एक साधारण पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति ओजोन है। ओजोन: विषाक्तता के मामले में मनुष्यों और कार्यों पर प्रभाव

ओजोन का सूत्र क्या है? आइए इस रसायन की विशिष्ट विशेषताओं की पहचान करने के लिए मिलकर प्रयास करें।

ऑक्सीजन का अलॉट्रोपिक संशोधन

रसायन विज्ञान में ओजोन का आणविक सूत्र O 3। इसका सापेक्ष आणविक भार 48 है। यौगिक में तीन ओ परमाणु होते हैं। चूँकि ऑक्सीजन और ओजोन के सूत्र में एक ही रासायनिक तत्व शामिल होता है, इसलिए उन्हें रसायन विज्ञान में एलोट्रोपिक संशोधन कहा जाता है।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, ओजोन का रासायनिक सूत्र एक गैसीय पदार्थ है जिसमें एक विशिष्ट गंध और हल्का नीला रंग होता है। प्रकृति में, आंधी के बाद देवदार के जंगल से गुजरते समय इस रासायनिक यौगिक को महसूस किया जा सकता है। चूंकि ओजोन का सूत्र O3 है, यह ऑक्सीजन से 1.5 गुना भारी है। O2 की तुलना में ओजोन की विलेयता बहुत अधिक है। शून्य तापमान पर इसकी 49 मात्रा 100 मात्रा पानी में आसानी से घुल जाती है। कम सांद्रता में, पदार्थ में विषाक्तता का गुण नहीं होता है, ओजोन केवल महत्वपूर्ण मात्रा में जहर है। अधिकतम स्वीकार्य एकाग्रता को हवा में O3 की मात्रा का 5% माना जाता है। मजबूत शीतलन के मामले में, यह आसानी से द्रवीभूत हो जाता है, और जब तापमान -192 डिग्री तक गिर जाता है, तो यह ठोस हो जाता है।

प्रकृति में

ओजोन अणु, जिसका सूत्र ऊपर प्रस्तुत किया गया था, प्रकृति में ऑक्सीजन से बिजली के निर्वहन के दौरान बनता है। इसके अलावा, ओ 3 शंकुधारी राल के ऑक्सीकरण के दौरान बनता है, यह हानिकारक सूक्ष्मजीवों को नष्ट कर देता है, और इसे मनुष्यों के लिए फायदेमंद माना जाता है।

प्रयोगशाला में प्राप्त करना

आप ओजोन कैसे प्राप्त कर सकते हैं? एक पदार्थ जिसका सूत्र O3 है, शुष्क ऑक्सीजन के माध्यम से एक विद्युत निर्वहन से बनता है। प्रक्रिया एक विशेष उपकरण - ओजोनाइज़र में की जाती है। यह दो ग्लास ट्यूबों पर आधारित है जो एक दूसरे में डाली जाती हैं। अंदर एक धातु की छड़ है, बाहर एक सर्पिल है। एक उच्च वोल्टेज कॉइल से जुड़ने के बाद, बाहरी और भीतरी ट्यूबों के बीच एक डिस्चार्ज होता है और ऑक्सीजन ओजोन में परिवर्तित हो जाती है। एक तत्व जिसका सूत्र एक सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन के साथ एक यौगिक के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, ऑक्सीजन के आवंटन की पुष्टि करता है।

ऑक्सीजन को ओजोन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है जिसमें महत्वपूर्ण ऊर्जा लागत शामिल होती है। इस परिवर्तन की प्रतिवर्तीता के कारण, ओजोन अपघटन मनाया जाता है, जो सिस्टम की ऊर्जा में कमी के साथ होता है।

रासायनिक गुण

ओजोन का सूत्र इसकी ऑक्सीकरण शक्ति की व्याख्या करता है। ऑक्सीजन परमाणु खोने के दौरान, यह विभिन्न पदार्थों के साथ बातचीत करने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, एक जलीय माध्यम में पोटेशियम आयोडाइड के साथ अभिक्रिया में, ऑक्सीजन मुक्त होती है और मुक्त आयोडीन बनती है।

ओजोन का आणविक सूत्र इसकी लगभग सभी धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने की क्षमता की व्याख्या करता है। अपवाद सोना और प्लेटिनम हैं। उदाहरण के लिए, धातु की चांदी को ओजोन के माध्यम से प्रवाहित करने के बाद, इसका कालापन देखा जाता है (ऑक्साइड बनता है)। इस मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट की कार्रवाई के तहत, रबड़ का विनाश मनाया जाता है।

समताप मंडल में, सूर्य से यूवी विकिरण की क्रिया के कारण ओजोन परत का निर्माण होता है। यह खोल ग्रह की सतह को सौर विकिरण के नकारात्मक प्रभावों से बचाता है।

शरीर पर जैविक प्रभाव

इस गैसीय पदार्थ की ऑक्सीकरण क्षमता में वृद्धि, मुक्त ऑक्सीजन रेडिकल्स का निर्माण मानव शरीर के लिए इसके खतरे का संकेत देता है। ओजोन एक व्यक्ति को क्या नुकसान पहुंचा सकता है? यह श्वसन अंगों के ऊतकों को नुकसान पहुंचाता है और परेशान करता है।

ओजोन रक्त में निहित कोलेस्ट्रॉल पर कार्य करता है, जिससे एथेरोस्क्लेरोसिस होता है। ओजोन की बढ़ी हुई सांद्रता वाले वातावरण में किसी व्यक्ति के लंबे समय तक रहने से पुरुष बांझपन विकसित होता है।

हमारे देश में, यह ऑक्सीकरण एजेंट हानिकारक पदार्थों के पहले (खतरनाक) वर्ग से संबंधित है। इसका औसत दैनिक एमपीसी 0.03 मिलीग्राम प्रति घन मीटर से अधिक नहीं होना चाहिए।

ओजोन की विषाक्तता, बैक्टीरिया और मोल्ड के विनाश के लिए इसके उपयोग की संभावना, कीटाणुशोधन के लिए सक्रिय रूप से उपयोग की जाती है। समताप मंडल ओजोन पराबैंगनी विकिरण से सांसारिक जीवन के लिए एक उत्कृष्ट सुरक्षात्मक स्क्रीन है।

ओजोन के लाभ और हानि के बारे में

यह पदार्थ पृथ्वी के वायुमंडल की दो परतों में पाया जाता है। ट्रोपोस्फेरिक ओजोन जीवित प्राणियों के लिए खतरनाक है, फसलों, पेड़ों पर इसका नकारात्मक प्रभाव पड़ता है और यह शहरी स्मॉग का एक घटक है। समताप मंडल ओजोन एक व्यक्ति को एक निश्चित लाभ लाता है। जलीय घोल में इसका अपघटन पीएच, तापमान और माध्यम की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। चिकित्सा पद्धति में, विभिन्न सांद्रता के ओजोनीकृत पानी का उपयोग किया जाता है। ओजोन थेरेपी में मानव शरीर के साथ इस पदार्थ का सीधा संपर्क शामिल है। इस तकनीक का पहली बार उन्नीसवीं सदी में इस्तेमाल किया गया था। अमेरिकी शोधकर्ताओं ने हानिकारक सूक्ष्मजीवों को ऑक्सीकरण करने के लिए ओजोन की क्षमता का विश्लेषण किया और सिफारिश की कि डॉक्टर सर्दी के इलाज में इस पदार्थ का उपयोग करें।

हमारे देश में, पिछली शताब्दी के अंत में ही ओजोन थेरेपी का उपयोग किया जाने लगा। चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए, यह ऑक्सीकरण एजेंट एक मजबूत बायोरेगुलेटर की विशेषताओं को प्रदर्शित करता है, जो पारंपरिक तरीकों की प्रभावशीलता को बढ़ाने में सक्षम है, साथ ही खुद को एक प्रभावी स्वतंत्र एजेंट साबित करने में सक्षम है। ओजोन थेरेपी तकनीक के विकास के बाद, डॉक्टरों के पास कई बीमारियों से प्रभावी ढंग से निपटने का अवसर है। न्यूरोलॉजी, दंत चिकित्सा, स्त्री रोग, चिकित्सा में, विशेषज्ञ इस पदार्थ का उपयोग विभिन्न प्रकार के संक्रमणों से लड़ने के लिए करते हैं। ओजोन थेरेपी विधि की सादगी, इसकी प्रभावशीलता, उत्कृष्ट सहनशीलता, कोई साइड इफेक्ट नहीं, और कम लागत की विशेषता है।

निष्कर्ष

ओजोन एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है जो हानिकारक रोगाणुओं से लड़ने में सक्षम है। आधुनिक चिकित्सा में इस संपत्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। घरेलू चिकित्सा में, ओजोन का उपयोग एक विरोधी भड़काऊ, इम्यूनोमॉड्यूलेटरी, एंटीवायरल, जीवाणुनाशक, तनाव-विरोधी, साइटोस्टैटिक एजेंट के रूप में किया जाता है। ऑक्सीजन चयापचय विकारों को बहाल करने की अपनी क्षमता के कारण, यह चिकित्सीय और रोगनिरोधी दवा के लिए उत्कृष्ट अवसर प्रदान करता है।

