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Ozon | eLexikon | Chemie - Metalloide

️Peter Hug, Sollrütistr. 24, CH-3098 Schliern b. Köniz

Ozōn

(aktiver, polarisierter Sauerstoff), eine Modifikation des Sauerstoffs, welche sich durch ¶

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eigentümlichen phosphorigen Geruch (daher der Name) und durch viel stärkeres Oxydationsvermögen von gewöhnlichem Sauerstoff unterscheidet. Die Atmosphäre enthält nach Jahres- und Tageszeiten, klimatischen und lokalen Verhältnissen schwankende geringe Mengen man kann dasselbe auch künstlich darstellen, doch gelingt es immer nur, Sauerstoff oder Luft mehr oder minder stark zu ozonisieren, niemals den Sauerstoff vollständig in Ozon umzuwandeln. Das Ozon läßt sich auch aus einem derartigen Gasgemisch nicht abscheiden, und reines Ozon ist daher noch nicht bekannt.

Schönbein entdeckte das Ozon 1840 bei der elektrochemischen Zersetzung des Wassers, bei welcher der frei werdende Sauerstoff durch Ozongehalt einen eigentümlichen Geruch besitzt. Denselben Geruch bemerkt man auch in der Nähe einer thätigen Elektrisiermaschine [* 3] (van Marum 1785), und wenn zahlreiche elektrische Funken durch Luft oder Sauerstoff schlagen. Seit dem Altertum kennt man den »Schwefelgeruch«, welchen ein Blitzstrahl in geschlossenen Räumen zurückläßt, und dieser Geruch ist ohne Zweifel auf Ozon, gebildet durch den mächtigen elektrischen Funken, zurückzuführen.

Elektrische [* 4] Apparate benutzt man auch zur Darstellung von Ozon. Das einfache Siemenssche Instrument besteht z. B. im wesentlichen aus zwei konzentrisch ineinander steckenden Glasröhren mit Stanniolbelegung der innern Röhre an der innern und der äußern Röhre an der äußern Wand. Die innere Röhre ist an einem Ende geschlossen und so in die äußere eingeschmolzen, daß ein Zwischenraum zwischen beiden bleibt, durch welchen man den zu ozonisierenden Sauerstoff leitet.

Die äußere Röhre ist an einem Ende zu einem dünnen Ansatzrohr ausgezogen, ein ähnliches ist am andern angelötet. Bringt man nun die von den Polen eines Ruhmkorffschen Induktionsapparat ausgehenden Drähte mit dem Stanniolbelag der beiden Röhren [* 5] in Verbindung, so beginnt der Zwischenraum zu leuchten, und der in ihm befindliche Sauerstoff wird ozonisiert. Ozon entsteht auch bei vielen chemischen Prozessen, z. B. wenn Phosphor halb unter Wasser an der Luft sich oxydiert, und vielleicht wird bei allen Oxydationsprozessen der Sauerstoff zunächst ozonisiert. So sind die Gase [* 6] im äußern Mantel der Flamme [* 7] einer Weingeistlampe oder eines Bunsenschen Brenners stark ozonhaltig, und wenn man ätherische Öle, [* 8] wie Terpentinöl, Zitronenöl, Wacholderöl, in einer nur halb gefüllten Flasche, [* 9] namentlich am Sonnenlicht, einige Zeit stehen läßt und öfters schüttelt, so werden sie stark ozonhaltig und wirken sehr kräftig oxydierend.

Hierbei verläuft jedenfalls, wie beim Liegen des Phosphors an der Luft, ein Oxydationsprozeß; aber auffallenderweise wird mehr Sauerstoff ozonisiert, als sich unmittelbar mit dem Phosphor oder dem Öl verbindet. Manche sauerstoffreiche Verbindungen, wie die Superoxyde des Silbers, Baryums, Wasserstoffs, mangansaures, übermangansaures und überjodsaures Kali, entwickeln mit Schwefelsäure [* 10] bei nicht erhöhter Temperatur ozonhaltigen Sauerstoff; man entdeckte Ozon endlich auch im Luftstrom einer Gebläsemaschine und fand den Ozongehalt der Atmosphäre bei starkem Wind erhöht.

