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Produção de Ozono

O ozono é o estado triatómico do oxigénio, ou seja, é uma molécula composta por três átomos de oxigénio com o símbolo químico O3.  Em 1856, Thomas Andrews mostrou que o ozono era formado apenas por oxigénio e, em 1863, Soret estabeleceu a relação entre o oxigénio e o ozono ao descobrir que três volumes de oxigénio produzem dois volumes de ozono.

Solution Ozone About Ozone Generation Formula Image

A formação de ozono é endotérmica. O ozono é termodinamicamente instável e volta-se a transformar espontaneamente em oxigénio.

Na estratosfera terrestre, a produção de ozono ocorre naturalmente (com concentrações entre 5 e 10 ppm), protegendo o planeta e os seus habitantes ao absorver a radiação ultravioleta de comprimento de onda 290-320 nm (Ullmann’s, 1991).

Estruturas de Ressonância do Ozono

Solution Ozone About Ozone Generation Resonance Structure of Ozone Image

O ozono (O3), ou trioxigénio, é uma molécula triatómica que consiste em três átomos de oxigénio. É um alótropo de oxigénio muito menos estável do que o alótropo diatómico (O2), decompondo-se com uma meia-vida de cerca de meia hora na baixa atmosfera em O2. O ozono é diamagnético, o que significa que seus eletrões estão todos emparelhados. Em contraste, o O2 é paramagnético, contendo dois eletrões desemparelhados.

De acordo com evidências experimentais de espectroscopia de microondas, o ozono é uma molécula curva, com simetria C2v (semelhante à molécula de água). As distâncias O – O são de 127,2 pm (1,272 Å). O ângulo O – O – O é de 116,78 °. O átomo central é sp² hibridizado com um único par.

O ozono é uma molécula polar com um momento de dipolo de 0,53 D. A molécula pode ser representada como uma ressonância híbrida com duas estruturas contribuintes, cada uma com uma única ligação de um lado e dupla ligação do outro. O arranjo possui uma ordem geral de adesão de 1,5 para ambos os lados.

Solution Ozone About Ozone Generation Structure of Ozone Image

O ozono é naturalmente produzido na Natureza

Na natureza, podemos encontrar o ozono na estratosfera e nos níveis da troposfera. A produção de ozono é produzida naturalmente na alta atmosfera (estratosfera) através da radiação ultravioleta, criando a camada de ozono que absorve 9990 radiações ultravioleta nocivas do sol. Da mesma forma, os raios irão produzir ozono através da excitação elétrica das moléculas de oxigénio. O oxigénio é muito estável, mas pode ser separado em moléculas únicas por energia excessiva. Uma molécula de oxigénio é muito reativa, daí o termo oxidação.

In stratosphere ozone is formed and dissociated reversibly. Ozone generation happens in nature by lightning and can be smelled after a storm. It is one of nature’s most powerful oxidizers. Ozone generation is done by converting Oxygen (O2) into Ozone (O3). Oxidizers are a class of chemicals that break down organic substances. Na estratosfera, o ozono é formado e dissociado reversivelmente. A produção de ozono ocorre na natureza através de raios e pode ser cheirada após uma tempestade. É um dos oxidantes mais poderosos da natureza. A produção de ozono é feita pela conversão de oxigénio (O2) em ozono (O3). Os oxidantes são uma classe de produtos químicos que decompõem as substâncias orgânicas.

Tempestades

raio geração ozono ozone generation lightning

Durante um relâmpago, os eletrões movem-se para cima e para baixo no caminho criado até que a carga seja neutralizada. Isso cria muito calor e vácuo para se desenvolver na atmosfera, que depois entra em colapso, daí a onda de choque que ouvimos como trovão. Portanto, as moléculas de oxigénio são bastante reativas e podem religar-se em ozônio em vez de oxigénio sob essas condições.

Radiação Ultravioleta

Solution Ozone About Ozone Generation Heat Image

A radiação ultravioleta na faixa de 160 – 240 nm irá criar ozono a partir do oxigénio. A radiação ultravioleta do sol atinge uma molécula de oxigénio diatómica e divide-a em dois átomos de oxigénio. O ozono é criado pela fotólise da molécula de oxigênio (O2). Isso irá interromper a molécula e irá criar átomos de oxigénio (O) que então se anexarão a quaisquer moléculas individuais de oxigénio (O2) para criar o ozônio (O3).

Como é que o Ozono pode ser produzido pelo Homem?

O ozono não pode ser armazenado, por isso o ozono deve ser produzido no local e deve ser usado assim que for produzido. Para além da sua ocorrência natural na natureza, o Ozono pode ser produzido por geradores de ozono.

Descarga de Corona

corona discharge ozone generation descarga corona geração de ozono

A descarga coronal é o tipo mais comum de gerador de ozono para a maioria dos usos industriais e pessoais. Embora existam variações do método de descarga coronal de “faísca quente” de produção de ozono, incluindo geradores de ozono de grau médico e industrial, essas unidades geralmente funcionam através de um tubo de descarga corona. São normalmente económicos e não requerem uma fonte de oxigénio diferente do ar ambiente para produzir concentrações de ozono de 3 a 6%. Flutuações no ar ambiente, devido ao clima ou outras condições ambientais, causam variabilidade na produção de ozono. No entanto, também podem usar um secador de ar (para reduzir ou eliminar a formação de ácido nítrico, removendo o vapor de água e aumentar a produção de ozono) ou um concentrador de oxigénio (para aumentar a produção de ozono e reduzir ainda mais o risco de formação de ácido nítrico, removendo não apenas o vapor de água, mas também a maior parte do nitrogênio).

Luz Ultravioleta

geração ozono ultravioleta ozone generation uv

Os geradores de ozono UV, ou geradores de ozono ultravioleta a vácuo (VUV), empregam uma fonte de luz que gera uma luz ultravioleta de banda estreita, um subconjunto daquela produzida pelo sol. Os geradores de ozono UV utilizam luz UV no comprimento de onda de 185 nanômetros que brilha no gás de alimentação que flui através de uma câmara de tubo adequada. Os geradores de ozono UV usam o ar ambiente para a produção de ozono, nenhum secador de ar ou concentrador de oxigênio são usados, portanto, esses geradores tendem a ser mais baratos. No entanto, os geradores de ozono UV produzem, geralmente, ozono com uma concentração baixa, o que limita a taxa potencial de produção de ozono. Outra desvantagem desse método é que requer que o ar ambiente (oxigénio) seja exposto à fonte de UV por um período mais longo, e qualquer gás que não seja exposto à fonte de UV não será tratado. As lâmpadas UV solarizam com o tempo, exigindo substituição periódica.

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