इस यौगिक की ऑक्सीकरण क्षमता के आधार पर नवीन विधियों में, हम इस पदार्थ के इंट्रामस्क्युलर, अंतःशिरा, उपचर्म प्रशासन पर प्रकाश डालते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन और ओजोन के मिश्रण से बेडसोर्स, फंगल त्वचा के घावों, जलने के उपचार को एक प्रभावी तकनीक के रूप में मान्यता प्राप्त है।

उच्च सांद्रता में, ओजोन को हेमोस्टैटिक एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। कम सांद्रता में, यह मरम्मत, उपचार, उपकलाकरण को बढ़ावा देता है। खारा में घुला यह पदार्थ जबड़े के पुनर्वास के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण है। आधुनिक यूरोपीय चिकित्सा में, छोटी और बड़ी ऑटोहेमोथेरेपी व्यापक हो गई है। दोनों विधियां इसकी ऑक्सीकरण क्षमता का उपयोग करके शरीर में ओजोन की शुरूआत से जुड़ी हैं।

एक बड़ी ऑटोहेमोथेरेपी के मामले में, एक दी गई एकाग्रता के साथ एक ओजोन समाधान रोगी की नस में इंजेक्ट किया जाता है। छोटे ऑटोहेमोथेरेपी की विशेषता ओजोनेटेड रक्त के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन से होती है। दवा के अलावा, रासायनिक उत्पादन में इस मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट की मांग है।

मास्को, 16 सितंबर - रिया नोवोस्ती।ओजोन परत के संरक्षण के लिए अंतर्राष्ट्रीय दिवस, एक पतली "ढाल" जो सूर्य के हानिकारक पराबैंगनी विकिरण से पृथ्वी पर सभी जीवन की रक्षा करती है, सोमवार 16 सितंबर को मनाया जाता है - इस दिन 1987 में प्रसिद्ध मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल पर हस्ताक्षर किए गए थे।

सामान्य परिस्थितियों में, ओजोन, या O3, एक हल्के नीले रंग की गैस है, जो ठंडा होने पर गहरे नीले रंग के तरल और फिर नीले-काले क्रिस्टल में बदल जाती है। कुल मिलाकर, ग्रह के वायुमंडल में ओजोन की मात्रा लगभग 0.6 भाग प्रति मिलियन है: इसका मतलब है, उदाहरण के लिए, वायुमंडल के प्रत्येक घन मीटर में केवल 0.6 घन सेंटीमीटर ओजोन है। तुलना के लिए, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड पहले से ही लगभग 400 भाग प्रति मिलियन है - यानी हवा के एक ही घन मीटर प्रति दो गिलास से अधिक।

वास्तव में, ओजोन की इतनी कम सांद्रता को पृथ्वी के लिए वरदान कहा जा सकता है: यह गैस, जो 15-30 किलोमीटर की ऊँचाई पर एक बचत ओजोन परत बनाती है, किसी व्यक्ति के तत्काल आसपास के क्षेत्र में बहुत कम "महान" है। ओजोन, रूसी वर्गीकरण के अनुसार, उच्चतम, खतरे की पहली श्रेणी के पदार्थों से संबंधित है - यह एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जो मनुष्यों के लिए बेहद जहरीला है।

वादिम समोइलोविच, कटैलिसीस और गैस इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, रसायन विज्ञान संकाय, लोमोनोसोव मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के प्रयोगशाला में एक वरिष्ठ शोधकर्ता, ने आरआईए नोवोस्ती को कठिन ओजोन के विभिन्न गुणों को समझने में मदद की।

ओजोन ढाल

"यह एक काफी अच्छी तरह से अध्ययन की गई गैस है, लगभग हर चीज का अध्ययन किया गया है - सब कुछ कभी नहीं होता है, लेकिन मुख्य सब कुछ (ज्ञात है) ... ओजोन में कई प्रकार के अनुप्रयोग हैं। लेकिन यह मत भूलो कि आम तौर पर बोलते हुए, जीवन उत्पन्न हुआ ओजोन परत के लिए धन्यवाद - यह शायद मुख्य क्षण है," समोयलोविच कहते हैं।

समताप मंडल में, फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन से ओजोन बनता है - ऐसी प्रतिक्रियाएं सौर विकिरण के प्रभाव में शुरू होती हैं। वहां, ओजोन की सांद्रता पहले से ही अधिक है - लगभग 8 मिलीलीटर प्रति घन मीटर। कुछ यौगिकों के साथ "मिलने" पर गैस नष्ट हो जाती है, उदाहरण के लिए, परमाणु क्लोरीन और ब्रोमीन - ये पदार्थ खतरनाक क्लोरोफ्लोरोकार्बन का हिस्सा हैं, जिन्हें फ्रीन्स के रूप में जाना जाता है। मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल के आगमन से पहले, वे दूसरों के बीच, प्रशीतन उद्योग में और गैस कार्ट्रिज में प्रणोदक के रूप में उपयोग किए जाते थे।

2012 में, जब मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल ने अपनी 25 वीं वर्षगांठ मनाई, संयुक्त राष्ट्र पर्यावरण कार्यक्रम (यूएनईपी) के विशेषज्ञों ने ओजोन परत की सुरक्षा को केवल चार प्रमुख पर्यावरणीय समस्याओं में से एक के रूप में नामित किया जिसमें मानव जाति ने महत्वपूर्ण प्रगति की है। उसी समय, UNEP ने नोट किया कि समताप मंडल में ओजोन सामग्री 1998 से कम होना बंद हो गई थी, और वैज्ञानिकों के अनुसार, 2050-2075 तक यह 1980 से पहले दर्ज किए गए स्तरों पर वापस आ सकती है।

ओजोन स्मॉग

पृथ्वी की सतह से 30 किलोमीटर की दूरी पर, ओजोन "अच्छा व्यवहार" करता है, लेकिन क्षोभमंडल में, सतह की परत, यह एक खतरनाक प्रदूषक बन जाती है। यूएनईपी के अनुसार, उत्तरी गोलार्ध में ट्रोपोस्फेरिक ओजोन सांद्रता पिछले 100 वर्षों में लगभग तीन गुना हो गई है, जिससे यह तीसरी सबसे बड़ी "मानवजनित" ग्रीनहाउस गैस बन गई है।

यहाँ भी, ओजोन वायुमंडल में उत्सर्जित नहीं होता है, लेकिन हवा में सौर विकिरण के प्रभाव में बनता है, जो पहले से ही ओजोन "अग्रदूतों" - नाइट्रोजन ऑक्साइड, वाष्पशील हाइड्रोकार्बन और कुछ अन्य यौगिकों द्वारा प्रदूषित है। उन शहरों में जहां ओजोन स्मॉग के मुख्य घटकों में से एक है, वाहन उत्सर्जन परोक्ष रूप से इसकी उपस्थिति के लिए "दोष" है।

केवल लोग और जलवायु ही नहीं हैं जो भू-स्तर ओजोन से पीड़ित हैं। यूएनईपी का अनुमान है कि ट्रोपोस्फेरिक ओजोन को कम करने से लगभग 25 मिलियन टन चावल, गेहूं, सोयाबीन और मकई को बचाने में मदद मिल सकती है जो इस पौधे-विषैले गैस से हर साल खो जाते हैं।

यह ठीक है क्योंकि जमीनी स्तर का ओजोन अब इतना उपयोगी नहीं है कि मौसम विज्ञान और पर्यावरण निगरानी विशेषज्ञ मास्को सहित बड़े शहरों की हवा में इसकी सांद्रता की लगातार निगरानी करते हैं।

ओजोन उपयोगी

"ओजोन के बहुत ही दिलचस्प गुणों में से एक जीवाणुनाशक है। यह व्यावहारिक रूप से ऐसे सभी पदार्थों में पहला है, क्लोरीन, मैंगनीज पेरोक्साइड, क्लोरीन ऑक्साइड," वादिम समोयलोविच कहते हैं।

ओजोन की वही चरम प्रकृति, जो इसे एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट बनाती है, इस गैस के दायरे की व्याख्या करती है। ओजोन का उपयोग परिसर, कपड़े, उपकरण और निश्चित रूप से, जल शोधन - पीने और औद्योगिक और यहां तक ​​​​कि अपशिष्ट दोनों की नसबंदी और कीटाणुशोधन के लिए किया जाता है।

इसके अलावा, विशेषज्ञ इस बात पर जोर देते हैं कि कई देशों में लुगदी विरंजन संयंत्रों में क्लोरीन के विकल्प के रूप में ओजोन का उपयोग किया जाता है।

"ऑर्गेनिक के साथ क्लोरीन (प्रतिक्रिया करते समय) क्रमशः ऑर्गोक्लोरिन देता है, जो सिर्फ क्लोरीन की तुलना में बहुत अधिक विषैले होते हैं। कुल मिलाकर, यह (जहरीले कचरे की उपस्थिति - एड।) क्लोरीन की एकाग्रता को तेजी से कम करके या तो टाला जा सकता है, या बस इसे खत्म करना। विकल्पों में से एक - ओजोन के साथ क्लोरीन की जगह," समोयलोविच ने समझाया।