Wenn Sauerstoff ozonisiert wird, verringert sich gleichzeitig sein Volumen (höchste erreichte Volumverminderung 10 Proz.); zerstört man dann das Ozon durch Erhitzen, so wird auch das ursprüngliche Volumen wiederhergestellt. Man hat ermittelt, daß Ozon gerade 1,5mal so dicht ist als gewöhnliches Sauerstoffgas, und daraus gefolgert, daß das Molekül des Ozons 3 Atome Sauerstoff enthalte, während das Molekül des gewöhnlichen Sauerstoffs zweiatomig ist. Bei -55° durch sehr schwache elektrische Entladungen stark ozonisierter Sauerstoff erscheint in etwa 1 m starker Schicht bläulich, und wenn man ihn stark komprimiert, wird er dunkelblau. Ozon scheint viel leichter komprimierbar zu sein als Sauerstoff, doch ist die Darstellung von flüssigem Ozon noch nicht gelungen. Ozon riecht eigentümlich durchdringend und so intensiv, daß es selbst in 500,000facher Verdünnung bemerkbar ist; beim Einatmen reizt es die Respirationsorgane ähnlich wie Chlor. 1 Liter Wasser löst bei Abwesenheit von Stickstoff 8 cbm Ozon, doch wird dasselbe bei Berührung mit Wasser allmählich in gewöhnlichen Sauerstoff übergeführt.

Bei gewöhnlicher Temperatur kann trocknes Ozon in Glasröhren sehr lange aufbewahrt werden, beim Erwärmen zersetzt es sich allmählich, und bei 237° verwandelt es sich fast augenblicklich in gewöhnlichen Sauerstoff. Ganz ähnlich wie die Wärme [* 11] wirken Silberoxyd, Mangansuperoxyd und Glaspulver. Ozon wirkt, wie erwähnt, höchst energisch oxydierend auch schon bei gewöhnlicher Temperatur, meist aber nur bei Gegenwart von Wasser; es greift Quecksilber und Silber sehr energisch an, verwandelt Blei, [* 12] Bleioxyd, Thalliumoxydul, Manganoxydul in Superoxyde, oxydiert Arsen zu Arsensäure, Schwefel, Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäure, Schwefelmetalle zu Sulfaten, Ammoniak zu salpetriger Säure und Salpetersäure, Alkohol zu Aldehyd und Essigsäure; es macht aus Jodkalium Jod frei, welches durch seine eigne Farbe oder bei Gegenwart von Stärke [* 13] durch Bildung von tief dunkelblauer Jodstärke erkennbar wird.

Mit jodkaliumhaltigem Stärkekleister bestrichenes Papier dient daher zur Nachweisung des Ozons. Rotes Lackmuspapier, mit Jodkaliumlösung befeuchtet, wird durch Ozon infolge der Bildung von Ätzkali gebläut; frisch bereitete Guajaktinktur wird ebenfalls durch Ozon gebläut; Papier, mit schwefelsaurem Manganoxydul oder mit Thalliumoxydullösung getränkt, wird unter Bildung von höhern Oxydationsstufen gebräunt. Diese Reaktionen sind aber zum Nachweis von Ozon in der atmosphärischen Luft nicht brauchbar, weil sie auch durch stets vorhandenes Wasserstoffsuperoxyd, durch salpetrige Säure und Chlor hervorgebracht werden.

Überdies sind die Angaben jener Reagenzien sehr stark von dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft abhängig. Das einzige Mittel, Ozon von Wasserstoffsuperoxyd zu unterscheiden, ist metallisches Silber. Ozon zerstört organische Farbstoffe, namentlich auch Indigo, [* 14] ebenso Fäulnisgase und Miasmen, überhaupt sehr viele organische Substanzen, während andre nur bis zu einem gewissen Punkt umgewandelt werden. Nitroglycerin, Schießbaumwolle, Jodstickstoff, Borstickstoff und pikrinsaure Alkalien explodieren in ozonreicher Luft.

Schönbein, welcher 1840 das Ozon entdeckte, glaubte, daß es zwei Modifikationen des Sauerstoffs gäbe: elektropositives Ozon und elektronegatives Antozon;

bei der Polarisation [* 15] sollte das Sauerstoffgas in diese beiden Modifikationen zerfallen, welche bei ihrer Vereinigung wieder gewöhnliches Sauerstoffgas gäben.

