Introduction

On parle souvent de la couche d'ozone. En effet, la couche d'ozone ou ozonosphère correspond à la partie de la stratosphère qui contient une quantité relativement importante d'ozone avec une concentration de l'ordre de un pour cent mille.

Définition

L'ozone est le gaz O3. Il s'agit donc d'une variété allotropique de l'oxygène O.

L'ozone est une substance chimique formée par trois atomes d'oxygène portant le numéro 8 dans la classification périodique des éléments.

Identification
Nom UICPAOzone
N° CAS10028-15-6
N° ECHA100.030.051
N° CE233-069-2
CouleurGaz incolore ou bleuâtre
Propriétés notablesOdeur caractéristique
Propriétés chimiques
Formule bruteO3
Masse molaire47,9982 g.mol-1
Moment dipolaire0,53373 D
Propriétés physiques
Point de fusion- 192,5°C
Point d'ébullition- 111,9°C
Solubilité dans l'eau à 0°C1 g.L-1
Masse volumique2,144 g.L-1

Définitions

  • Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
  • Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
  • Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux

Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque.

Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.

L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science.

L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.

Généralités

L'ozone possède une odeur caractéristique ressemblant fortement à celle de l'eau de javel. Il est donc facile de le repérer.

L'ozone tire son nom de l'Allemand Ozon qui est lui même dérivé du Grec ozô signifiant exhaler une odeur. Egalement connu sous le nom de trioxygène, il se présente sous une forme triatomique formées de trois atomes d'oxygène faisant alors de l'ozone une variété allotropique de l'oxygène bien qu'elle soit nettement moins stable que le dioxygène puisque l'ozone tend de façon naturelle à se décomposer.

L'allotropie est la faculté de certains corps simples d'exister sous plusieurs formes cristallines ou moléculaires différentes.
Une forme allotropique peuvent avoir des propriétés physique, comme la couleur et la dureté, et une réactivité chimique différentes même si elles sont composées d'atomes identique
Les transformations d'une forme allotropique à l'autre peuvent être induites par des changements de pression et de température ou même par une réaction chimique. Certaines formes ne sont stables que sous certaines conditions définies de température et de pression

Lorsque l'ozone se liquéfie à 161,3 K, il se présente sous la forme d'un liquide bleu foncé mais prend la forme d'un solide pourpre dès 80,7 K. Lorsqu'il se trouve à température ambiance, le trioxygène prend la forme d'un gaz bleu pâle à l'odeur très caractéristique.

L'instabilité de cette substance se manifeste très largement lorsqu'elle se trouve dans un état condensé. En effet, une tendance à l'explosion se présentera lorsque la concentration en ozone est suffisamment significative. De plus, l'ozone se décompose en dioxygène, de formule O2, à une vitesse variant selon de nombreux paramètres comme la température, l'humidité de l'air, la présence éventuelle de catalyseurs tels que l'hydrogène ou encore un contact ou non avec une surface solide.

Alors que le dioxygène reste inodore pour le nez humain, l'ozone peut être détecté par l'Homme dès que sa concentration dépasse les 0,01 ppm. Son odeur est très caractéristique et rappelle beaucoup l'eau de Javel. Il faut néanmoins être prudent car ce gaz peut être toxique lorsqu'il est respiré en grandes quantités et provoque la toux.

Bien que l'ozone soit présent de façon naturelle dans l'atmosphère terrestre, formant par ailleurs une couche entre 13 et 40 km d'altitude dans la stratosphère, permettant alors d'intercepter près de 97% des rayons UV du Soleil, l'ozone reste un gaz très polluant pour les basses couches de l'atmosphère comme la troposphère. Lorsqu'il est présent dans cette couche, il va agresser le système respiratoire de la faune et peut même provoquer des brûlures chez la partie la plus sensible de la flore. En effet, l'ozone est un oxydant qui va agir sur les cellules vivantes et provoquer une corrosion accélérée des polymères. On appelle ce phénomène le craquelage d'élastomères par l'ozone.

Protocole de Montréal en 1987

On parle très souvent durant l'été de pollution à l'Ozone. Il s'agit en fait de production d'Ozone dans la partie basse de l'atmosphère par réaction d'hydrocarbures et autres composés organiques volatils avec les rayons UV. Il faut savoir que, pour l'Homme et les autres êtres-vivants, ce cas très très dangereux.

L'objectif est la réduction de moitié de leur production et de leur émission à l'horizon 2000.Quelques modifications à cet accord ont été adoptés par la suite de l' avancée de la recherche scientifique et de la meilleure compréhension du problème, le dernier a eu lieu en 1992. Un accord a été trouvé sur le contrôle de la production d'halocarbures par l'industrie jusqu'en 2030. Les principaux CFC ne sont plus produits par aucun des pays signataire après la fin de l'année 1995, excepté en quantités limitées pour des usages primordiaux comme en médecine.