वायु को भी ओजोनाइज़ किया जा सकता है, और यह दिलचस्प परिणाम भी देता है - उदाहरण के लिए, इवानोवो में, श्रम सुरक्षा के अखिल रूसी अनुसंधान संस्थान के विशेषज्ञों और उनके सहयोगियों ने अध्ययन की एक श्रृंखला आयोजित की, जिसके दौरान "कताई की दुकानों में, एक निश्चित मात्रा में ओजोन को सामान्य वेंटिलेशन नलिकाओं में जोड़ा गया था।" नतीजतन, श्वसन रोगों का प्रसार कम हो गया, जबकि श्रम उत्पादकता, इसके विपरीत, बढ़ी। खाद्य गोदामों में एयर ओजोनेशन इसकी सुरक्षा बढ़ा सकता है, और अन्य देशों में भी ऐसे अनुभव होते हैं।

ओजोन विषैला होता है

ओजोन के उपयोग के साथ एक ही समस्या है - इसकी विषाक्तता। रूस में, वायुमंडलीय हवा में ओजोन के लिए अधिकतम अनुमेय एकाग्रता (एमपीसी) 0.16 मिलीग्राम प्रति घन मीटर है, और कार्य क्षेत्र की हवा में - 0.1 मिलीग्राम है। इसलिए, समोइलोविच नोट करता है, उसी ओजोनेशन के लिए निरंतर निगरानी की आवश्यकता होती है, जो मामले को बहुत जटिल करता है।

"यह अभी भी एक जटिल तकनीक है। वहां कुछ जीवाणुनाशक की एक बाल्टी डालना, इसे डालना और यह बहुत आसान है, लेकिन यहां आपको पालन करने की आवश्यकता है, किसी प्रकार की तैयारी होनी चाहिए," वैज्ञानिक कहते हैं।

ओजोन मानव शरीर को धीरे-धीरे लेकिन गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाता है - ओजोन-प्रदूषित हवा के लंबे समय तक संपर्क में रहने से हृदय और श्वसन संबंधी बीमारियों का खतरा बढ़ जाता है। कोलेस्ट्रॉल के साथ प्रतिक्रिया करके, यह अघुलनशील यौगिक बनाता है, जिससे एथेरोस्क्लेरोसिस का विकास होता है।

"अधिकतम अनुमेय स्तर से ऊपर की सांद्रता पर, सिरदर्द, श्लेष्मा झिल्ली में जलन, खांसी, चक्कर आना, सामान्य थकान, और हृदय गतिविधि में गिरावट हो सकती है। विषाक्त जमीनी स्तर ओजोन श्वसन रोगों, बच्चों की उपस्थिति या उत्तेजना की ओर जाता है। बुजुर्गों और दमा के रोगियों को खतरा है," रोशाइड्रोमेट के सेंट्रल एरोलॉजिकल ऑब्जर्वेटरी (सीएओ) की वेबसाइट पर उल्लेख किया गया है।

ओजोन विस्फोटक

ओजोन न केवल साँस लेने के लिए हानिकारक है - माचिस को भी छिपा देना चाहिए, क्योंकि यह गैस बहुत विस्फोटक होती है। परंपरागत रूप से, 300-350 मिलीलीटर प्रति लीटर हवा को ओजोन गैस के खतरनाक स्तर के लिए "दहलीज" माना जाता है, हालांकि कुछ वैज्ञानिक उच्च स्तर के साथ काम कर रहे हैं, समोयलोविच कहते हैं। लेकिन तरल ओजोन - वही नीला तरल जो ठंडा होने पर गहरा हो जाता है - अनायास फट जाता है।

यह वही है जो रॉकेट ईंधन में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में तरल ओजोन के उपयोग को रोकता है - इस तरह के विचार अंतरिक्ष युग की शुरुआत के तुरंत बाद दिखाई दिए।

"विश्वविद्यालय में हमारी प्रयोगशाला इस तरह के विचार पर उठी। प्रतिक्रिया में प्रत्येक रॉकेट ईंधन का अपना कैलोरी मान होता है, यानी जब यह जलता है तो कितनी गर्मी निकलती है, और इसलिए रॉकेट कितना शक्तिशाली होगा। तो, यह ज्ञात है कि सबसे शक्तिशाली विकल्प तरल ओजोन के साथ मिश्रित तरल हाइड्रोजन है ... लेकिन एक माइनस है। मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के एक प्रतिनिधि का कहना है कि तरल ओजोन फट जाता है, और यह अनायास फट जाता है, यानी बिना किसी स्पष्ट कारण के।

उनके अनुसार, सोवियत और अमेरिकी दोनों प्रयोगशालाओं ने "इसे किसी तरह सुरक्षित (व्यवसाय) बनाने के लिए भारी मात्रा में प्रयास और समय बिताया - यह पता चला कि ऐसा करना असंभव था।" समोइलोविच याद करते हैं कि एक दिन संयुक्त राज्य अमेरिका के सहयोगियों ने विशेष रूप से शुद्ध ओजोन प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की, जो "ऐसा लगता था" विस्फोट नहीं हुआ, "हर कोई पहले से ही टिमपनी को पीट रहा था", लेकिन फिर पूरे संयंत्र में विस्फोट हो गया, और काम रोक दिया गया।

"हमारे पास ऐसे मामले थे जब कहते हैं, तरल ओजोन के साथ एक फ्लास्क खड़ा होता है, खड़ा होता है, इसमें तरल नाइट्रोजन डाला जाता है, और फिर - या तो नाइट्रोजन वहां उबल जाती है, या कुछ और - आप आते हैं, लेकिन स्थापना का आधा हिस्सा नहीं है," सब कुछ धूल में उड़ गया है। यह विस्फोट क्यों हुआ - कौन जानता है, "वैज्ञानिक नोट करते हैं।

क्या आपने कभी गौर किया है कि बारिश के बाद सांस लेना कितना सुखद होता है? यह ताज़ा हवा बारिश के बाद आने वाले वातावरण में ओजोन द्वारा प्रदान की जाती है। यह पदार्थ क्या है, इसके कार्य, सूत्र क्या हैं और क्या यह वास्तव में मानव शरीर के लिए उपयोगी है? आइए इसका पता लगाते हैं।

ओजोन क्या है?

हाई स्कूल में पढ़ने वाला हर कोई जानता है कि ऑक्सीजन अणु में रासायनिक तत्व ऑक्सीजन के दो परमाणु होते हैं। हालाँकि, यह तत्व एक अन्य रासायनिक यौगिक - ओजोन बनाने में सक्षम है। यह नाम उस पदार्थ को दिया जाता है जो, एक नियम के रूप में, गैस के रूप में होता है (हालांकि यह एकत्रीकरण के तीनों राज्यों में मौजूद हो सकता है)।

इस पदार्थ का अणु ऑक्सीजन (O 2) के समान है, लेकिन इसमें दो नहीं, बल्कि तीन परमाणु होते हैं - O 3।

ओजोन की खोज का इतिहास

ओजोन को संश्लेषित करने वाला पहला व्यक्ति डच भौतिक विज्ञानी मार्टिन वान मारुम है।

यह वह था जिसने 1785 में हवा के माध्यम से एक विद्युत निर्वहन पारित करके एक प्रयोग किया था। परिणामी गैस ने न केवल एक विशिष्ट गंध प्राप्त की, बल्कि एक नीली रंग की टिंट भी प्राप्त की। इसके अलावा, नया पदार्थ सामान्य ऑक्सीजन की तुलना में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट बन गया। तो, पारा पर इसके प्रभाव पर विचार करने के बाद, वान मरुम ने पाया कि धातु ने अपने भौतिक गुणों को थोड़ा बदल दिया, जो कि ऑक्सीजन के प्रभाव में नहीं हुआ।

अपनी खोज के बावजूद, डच भौतिक विज्ञानी यह नहीं मानते थे कि ओजोन एक विशेष पदार्थ है। वैन मारुम की खोज के केवल 50 साल बाद, जर्मन वैज्ञानिक क्रिश्चियन फ्रेडरिक शॉनबीन ओजोन में गंभीरता से दिलचस्पी लेने लगे। यह उनके लिए धन्यवाद था कि इस पदार्थ को इसका नाम मिला - ओजोन (ग्रीक शब्द "गंध" के बाद), और इसका अधिक बारीकी से अध्ययन और वर्णन भी किया गया था।

ओजोन: भौतिक गुण

इस पदार्थ में कई गुण होते हैं। इनमें से पहली ओजोन की क्षमता है, पानी की तरह, एकत्रीकरण के तीन राज्यों में मौजूद है।

ओजोन जिस सामान्य अवस्था में रहता है वह एक स्पष्ट धात्विक सुगंध के साथ एक नीले रंग की गैस है (यह वह है जो आकाश को नीला बनाता है)। ऐसी गैस का घनत्व 2.1445 g/dm³ है।

जब तापमान गिरता है, ओजोन अणु 1.59 ग्राम/सेमी³ (-188 डिग्री सेल्सियस पर) के घनत्व के साथ एक नीले-बैंगनी तरल का निर्माण करते हैं। तरल ओ 3 को -111.8 डिग्री सेल्सियस पर उबालता है।

जब एक ठोस अवस्था में, ओजोन गहरा हो जाता है, एक अलग बैंगनी-नीले प्रतिबिंब के साथ लगभग काला हो जाता है। इसका घनत्व 1.73 ग्राम / सेमी 3 (−195.7 ° С पर) है। जिस तापमान पर ठोस ओजोन पिघलना शुरू होता है वह -197.2 डिग्री सेल्सियस होता है।

