Chapter 7 · Section 8Textbook pages 145–147

Oxygen, Ozone and the Ozone Layer ഓക്സിജൻ · ഓസോൺ

Hospitals keep it in tall cylinders, rockets carry it in huge tanks, and every fire needs it. Oxygen is the "life gas" പ്രാണവായു. High above the clouds, three oxygen atoms join to form ozone, a thin shield that stops most of the Sun's harmful ultraviolet rays. On this page you make oxygen in a virtual teacher demo, test it with a glowing splinter, write its reactions, and then fly up to the stratosphere to watch the ozone cycle – and what CFCs do to it.

📖 What you need (pages 2 and 3 of this guide)

Test for oxygen: a glowing splinter bursts into flame; test for hydrogen: a burning splinter gives a "pop" sound പോപ്പ് ശബ്ദം (page 2).
Electrolysis of water ജലത്തിന്റെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം gives hydrogen and oxygen (page 3).
Oxygen: atomic number 8, configuration 2,6; it forms the diatomic molecule O₂ with a double bond (page 1).

1. Oxygen – the life gas പ്രാണവായു

ഭൂവൽക്കത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ കാണപ്പെടുന്ന മൂലകമാണ് ഓക്സിജൻ. ജീവന്റെ നിലനിൽപ്പിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമായ വാതകമാണ് പ്രാണവായു എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഓക്സിജൻ. അന്തരീക്ഷവായു, ജലം, ധാതുക്കൾ, ജീവജാലങ്ങൾ എന്നിവയിലെല്ലാം ഓക്സിജൻ സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയിലോ സംയുക്താവസ്ഥയിലോ കാണപ്പെടുന്നു. Oxygen is the most abundant element in the Earth's crust. It is the gas absolutely necessary for life, known as prāṇavāyu, the "life gas". Oxygen is found in air, water, minerals and living things, either in the free state സ്വതന്ത്രാവസ്ഥ (O₂ in air, dissolved O₂ in water) or in the combined state സംയുക്താവസ്ഥ (in water H₂O, in sand SiO₂, in limestone CaCO₃, in sugar and proteins).

2. Making oxygen in the laboratory (Fig 7.9)

പരീക്ഷണശാലയിൽ ഓക്സിജൻ നിർമ്മിക്കുന്നതിന്റെ ചിത്രം നൽകിയിരിക്കുന്നത് നിരീക്ഷിക്കുക. Observe the picture of how oxygen is made in the laboratory. പൊട്ടാസ്യം പെർമാംഗനേറ്റ് (KMnO₄) എടുത്തിരിക്കുന്ന ബോയിലിങ് ട്യൂബ് ചൂടാക്കുക. A boiling tube containing potassium permanganate (KMnO₄) is heated. ബോയിലിങ് ട്യൂബിലേക്ക് എരിയുന്ന തീപ്പെട്ടിക്കൊള്ളി കടത്തി വയ്ക്കുക. A burning matchstick is then brought into the boiling tube.

⚠️ Teacher demonstration only. Heating KMnO₄ is done by the teacher, with goggles, a clamped tube pointing away from everyone, and only a small amount. Hot glass looks exactly like cold glass – never touch it. KMnO₄ is a strong oxidiser: keep it away from fuels and skin, and never heat it in a closed vessel.

🔥 Virtual teacher demo – Fig 7.9: heating potassium permanganate

The faint dots show the oxygen gas; in real life it is invisible. Try ② and ③ before heating too – what is different?

Q (page 145). ഈ രാസപ്രവർത്തനത്തിലെ അഭികാരകം ഏത്? What is the reactant in this reaction?

Q (page 145). ബോയിലിങ് ട്യൂബിലേക്ക് എരിയുന്ന തീപ്പെട്ടിക്കൊള്ളി കടത്തി വയ്ക്കുക. നിരീക്ഷണം എന്ത്? A burning matchstick is brought into the boiling tube. What do you observe?

The matchstick burns more brightly (with a bigger, brighter flame). A glowing splinter bursts into flame. This shows that the gas formed is oxygen, which supports combustion ജ്വലനസഹായി.

Q (page 145). പ്രവർത്തനത്തിന്റെ രാസസമവാക്യം പൂർത്തിയാക്കുക. Complete the chemical equation of the reaction.

2KMnO₄ heat · താപം⟶ K₂MnO₄ + MnO₂ + ____

2KMnO₄ heat⟶ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ Check: K 2 = 2 · Mn 2 = 1 + 1 · O 8 = 4 + 2 + 2. Balanced. The products are potassium manganate (green), manganese dioxide (black) and oxygen.

📜 The discovery of oxygen ഓക്സിജന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം (page 146)

1774ൽ ജോസഫ് പ്രീസ്റ്റ്ലി എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഓക്സിജൻ വാതകം കണ്ടുപിടിച്ചത്. എന്നാൽ ഓക്സിജൻ എന്ന പേര് നൽകിയത് ലാവോസിയെ എന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. ആസിഡ് ഉണ്ടാക്കുന്നത് എന്നർഥം വരുന്ന oxygenes ഗ്രീക്കുപദത്തിൽ നിന്നാണ് ഓക്സിജൻ എന്ന പേര് സ്വീകരിച്ചത്.

Oxygen gas was discovered in 1774 by the scientist Joseph Priestley (1733–1804). But the name "oxygen" was given by the French scientist Lavoisier. It comes from the Greek word oxygenes, meaning "acid producer".

3. Physical properties of oxygen – Table 7.5

ചുവടെ തന്നിരിക്കുന്നവയിൽ ഓക്സിജന്റെ ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾക്ക് യോജിച്ചവ കണ്ടെത്തി എഴുതുക. From the choices given, find the ones that match the physical properties of oxygen. Choose, then press Check.

🐟 Slightly soluble – but enough!

Only a little oxygen dissolves in water (about 8–9 mg in a litre of water at room temperature), but that is enough for fish and other water animals to breathe through their gills. Warm or polluted water holds even less, which is why fish die in a stagnant, dirty pond.

4. Oxygen in industry – electrolysis of water

വ്യാവസായികമായി ഓക്സിജൻ നിർമ്മിക്കുന്നത് ജലത്തിന്റെ വൈദ്യുത വിശ്ലേഷണത്തിലൂടെയാണ്. Industrially, oxygen is made by the electrolysis of water ജലത്തിന്റെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം.

2H₂O electrolysis · വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം⟶ 2H₂ + O₂

⚡ Electrolysis of water – two volumes of hydrogen, one of oxygen

Pure water hardly conducts electricity, so a little acid or salt is added in practice. The equation tells you why the volumes are 2 : 1 – two molecules of H₂ for every molecule of O₂.

5. Chemical properties of oxygen ഓക്സിജന്റെ പ്രധാന രാസഗുണങ്ങൾ

ഓക്സിജൻ ലോഹങ്ങളുമായും അലോഹങ്ങളുമായും പ്രവർത്തിച്ച് അവയുടെ ഓക്സൈഡുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു. Oxygen reacts with metals ലോഹങ്ങൾ and with non-metals അലോഹങ്ങൾ to form their oxides. കാർബൺ, ഹൈഡ്രജൻ മുതലായ അലോഹങ്ങളുമായി ഓക്സിജൻ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ യഥാക്രമം കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡും ജലവും ഉണ്ടാകുന്നു. With non-metals such as carbon and hydrogen it forms carbon dioxide and water respectively.

Q (page 146). Complete the equations.

C + O₂ → ……

2H₂ + O₂ → ……

C + O₂ → CO₂ and 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Both are combination reactions, and both give out heat.

Why do metals lose their shine?

വിവിധ ലോഹങ്ങളുമായി ഓക്സിജൻ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ കാലക്രമേണ അവയുടെ തിളക്കം നഷ്ടപ്പെടുന്നത് കണ്ടിട്ടില്ലേ? ഇതിനുകാരണം എന്താണെന്ന് ബോധ്യമായല്ലോ. Have you noticed that metals slowly lose their shine when oxygen acts on them? A new copper kindi or a freshly scrubbed aluminium vessel shines, but in a few weeks it looks dull. Slide time forward.

🫖 Metals in air – watch the shine fade

Time in air

Q (page 146). Why do metals lose their shine over time?

Oxygen in the air reacts slowly with the surface of the metal and forms a thin layer of the metal oxide, which is dull. For example, 2Cu + O₂ → 2CuO (black copper oxide) and 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃. The shine is the bare metal; the oxide layer hides it. Scrubbing with tamarind or a cleaning powder removes the oxide layer and the shine comes back. (Iron needs both oxygen and water to rust.)

6. Uses of oxygen ഓക്സിജന്റെ ഉപയോഗങ്ങൾ

🔥Supporter of combustion ജ്വലനസഹായി

Nothing burns without oxygen: in kitchens, engines and power stations.

🚀Rocket fuels

Liquid oxygen is the oxidiser in rocket fuels റോക്കറ്റ് ഇന്ധനങ്ങളിൽ ഓക്സീകാരിയായി – there is no air in space.

🏥Artificial respiration

Hospital oxygen for patients who cannot breathe well കൃത്രിമ ശ്വസനത്തിന്; also for divers and mountaineers.

🧑‍🏭Oxy-acetylene welding

The very hot oxy-acetylene flame cuts and welds metals ഓക്സി-അസറ്റിലിൻ ജ്വാല വെൽഡിംഗിന്.

7. Ozone (O₃) ഓസോൺ

ഓക്സിജൻ ഒരു ദ്വയാറ്റോമിക തന്മാത്രയാണെന്ന് മനസിലായല്ലോ. എന്നാൽ മൂന്ന് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ കൂടിച്ചേർന്നുണ്ടാകുന്ന തന്മാത്രയാണ് ഓസോൺ (O₃). അന്തരീക്ഷത്തിലെ സ്ട്രാറ്റോസ്ഫിയറിലാണ് ഓസോൺ കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്നത്. Oxygen is a diatomic molecule ദ്വയാറ്റോമിക തന്മാത്ര, O₂. Ozone is a molecule made of three oxygen atoms, O₃. Most of the ozone is in the stratosphere, the layer of the atmosphere about 15–35 km above the ground.

അന്തരീക്ഷ ഓക്സിജൻ ഊർജം കൂടിയ അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങളെ (UV radiations) ആഗിരണം ചെയ്ത് വിഘടിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്ന ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഓക്സിജൻ തന്മാത്രകളുമായി സംയോജിച്ച് ഓസോൺ തന്മാത്രകളായി മാറുന്നു. Oxygen in the upper atmosphere absorbs high-energy ultraviolet radiations അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങൾ and splits up. The oxygen atoms formed combine with oxygen molecules to become ozone molecules:

3O₂ UV radiation⇌ 2O₃

ഈ പ്രവർത്തനം നടക്കുന്നത് ചുവടെ നൽകിയിരിക്കുന്ന ഘട്ടങ്ങളിലൂടെയാണ്. This takes place in the following steps:

O₂ UV⟶ 2O O₂ + O → O₃

⭐ The ozone–oxygen cycle (page 147)

ഓസോൺ ഊർജം കുറഞ്ഞ അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്ത് വീണ്ടും ഓക്സിജനായി മാറുന്നു. ഈ ചാക്രിക പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓസോണിന്റെ അളവ് സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഊർജത്തിനായി സൂര്യനിൽനിന്നു വരുന്ന അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതിനാൽ മാരകമായ ഇത്തരം വികിരണങ്ങൾ അമിതമായി ഭൂമിയിൽ എത്തുന്നില്ല. ഓസോൺ ഒരു ഗ്രീൻ ഹൗസ് വാതകമാണ്.

Ozone absorbs lower-energy UV radiation and changes back into oxygen (O₃ → O₂ + O). Because of this cycle, the amount of ozone in the atmosphere stays steady. Since the cycle uses up the Sun's UV radiation for its energy, these deadly rays do not reach the Earth in large amounts. Ozone is also a greenhouse gas ഗ്രീൻ ഹൗസ് വാതകം.

☀️ The ozone layer – cycle and CFC attack

CFCs released

A model with a few dozen molecules standing for billions. Real CFCs take years to reach the stratosphere, and one chlorine atom can destroy many thousands of ozone molecules before it is removed.

Depletion of the ozone layer ഓസോൺ പാളിയുടെ ശോഷണം

ക്ലോറോഫ്ലൂറോകാർബൺ (CFC) ഓസോൺ പാളിയുടെ ശോഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നു. അന്തരീക്ഷത്തിൽ കലരുന്ന ക്ലോറോഫ്ലൂറോകാർബണുകൾ സ്ട്രാറ്റോസ്ഫിയറിലെത്തി സ്വയം വിഘടിച്ചുണ്ടാകുന്ന ക്ലോറിൻ, ഓസോൺ തന്മാത്രയെ വിഘടിപ്പിച്ച് ഓക്സിജനാക്കി മാറ്റുന്നു. ഇത് ഓസോൺ-ഓക്സിജൻ ചാക്രിക പ്രവാഹത്തെ അസന്തുലിതമാക്കുന്നു. Chlorofluorocarbons (CFCs) ക്ലോറോഫ്ലൂറോകാർബണുകൾ cause the depletion of the ozone layer ഓസോൺ പാളിയുടെ ശോഷണം. CFCs released into the air reach the stratosphere and break up, giving chlorine. The chlorine splits ozone molecules and turns them into oxygen. This upsets the balance of the ozone–oxygen cycle. Less ozone means less UV is absorbed – so more harmful UV reaches the ground (sunburn, skin cancer, eye cataracts, damage to crops and plankton).

🔭 Go further – how one chlorine atom does so much damage

Cl + O₃ → ClO + O₂ClO + O → Cl + O₂

The chlorine atom comes out again at the end, ready to attack another ozone molecule. It is a catalyst: it is not used up. Adding the two steps gives O₃ + O → 2O₂.

🧊 Chlorofluorocarbons (CFC) (page 147)

ക്ലോറിൻ, ഫ്ലൂറിൻ, കാർബൺ എന്നീ ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഒരു വിഭാഗം സംയുക്തങ്ങളാണ് ക്ലോറോഫ്ലൂറോകാർബണുകൾ അഥവാ CFC. ഇവയെ മർദം ഉപയോഗിച്ച് എളുപ്പത്തിൽ ദ്രവീകരിക്കാൻ കഴിയും. … സെപ്റ്റംബർ 16 അന്താരാഷ്ട്ര ഓസോൺ ദിനമായി ആചരിക്കുന്നു.

CFCs are a group of compounds containing chlorine, fluorine and carbon atoms.
They are easily liquefied by pressure. Liquid CFCs cool their surroundings well when they evaporate, so they were used in refrigerators, ACs and similar devices.
When these devices are thrown away carelessly, the CFC escapes into the air. CFCs cause the depletion of the ozone layer.
Compounds without chlorine are now used instead: hydrofluorocarbons (HFC), liquefied hydrocarbons, liquid ammonia and solid carbon dioxide.
September 16 is observed as International Ozone Day.

8. Note and seminar (page 147)

Activity 1. അന്തരീക്ഷ വായുവിൽ ഓക്സിജന്റെ അളവ് ഒരു പരിധിയിൽ കുറയാതെ സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുന്നതിന് സസ്യങ്ങൾക്കുള്ള പങ്കിനെക്കുറിച്ച് ഒരു കുറിപ്പ് തയ്യാറാക്കി ക്ലാസിൽ അവതരിപ്പിക്കുക. Prepare a note on the role of plants in keeping the amount of oxygen in the air steady, and present it in class.

Plants – the oxygen keepers
Every living thing uses oxygen for respiration, and fuels use oxygen when they burn. Yet the oxygen in air stays at about 21 %. The main reason is photosynthesis. Green plants (and the tiny algae and plankton in the sea) take in carbon dioxide and water and, using sunlight and chlorophyll, make glucose and give out oxygen: 6CO₂ + 6H₂O sunlight, chlorophyll⟶ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ So plants put back the oxygen that respiration and burning remove, and at the same time take away carbon dioxide. Forests, mangroves, paddy fields and even home gardens help. Cutting forests and filling up wetlands reduce this natural supply. What we can do: plant and protect trees (a tree on every school campus and birthday), save the mangroves, and burn less fuel.

Activity 2. ഓസോൺ ശോഷണവും പരിഹാരമാർഗങ്ങളും എന്ന വിഷയത്തെ ആസ്പദമാക്കി ഒരു സെമിനാർ സംഘടിപ്പിക്കുക. Organise a seminar on "Ozone depletion and remedies".

Introduction – what ozone is (O₃), where it is (stratosphere), and why it is called Earth's sunscreen.
The ozone–oxygen cycle – O₂ → 2O, O₂ + O → O₃, ozone absorbs UV and changes back; the amount stays steady (use the lab above).
Causes of depletion – CFCs from old refrigerators, ACs and some aerosol sprays release chlorine in the stratosphere.
Effects – more UV at the ground: sunburn, skin cancer, cataracts, weaker immunity, harm to crops and sea life.
Remedies – use CFC-free (HFC, hydrocarbon or ammonia) refrigerators and ACs; dispose of old appliances through authorised dealers so the gas is recovered; avoid CFC sprays; spread awareness on Ozone Day, 16 September. Countries agreed in the Montreal Protocol (1987) to phase out CFCs, and the ozone layer is slowly healing.
Conclusion and questions from the audience.

Roles: chairperson, 4–5 speakers (one per section), a poster team, a note-taker who writes the seminar report.

⚠️ Common mistakes

Leaving out O₂ in the KMnO₄ equation or writing just "O" ✗ – oxygen gas is O₂.
Using a burning splinter "pop" to test oxygen ✗ – that is the hydrogen test. Oxygen makes a glowing splinter burst into flame.
"Oxygen burns" ✗ – oxygen does not burn; it helps other things burn (Table 7.5).
"Ozone in the stratosphere is harmful" ✗ – up there it protects us by absorbing UV. The problem is the CFCs that destroy it.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

📄 Joseph Priestley Wikipedia
Discovered oxygen in 1774.
📄 Ozone layer Wikipedia
How ozone absorbs harmful ultraviolet rays.
📄 Ozone depletion Wikipedia
How CFCs destroy ozone.
📄 Chlorofluorocarbon Wikipedia
CFCs in old refrigerators and air conditioners.
📄 Montreal Protocol Wikipedia
The agreement to protect the ozone layer (Ozone Day, 16 September).
📄 Ozone Secretariat (UNEP) United Nations Environment Programme
Official site on protecting the ozone layer.

9. Check yourself

🧭 Summary

Oxygen is the most abundant element in the Earth's crust; the "life gas" പ്രാണവായു. Discovered by Priestley (1774), named by Lavoisier (oxygenes, "acid producer").
Lab: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ on heating (teacher). Test: a glowing splinter bursts into flame. Industry: 2H₂O → 2H₂ + O₂ by electrolysis.
Colourless, odourless, slightly soluble in water; does not burn but supports burning ജ്വലനസഹായി.
Forms oxides: C + O₂ → CO₂, 2H₂ + O₂ → 2H₂O; metals lose their shine as an oxide layer forms. Uses: combustion, rocket fuels, artificial respiration, oxy-acetylene welding.
Ozone O₃ in the stratosphere: O₂ → 2O (UV), O₂ + O → O₃; ozone absorbs UV and changes back – a cycle that keeps ozone steady and stops harmful UV. CFCs release chlorine that destroys ozone. Ozone Day: 16 September.

Next: Chlorine, bleaching and the chloride test ▶