Ozone - Définition

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Découverte

L'ozone a été découvert pour la première fois en 1781 par Martin von Marum puis la molécule fut isolée en 1839 par le chimiste suisse Christian Friedrich Schönbein. Il le dénomma ainsi en se référant à la racine grecque ozein (exhaler une odeur, sentir). La relation entre l’ozone et les oxydes d’azote a été mise en évidence dans les années 1970 par Paul Josef Crutzen, prix Nobel de chimie 1995.

Production en laboratoire

Machine électrostatique de Whimshurst, parfois utilisée comme générateur d'ozone pour des applications pédagogiques

Un appareil de laboratoire couramment utilisé pour la démonstration de production d'ozone était la machine électrostatique de Whimshurst : elle utilisait la mise en rotation par une manivelle de deux plateaux isolés identiques, mais tournant en sens inverse. Des balais collectent l'électricité statique produite par le frottement, ils déchargent les plaques en produisant un arc électrique autour duquel apparait de l'ozone (alors diffusé dans l'air).

De l’ozone peut être produite par électrolyse en utilisant une batterie de 9 V, une cathode de graphite, une anode de platine et l’acide sulfurique comme électrolyte. Les demi-réactions qui ont lieu sont :

3HO → O + 6H+ + 6e- ΔEo = -1,53 V
6H+ + 6e- → 3H ΔEo = 0 V
2HO → O + 4H+ + 4e- ΔEo = -1,23 V

Trois équivalents d’eau sont utilisés pour produire un équivalent d’ozone. Cette réaction est en compétition avec celle de formation d’oxygène.

Production industrielle

Une production industrielle d'ozone est permise par plusieurs techniques :

  • exposition d'air à des radiations ultraviolettes de courtes longueurs d’ondes émises par une lampe à vapeurs de mercure
  • décharge à froid dite décharge corona ou décharge à effet corona, dans un champ électrique élevé.
    L’appareil de décharge est constitué de deux plaques de métal séparées par une couche d’air et un isolant électrique de constante diélectrique élevée, comme le mica ou un verre borosilicaté. Une différence de potentiel élevée est appliquée entre les deux plaques, ce qui entraîne la dissociation des molécules d’oxygène de la couche d’air et leur recombinaison en ozone.
    Une couronne peut être présente mais le champ électrique est maintenu à une valeur inférieure à celle qui entraînerait l’apparition d’un arc électrique et d’un plasma.

Pollution à l'ozone

L'ozone est l'un des polluants de l'air dangereux pour la santé au-delà de certains seuils.
Il fait l'objet de modélisations et prévisions accessibles. Chaque été, en France, c'est la région Provence Alpes Côte d’Azur, et plus particulièrement les Bouches-du-Rhône, qui est la plus touchée par les pics de pollution à l’ozone. Résultant de l'action du rayonnement solaire sur certains polluants automobiles et industriels, l'ozone touche tout particulièrement les zones industrialisées ayant un fort ensoleillement. Cette pollution a un impact très important sur la santé. En effet, l'ozone provoque des irritations des bronches, pouvant être très importantes chez les populations les plus sensibles. En avril dernier, une étude américaine a montré que l’ozone, même à faible dose, était directement associé à la survenue des crises d’asthme chez les enfants. Lors des pics de pollutions, on observe d'ailleurs une augmentation de leur nombre et de leur gravité et donc une recrudescence des hospitalisations. Mais, l'ozone est aussi coupable de l'augmentation du taux de mortalité des personnes ayant des problèmes respiratoires. C'est pour cette raison que l' Association Santé Environnement France, qui réunit près de 2500 médecins en France, a réclamé une prise en charge politique du problème.

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