O3 का आणविक भार 48 डाल्टन है।

0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ओजोन पूरी तरह से पानी में घुल जाती है, ऑक्सीजन की तुलना में दस गुना तेजी से। पानी में अशुद्धियों की उपस्थिति इस प्रतिक्रिया को और तेज कर सकती है।

पानी के अलावा, ओजोन फ्रीऑन में घुल जाता है, जो इसके परिवहन की सुविधा प्रदान करता है।

अन्य पदार्थों में जिनमें ओ 3 (एकत्रीकरण की तरल अवस्था में) को भंग करना आसान है, आर्गन, नाइट्रोजन, फ्लोरीन, मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बन टेट्राक्लोराइड हैं।

यह तरल ऑक्सीजन (93 K के तापमान पर) के साथ भी अच्छी तरह से मिल जाता है।

ओजोन के रासायनिक गुण

O3 अणु बल्कि अस्थिर है। इस कारण से, सामान्य अवस्था में, यह 10-40 मिनट तक मौजूद रहता है, जिसके बाद यह विघटित हो जाता है, जिससे थोड़ी मात्रा में ऊष्मा और ऑक्सीजन O 2 बनता है। यह प्रतिक्रिया बहुत तेजी से हो सकती है अगर उत्प्रेरक परिवेश के तापमान में वृद्धि या वायुमंडलीय दबाव में कमी हो। इसके अलावा, ओजोन के अपघटन को धातुओं (सोना, प्लेटिनम और इरिडियम को छोड़कर), ऑक्साइड या कार्बनिक मूल के पदार्थों के संपर्क से सुविधा होती है।

नाइट्रिक एसिड के साथ इंटरेक्शन O3 के अपघटन को रोकता है। यह -78 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पदार्थ के भंडारण से भी सुगम होता है।

ओजोन की मुख्य रासायनिक संपत्ति इसकी ऑक्सीडिज़ेबिलिटी है। ऑक्सीकरण के उत्पादों में से एक हमेशा ऑक्सीजन होता है।

विभिन्न परिस्थितियों में, ओ 3 लगभग सभी पदार्थों और रासायनिक तत्वों के साथ बातचीत करने में सक्षम है, उन्हें कम खतरनाक में बदलकर उनकी विषाक्तता को कम करता है। उदाहरण के लिए, साइनाइड्स को साइनेट्स में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो जैविक जीवों के लिए अधिक सुरक्षित हैं।

उनका खनन कैसे किया जाता है?

अक्सर, ओ 3 के निष्कर्षण के लिए, ऑक्सीजन विद्युत प्रवाह से प्रभावित होता है। ऑक्सीजन और ओजोन के परिणामी मिश्रण को अलग करने के लिए, बाद की संपत्ति का उपयोग O2 से बेहतर द्रवीभूत करने के लिए किया जाता है।

रासायनिक प्रयोगशालाओं में, कभी-कभी बेरियम पेरोक्साइड के साथ ठंडे सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया से ओ 3 का उत्पादन होता है।

रोगियों की वसूली के लिए ओ 3 का उपयोग करने वाले चिकित्सा संस्थानों में, यह पदार्थ पराबैंगनी प्रकाश के साथ ओ 2 को विकिरणित करके प्राप्त किया जाता है (वैसे, यह पदार्थ सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत पृथ्वी के वातावरण में उसी तरह बनता है)।

दवा और उद्योग में O3 का उपयोग

ओजोन की सरल संरचना, इसके निष्कर्षण के लिए स्रोत सामग्री की उपलब्धता उद्योग में इस पदार्थ के सक्रिय उपयोग में योगदान करती है।

एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होने के नाते, यह कम विषाक्त होने पर क्लोरीन, फॉर्मल्डेहाइड या एथिलीन ऑक्साइड से कहीं बेहतर कीटाणुशोधन करने में सक्षम है। इसलिए, ओ 3 का उपयोग अक्सर चिकित्सा उपकरणों, उपकरणों, वर्दी और कई दवाओं को स्टरलाइज़ करने के लिए किया जाता है।

उद्योग में, इस पदार्थ का उपयोग अक्सर कई रसायनों के शुद्धिकरण या निष्कर्षण के लिए किया जाता है।

उपयोग की एक अन्य शाखा कागज, कपड़े, खनिज तेल का विरंजन है।

रासायनिक उद्योग में, ओ 3 न केवल उपकरण, उपकरण और कंटेनरों को जीवाणुरहित करने में मदद करता है, बल्कि उत्पादों को स्वयं (अंडे, अनाज, मांस, दूध) कीटाणुरहित करने और उनके शेल्फ जीवन को बढ़ाने के लिए भी उपयोग किया जाता है। वास्तव में, इसे सबसे अच्छे खाद्य परिरक्षकों में से एक माना जाता है क्योंकि यह गैर विषैले और गैर-कार्सिनोजेनिक है, और यह मोल्ड बीजाणुओं और अन्य कवक और जीवाणुओं को मारने में भी उत्कृष्ट है।

बेकरियों में, खमीर किण्वन प्रक्रिया को तेज करने के लिए ओजोन का उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, ओ 3 की मदद से, कॉन्यैक कृत्रिम रूप से वृद्ध होते हैं, और वसायुक्त तेल परिष्कृत होते हैं।

ओजोन मानव शरीर को कैसे प्रभावित करता है?

ऑक्सीजन के साथ इस समानता के कारण एक गलत धारणा है कि ओजोन एक पदार्थ है जो मानव शरीर के लिए फायदेमंद है। हालाँकि, ऐसा नहीं है, क्योंकि O 3 सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों में से एक है जो फेफड़ों को नष्ट कर सकता है और इस गैस को अत्यधिक साँस लेने वाले किसी भी व्यक्ति को मार सकता है। कोई आश्चर्य नहीं कि हर देश में राज्य पर्यावरण संगठन वातावरण में ओजोन की एकाग्रता पर सख्ती से नजर रखते हैं।

अगर ओजोन इतनी खराब है, तो बारिश के बाद सांस लेना हमेशा आसान क्यों हो जाता है?

तथ्य यह है कि O 3 के गुणों में से एक इसकी बैक्टीरिया को मारने और हानिकारक अशुद्धियों से पदार्थों को शुद्ध करने की क्षमता है। जब बारिश होती है तो वज्रपात के कारण ओजोन बनने लगती है। यह गैस हवा में निहित जहरीले पदार्थों को प्रभावित करती है, उन्हें विभाजित करती है और इन अशुद्धियों से ऑक्सीजन को शुद्ध करती है। यह इस कारण से है कि बारिश के बाद हवा इतनी ताज़ा और सुखद होती है, और आकाश एक सुंदर नीला रंग प्राप्त कर लेता है।

ओजोन के ये रासायनिक गुण, जो इसे हवा को शुद्ध करने की अनुमति देते हैं, हाल ही में विभिन्न श्वसन रोगों से पीड़ित लोगों के इलाज के साथ-साथ हवा, पानी और विभिन्न कॉस्मेटिक प्रक्रियाओं को शुद्ध करने के लिए सक्रिय रूप से उपयोग किए गए हैं।

आज काफी सक्रिय रूप से घरेलू ओजोनाइज़र का विज्ञापन किया जाता है जो इस गैस की मदद से घर में हवा को शुद्ध करते हैं। हालांकि यह तकनीक बहुत प्रभावी प्रतीत होती है, लेकिन अभी तक वैज्ञानिकों ने शरीर पर बड़ी मात्रा में ओजोन-शुद्ध हवा के प्रभाव का पर्याप्त अध्ययन नहीं किया है। इस कारण से, आपको ओजोनेशन से बहुत दूर नहीं जाना चाहिए।

ओजोन के भौतिक गुण बहुत विशिष्ट हैं: यह एक आसानी से विस्फोट करने वाली नीली गैस है। एक लीटर ओजोन का वजन लगभग 2 ग्राम होता है, जबकि हवा का वजन 1.3 ग्राम होता है। इसलिए ओजोन हवा से भारी है। ओजोन का गलनांक -192.7 डिग्री सेल्सियस है। यह "पिघला हुआ" ओजोन एक गहरा नीला तरल है। ओजोन "बर्फ" में बैंगनी रंग के साथ गहरा नीला रंग होता है और 1 मिमी से अधिक की मोटाई पर अपारदर्शी हो जाता है। ओजोन का क्वथनांक -112°C होता है। गैसीय अवस्था में ओजोन प्रतिचुम्बकीय होती है, अर्थात इसमें चुंबकीय गुण नहीं होते हैं, और तरल अवस्था में यह कमजोर अनुचुंबकीय होता है। पिघले हुए पानी में ओजोन की घुलनशीलता ऑक्सीजन की तुलना में 15 गुना अधिक है और लगभग 1.1 g/l है। एक लीटर एसिटिक एसिड कमरे के तापमान पर 2.5 ग्राम ओजोन को घोलता है। यह आवश्यक तेलों, तारपीन, कार्बन टेट्राक्लोराइड में भी अच्छी तरह से घुल जाता है। ओजोन की गंध हवा के 15 µg/m3 से ऊपर की सांद्रता पर महसूस की जाती है। न्यूनतम सांद्रता में, इसे "ताजगी की गंध" के रूप में माना जाता है, उच्च सांद्रता में यह एक तेज चिड़चिड़ापन प्राप्त करता है।