Über die Existenz des Antozons ist bis in die neueste Zeit viel gestritten worden; jetzt scheint sicher zu sein, daß das Antozon nicht gleichzeitig mit dem Ozon, sondern erst bei Zerstörung des letztern bei Gegenwart von Wasser gebildet wird und nichts ist als Wasserstoffsuperoxyd. Nach neuern Untersuchungen soll der im Terpentinöl gelöste Sauerstoff kein Ozon, sondern Sauerstoff im Zustand freier Atome sein, und für diesen ist nun der Name Antozon vorgeschlagen worden. Würde sich diese Annahme bestätigen, so hätten ¶

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wir drei Modifikationen des Sauerstoffs zu unterscheiden:

Dies neue Antozon wäre aber von dem Schönbeinschen ganz verschieden, da man sich nicht aus seiner Vereinigung mit Ozon den gewöhnlichen Sauerstoff konstituiert denken kann.

Das Ozon als Bestandteil der Atmosphäre spielt offenbar vermöge seiner chemischen Eigenschaften eine große Rolle im Haushalt der Natur. Der Ozongehalt der Luft ist stets nur äußerst gering (100 Lit. Luft enthalten 0,000002-0,00001 g Ozon); aber man bemerkt auch stets nur den augenblicklich disponibeln Rest des überhaupt sich bildenden Ozons, weil das letztere immer sehr bald Gelegenheit findet, sich mit oxydierbaren Körpern zu verbinden. Zuverlässige Methoden zur Bestimmung des Ozongehalts der Luft sind nicht bekannt, doch gibt die Farbenveränderung der erwähnten ozonometrischen Papiere (Ozonometer) einigen Anhalt [* 17] zur Schätzung desselben, wenn man Feuchtigkeitsgehalt und Bewegung der Luft mit in Betracht zieht, was bisher durchaus nicht immer geschehen ist.

Mittels dieser Papiere hat man gefunden, daß Zimmerluft niemals Ozon enthält. Im Freien ist relativ feuchte Luft ozonreicher als trockne, und parallel dem Steigen und Fallen [* 18] des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Lauf des Jahrs erreicht der Ozongehalt vom März bis Mai sein Maximum, vom September bis November sein Minimum. Süd- und Südwestwind erhöht mit der Feuchtigkeit den Ozongehalt der Luft, während Ost- und Nordostwind ihn herabdrückt. Bei feuchtwarmer, regnerischer, stürmischer Witterung und bei Gewitter ist die Luft in der Regel sehr ozonreich, bei starkem Nebel aber ganz ozonfrei: Mit der Stärke des Windes wächst der Ozongehalt, aber Blitze zeigen nur einen geringen, oft gar keinen Einfluß.

Die Nähe der Meere und großer Seen, Wälder, feuchte Gebirgshöhen wirken günstig auf den Ozongehalt der Luft. Im Wald ist aber nicht die Sauerstoffausatmung des Laubes als Ozonquelle zu betrachten, sondern wahrscheinlich nur die Feuchtigkeit; ebenso bildet feuchter Boden an seiner Oberfläche Ozon, und dadurch erklärt sich die bleichende Wirkung einer Schnee- oder feuchten Rasendecke. Enthält der Boden aber faulende organische Stoffe, so wirken die aus ihm aufsteigenden Gase desozonisierend; daher ist die Luft in dicht bevölkerten Städten ozonfrei, und auch in der Nähe von Dungstätten, Viehställen etc. findet man in der Regel kein Ozon, im Wald aber die größte Ozonmenge in den Wipfeln der Bäume.

Die Wirkung des Ozons in der Luft besteht vor allem in der Zerstörung von Fäulnisgasen, die aus zerfallenden Pflanzen- und Tierstoffen aufsteigen, und man hat deshalb auch dem der Atmosphäre eine große Bedeutung für das Auftreten epidemischer Krankheiten zugeschrieben. Die Luft enthält im Herbst am wenigsten Ozon; in dieser Zeit werden auch Darmkatarrhe, Ruhrkrankheiten häufiger, es entstehen Choleraepidemien, Malariakrankheiten, Typhusepidemien etc. Ob nun aber thatsächlich Beziehungen zwischen beiden Erscheinungen bestehen, ist bis jetzt noch völlig ungewiß.

