrada:
2 Mn2 + + 2 O3 + 4 H2O → 2 MnO (OH) 2 (s) + 2 O2 + 4 H +

O ozônio também vai virar cianetos a mil vezes menos tóxica cianatos:
CN-+ O3 → CNO-+ O2

Finalmente, o ozônio uréia também decompor completamente:
(NH2) 2CO + O3 → N2 + CO2 + 2 H2O

O ozônio na atmosfera da Terra

Os mais altos níveis de ozônio na atmosfera estão na estratosfera, numa região também conhecida como a camada de ozônio entre cerca de 10 km e 50 km acima da superfície (ou entre 6,21 e 31,1 quilômetros). Aqui ele filtra os comprimentos de onda mais curto (menos de 320 nm) da luz ultravioleta (270 nm a 400) que vêm do Sol. Esta radiação seria prejudicial para a maioria das formas de vida. Ozônio na estratosfera é principalmente produzido a partir de raios ultravioleta reagem com oxigênio:

O2 + (radiação <240 nm) → 2 O
O + O2 → O3
É destruída pela reação com o oxigênio atômico:
O3 + O → 2 O2

A última reação é catalisada pela presença de certos radicais livres, das quais as mais importantes são hidroxila (OH), oxido nítrico (NO) e cloro atômico (Cl) e bromo (Br). Nas últimas décadas, a quantidade de ozônio na estratosfera tem entrado em declínio, principalmente devido às emissões de CFCs e similares clorados e bromados.

O ozônio troposférico, criado na superfície da terra é considerado poluente pela Organização Mundial de Saúde. Este ozônio não é emitido diretamente pelos motores de carro ou de operações industriais, é formado pela reação da luz solar sobre o ar contendo hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio que reagem para formar o ozônio diretamente na fonte de poluição ou a muitos quilômetros na direção do vento. O ozônio por sua vez reage diretamente com alguns hidrocarbonetos, como aldeídos e assim começa a sua retirada do ar. A fotólise do ozônio pela luz UV leva à produção do radical hidroxila e isso desempenha um papel na remoção de hidrocarbonetos no ar, mas também é o primeiro passo para a criação de componentes de nitratos peroxiacila que podem ser irritantes aos olhos. O ozônio, criado por poluição e raios UV luz do dia na superfície da Terra, podetambém prejudicar a função pulmonar e irritar o sistema respiratório.

Fisiologia do ozônio

Ozônio, junto com formas reativas de oxigênio, como superóxido, peróxido de hidrogênio, e íons hipoclorito, são produzido naturalmente pelas células brancas do sangue e outros sistemas biológicos  como um meio de destruir os corpos estranhos. O ozônio reage diretamente com orgânicos de ligações duplas. Além disso, quando o ozônio se decompõe em di-oxigênio dá origem a radicais livres de oxigênio, que são altamente reativas . O ozônio pode ser criado por descargas elétricas e pela ação da radiação de alta energia eletromagnética. Certos equipamentos elétricos geram níveis significativos de ozônio. Isto é especialmente verdadeiro para os dispositivos que utilizam alta tensão, como purificadores de ar iônico, impressoras a laser, fotocopiadoras, e soldadores. O ozônio utilizadas na indústria é medida em g/Nm3 ou porcentagem de peso. O regime de escalas aplicadas concentrações de 1-5 por cento em peso no ar e de 6 a 13 por cento em peso de oxigênio.

Formação e enriquecimento de ozônio é obtido pela exposição de um transporte de oxigênio do gás de plasma, que é feito das chamadas silencioso ou descargas barreira dielétrica (DBD). Basicamente, o oxigênio molecular é dissociado em oxigênio atômico, que recombina, posteriormente ao ozônio.

O ozônio não pode ser armazenado e transportado como outros gases industriais e deve, portanto, ser produzidos no local.