निम्न सूत्र के अनुसार ऑक्सीजन से ओजोन बनता है: 3O2 + 68 kcal → 2O3। ओजोन निर्माण के शास्त्रीय उदाहरण: आंधी के दौरान बिजली की क्रिया के तहत; ऊपरी वातावरण में सूर्य के प्रकाश के संपर्क में। परमाणु ऑक्सीजन की रिहाई के साथ किसी भी प्रक्रिया के दौरान ओजोन भी बन सकता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान। ओजोन का औद्योगिक संश्लेषण कम तापमान पर बिजली के निर्वहन के उपयोग से जुड़ा हुआ है। ओजोन के उत्पादन की प्रौद्योगिकियां एक दूसरे से भिन्न हो सकती हैं। तो, चिकित्सा प्रयोजनों के लिए उपयोग किए जाने वाले ओजोन प्राप्त करने के लिए, केवल शुद्ध (अशुद्धियों के बिना) चिकित्सा ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है। भौतिक गुणों में अंतर के कारण गठित ओजोन को ऑक्सीजन की अशुद्धता से अलग करना आमतौर पर मुश्किल नहीं होता है (ओजोन अधिक आसानी से द्रवीभूत हो जाता है)। यदि प्रतिक्रिया के कुछ गुणात्मक और मात्रात्मक मापदंडों की आवश्यकता नहीं है, तो ओजोन प्राप्त करने में कोई विशेष कठिनाई नहीं होती है।

O3 अणु अस्थिर है और बल्कि जल्दी से गर्मी की रिहाई के साथ O2 में बदल जाता है। कम सांद्रता पर और बाहरी अशुद्धियों के बिना, ओजोन धीरे-धीरे विघटित होता है, उच्च सांद्रता पर - एक विस्फोट के साथ। इसके संपर्क में आने पर शराब तुरंत प्रज्वलित हो जाती है। ऑक्सीकरण सब्सट्रेट (कार्बनिक पदार्थ, कुछ धातु या उनके आक्साइड) की नगण्य मात्रा के साथ ओजोन का ताप और संपर्क तेजी से इसके अपघटन को तेज करता है। स्टेबलाइज़र (HNO3 की थोड़ी मात्रा) की उपस्थिति में ओजोन को -78ºС पर लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है, साथ ही कांच, कुछ प्लास्टिक या कीमती धातुओं से बने जहाजों में भी।

ओजोन सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। इस घटना का कारण इस तथ्य में निहित है कि क्षय की प्रक्रिया में परमाणु ऑक्सीजन बनता है। ऐसी ऑक्सीजन आणविक ऑक्सीजन की तुलना में बहुत अधिक आक्रामक है, क्योंकि ऑक्सीजन अणु में आणविक कक्षीय के सामूहिक उपयोग के कारण बाहरी स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की कमी इतनी ध्यान देने योग्य नहीं है।

18वीं शताब्दी में, यह देखा गया कि ओजोन की उपस्थिति में पारा अपनी चमक खो देता है और कांच से चिपक जाता है; ऑक्सीकृत। और जब पोटैशियम आयोडाइड के जलीय घोल में से ओजोन प्रवाहित की जाती है, तो गैसीय आयोडीन निकलना शुरू हो जाता है। शुद्ध ऑक्सीजन के साथ समान "ट्रिक्स" काम नहीं करती थी। इसके बाद, ओजोन के गुणों की खोज की गई, जिसे मानव जाति द्वारा तुरंत अपनाया गया: ओजोन एक उत्कृष्ट एंटीसेप्टिक निकला, ओजोन ने पानी (इत्र और सौंदर्य प्रसाधन, जैविक तरल पदार्थ) से किसी भी मूल के कार्बनिक पदार्थों को जल्दी से हटा दिया, उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया गया और रोजमर्रा की जिंदगी, और एक दंत ड्रिल के विकल्प के रूप में खुद को साबित कर दिया है।

21वीं सदी में, मानव जीवन और गतिविधि के सभी क्षेत्रों में ओजोन का उपयोग बढ़ रहा है और विकसित हो रहा है, और इसलिए हम रोज़मर्रा के काम के लिए एक परिचित उपकरण में विदेशी से इसके परिवर्तन को देख रहे हैं। ओजोन O3, ऑक्सीजन का एक एलोट्रोपिक रूप।

ओजोन के प्राप्त करने और भौतिक गुण।

वैज्ञानिकों को पहली बार एक अज्ञात गैस के अस्तित्व के बारे में तब पता चला जब उन्होंने इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीनों के साथ प्रयोग करना शुरू किया। यह 17वीं शताब्दी में हुआ था। लेकिन उन्होंने अगली सदी के अंत में ही नई गैस का अध्ययन करना शुरू किया। 1785 में, डच भौतिक विज्ञानी मार्टिन वैन मारुम ने ऑक्सीजन के माध्यम से बिजली की चिंगारियों को प्रवाहित करके ओजोन का निर्माण किया। ओजोन नाम केवल 1840 में प्रकट हुआ; इसका आविष्कार स्विस रसायनशास्त्री क्रिस्चियन शोनबीन ने किया था, जो इसे ग्रीक ओजोन, महक से प्राप्त करता है। इस गैस की रासायनिक संरचना ऑक्सीजन से भिन्न नहीं थी, लेकिन बहुत अधिक आक्रामक थी। इसलिए, उन्होंने ब्राउन आयोडीन की रिहाई के साथ रंगहीन पोटेशियम आयोडाइड को तुरंत ऑक्सीकरण किया; शेनबेन ने इस प्रतिक्रिया का उपयोग पोटेशियम आयोडाइड और स्टार्च के घोल से संसेचित कागज के नीलेपन की डिग्री द्वारा ओजोन का निर्धारण करने के लिए किया। यहां तक ​​कि पारा और चांदी, जो कमरे के तापमान पर निष्क्रिय हैं, ओजोन की उपस्थिति में ऑक्सीकरण करते हैं।

यह पता चला कि ओजोन अणु, ऑक्सीजन की तरह, केवल ऑक्सीजन परमाणुओं से मिलकर बनता है, केवल दो नहीं, बल्कि तीन। ऑक्सीजन O2 और ओजोन O3 एक रासायनिक तत्व द्वारा दो गैसीय (सामान्य परिस्थितियों में) सरल पदार्थों के निर्माण का एकमात्र उदाहरण हैं। O3 अणु में, परमाणु एक कोण पर स्थित होते हैं, इसलिए ये अणु ध्रुवीय होते हैं। ओजोन मुक्त ऑक्सीजन परमाणुओं के O2 अणुओं से "चिपके" होने के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है, जो विद्युत निर्वहन, पराबैंगनी किरणों, गामा किरणों, तेज इलेक्ट्रॉनों और अन्य उच्च-ऊर्जा कणों की क्रिया के तहत ऑक्सीजन अणुओं से बनते हैं। ओजोन हमेशा काम करने वाली इलेक्ट्रिक मशीनों के पास गंध करता है, जिसमें जीवाणुनाशक पारा-क्वार्ट्ज लैंप के पास "स्पार्कल" ब्रश होता है जो पराबैंगनी विकिरण का उत्सर्जन करता है। कुछ रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान ऑक्सीजन परमाणु भी मुक्त होते हैं। पानी में फ्लोरीन की क्रिया के तहत उच्च ऑक्सीजन सामग्री (KMnO4, K2Cr2O7, आदि) के साथ यौगिकों के अपघटन के दौरान, हवा में गीले सफेद फास्फोरस के धीमे ऑक्सीकरण के दौरान अम्लीय पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान ओजोन कम मात्रा में बनता है। या केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के बेरियम पेरोक्साइड पर। ऑक्सीजन परमाणु हमेशा एक ज्वाला में मौजूद होते हैं, इसलिए यदि आप ऑक्सीजन बर्नर की लौ के पार संपीड़ित हवा की एक धारा को निर्देशित करते हैं, तो ओजोन की विशिष्ट गंध हवा में पाई जाएगी।

प्रतिक्रिया 3O2 → 2O3 अत्यधिक एंडोथर्मिक है: ओजोन के 1 मोल का उत्पादन करने के लिए 142 kJ खर्च किया जाना चाहिए। विपरीत प्रतिक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है और इसे बहुत आसानी से किया जाता है। तदनुसार, ओजोन अस्थिर है। अशुद्धियों की अनुपस्थिति में, गैसीय ओजोन 70 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर धीरे-धीरे और 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तेजी से विघटित होता है। उत्प्रेरकों की उपस्थिति में ओजोन अपघटन की दर काफी बढ़ जाती है। वे गैस हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, नाइट्रिक ऑक्साइड, क्लोरीन), और कई ठोस पदार्थ (यहाँ तक कि पोत की दीवारें भी)। इसलिए, शुद्ध ओजोन प्राप्त करना कठिन है, और विस्फोट की संभावना के कारण इसके साथ काम करना खतरनाक है।

