Waarom hangt ozon hoger in de atmosfeer dan zuurstof?

Antwoord

Hallo Thomas,

Je vraag heeft twee onderdelen, die ik allebei zal behandelen. Het eerste is het soortelijk gewicht van ozon, en daarin heb je natuurlijk gelijk - ozon is zwaarder dan zuurstof. Alle gassen nemen per molecule hetzelfde volume in, en dat betekent dat de verhouding van hun moleculair gewicht recht evenredig is met hun soortelijk gewicht. Vermits ozon uit drie atomen zuurstof bestaat, en zuurstofgas maar uit twee, is het soortelijk gewicht van ozongas de helft groter.
Maar natuurlijk, en dat is het tweede deel van de vraag, is onze atmosfeer aardig turbulent - het waait behoorlijk op onze planeet! We weten wel dat, indien het verschil in moleculaire gewichten zeer groot is, scheiding wel optreedt. Zeer lichte moleculen als helium (8 keer lichter dan een zuurstofmolecule), drijven langzaam in onze atmosfeer naar boven en ontsnappen uiteindelijk zelfs naar de ruimte, omdat de zwaartekracht niet groot genoeg is om ze in de aardatmosfeer te houden. Helium dat ontsnapt is dus nooit meer recupereerbaar, we zijn het voor altijd kwijt.
Voor kleinere verschillen in soortelijk gewicht treedt nauwelijks of geen scheiding op - anders zouden we hier beneden alleen de zwaarste component van onze atmosfeer overhouden - CO₂!

Daar komt dan nog eens bij dat de concentratie ozon in de ozonlaag zeer miniem is. Ozon is een zeer reactief gas, en wordt continu gevormd onder invloed van UV straling, maar ook continu weer afgebroken. Alles bij elkaar is de concentratie in de ozonlaag op zijn best enkele parts per million (ppm) ozon. Niettegenstaande deze lage concentraties volstaat dit om het grootste gedeelte van het harde UV-B-licht van het aardoppervlak weg te houden, en alle UV-C.
Om je een beter idee te geven, als je de volledige hoeveelheid ozon in onze atmosfeer van 10 tot 50 km hoogte op zeeniveau zou comprimeren, hield je een laagje over van 2 a 3 millimeter zuiver ozon.

Dan is er tot slot nog ozon die dichtbij het aardoppervlak gevormd wordt door pollutie. De concentraties die we om ons heen vinden zijn nog een orde van grootte lager, rond de 0.01ppm, en dat is maar goed ook, want ozon, zoals gezegd, is een erg irriterend gas - het tast de longen aan, en sommige mensen komen al in de problemen bij concentraties van 0.008 ppm. De limietwaarde (TLV) is 0.1ppm in Belgie, voor licht werk (dus bijvoorbeeld rond kopieerapparaten, waar je ozon ook duidelijk kan ruiken). Voor zwaarder fysiek werk zijn de limieten veel lager, en dat moet ook, want mensen hebben echt last van ozon, vooral wie diep en veel moet inademen. Dat is meteen ook de reden waarom het een slecht idee is om zware fysieke inspanningen te doen op een hete zonnige windstille zomerdag met veel smog.