Man ist auch noch weiter gegangen und hat die Salubrität der Luft im allgemeinen nach dem Ozongehalt bemessen wollen. Das Ozon wirkt aber keineswegs direkt günstig auf den Körper. Ozonisierter Sauerstoff, welcher höchstens 10 Proz. Ozon enthält, tötet kleine Tiere, welche man darin atmen läßt. Die Respiration wird dabei verlangsamt, der Puls geschwächt und das Blut in allen Körperteilen in venöses verwandelt. Diese Wirkung ist auf das hohe Volumgewicht des Ozons (24), welches das der Kohlensäure noch übertrifft und darum die Diffusion [* 19] der Kohlensäure aus dem Blut verzögert, zurückzuführen.

Außerdem aber wirkt das Ozon reizend auf die Schleimhäute, zerstörend auf die Gewebe, [* 20] und man hat es geradezu eins der energischten Gifte genannt. Ebenso wie die Infektionskrankheiten mit dem geringen Ozongehalt der Luft im Herbst in Verbindung gebracht sind, hat man auch die Krankheiten der Atmungsorgane, Katarrhe und Lungenentzündungen mit den Schwankungen des Ozongehalts der Luft verglichen und gefunden, daß jene Krankheiten gleichzeitig mit dem Ozongehalt ihr Maximum erreichen und mit dem letztern schnell abnehmen.

Nachts ist die Luft ozonreicher als am Tag, und man weiß, wie leicht man sich in der Nachtluft einen Katarrh zuzieht. Nach allem diesem erscheint die Anwendbarkeit des Ozons zu Heilzwecken mindestens unsicher; die Benutzung einer Ozonlösung (Ozonwasser) ist aber, ganz abgesehen von deren zweifelhafter Natur, an sich sehr unrationell, weil ihr Ozongehalt im Magen [* 21] jedenfalls völlig zerstört wird und sicher auch nicht die geringste Menge Ozon ins Blut gelangt. Auch bei der Einatmung zerstäubten Ozonwassers wird das Ozon schon auf dem Weg zu den Respirationsorganen völlig zersetzt.

Überdies ist nachgewiesen, daß in den Lungen, wahrscheinlich durch den Blutfarbstoff, der eingeatmete Sauerstoff ozonisiert wird, so daß also der Körper jedenfalls viel mehr Ozon selbst erzeugt, als man ihm zuführen kann. Dieser Thatsache gegenüber scheint auch der höhere Ozongehalt der Luft im Wald oder im Gebirge für die Salubrität derselben mindestens von geringem Wert und nur insofern wichtig zu sein, als er unzweideutig die Reinheit der Luft darthut, während die Abwesenheit von dem Verdacht Raum gibt, daß die Luft der Gesundheit schädliche Stoffe enthalte.

Man hat auch versucht, das Ozon technisch zu benutzen; doch fehlt bis jetzt eine hinreichend wohlfeile Ozonquelle. Rasenbleiche und Desinfektion [* 22] mittels ätherischer Öle beruhen allerdings auf Ozonwirkung, ebenso das Bleichen von Elfenbein mit Terpentinöl am Licht [* 23] und an der Luft; die Darstellung von ozonreicher Luft und deren Benutzung zur Darstellung von Essigsäure und zur Reinigung von Alkohol scheint aber mindestens aus dem Versuchsstadium noch nicht herausgetreten zu sein.

Vgl. Dachauer, Ozon (Münch. 1864);

Meißner, Untersuchungen über den elektrischen Sauerstoff (Götting. 1869);

Hammerschmied, Das Ozon und seine Wichtigkeit im Haushalt der Natur und des menschlichen Körpers (Wien [* 24] 1873);

Fox, Ozone and Antozone (Lond. 1873);

Day, Ozone in relation to health and disease (das. 1879);

Engler, Historisch-kritische Studien über das Ozon (Leipz. 1880).