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि ओजोन की खोज के बाद कई दशकों तक, इसके मूल भौतिक स्थिरांक भी अज्ञात थे: लंबे समय तक कोई भी शुद्ध ओजोन प्राप्त करने में कामयाब नहीं हुआ। जैसा कि डी.आई. मेंडेलीव ने रसायन शास्त्र की अपनी पाठ्यपुस्तक में लिखा है, "गैसीय ओजोन तैयार करने के सभी तरीकों के साथ, ऑक्सीजन में इसकी सामग्री हमेशा नगण्य होती है, आमतौर पर प्रतिशत का केवल कुछ दसवां हिस्सा, शायद ही कभी 2%, और केवल बहुत कम तापमान पर ही यह पहुंचता है 20%। केवल 1880 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिकों जे। गोटफिल और पी। चप्पुई ने शून्य से 23 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर शुद्ध ऑक्सीजन से ओजोन प्राप्त किया। यह पता चला कि एक मोटी परत में ओजोन में एक सुंदर नीला रंग होता है। जब ठंडी ओजोनित ऑक्सीजन को धीरे-धीरे संकुचित किया गया, तो गैस गहरे नीले रंग की हो गई, और दबाव के तेजी से निकलने के बाद, तापमान और भी गिर गया और गहरे बैंगनी तरल ओजोन की बूंदों का निर्माण हुआ। यदि गैस को जल्दी से ठंडा या संपीड़ित नहीं किया गया, तो ओजोन तुरन्त एक पीले रंग की चमक के साथ ऑक्सीजन में बदल गई।

बाद में, ओजोन के संश्लेषण के लिए एक सुविधाजनक तरीका विकसित किया गया। यदि पर्क्लोरिक, फॉस्फोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड के एक केंद्रित समाधान को प्लैटिनम या लेड (IV) ऑक्साइड से बने ठंडे एनोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाता है, तो एनोड पर छोड़ी गई गैस में 50% तक ओजोन होगा। ओजोन के भौतिक स्थिरांक भी परिष्कृत किए गए थे। -112 ° C (ऑक्सीजन - -183 ° C) के तापमान पर - यह ऑक्सीजन की तुलना में बहुत हल्का द्रवीभूत करता है। -192.7 डिग्री सेल्सियस पर ओजोन जम जाता है। ठोस ओजोन का रंग नीला-काला होता है।

ओजोन के साथ प्रयोग खतरनाक हैं। गैसीय ओजोन विस्फोट करने में सक्षम है अगर हवा में इसकी एकाग्रता 9% से अधिक हो। तरल और ठोस ओजोन और भी आसानी से फट जाती है, खासकर जब ऑक्सीकरण करने वाले पदार्थों के संपर्क में आती है। ओजोन को फ्लोरिनेटेड हाइड्रोकार्बन (फ्रीन्स) में घोल के रूप में कम तापमान पर संग्रहित किया जा सकता है। ये विलयन नीले रंग के होते हैं।

ओजोन के रासायनिक गुण।

ओजोन एक अत्यंत उच्च प्रतिक्रियाशीलता की विशेषता है। ओजोन सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों में से एक है और इस संबंध में केवल फ्लोरीन और ऑक्सीजन फ्लोराइड OF2 से हीन है। ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में ओजोन का सक्रिय सिद्धांत परमाणु ऑक्सीजन है, जो ओजोन अणु के क्षय के दौरान बनता है। इसलिए, एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, ओजोन अणु, एक नियम के रूप में, केवल एक ऑक्सीजन परमाणु का "उपयोग" करता है, जबकि अन्य दो मुक्त ऑक्सीजन के रूप में जारी किए जाते हैं, उदाहरण के लिए, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2। कई अन्य यौगिकों को उसी तरह ऑक्सीकृत किया जाता है। हालांकि, ऐसे अपवाद हैं जब ओजोन अणु ऑक्सीकरण के लिए ऑक्सीजन के सभी तीन परमाणुओं का उपयोग करता है, उदाहरण के लिए, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3।

ओजोन और ऑक्सीजन के बीच एक बहुत ही महत्वपूर्ण अंतर यह है कि ओजोन पहले से ही कमरे के तापमान पर ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, PbS और Pb(OH)2 सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, जबकि ओजोन की उपस्थिति में सल्फाइड PbSO4 में और हाइड्रॉक्साइड PbO2 में परिवर्तित हो जाता है। यदि अमोनिया के सान्द्र विलयन को ओजोन वाले बर्तन में डाला जाए तो सफेद धुंआ दिखाई देगा - इस ओजोन ने अमोनियम नाइट्राइट NH4NO2 बनाने के लिए अमोनिया को ऑक्सीकृत किया है। विशेष रूप से ओजोन की विशेषता AgO और Ag2O3 के गठन के साथ चांदी की वस्तुओं को "काला" करने की क्षमता है।

एक इलेक्ट्रॉन को जोड़कर और नकारात्मक आयन O3- में बदलकर, ओजोन अणु अधिक स्थिर हो जाता है। ऐसे आयनों वाले "ओजोनेट लवण" या ओजोनाइड्स लंबे समय से ज्ञात हैं - वे लिथियम को छोड़कर सभी क्षार धातुओं द्वारा बनते हैं, और ओजोनाइड्स की स्थिरता सोडियम से सीज़ियम तक बढ़ जाती है। क्षारीय मृदा धातुओं के कुछ ओजोनाइड्स भी ज्ञात हैं, उदाहरण के लिए Ca(O3)2। यदि गैसीय ओजोन की एक धारा को एक ठोस सूखी क्षार की सतह पर निर्देशित किया जाता है, तो नारंगी-लाल पपड़ी बनती है जिसमें ओजोनाइड होते हैं, उदाहरण के लिए, 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O। इसी समय, ठोस क्षार पानी को प्रभावी ढंग से बांधता है, जो ओजोनाइड को तत्काल हाइड्रोलिसिस से रोकता है। हालाँकि, पानी की अधिकता के साथ, ओजोनाइड्स तेजी से विघटित होते हैं: 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2। भंडारण के दौरान अपघटन भी होता है: 2KO3 → 2KO2 + O2। ओजोनाइड्स तरल अमोनिया में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, जिससे उन्हें उनके शुद्ध रूप में अलग करना और उनके गुणों का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

कार्बनिक पदार्थ जो ओजोन के संपर्क में आते हैं, वे आमतौर पर नष्ट हो जाते हैं। तो, ओजोन, क्लोरीन के विपरीत, बेंजीन रिंग को विभाजित करने में सक्षम है। ओजोन के साथ काम करते समय, आप रबर ट्यूब और होसेस का उपयोग नहीं कर सकते - वे तुरंत "रिसाव" करेंगे। ओजोन बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, तारपीन, मीथेन और कई अन्य पदार्थों के साथ सिक्त ईथर, शराब, कपास ऊन अनायास ही प्रज्वलित हो जाता है जब ओजोनीकृत हवा के संपर्क में होता है, और ओजोन को एथिलीन के साथ मिलाने से एक मजबूत विस्फोट होता है।

ओजोन का उपयोग।

ओजोन हमेशा कार्बनिक पदार्थों को "जला" नहीं देता है; कई मामलों में अत्यधिक तनु ओजोन के साथ विशिष्ट प्रतिक्रिया करना संभव है। उदाहरण के लिए, ओलिक एसिड (यह वनस्पति तेलों में बड़ी मात्रा में पाया जाता है) के ओजोनेशन से एज़ेलिक एसिड HOOC(CH2)7COOH का उत्पादन होता है, जिसका उपयोग प्लास्टिक के लिए उच्च गुणवत्ता वाले चिकनाई वाले तेल, सिंथेटिक फाइबर और प्लास्टिसाइज़र बनाने के लिए किया जाता है। इसी प्रकार एडिपिक अम्ल प्राप्त होता है, जो नाइलोन के संश्लेषण में काम आता है। 1855 में, स्कोनबेन ने ओजोन के साथ C=C डबल बॉन्ड वाले असंतृप्त यौगिकों की प्रतिक्रिया की खोज की, लेकिन 1925 तक जर्मन रसायनज्ञ एच. स्टुडिंगर ने इस प्रतिक्रिया के तंत्र की स्थापना नहीं की। ओजोन अणु ओजोनाइड के निर्माण के साथ दोहरे बंधन में शामिल हो जाता है - इस बार कार्बनिक, और एक ऑक्सीजन परमाणु C \u003d C बंधों में से एक का स्थान लेता है, और -O-O- समूह दूसरे का स्थान लेता है। हालांकि कुछ कार्बनिक ओजोनाइड्स को शुद्ध रूप में अलग किया गया है (उदाहरण के लिए, एथिलीन ओजोनाइड), यह प्रतिक्रिया आमतौर पर तनु घोल में की जाती है, क्योंकि ओजोनाइड मुक्त अवस्था में बहुत अस्थिर विस्फोटक होते हैं। असंतृप्त यौगिकों की ओजोनेशन प्रतिक्रिया कार्बनिक रसायनज्ञों के बीच बहुत सम्मान का आनंद लेती है; इस प्रतिक्रिया के साथ समस्याएं अक्सर स्कूल ओलंपियाड में भी पेश की जाती हैं। तथ्य यह है कि जब ओजोनाइड पानी से विघटित होता है, तो एल्डिहाइड या कीटोन के दो अणु बनते हैं, जो मूल असंतृप्त यौगिक की संरचना को पहचानने और आगे स्थापित करने में आसान होते हैं। इस प्रकार, 20वीं सदी की शुरुआत में, रसायनज्ञों ने C=C बांड वाले प्राकृतिक समेत कई महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिकों की संरचना स्थापित की।