Les pays membres de la Communauté Economique Européenne ont même adopté des mesures encore plus fortes que celles demandées par le protocole de Montréal. Reconnaissant leurs responsabilités vis-à-vis de l'environnement et de la planète, ils se sont mis d'accord pour stopper toute production des principaux CFC au début de l'année 1995. Des délais plus courts pour mettre fin à l'utilisation d'autres substances réduisant la couche d'ozone ont également été adoptés.

Les premières estimations laissent à penser que ces restrictions pourraient conduire à un retour à la normale vers 2050; l'Organisation Météorologique Mondiale estime que cela aura lieu en 2045 , mais de récents travaux suggèrent que le problème est peut-être, de plus grande échelle qu'on ne le pensait auparavant.

La décomposition de l'Ozone

L'Ozone, selon le milieu dans lequel il se trouve, se décomposera plus ou moins rapidement car il réagira avec celui-ci.

L'ozone est une substance chimique qui possède une demi-vie relativement courte et cela est encore plus marquant lorsque la réaction se produit dans l'eau où il se décomposera en radicaux -OH. Cependant, et comme cela a pu être dit précédemment, différents facteurs peuvent influencer la vitesse de décomposition de l'ozone.

La demi-vie correspond au temps mis par une substance afin de perdre la moitié de son activité pharmacologique ou physiologique.

La température

La température correspond au facteur ayant le plus d'influence sur la demi-vie de l'ozone. Il peut également être intéressant de noter que l'ozone est moins soluble dans l'eau, en plus d'être moins stable, lorsque la température augmente.

Dans l'airDans l'eau à pH 7
Température (°C)Demi-vieTempérature (°C)Demi-vie
- 503 mois1230 minutes
-3518 jours2020 minutes
-258 jours2515 minutes
203 jours3012 minutes
1201 heure et 30 minutes358 minutes
2501,5 seconde

Le pH

Lorsqu'il est dissous dans l'eau, l'ozone va se décomposer de façon partielle en radicaux -OH. Ainsi, si le pH de l'eau vient à augmenter, alors la décomposition de l'ozone va s'accélérer et la formation des radicaux -OH augmentera.

Rappel

Le pH, ou encore potentiel hydrogène, correspond à une mesure de l'activité chimique de ce qu'on appelle les hydrons dans une solution. Mais vous les connaissez plus certainement sous le nom de protons ou encore ions hydrogènes. De façon plus particulière, ces protons, dans une solution aqueuse, se présent sous la forme de l'ion hydronium qui représente le plus simple des ions oxonium.

Le pH est, le plus souvent, utilisé afin de mesurer l'acidité ou encore la basicité du solution. On peut alors la déterminer avec l'échelle suivant dans le cas d'un milieu aqueux à 25°C :

  • une solution de pH égal à 7 est considérée comme étant neutre ;
  • une solution de pH inférieur à 7 est considérée comme étant acide. De ce fait, plus son pH diminue, plus elle est acide ;
  • une solution de pH supérieur à 7 est considérée comme étant basique. De ce fait, plus son pH augmente, plus elle est basique.

Mais la définition que nous connaissons aujourd'hui du pH, définition de Sorensen, n'a été officiellement reconnue qu'à partir du milieu du XXe siècle par l'UICPA.

Cette définition est donc celle que nous retrouvons dans les manuels scolaire et s'énonce ainsi :

    \[ pH = - \log \left( a _ { \text { H } } \right) \]

Avec aH, également noté aH+ ou [H+], qui correspond à l'activité des ions hydrogène H+. aH correspond donc à une grandeur sans dimension tout comme le pH.

Néanmoins, cette définition ne nous permet pas d'obtenir des mesures directes du pH ni même des calculs. En effet, le pH dépend uniquement de l'activité des ions hydrogènes. De ce fait, le pH dépend de plusieurs autres facteurs découlant de cette activité. On peut par exemple parler de l'influence du solvant ou encore de la température.

Il reste cependant possible d'obtenir des valeurs approchées du pH en utilisant ce calcul. Pour cela, il est nécessaire de faire appel à des définitions de l'activité.

Cette définition formelle ne permet pas des mesures directes de pH, ni même des calculs. Le fait que le pH dépende de l’activité des ions hydrogène induit que le pH dépend de plusieurs autres facteurs, tels que l’influence du solvant. Toutefois, il est possible d’obtenir des valeurs approchées de pH par le calcul, à l’aide de définitions plus ou moins exactes de l’activité.

La concentration en solides dissous

L'ozone, lorsqu'il est dissous dans l'eau, va réagir avec une très grande variété de matière comme des composés organiques ou encore des virus et bactérie par un phénomène que l'on appelle oxydation. En effet, l'ozone va se décomposer en dioxygène.

Il peut être intéressant de noter que l'ozone se décompose de façon plus rapide dans de l'eau de ville que dans de l'eau distillée.

L'environnement

L'ozone sous forme gazeux présente, de façon théorique, une demi-vie plus longue que l'ozone dissous dans l'eau. Cependant, dans la pratique, l'ozone va provoquer l'oxydation des éléments se trouvant autour de lui que ce soit des métaux, des murs ou même des cellules réduisant de ce fait sa demi-vie à quelques secondes.

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (Aucun vote)
Loading...

Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide