كيف يتكون غاز الأوزون ؟ طبيعياً وصناعياً

عندما تشم رائحة الهواء المنعشة بعد عاصفة رعدية، أو عندما تسمع عن “ثقب الأوزون” في نشرات الطقس، فإنك تتعامل مع غاز واحد: غاز الأوزون. هذا الجزيء المكون من ثلاث ذرات أكسجين (O₃) هو أحد أهم الغازات في الغلاف الجوي، لكنه يحمل وجهين متعارضين: واقٍ في طبقات الجو العليا، وملوث في الطبقات السفلى. في هذا الدليل، سنتعرف على كيف يتكون غاز الأوزون بشكل طبيعي وصناعي.

كيف يتكون غاز الأوزون في الطبيعة؟

يتكون غاز الأوزون في الغلاف الجوي بطريقتين مختلفتين تماماً، حسب الطبقة التي يتواجد فيها. هذا الاختلاف يحدد ما إذا كان الأوزون “جيداً” (مفيداً) أم “سيئاً” (ضاراً).

1. تكوّن الأوزون في الستراتوسفير (الأوزون الجيد)

تقع طبقة الستراتوسفير على ارتفاع يتراوح بين 10 و 50 كيلومتراً فوق سطح الأرض. هنا يتكون الأوزون الجيد الذي يحمي الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. تتم العملية في خطوتين رئيسيتين:

• الخطوة الأولى (التفكك الضوئي): عندما يصطدم جزيء من الأكسجين العادي (O₂) بفوتون من الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة (UV-C) القادمة من الشمس، ينكسر الرابط بين الذرتين، وينتج ذرتا أكسجين منفردتان (O).
• الخطوة الثانية (التكوين): تتحد ذرة الأكسجين المنفردة (O) مع جزيء أكسجين آخر (O₂) لتكوين جزيء أوزون (O₃).

المعادلة الكيميائية المبسطة: O₂ + UV → O + O ثم O + O₂ → O₃. بهذه الطريقة، تمتص طبقة الستراتوسفير الجزء الأكثر ضرراً من الأشعة فوق البنفسجية (UV-C و UV-B)، وتحوله إلى حرارة، مما يخلق درعاً واقياً للحياة على الأرض.

2. تكوّن الأوزون في التروبوسفير (الأوزون الضار)

التروبوسفير هو الطبقة السفلى من الغلاف الجوي (حتى ارتفاع 10-15 كم)، حيث نعيش. هنا، يتكون الأوزون الضار (المكون الرئيسي للضباب الدخاني – Smog) من خلال تفاعلات كيميائية معقدة بين ملوثات من صنع الإنسان:

• المواد الأولية: أكاسيد النيتروجين (NOx) التي تنبعث من عوادم السيارات ومحطات الطاقة، والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من البنزين والدهانات والمذيبات.
• المحفز: أشعة الشمس (خصوصاً الأشعة فوق البنفسجية)، ودرجات الحرارة المرتفعة.

عند تعرض هذه الملوثات لأشعة الشمس، تحدث سلسلة من التفاعلات تنتج الأوزون. ترتفع مستويات الأوزون الضار في أيام الصيف الحارة المشمسة، خاصة في المدن الكبرى والمناطق الصناعية. هذا الأوزون يسبب تهيج الجهاز التنفسي، ويضر بالمحاصيل الزراعية، ويتلف المواد مثل المطاط.

كيف يتم تكوين الأوزون صناعياً؟

إلى جانب التكوين الطبيعي، يمكن إنتاج غاز الأوزون في المختبرات والمصانع باستخدام أجهزة تسمى مُؤزِنات (Ozonizers). الطريقة الأكثر شيوعاً هي التفريغ الكهربائي (الكهرباء الصامتة):

• المبدأ الأساسي: يتم تمرير تيار كهربائي عالي الجهد (عشرات آلاف الفولتات) عبر غاز الأكسجين النقي (O₂) أو الهواء الجاف. يؤدي التفريغ الكهربائي إلى تكسير جزيئات الأكسجين إلى ذرات حرة، تتحد مع جزيئات أخرى لتكوين الأوزون.
• المعادلة: 3O₂ → 2O₃ (يتطلب طاقة كهربائية عالية).

يستخدم الأوزون المنتج صناعياً في تطبيقات متعددة:

• تعقيم المياه: الأوزون مطهر قوي يقتل البكتيريا والفيروسات، ويستخدم في محطات معالجة مياه الشرب بديلاً عن الكلور.
• تنقية الهواء: يستخدم في أجهزة تنقية الهواء للتخلص من الروائح والبكتيريا والفطريات.
• صناعة المواد الكيميائية: يستخدم في تفاعلات الأوزون (Ozonolysis) لتصنيع الأدوية والعطور والبوليمرات.
• تبييض الورق والمنسوجات: بديل صديق للبيئة عن الكلور.

إذا كنت مهتماً بمعرفة المزيد عن غازات الغلاف الجوي، يمكنك الاطلاع على مقالنا عن مصادر غاز CO₂.

المصادر والمراجع

اعتمدت في هذا الدليل على مصادر علمية وموثوقة:

• UCAR Center for Science Education – “Ozone” – تاريخ الاطلاع: مارس 2026 – https://scied.ucar.edu/ozone
• Missouri State University – “Ozone” – تاريخ الاطلاع: مارس 2026 – https://www.missouristate.edu/sustainability/ozone.htm
• Sciencing – “What Is The Chemical Formula Of Ozone And How Is Ozone Formed In The Atmosphere?” – تاريخ الاطلاع: مارس 2026 – https://www.sciencing.com/chemical-formula-ozone-ozone-formed-atmosphere-21514/
• Study.com – “Ozone Formula, Structure & Uses” – تاريخ الاطلاع: مارس 2026 – https://study.com/academy/lesson/ozone-formula-structure-properties.html

أسئلة شائعة حول تكوّن غاز الأوزون