A eficiência de produção de ozônio é influenciada pela temperatura do gás e água. O refrigerador da água, melhor será a síntese de ozônio. Devido à alta reatividade do ozônio, apenas alguns materiais podem ser utilizados como o aço inoxidável (316L, vidro, politetrafluoretileno ou fluoreto de vinilideno. Viton pode ser usado com a restrição constante de forças mecânicas e ausência de umidade.

Aplicações industriais

O ozônio pode ser utilizado para o branqueamento de substâncias e para matar as bactérias. Muitos sistemas municipais de água potável utilizam o ozônio para controle de microorganismos em vez do cloro comum. O ozônio tem um potencial de oxidação elevados. O ozônio não forma compostos organoclorados, mas também não permanece na água após o tratamento. O ozônio é um eficaz método de tratamento da água e como é produzido sob demanda e não necessita de transporte e armazenamento de produtos químicos perigosos. Uma vez que tenha deteriorado, ele não deixa gosto ou odor na água potável. Baixo nível de ozônio é útil para purificar o ar dentro da casa.

Industrialmente, ozônio ou ozônio é utilizado para: desinfetar lavanderia de hospitais, fábricas de alimentos, casas, desinfetar a água antes de ser engarrafada, desodorização do ar e objetos, como os odres de queimado que ficam depois de um incêndio,  matar bactérias em alimentos ou com superfícies de contato, Piscina e SPA´s com ozônio para, esporos do ar em fábricas de processamento de alimentos; Lavar frutas e verduras frescas para matar leveduras, fungos e bactérias; quimicamente ataca contaminantes na água (ferro, arsênio, sulfeto de hidrogênio, nitritos, e complexos orgânicos agrupados como “cor”, fornecer ajuda a floculação (aglomerado de moléculas, o que ajuda na filtragem, onde o ferro e arsênico são removidas,  fabricação de compostos químicos através de síntese química, Limpeza de tecidos, ajudar na transformação do plástico para permitir a aderência de tintas; idade para determinar a vida útil de um lote de borracha;  salas de cirurgia do hospital onde o ar deve ser estéril; erradicar a água contaminada parasitas como Giardia e Cryptosporidium em plantas de tratamento de superfície da água.

Muitos hospitais em nos E.U.A. e em todo o mundo usam grandes geradores de ozônio para descontaminar salas de operação entre cirurgias e quartos são hermeticamente selados para tratamento com o ozônio que, efetivamente, mata ou neutraliza todas as bactérias remanescentes. Máquinas de ozônio são atualmente utilizadas para higienizar e desodorizar quartos, canalização de ar condicionado, veículos, embarcações e edifícios. Segundo o FDA, o ozônio foi liberado como aditivo alimentar tanto na fase gasosa como aquosa e aprovado como agente antimicrobiano em alimentos, incluindo carne e frango. Baixo níveis de ozônio dissolvido em água filtrada pode reduzir  em 99,99% carga de microorganismos como Salmonella,  E. Coli, Campylobacter e outros.

Ironicamente, enquanto o ozônio é considerado um poluente atmosférico ele pode também reduzir poluentes como pesticidas em frutas e produtos hortícolas. O ozônio é usado em spas ou banheiras de hidromassagem com níveis reduzidos de cloro e bromo para manter a água livre de bactérias. Como não permanece na água após o tratamento deve ser utilizado em conjunto com outro desinfectante com poder residual.

O gás ozônio pode ser criado por uma lâmpada de luz ultravioleta ou chip de descarga corona e injetado no sistema. O ozônio é também amplamente utilizado no tratamento de água em aquários e tanques com peixes. Seu uso pode reduzir o controle do crescimento bacteriano e de parasitas e suprimir ou reduzir “amarelamento” da água. Como o ozônio se decompõe rapidamente, em níveis controlados corretamente a aplicação não tem efeito sobre o peixe. Em aplicações farmacêuticas, o ozônio tem sido utilizado na medicina alternativa como tratamento médico em um número de diferentes países.