โอโซน (O₃)

แก๊สสีฟ้าจาง ๆ มีกลิ่นฉุน ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา พบมากในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (stratosphere) ในโอโซน 1 โมเลกุล ประกอบด้วย ออกซิเจน 3 อะตอม แล้วโอโซนเกิดมาจากไหน?

1. โอโซนตามธรรมชาติ: เกิดจากกระแสไฟฟ้าแรงสูงในอากาศ เช่น ฟ้าผ่า ฟ้าแลบ หรือปฏิกิริยาของออกซิเจน (O2) ในอากาศกับแสงอาทิตย์ 

2. โอโซนที่มนุษย์สร้างขึ้น: ใช้รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) หรือใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ให้ออกซิเจน (O2) ในอากาศเกิดปฏิกิริยากลายเป็นโอโซน

โอโซนมีบทบาทสำคัญในการกรองรังสี UV จากแสงอาทิตย์ หลังจากกรองรังสี UV แล้ว โอโซนจะแตกตัวกลายเป็นแก๊สออกซิเจน (O2) กับอะตอมออกซิเจน (O) และสามารถรวมตัวกลับมาเป็นโอโซน (O3) ได้อีก เกิดเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่รู้จบ

หมายเหตุ

UV-A (320-400 nm) ถูกกรองด้วยโอโซนประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์

UV-B (280-320 nm) ถูกกรองด้วยโอโซนประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์

UV-C (100-280 nm) ถูกกรองด้วยโอโซน 100 เปอร์เซ็นต์

ไม่เพียงแค่กรองรังสี UV เท่านั้น โอโซนยังทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับสารรอบตัวได้เกือบทุกชนิด โดยเกิดปฏิกิริยาได้รุนแรงและรวดเร็วกว่าคลอรีนถึงกว่า 3,000 เท่า โอโซนจึงมีสมบัติในการฆ่าเชื้อ กำจัดกลิ่นและสารปนเปื้อนได้เป็นอย่างดี

โดยโอโซนจะเข้าทำปฏิกิริยากับโมเลกุลเป้าหมาย ได้สารที่มีโครงสร้างเล็กลง ส่วนโอโซนจะถูกเปลี่ยนเป็นแก๊สออกซิเจนซึ่งไม่เป็นอันตราย และไม่ส่งผลกระทบต่อทั้งสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม จึงมีการนำโอโซนไปใช้ในอุตสาหกรรมฆ่าเชื้อโรคมากมาย เช่น เครื่องปรับอากาศ เครื่องฟอกอากาศ และเครื่องกรองน้ำ เป็นต้น

CFCs ตัวร้ายทำลายโอโซน

รู้หรือไม่? หลายสิบปีที่ผ่านมา โอโซนได้ถูกทำลายไปอย่างมากด้วยน้ำมือมนุษย์ ตัวการสำคัญก็คือ สาร CFCs (Chlorofluorocarbons) ซึ่งเป็นแก๊สที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นจากอะตอมคาร์บอน คลอรีน และฟลูออรีน ตัวอย่างเช่น ฟรีออน-12 (CCl2F2) 

CFCs โดยมากมาจากโรงงานอุตสาหกรรม และอุปกรณ์ให้ความเย็นในชีวิตประจำวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศในบ้านหรือรถยนต์ และสเปรย์ฉีดพ่นต่างๆ 

เมื่อ CFCs อยู่ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ จะแตกตัวให้อะตอมคลอรีน (Cl) ซึ่งเกิดปฏิกิริยารวดเร็วกับโอโซน (O₃) ได้เป็นแก๊สออกซิเจน (O₂) กับคลอรีนโมโนออกไซด์ (ClO) ซึ่งโมเลกุลนี้จะสามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นอะตอมคลอรีน (Cl) และวนกลับมาทำลายโอโซนได้อีกนับพันนับหมื่นครั้ง (ปฏิกิริยาลูกโซ่) 

เมื่อโอโซนในชั้นบรรยากาศของโลกถูกทำลายมากเข้า จึงเกิดเป็นช่องโหว่โอโซน (ozone hole) ขนาดใหญ่ในหลายแห่งทั่วโลก ส่งผลให้รังสี UV สามารถผ่านมายังโลกได้โดยตรง ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก เช่น โรคมะเร็งผิวหนังในคน การเจริญเติบโตที่ผิดปกติในพืช เป็นต้น

เมื่อปัญหาเรื่องโอโซนถูกทำลายทวีความรุนแรงและส่งผลกระทบไปทั่วโลก ทำให้เมื่อวันที่ 16 กันยายน ค.ศ. 1987 ได้มีข้อตกลงระหว่างประเทศเรียกว่า พิธีสารมอนทรีออล (Montreal Protocol) ให้ ลด-ละ-เลิก การใช้สาร CFCs 

ผลจากพิธีสารดังกล่าว ทำให้ปัญหาช่องโหว่โอโซนลดลง และค่อยๆ ฟื้นฟูปริมาณโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ให้เพิ่มขึ้น โดยคาดการว่าปริมาณโอโซนจะกลับเข้าสู่ระดับปกติในปี ค.ศ. 2070

และเพื่อเป็นอนุสรณ์สำคัญแห่งพิธีสารมอนทรีออล สมัชชาใหญ่แห่งองค์การสหประชาชาติ จึงได้ประกาศให้วันที่ 16 กันยายน ของทุกปีเป็นวันโอโซนโลก เพื่อรณรงค์ให้ทุกประเทศร่วมกันป้องกันและรักษาชั้นโอโซนให้คงอยู่ตลอดไป

ว้าว!! เรื่องราวของโอโซนน่าสนใจมากๆ เลยใช่มั้ยล่า.. “งั้นพวกเราออกไปสูดโอโซนให้เต็มปอดกันเถอะ” แต่เอ๊ะ!! โอโซน (O₃) ไม่ใช่ออกซิเจนนี่หน่า (O₂) ถ้าสูดเข้าไปแล้วจะเป็นอะไรรึป่าวนะ แล้วเพื่อน ๆ คิดเห็นอย่างไรกับคำกล่าวข้างต้น

เฉลย คำกล่าวที่ว่า "อยากออกไปสูดโอโซนให้เต็มปอด" เป็นความคิดที่ผิด!!

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโอโซนได้ในหนังสือเรียน สสวท. หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐาน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ม.1 เล่ม 2 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560)

กดดาวน์โหลดภาพอินโฟกราฟิก

ติดตามสาระดี ๆ ได้ที่ Facebook : IPST Thailand

อ้างอิง

หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐาน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ม.1 เล่ม 2 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560)

https://www.acs.org/content/acs/en/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive-2012-2013/ozone-layer-our-global-sunscreen.html

https://www.fda.gov/radiation-emitting-products/tanning/ultraviolet-uv-radiation

https://www.epa.gov/ozone-pollution-and-your-patients-health/what-ozone

http://www.ozoneworld.com/ozone-vs-chlorine.html

https://ourworldindata.org/ozone-layer

https://sciencing.com/chlorine-affect-ozone-layer-4877.html