ओजोन के अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र पीने के पानी की कीटाणुशोधन है। आमतौर पर पानी क्लोरीनयुक्त होता है। हालांकि, क्लोरीन की क्रिया के तहत पानी में कुछ अशुद्धियां बहुत अप्रिय गंध वाले यौगिकों में परिवर्तित हो जाती हैं। इसलिए, लंबे समय से क्लोरीन को ओजोन से बदलने का प्रस्ताव दिया गया है। ओजोनेटेड पानी बाहरी गंध या स्वाद प्राप्त नहीं करता है; जब कई कार्बनिक यौगिक ओजोन के साथ पूरी तरह से ऑक्सीकृत होते हैं, तो केवल कार्बन डाइऑक्साइड और पानी बनता है। ओजोन और अपशिष्ट जल से शुद्ध करें। फिनोल, साइनाइड, सर्फेक्टेंट, सल्फाइट्स, क्लोरैमाइन जैसे प्रदूषकों के ओजोन ऑक्सीकरण के उत्पाद रंग और गंध के बिना हानिरहित यौगिक हैं। अतिरिक्त ओजोन ऑक्सीजन के निर्माण के साथ जल्दी से विघटित हो जाती है। हालाँकि, क्लोरीनीकरण की तुलना में पानी का ओजोनेशन अधिक महंगा है; इसके अलावा, ओजोन का परिवहन नहीं किया जा सकता है और इसे साइट पर ही उत्पादित किया जाना चाहिए।

वायुमंडल में ओजोन।

पृथ्वी के वायुमंडल में ज्यादा ओजोन नहीं है - 4 बिलियन टन, यानी। औसतन केवल 1 mg/m3। ओजोन की एकाग्रता पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ बढ़ती है और 20-25 किमी की ऊंचाई पर समताप मंडल में अधिकतम तक पहुंच जाती है - यह "ओजोन परत" है। यदि वायुमंडल से सभी ओजोन को सामान्य दबाव पर पृथ्वी की सतह के पास एकत्र किया जाता है, तो लगभग 2-3 मिमी मोटी परत ही प्राप्त होगी। और हवा में इतनी कम मात्रा में ओजोन वास्तव में पृथ्वी पर जीवन प्रदान करती है। ओजोन एक "सुरक्षात्मक स्क्रीन" बनाती है जो सूर्य की कठोर पराबैंगनी किरणों को पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचने देती, जो सभी जीवित चीजों के लिए हानिकारक हैं।

हाल के दशकों में, तथाकथित "ओजोन छिद्र" के उद्भव पर बहुत ध्यान दिया गया है - समतापमंडलीय ओजोन की काफी कम सामग्री वाले क्षेत्र। ऐसी "छिपी हुई" ढाल के माध्यम से, सूर्य का कठोर पराबैंगनी विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है। इसलिए वैज्ञानिक लंबे समय से वातावरण में ओजोन की निगरानी कर रहे हैं। 1930 में, अंग्रेजी भूभौतिकीविद् एस. चैपमैन ने समताप मंडल में ओजोन की निरंतर एकाग्रता को समझाने के लिए चार प्रतिक्रियाओं की एक योजना प्रस्तावित की (इन प्रतिक्रियाओं को चैपमैन चक्र कहा जाता है, जिसमें एम का मतलब कोई भी परमाणु या अणु है जो अतिरिक्त ऊर्जा को दूर करता है):

ओ + ओ + एम → ओ 2 + एम

हे + ओ3 → 2ओ2

O3 → O2 + O.

इस चक्र की पहली और चौथी प्रतिक्रियाएँ फोटोकैमिकल हैं, वे सौर विकिरण के प्रभाव में हैं। परमाणुओं में एक ऑक्सीजन अणु के अपघटन के लिए, 242 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण की आवश्यकता होती है, जबकि ओजोन का क्षय तब होता है जब प्रकाश 240-320 एनएम के क्षेत्र में अवशोषित होता है (बाद की प्रतिक्रिया हमें कठोर पराबैंगनी से बचाती है, क्योंकि ऑक्सीजन इस वर्णक्रमीय क्षेत्र में अवशोषित नहीं होता है)। शेष दो प्रतिक्रियाएँ उष्मीय हैं, अर्थात प्रकाश की क्रिया के बिना जाओ। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि ओजोन के गायब होने की ओर ले जाने वाली तीसरी प्रतिक्रिया में सक्रियण ऊर्जा हो; इसका अर्थ है कि उत्प्रेरकों की क्रिया द्वारा ऐसी अभिक्रिया की दर को बढ़ाया जा सकता है। जैसा कि यह निकला, ओजोन क्षय के लिए मुख्य उत्प्रेरक नाइट्रिक ऑक्साइड NO है। यह सबसे गंभीर सौर विकिरण के प्रभाव में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन से ऊपरी वायुमंडल में बनता है। एक बार ओजोनमंडल में, यह दो प्रतिक्रियाओं O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2 के एक चक्र में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप वातावरण में इसकी सामग्री नहीं बदलती है, और स्थिर ओजोन एकाग्रता कम हो जाती है। समताप मंडल में ओजोन सामग्री में कमी के लिए अन्य चक्र हैं, उदाहरण के लिए, क्लोरीन की भागीदारी के साथ:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2।

धूल और गैसों से ओजोन भी नष्ट हो जाता है, जो ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान बड़ी मात्रा में वायुमंडल में प्रवेश कर जाते हैं। हाल ही में, यह सुझाव दिया गया है कि ओजोन पृथ्वी की पपड़ी से जारी हाइड्रोजन को नष्ट करने में भी प्रभावी है। ओजोन के निर्माण और क्षय की सभी प्रतिक्रियाओं की समग्रता इस तथ्य की ओर ले जाती है कि समताप मंडल में एक ओजोन अणु का औसत जीवनकाल लगभग तीन घंटे है।

यह माना जाता है कि प्राकृतिक के अतिरिक्त ओजोन परत को प्रभावित करने वाले कृत्रिम कारक भी हैं। एक प्रसिद्ध उदाहरण फ्रीन्स है, जो क्लोरीन परमाणुओं के स्रोत हैं। फ्रीन्स हाइड्रोकार्बन होते हैं जिनमें हाइड्रोजन परमाणुओं को फ्लोरीन और क्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। उनका उपयोग प्रशीतन में और एयरोसोल के डिब्बे भरने के लिए किया जाता है। अंत में, फ्रीन्स हवा में मिल जाते हैं और धीरे-धीरे हवा की धाराओं के साथ ऊंचे और ऊंचे उठ जाते हैं, अंत में ओजोन परत तक पहुंच जाते हैं। सौर विकिरण की क्रिया के तहत विघटित होकर, फ्रीन्स स्वयं ओजोन को उत्प्रेरक रूप से विघटित करना शुरू कर देते हैं। यह अभी तक ठीक से ज्ञात नहीं है कि "ओजोन छिद्रों" के लिए फ्रीन्स किस हद तक दोषी हैं, और, फिर भी, उनके उपयोग को सीमित करने के लिए लंबे समय से उपाय किए गए हैं।

गणना से पता चलता है कि 60-70 वर्षों में समताप मंडल में ओजोन की सांद्रता 25% तक कम हो सकती है। और साथ ही, सतह परत - क्षोभमंडल में ओजोन की एकाग्रता में वृद्धि होगी, जो भी खराब है, क्योंकि ओजोन और हवा में इसके परिवर्तन के उत्पाद जहरीले होते हैं। क्षोभमंडल में ओजोन का मुख्य स्रोत वायुराशियों के साथ समतापमंडलीय ओजोन का निचली परतों में स्थानांतरण है। प्रतिवर्ष लगभग 1.6 बिलियन टन ओजोन की भू-परत में प्रवेश करती है। वायुमंडल के निचले हिस्से में एक ओजोन अणु का जीवनकाल बहुत लंबा है - 100 दिनों से अधिक, क्योंकि सतह परत में पराबैंगनी सौर विकिरण की तीव्रता कम होती है जो ओजोन को नष्ट कर देती है। आमतौर पर, क्षोभमंडल में बहुत कम ओजोन होता है: स्वच्छ ताजी हवा में, इसकी सांद्रता औसतन केवल 0.016 μg / l होती है। हवा में ओजोन की एकाग्रता न केवल ऊंचाई पर बल्कि इलाके पर भी निर्भर करती है। इस प्रकार, महासागरों के ऊपर हमेशा भूमि की तुलना में अधिक ओजोन होता है, क्योंकि ओजोन का वहां अधिक धीरे-धीरे क्षय होता है। सोची में माप से पता चला है कि समुद्र तट के पास की हवा में तट से 2 किमी दूर जंगल की तुलना में 20% अधिक ओजोन है।

आधुनिक मनुष्य अपने पूर्वजों की तुलना में कहीं अधिक ओजोन में सांस लेते हैं। इसका मुख्य कारण हवा में मीथेन और नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा का बढ़ना है। इस प्रकार, 19वीं शताब्दी के मध्य से, जब प्राकृतिक गैस का उपयोग शुरू हुआ, तब से वातावरण में मीथेन की मात्रा लगातार बढ़ रही है। नाइट्रोजन ऑक्साइड से प्रदूषित वातावरण में, मीथेन ऑक्सीजन और जल वाष्प से जुड़े परिवर्तनों की एक जटिल श्रृंखला में प्रवेश करती है, जिसके परिणाम को समीकरण CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3 द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। अन्य हाइड्रोकार्बन भी मीथेन के रूप में कार्य कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, गैसोलीन के अधूरे दहन के दौरान कारों के निकास गैसों में निहित। नतीजतन, बड़े शहरों की हवा में पिछले दशकों में ओजोन की एकाग्रता दस गुना बढ़ गई है।

