Ozono

OZONO ATMOSFÉRICO
Lorenzo Chicón El ozono (del griego ὄζειν, tener olor) es la forma alotrópica del oxígeno constituida por moléculas triatómicas del elemento del mismo nombre (O3). El ozono gaseoso es incoloro con un tono ligeramente azulado y tiene un característico olor acre que puede resultar irritante. Si se le enfría a -112 oC se convierte en un líquido azulado, capaz de solidificar a -193oC en una sustancia de color azul-violáceo oscuro, casi negro. En la Naturaleza se le suele encontrar como resultado de las descargas eléctricas producidas en las tormentas y en las capas altas de la atmósfera, particularmente en la troposfera, como consecuencia de la acción de los rayos ultravioleta sobre las moléculas de dioxígeno. El ozono es una sustancia bastante inestable y altamenteoxidante, usada como blanqueador y desinfectante, utilizándose cada vez con mayor frecuencia en los procesos de esterilización y potabilización del agua y como bactericida en la industria alimentaria. En la atmósfera terrestre suele concentrarse en la estratosfera formando una capa protectora denominada ozonosfera (ozono estratosférico) y nos protege de las radiaciones ionizantes de corta longitud deonda. Pero también se puede concentrar en las capas bajas de la atmósfera (ozono troposférico) donde se ha convertido en uno de los contaminantes más habituales de las zonas urbanas, con efectos claramente perjudiciales para la salud. El ozono se descompone fácilmente para formar dioxígeno, en un proceso claramente exoenergético, de acuerdo con la siguiente reacción: 2 Ο3 → 3 O2 ∆Ηο = −144 kJ/molComo además en dicho proceso se produce un aumento de entropía, se comprenderá ahora, por qué en la superficie terrestre, al abrigo de radiaciones de corta longitud de onda, el ozono es altamente inestable.

Ozono estratosférico: un filtro protector
En las capas altas de la atmósfera (por encima de los 80 km), los fotones de alta energía, disocian a las moléculas de dioxígeno (O2), por lo quesólo es posible encontrar oxígeno monoatómico (O), como queda expresado en la reacción [a]. A alturas menores, comprendidas entre 15 y 40 km (ozonosfera), se observa, además, las reacciones [b], [c] y [d]. O2 + hν → 2 O [a] O + O2 + M → O3 + M [b] O3 + hν → O2 + O [c]

O + O3 → 2 O2 [d]
(M es un sustrato aceptor de energía, normalmente moléculas de N2 y O2)

La radiación de longitud de ondainferior a 240 nm propicia la disociación de las moléculas de dioxígeno (O2) como se indica en la reacción [a] y, consecuentemente, favorece la formación de ozono (O3). En cambio las radiaciones de longitud de onda superior a 290 nm favorecen la destrucción del ozono (O3) para formar dioxígeno O2 y oxígeno atómico (O), como se puede apreciar en la reacción [c]. Finalmente, el ciclo se completa conla destrucción de ozono como se indica en la reacción [d]. A ese conjunto de procesos se les denomina reacciones de Chapman. Parece claro que se establece un equilibrio entre la formación y la destrucción de ozono, en el que la concentración de éste oscila entre 0,03 y 0,08 ppm (partes por millón), alcanzando el máximo valor a unos 25 km de la superficie terrestre. Para expresar la cantidad deozono en la atmósfera se suele recurrir a las Unidades Dobson, UD (DU según la nomenclatura anglosajona). Se define la Unidad Dobson como la cantidad equivalente a 2.7 × 1020 moléculas de ozono por cada metro cuadrado. El valor medio para la superficie terrestre se corresponde con 300 DU y para comprender su magnitud, baste decir que todo el ozono de la atmósfera, en condiciones normales de presióny temperatura, tendría un espesor de tan sólo 3 mm si se pudiese concentrar sobre la superficie de la Tierra. Queda claro que las cifras en DU que se facilitan habitualmente, se refieren a la cantidad de ozono que se encuentra en la columna de aire sobre la que se realiza la medición y que dichos valores cambian en función de la latitud, la climatología o la estación del año. La ozonosfera...