1. 오존 층 (Ozone Layer)
ㅇ 고도 20~40 ㎞
- 태양 광선 내 자외선이 산소 분자(O2)에 닿아서,
- 성층권 내 고도 20~40 ㎞ 정도에서 오존(O3)층 형성
ㅇ 두께 얇음
- 오존층 실제 두께는 수 밀리미터(mm) 정도
- 대기 중 오존 총량은 무게비로 약 2 ppm에 불과함
ㅇ 자외선 차단
- 태양 등 우주로부터 오는, 단 파장 자외선 (UV-C, UV-B) 차단
- (동물,식물 보호)
. 자외선은, 식물의 엽록소 감소, 광합성 작용 억제, 가축의 암 발생률 증가,
식물성 플라크톤의 광합성 작용 억제로 인한 수중 생물 먹이 연쇄 파괴 등을 야기
ㅇ 오존의 생성
- 순수 산소 기체를 전기 방전(번개 등)시키면 생성됨
- 방전으로 인한 전기 에너지는,
. 산소 분자(O2) 내 결합을 끊고 산소 원자(O)를 만들고,
.. O2 + (hν : 태양 등 복사 에너지, 파장 0.24 ㎛ 이하) → 2O
. 산소 원자(O)가 다른 산소 분자(O2)와 결합하여 오존 분자(O3)를 만듬
.. O + O2 → O3
2. 오존 (O3)
ㅇ 산소(O2)의 동소체로써, 3개의 산소 원자로 이루어진 분자로 구성되며,
특유의 강한 산화력을 지닌 불안정한 기체 상태의 물질
ㅇ 특징
- (분자 구조) : 공명 혼성 구조
. 중심 산소 원자 주위에서, 1개 단일 결합, 1개 이중 결합, 1개 비공유 전자쌍을 갖음
. 결합 각도는 약 116.8°로, 굽은 구조를 형성
- (화학적 성질)
. 강한 산화제이며, 유기 화합물 및 금속에 대해 반응성이 큼
. 불안정하여 분해 시, 산소(O2)와 산소 원자(O)를 형성
ㅇ 발생 메커니즘
- 자연 발생
. 대기 중 산소(O2)가 강한 자외선,전기 방전(번개)에 의해 분해되어 재결합 생성
.. 3O2 → 2O3
- 인공 발생
. 자동차 배기가스,공장 배출가스 등으로부터,
. 질소 산화물(NOx)과 휘발성 유기 화합물(VOCs)이,
. 햇빛과 반응하여 오존이 생성됨
ㅇ 환경 영향
- 지표면 가까이에서는, 대기 오염 물질 임
. 스모그의 주요 성분 중 하나
- 성층권에서는, 해로운 자외선(UV-B, UV-C)을 흡수함
. 피부에 나쁜 영향을 주는 파장이 짧은 자외선을 흡수
.. O3 + UV → O2 + O
ㅇ 주요 응용
- 공기 정화 및 살균
- 물 처리 (소독 및 산화)
- 산업 공정에서 산화 반응 촉진