L'ozono
L'ozono ha formula O3[12], è una molecola instabile, è un gas dal caratteristico odore agliaceo, le cui molecole sono formate da tre atomi di ossigeno. Christian Friedrich Schönbein ne fu lo scopritore, durante esperimenti di ossidazione lenta del fosforo bianco e di elettrolisi dell'acqua.
La sua struttura chimica è un ibrido di risonanza tra tre formule limite possibili:

che ne fa una molecola estrememante reattiva. È un energico ossidante e per gli esseri viventi è un gas altamente velenoso

L’ozono è presente in stratosfera ed anche in troposfera ed ha effetti differenti. In troposfera è spesso un inquinante (aree urbane):


In stratosfera è indispensabile per la sopravvivenza dell’uomo perchè blocca le radiazioni UV ad alta energia (UVC), responsabili di molte forme tumorali, in particolare il tumore alla pelle. L’ozono è il responsabile dell’assorbimento della componente ultravioletta della radiazione solare. In superficie normalmente non arrivano fotoni a lunghezza d’onda inferiore a 280 nm. In stratosfera è importante ricordare il ciclo di Chapman, così chiamato perché fu proposto da Sydney Chapman nel 1930, e riguarda la reattività delle molecole di O; O2 e O3 in stratosfera.


Sydney Chapman[13] (1888 – 1970) è stao un matematico e geofisico inglese, ideatore dell'omonimo ciclo.

Ciclo di Chapman:

  1. O2 + hv --> O(3P) + O(3P) (lambda<240 nm), reazione lenta
  2. O(3P) + O2 + M --> O3 + M reazione veloce
  3. O3 + hv --> O2 + O(3P) (lambda<320 nm) reazione veloce
  4. O3 + O(3P) --> 2O2 reazione lenta

dove M è una terza molecola indispensabile per stabilizzare il prodotto formatosi a partire dai due reagenti.

Le caratteristiche principali del modello di Chapman sono:

  1. Le due reazione di fotoscissione: nella prima l’ossigeno molecolare è fotolizzato dalla radiazione ultravioletta a lunghezza d’onda inferiore a 240 nm; nella seconda l’ozono è fotolizzato dalla radiazione ultravioletta, ma sono sufficienti fotoni meno energetici (lambda< 320 nm)
  2. L’ossigeno atomico O(3P) è un biradicale e reagisce rapidamente con altro O2, formando ozono
Il tempo di residenza dell'ossigeno atomico è molto piccolo sia nella bassa sia nell'alta stratosfera, mentre l'ozono mantiene alti livelli di concentrazione, dato che si riforma continuamente nel ciclo di Chapman. Il rapporto di O/O3 è di circa 0,028 e quindi si può approssimare la concentrazione degli Ox (Ox=O+O3) a quella dell'ozono. La concentrazione totale di ozono può comunque subire delle flessioni in stratosfera ad opera soprattutto di cicli autocatalitici; questi cicli coinvolgono:
  1. i radicali idrossido/idroperossido
  2. gli ossidi di azoto e gli aloderivati
Questi cicli possono essere influenzati anche dalle attività antropiche.


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