OXYGÈNE
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L'ozone
État naturel et préparation
Le trioxygène, plus stable des variétés allotropiques du dioxygène, fut appelé ozone en 1839 par Christian Friedrich Schönbein, en raison de son odeur caractéristique (du grec ozein, « exhaler une odeur »). Ce n'est qu'en 1865 que Jacques-Louis Soret démontra l'existence d'une molécule O3 de masse 47,998 g par la prédominance de l'isotope 16 (cf. chap. 1). Sa concentration dans l'atmosphère est extrêmement faible (2 × 10—8), mais sa présence revêt une importance primordiale. En effet, une couche située à environ 25 kilomètres d'altitude absorbe la quasi-totalité de la partie ultraviolette du spectre solaire qui éliminerait toute trace de vie, tout au moins sous sa forme actuelle. Le mode de formation le plus probable semble être par décharge électrique dans le dioxygène sec :
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Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
L'ozone se forme également dans de nombreuses réactions : décomposition de H2O2, dans l'arc électrique, par électrolyse, etc., mais la préparation industrielle ne repose plus que sur la décharge par effluve à haute tension (50 à 80 kV) dans l'air ou le dioxygène.
Structure et propriétés physiques
La structure spatiale de l'ozone est maintenant bien connue (fig. 3) ; c'est une molécule angulaire. En revanche, la nature des liaisons est encore discutée. En effet, la distance O—O est plus courte que celle d'une simple liaison (0,143 nm) mais supérieure à celle de la molécule O2 (0,121 nm). L'ozone présentera donc plusieurs structures de résonance dont les deux plus fréquentes sont indiquées à la figure 3.
Ozone : configurations et structures de résonance
Dessin
Configurations et structures de résonance de l'ozone
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Les principales caractéristiques physiques de l'ozone sont données par le tableau 7. Sous forte épaisseur, l'ozone présente une coloration bleue qui tend vers l'indigo à l'état liquide. Notons que le rapport Cp/Cv est égal à 1,29 au lieu de 1,33 pour les gaz triatomiques.
Ozone : caractéristiques physiques
Tableau
Principales caractéristiques physiques de l'ozone.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
La solubilité de l'ozone dans l'eau est nettement supérieure à celle du dioxygène : 0,52 l/l au lieu de 0,049 (à 0 0C) ; il est aussi très soluble dans les fréons 12 et 13.
Propriétés chimiques
La réaction de formation étant endothermique : 3 O2 ⇌ 2 O3, ΔH0 = 2 [...]
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Écrit par :
- Robert CREUSE : chef du service information et gestion, direction des centres de recherche et de développement de la société Air liquide
- René NOTO : médecin-colonel, anesthésiste-réanimateur, chargé de l'enseignement de la médecine d'urgence et de la médecine de catastrophe au service de santé des armées
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Pour citer l’article
Robert CREUSE, René NOTO, « OXYGÈNE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 février 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/oxygene/