L’ozono è una molecola presente in natura e instabile.

Il gas puro ha un pallido colore azzurro cielo e un odore pungente. In greco antico, infatti significa “emanante un odore”. La molecola è composta da tre atomi di ossigeno (O3) e il suo peso molecolare è 48, ovvero tre volte l’atomo di ossigeno, che pesa 16, mentre l’ossigeno molecolare, presente nell’aria e costituito da 2 atomi di ossigeno, presenta un peso di 32.

Solubilità in acqua dell’ozono

La solubilità in acqua dell’ozono è molto più elevata rispetto all’ossigeno, circa 10 volte tanto. In termini tecnici, la solubilità (ml) in 100 ml di acqua (a 0° C) di entrambi, ozono e ossigeno, è rispettivamente di 49,0 ml e 4,89ml.

Di conseguenza, la grande solubilità in acqua dell’ozono permette un’immediata reazione con ciascun composto solubile o biomolecola presente nei fluidi biologici. Possono essere generati sia tracce di polimeri di ossigeno (O4) o polimeri di ozono (O6 e O9).

Tra gli agenti ossidanti, l’ozono è il terzo più potente dopo fluorina e persolfato, fatto che spiega la sua alta reattività.

Processo di formazione dell’ozono a partire dall’ossigeno

L’ozono è formato dall’ossigeno puro mediante un processo endotermico che richiede alti gradienti di voltaggio tra gli elettrodi del tubo di Siemens, secondo questa reazione chimica:

3O2 ↔ 2O3 − 68,400 cal.

dove si evince che tre molecole di Ossigeno producono due molecole di Ozono con la necessità di una grande quantità di energia.

La reazione è reversibile e, pertanto, l’ozono non è stabile ma tende a scomporsi nuovamente nell’ossigeno, in modo spontaneo, motivo per il quale non può essere immagazzinato.

Stabilità nell’ambiente delle molecole di ozono

La vita della molecola di ozono, detta anche emivita, dipende dalla temperatura, infatti a 20° C la concentrazione di ozono si dimezza in 40 minuti, a 30° C in 25 minuti, a -50° C dopo 3 mesi.

Le proprietà dell’ozono utili nell’atmosfera

A circa 22 km dalla superficie terrestre, in quella che si chiama stratosfera, esiste uno strato di ozono che può raggiungere la massima concentrazione in ppmv (parti per milione-volume).

Il mantenimento di questo strato di ozono è molto importante poiché tale gas assorbe la maggior parte della radiazione ultravioletta (UV) (<290 nm) emessa dal sole.

I raggi UV includono la banda UVA (316-400 nm) responsabile dell’abbronzatura, e le bande UVB e UVC (da 100 a 315 nm), che sono più aggressive perchè possono indurre mutazioni, accelerare l’invecchiamento cutaneo e promuovere la carcinogenesi, com’è stato recentemente dimostrato dall’incremento statistico dei carcinomi e dei melanomi.

La Natura è stata previdente poiché, grazie ai cianobatteri, appena la concentrazione di ossigeno ha iniziato ad aumentare nell’atmosfera terrestre circa 2,3 miliardi di anni fa, l’emissione solare di UV ha catalizzato la produzione di ozono (reazione di Chapman), in modo da poter controllare le radiazioni UV e proteggere i sistemi biologici sulla Terra:

O2 +UV (<242nm) → 2O3

Lo strato protettivo di ozono nella stratosfera è pressochè costante, in conseguenza di un equilibrio dinamico tra la reazione di formazione e la naturale dissociazione dell’ozono. Questo equilibrio è stato sovvertito nell’ultimo secolo, a causa di un progressivo aumento degli agenti inquinanti, prevalentemente ossido nitrico (NO) e clorina, derivati dai clorofluorocarboni (CFC), utilizzati nei circuiti refrigeranti, incautamente dispersi nell’ambiente. Un singolo atomo di clorina, mediante un meccanismo di reazione di catalisi, può distruggere migliaia di molecole di ozono.