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martedì, 2 Giugno, 2020

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L’ozono e l’odore della pioggia

L’ozono è uno degli stati allotropici dell’ossigeno con formula O3, la cui struttura è un ibrido di risonanza tra le due forme limite

in cui è presente un atomo di ossigeno con una carica positiva. L’ozono è pertanto meno stabile rispetto all’ossigeno biatomico O2.
L’ozono presente nell’atmosfera si forma attraverso processi chimici a più fasi, che richiedono la luce solare. Nella stratosfera, ad un’altezza di oltre 20 chilometri dalla terra, la reazione ha inizio con la rottura del doppio legame presente nella molecola di O2 ad opera delle radiazioni ultraviolette altamente energetiche, con lunghezza d’onda tra 240 e 310 nm provenienti dal sole con formazione di due atomi di ossigeno.

O2 + hν → 2 O·

L’ossigeno atomico è una specie altamente reattiva che si combina con una molecola di ossigeno non dissociata per dare una molecola di ozono:

O· + O2 → O3

L’equilibrio tra ozono e ossigeno è molto delicato in quanto sia l’ozono che gli atomi di ossigeno libero sono altamente instabili e reagiscono molto facilmente con altre specie eventualmente presenti.

Il buco dell’ozono e l’odore della pioggia

Alla fine degli anni ’70 dello scorso secolo fu osservato che lo strato dell’ozono presente nell’ozonosfera, che protegge la terra dalle radiazioni U.V., si era assottigliato in particolare nelle regioni polari. Tale fenomeno, noto come buco dell’ozono, era dovuto a fonti antropiche e nello specifico ai cloro-fluoro carburi noti con l’acronimo di CFC. Questi composti sono alogenuri alchilici in cui l’idrogeno è totalmente o parzialmente sostituito da un alogeno ovvero cloro e fluoro e, in taluni casi, bromo. Essi venivano utilizzati come liquidi refrigeranti nei frigoriferi e nei condizionatori e, tra l’altro, nell’industria dei polimeri per ottenere schiume espanse.Per trovare una soluzione a questi problemi nel 1987 fu firmato il protocollo di Montréal, che ha limitato l’utilizzo di queste sostanze, sia pure in modo graduale e che, a distanza di tempo, ha mostrato la sua efficacia.

L’ozono, gas di colore bluastro e dall’odore caratteristico, non solo protegge la terra dai raggi U.V., ma ha anche la peculiare caratteristica di essere uno dei responsabili dell’odore della pioggia.
La carica elettrica presente in un fulmine è in grado di scindere omoliticamente sia le molecole di N2 che di O2 presenti nell’atmosfera per dare luogo a atomi separati altamente reattivi.

Alcuni atomi di azoto si combinano con atomi di ossigeno per dare ossidi di azoto, e atomi di ossigeno si combinano con ossigeno molecolare per dare ozono.
In pratica la scissione della molecola di O2 che avviene ad opera dei raggi U.V. viene condotta, nel corso dei temporali ad opera della carica elettrica. L’odore dell’ozono. che alcuni descrivono come quello del cloro. è percepibile dall’uomo a bassissime concentrazioni di 10 ppb: si tenga conto che la concentrazione è espressa in parti per miliardo che corrisponde a 10-5 g/L.

Nonostante le sue benefiche funzioni, il suo colore accattivante e il suo odore piacevole, l’ozono, a concentrazioni relativamente elevate, è notevolmente pericoloso in quanto colpisce l’apparato respiratorio ed in particolare i polmoni sia a causa della sua azione ossidante che perché ha proprietà irritanti. L’inalazione può provocare, specialmente nei soggetti affetti da patologie respiratorie croniche, dolore toracico, tosse e respiro affannoso.
Fortunatamente la concentrazione di ozono durante un temporale è talmente bassa, anche se ne sente l’odore, da non poter arrecare alcun danno!

Articolo a cura di Massimiliano Balzano – Chimicamo

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