Ozon, tritlen (O3) – alotropowa odmiana tlenu składająca się z trójatomowych cząsteczek.
Posiada silne własności aseptyczne i toksyczne. Stosowany jest przy dezynfekcji wody oraz pełni ważną rolę w pochłanianiu części nadfioletu dochodzącego ze Słońca do Ziemi (patrz dziura ozonowa).
Ozon w 1840 roku odkrył i nazwał Christian Friedrich Schönbein. Jako pierwszy opisał też jego właściwości. Wzór O3 ustalony został w roku 1865 przez Jacques’a-Louisa Soreta. Pierwsze skroplenie ozonu w mieszaninie z tlenem opisali P. Hautefille i J. Chappuis w roku 1882. W roku 1887 Karol Olszewski opisał skroplenie ozonu za pomocą schłodzenia w ciekłym tlenie i oszacował jego temperaturę wrzenia na −106 °C, natomiast nie zdołał uzyskać ozonu w stanie krystalicznym. Stały ozon uzyskali E. H. Riesenfeld i G.-M. Schwab (1922) w wyniku bardzo powolnego schładzania w ciekłym wodorze (−253 °C), jednak określili oni błędną temperaturę topnienia −251 °C, którą w następnym roku skorygował na −194 °C G.-M. Schwab w swojej rozprawie doktorskiej. Współcześnie akceptowaną wartość −193 °C ustalili w roku 1954 Callaway Brown, Abraham W. Berger i Charles K. Hersh. W 1845 J.Ch.G. Marignac i A. de La Rive ustalili, że ozon jest odmianą tlenu.
Badania właściwości czystego ozonu w fazach skondensowanych są utrudnione ze względu na jego dużą niestabilność. Po silnych eksplozjach badacze zarzucali dalsze doświadczenia z tą substancją. Było tak np. w wypadku Karola Olszewskiego, który jako pierwszy opisał wybuch skroplonego ozonu.
Zastosowania
Wykorzystywany jest do wyjaławiania wody pitnej, pomieszczeń (szczególnie w szpitalach: lampa ozonowa), utleniania paliwa rakietowego, a także jako reagent w ozonolizie.
Ozon jest jednym z najskuteczniejszych znanych środków dezynfekcyjnych. Działanie bakteriobójcze wykazuje w stężeniu ok. 13 μg/dm3. Nie jest on jednak pozbawiony wad. Jako uboczne produkty ozonowania powstają aldehydy i ozonki. Ponadto wadą ozonu jest jego nietrwałość, a co za tym idzie, ryzyko wtórnego skażenia uprzednio zdezynfekowanej wody. Stąd konieczność dodatkowego chlorowania wody.
Typowy środek dezynfekcyjny do uzdatniania wody – chlor, podczas wstępnego procesu chlorowania wody z zawartymi w niej związkami organicznymi, powoduje powstawanie produktów ubocznych, które są umiarkowanie toksyczne dla ludzi, m.in. chloroform i chlorofenole. Trzeba jednak podkreślić, że substancje te tworzą się w bardzo małej ilości i ich szkodliwość jest znacznie mniejsza, niż składników wody nieuzdatnianej, jednak mogą wyraźnie obniżyć jej właściwości organoleptyczne.
Dla porównania, działanie bakteriobójcze ozonu jest około 50 razy skuteczniejsze i 3000 razy szybsze niż chloru. Ozon ma jednak stosunkowo krótki czas rozkładu, przez co ozonowana woda pozostaje aseptyczna przez krótki czas (tzn. nie można jej bezpiecznie przesyłać długimi rurociągami). Dlatego ozon nie może całkowicie wyeliminować chloru z procesu uzdatniania wody, jednakże może go w istotny sposób ograniczyć, w ilości niezbędnej do utrzymania w sterylności wszystkich nitek sieci wodociągowej po przejściu wody przez stację uzdatniania. Zabieg taki wyraźnie poprawia właściwości organoleptyczne spożywanej wody (brak wyczuwalnego zapachu i smaku chloru oraz mętnego zabarwienia).
Właściwości fizyczne ozonu
Jest on gazem bezbarwnym, o ostrym przenikliwym zapachu, bardzo dobrze rozpuszczającym się w wodzie (ok. 50% bardziej niż tlen). Jego wysoka rozpuszczalność, spowodowana dwubiegunowością cząsteczki, zapewnia mu bardzo łatwą dyfuzję do tkanek. Występuje we wszystkich stanach skupienia, we wszystkich wykazując dosyć dużą niestabilność. W postaci ciekłej i stałej jest substancją silnie wybuchową jako gaz ma tendencję do rozkładania się w zależności od temperatury. Nie można więc wytwarzać ozonu na zapas. Do celów medycznych musi być produkowany na bieżąco, w razie potrzeby.
Właściwości chemiczne ozonu
Jest jednym z najsilniejszych utleniaczy. W reakcjach chemicznych działa ze znacznie większą szybkością niż tlen. Pod jego wpływem substancje organiczne ulegają licznym przekształceniom. W procesie ozonolizy ozon rozkłada się do niestałego ozonku, który następnie z dużą szybkością degraduje się do karbonylu i jonu obojniaczego. Jon ten może reagować z aldehydami, alkoholami, estrami, wolnymi aminokwasami lub wodą. W obecności wody lub innych substancji nieobojętnych wiąże się z nimi tworząc nadtlenki.
W reakcjach z nienasyconymi związkami organicznymi powstają ozonidy, związki o wysokim potencjale oksydoredukcyjnym. Szybkość wchodzenia w reakcje z ozonem zależy od charakteru substancji organicznej, szczególnie szybko ozon reaguje z nienasyconymi kwasami tłuszczowymi, rozbijając ich wiązania podwójne i tworząc wiązania peroksydowe.
Ozonowanie substancji organicznych wywołuje powstawanie nadtlenków, posiadających wysoką aktywność biochemiczną.
Ozon, obok podwyższonego ciśnienia parcjalnego tlenu, promieniowania jonizującego, promieni ultrafioletowych, ksenobiotyków należy do grupy egzogennych czynników wyzwalających aktywne formy tlenu, odpowiedzialne za liczne efekty biologiczne wolnych rodników tlenowych. W układach biologicznych tlen cząsteczkowy może być przekształcany w formy aktywne: wolne rodniki lub substancje łatwo ulegające przekształceniom w wolne rodniki.