Das ozon

Referat über Ozon von Nicole Baumgartner 1) Was ist Ozon? Der Name "Ozon" kommt aus dem griechischen ("ozein") und bedeutet soviel wie "riechen". Das Ozon ist ein süßlich riechendes, bläuliches Gas, dessen Moleküle aus drei Sauerstoffatomen bestehen. Die Atombindung des Ozons ist nicht sehr fest, so dass dieses mit allen Stoffen sehr heftig reagiert und diese oxidiert. Zur Spaltung des Ozonmoleküls ist eine beachtliche Energie von 284 Kilojoule pro Mol notwendig, wie sie zum Beispiel das UV-Licht besitzt. Es zerfällt folglich sehr leicht in molekularen (zweiwertigen) und atomaren Sauerstoff und ist daher sehr explosiv. 2) Wo kommt Ozon vor und welche Aufgabe hat es? In 15 bis 25 Kilometern Höhe, den erdfernen Schichten (Stratosphäre), spannt das Gas Ozon einen Schutzschirm rund um die Erde.

Diesen nennt man "Ozonschicht". Wie eine Sonnenbrille filtert das Ozon die für alle Lebewesen gefährlichen Bestandteile der ultravioletten Sonnenstrahlen (UV - Strahlen), die UVB -Strahlen zum Beispiel (= schädliche UV - Wellenlängen), weitgehend heraus. Diese würden sonst mit voller Kraft die Erdoberfläche erreichen, was das Leben auf der Erde wahrscheinlich unmöglich machen würde. "Bodennahes Ozon" in der Troposphäre ist eine negative Folgeerscheinung der Entstehung des Ozonlochs. In den erdnahen Luftschichten entsteht das schädliche und aggressive Ozon unter Einfluss des Sonnenlichtes durch UV-Bestrahlung der Schadstoffpartikel in der Luft. Ozonbildende Schadstoffe sind zum Beispiel Stickoxide (NO und NO ) und Kohlenmonoxid, aber auch flüchtige Kohlenwasserstoffe.

Sie sind Teile der Abgase aus Industrie, Handwerk, Heizungsanlagen, Kraftfahrzeugen, Kraftwerken und so weiter. 3) Wie entsteht Ozon? Treffen UVB - Strahlen (B steht für eine Wellenlänge von 270 - 320 Nanometer ) auf ein Sauerstoffmolekül, so wird dieses in zwei hochreaktive Sauerstoffatome, also Radikale, gespalten. Diese verbinden sich sehr schnell mit Sauerstoffmolekülen zu einem Ozonmolekül. UVB-Strahlen O ------------------ O۰ + O۰ Sauerstoffmolekül Sauerstoffradikal + Sauerstoffradikal O + O۰ --------- O Sauerstoffmolekül + Sauerstoffradikal Ozonmolekül Bei dieser endothermen Reaktion wird ein Teil der gefährlichen UVB - Strahlen verbraucht. Das so gebildete Ozon wird in der Stratosphäre durch UVB - Strahlen auch wieder aufgebrochen, das heißt es verbraucht wiederum Energie der UVB - Strahlen und schützt so die Atmosphäre vor selbigen. Durch die Spaltung des Ozonmoleküls in ein Sauerstoffatom und ein Sauerstoffmolekül steht sofort wieder ein Sauerstoffatom für die Bildung eines Ozonmoleküls zur Verfügung.

Unter konstanten Bedingungen entsteht so ein Ozongleichgewicht, das heißt, dass gleich viele Ozonmoleküle gebildet wie zerstört werden. 4) Wodurch wird Ozon zerstört? Schon im Jahre 1974 trat zum ersten Mal der Verdacht auf, das Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) langfristig Ozon in den erdfernen Schichten abbauen. Seit 1977 war über der Antarktis zum ersten Mal eine deutliche Abnahme des in der Stratosphäre gebildeten Ozons erkennbar. FCKW sind Kohlenwasserstoffe, bei denen die Wasserstoffatome durch Fluor- oder Chloratome ersetzt wurden. Durch diesen chemischen Austausch werden sie sehr stabil und - im Gegensatz zu den Kohlenwasserstoffen - fast untrennbar. Bis 1974 war FCKW ein sehr fortschrittliches Produkt, da es ungiftig und besonders stabil ist.

Die FCKW werden hauptsächlich als Treibmittel in Sprühdosen und als Blähmittel für Schaumstoffe, Lösemittel und als Kühlflüssigkeit in Kälte- und Kühlanlagen verwendet. Dank ihrer großen Stabilität sind sie in der Lage, innerhalb von 10 - 20 Jahren - ohne zerlegt zu werden - in die 10 - 50 Kilometer entfernte Stratosphäre zu gelangen. Die energiereichen UV-Strahlungsanteile brechen die FCKW-Moleküle auf und setzen ungebundene Chloratome frei. Das freie Chlor reagiert nun zu Ozon und es entstehen dabei normaler Sauerstoff und ein Chlormonoxidradikal. Das Chlormonoxid reagiert sofort wieder mit einem Sauerstoffatom es entstehen wiederum ein freies Chloratom und ein Sauerstoffmolekül. Das Chloratom zerlegt ein Ozon zu einem Sauerstoffmolekül und Chlormonoxid.

UV-Strahlen C Cl F ---------------- C Cl F + Cl Trichlorfluormethan Dichlorfluormethan + Chloratom Cl + O -------- Cl O + O Chloratom + Ozonmolekül Chlormonoxid + Sauerstoffmolekül Cl O + O --------- Cl + O Chlormonoxid + Sauerstoffatom Chloratom + Sauerstoffmolekül Dieser Vorgang wiederholt sich laufend, wobei jeweils ein Ozonmolekül zerstört wird. Ein freigesetztes Chloratom kann bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören, ehe es Bestandteil langlebiger Substanzen wird, also andere Reaktionspartner findet die es binden und so aus dem Kreislauf schleusen. Da der Transport der FCKW nach ihrer Freisetzung bis in die Stratosphäre viele Jahre dauert, wird das volle Ausmaß der angerichteten Schäden erst in den kommenden Jahrzehnten sichtbar werden. Selbst wenn heute keine FCKW mehr freigesetzt wurden, so wurde die Ozonzerstörung doch noch viele Jahre andauern. Durch den Mangel an Ozon gelangen heute immer mehr gefährliche UV-Strahlen auf die Erde, deren Energie nicht im Ozonkreislauf verbraucht werden konnten, da zu wenige Reaktionspartner zur Verfügung standen.

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