यह हमेशा माना जाता रहा है कि आंधी के दौरान, हवा में ओजोन की एकाग्रता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है, क्योंकि बिजली ओजोन में ऑक्सीजन के रूपांतरण में योगदान देती है। वास्तव में, वृद्धि नगण्य है, और यह आंधी के दौरान नहीं होती है, लेकिन इससे कई घंटे पहले होती है। आंधी के दौरान और उसके बाद कई घंटों तक ओजोन की सांद्रता कम हो जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि आंधी से पहले वायु द्रव्यमान का एक मजबूत ऊर्ध्वाधर मिश्रण होता है, जिससे ऊपरी परतों से ओजोन की एक अतिरिक्त मात्रा आती है। इसके अलावा, एक आंधी से पहले, विद्युत क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है, और विभिन्न वस्तुओं के बिंदुओं पर कोरोना डिस्चार्ज के गठन के लिए स्थितियां बनती हैं, उदाहरण के लिए, शाखाओं की युक्तियां। यह ओजोन के निर्माण में भी योगदान देता है। और फिर, एक गड़गड़ाहट के विकास के साथ, इसके नीचे शक्तिशाली आरोही वायु धाराएँ उत्पन्न होती हैं, जो सीधे बादल के नीचे ओजोन सामग्री को कम करती हैं।

शंकुधारी वनों की हवा में ओजोन सामग्री के बारे में एक दिलचस्प सवाल है। उदाहरण के लिए, जी। रेमी द्वारा अकार्बनिक रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम में, कोई पढ़ सकता है कि "शंकुधारी जंगलों की ओजोनीकृत हवा" एक कल्पना है। ऐसा है क्या? बेशक कोई भी पौधा ओजोन का उत्सर्जन नहीं करता है। लेकिन पौधे, विशेष रूप से कोनिफ़र, हवा में बहुत सारे वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों का उत्सर्जन करते हैं, जिसमें टेरपीन वर्ग के असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (तारपीन में बहुत सारे होते हैं) शामिल हैं। तो, एक गर्म दिन पर, देवदार का पेड़ सुइयों के सूखे वजन के प्रत्येक ग्राम के लिए प्रति घंटे 16 माइक्रोग्राम टेरपेन जारी करता है। Terpenes न केवल कोनिफ़र द्वारा, बल्कि कुछ पर्णपाती पेड़ों द्वारा भी प्रतिष्ठित हैं, जिनमें चिनार और नीलगिरी हैं। और कुछ उष्णकटिबंधीय पेड़ प्रति घंटे सूखी पत्ती द्रव्यमान के 1 ग्राम प्रति 45 माइक्रोग्राम टेरपेन्स जारी करने में सक्षम हैं। नतीजतन, शंकुधारी वन का एक हेक्टेयर प्रति दिन 4 किलो कार्बनिक पदार्थ और लगभग 2 किलो पर्णपाती वन जारी कर सकता है। पृथ्वी का वनाच्छादित क्षेत्र लाखों हेक्टेयर है, और वे सभी प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टन विभिन्न हाइड्रोकार्बन छोड़ते हैं, जिसमें टेरपेन भी शामिल हैं। और हाइड्रोकार्बन, जैसा कि मीथेन के उदाहरण में दिखाया गया था, सौर विकिरण के प्रभाव में और अन्य अशुद्धियों की उपस्थिति में ओजोन के निर्माण में योगदान करते हैं। प्रयोगों से पता चला है कि, उपयुक्त परिस्थितियों में, ओजोन के गठन के साथ वायुमंडलीय फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के चक्र में टेरपेन वास्तव में बहुत सक्रिय रूप से शामिल हैं। तो एक शंकुधारी वन में ओजोन एक आविष्कार नहीं है, बल्कि एक प्रायोगिक तथ्य है।

ओजोन और स्वास्थ्य।

तूफ़ान के बाद सैर करने में कितना मज़ा आता है! हवा स्वच्छ और ताजा है, इसके स्फूर्तिदायक जेट बिना किसी प्रयास के फेफड़ों में प्रवाहित होने लगते हैं। "यह ओजोन की तरह गंध करता है," वे अक्सर ऐसे मामलों में कहते हैं। "स्वास्थ्य के लिए बहुत अच्छा।" ऐसा है क्या?

एक जमाने में ओजोन को सेहत के लिए फायदेमंद जरूर माना जाता था। लेकिन अगर इसकी एकाग्रता एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाती है, तो इससे कई अप्रिय परिणाम हो सकते हैं। साँस लेने की एकाग्रता और समय के आधार पर, ओजोन फेफड़ों में परिवर्तन, आंखों और नाक के श्लेष्म झिल्ली की जलन, सिरदर्द, चक्कर आना, रक्तचाप कम करना; ओजोन श्वसन पथ के जीवाणु संक्रमण के लिए शरीर के प्रतिरोध को कम करता है। हवा में इसकी अधिकतम अनुमेय सांद्रता केवल 0.1 µg/l है, जिसका अर्थ है कि ओजोन क्लोरीन से कहीं अधिक खतरनाक है! यदि आप केवल 0.4 μg / l की ओजोन सांद्रता के साथ कई घंटे घर के अंदर बिताते हैं, तो सीने में दर्द, खांसी, अनिद्रा दिखाई दे सकती है, दृश्य तीक्ष्णता कम हो जाती है। यदि आप 2 μg / l से अधिक की सांद्रता पर लंबे समय तक ओजोन में सांस लेते हैं, तो परिणाम अधिक गंभीर हो सकते हैं - स्तब्धता तक और हृदय गतिविधि में गिरावट। 8-9 µg/l की ओजोन सामग्री के साथ, फुफ्फुसीय एडिमा कुछ घंटों के बाद होती है, जो मृत्यु से भरी होती है। लेकिन किसी पदार्थ की इतनी नगण्य मात्रा का आमतौर पर पारंपरिक रासायनिक तरीकों से विश्लेषण करना मुश्किल होता है। सौभाग्य से, एक व्यक्ति पहले से ही बहुत कम सांद्रता पर ओजोन की उपस्थिति महसूस करता है - लगभग 1 μg / l, जिस पर स्टार्च आयोडीन पेपर नीला नहीं होने वाला है। कुछ लोगों के लिए, छोटी सांद्रता में ओजोन की गंध क्लोरीन की गंध, दूसरों के लिए - सल्फर डाइऑक्साइड, दूसरों के लिए - लहसुन की गंध जैसी होती है।

यह सिर्फ ओजोन ही नहीं है जो जहरीली है। हवा में इसकी भागीदारी के साथ, उदाहरण के लिए, पेरोक्सीसेटाइल नाइट्रेट (PAN) CH3-CO-OONO2 बनता है - एक पदार्थ जिसमें आंसू सहित एक मजबूत जलन होती है, प्रभाव जो सांस लेने में मुश्किल बनाता है, और उच्च सांद्रता में हृदय पक्षाघात का कारण बनता है। पैन प्रदूषित हवा में गर्मियों में बनने वाले तथाकथित फोटोकैमिकल स्मॉग के घटकों में से एक है (यह शब्द अंग्रेजी स्मोक - स्मोक एंड फॉग - फॉग से लिया गया है)। स्मॉग में ओजोन की सांद्रता 2 μg/l तक पहुँच सकती है, जो अधिकतम स्वीकार्य से 20 गुना अधिक है। यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि हवा में ओजोन और नाइट्रोजन ऑक्साइड का संयुक्त प्रभाव अलग-अलग प्रत्येक पदार्थ की तुलना में दस गुना अधिक मजबूत होता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि बड़े शहरों में इस तरह के धुंध के परिणाम भयावह हो सकते हैं, खासकर अगर शहर के ऊपर की हवा "ड्राफ्ट" द्वारा नहीं उड़ाई जाती है और एक स्थिर क्षेत्र बनता है। इसलिए, 1952 में लंदन में कुछ ही दिनों में 4,000 से अधिक लोग स्मॉग से मर गए। 1963 में न्यूयॉर्क में एक स्मॉग ने 350 लोगों की जान ले ली थी। इसी तरह की कहानियां टोक्यो और अन्य प्रमुख शहरों में थीं। इतना ही नहीं लोग वायुमंडलीय ओजोन से पीड़ित हैं। उदाहरण के लिए, अमेरिकी शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि हवा में ओजोन की उच्च सामग्री वाले क्षेत्रों में, कार के टायरों और अन्य रबर उत्पादों की सेवा का जीवन काफी कम हो जाता है।

जमीनी परत में ओजोन सामग्री को कैसे कम करें? वातावरण में मीथेन उत्सर्जन को कम करना शायद ही यथार्थवादी है। एक और रास्ता बचा है - नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने के लिए, जिसके बिना ओजोन की ओर जाने वाली प्रतिक्रियाओं का चक्र नहीं चल सकता। यह रास्ता भी आसान नहीं है, क्योंकि नाइट्रोजन ऑक्साइड न केवल कारों द्वारा, बल्कि थर्मल पावर प्लांटों द्वारा भी (मुख्य रूप से) उत्सर्जित होते हैं।

ओजोन स्रोत न केवल सड़क पर हैं। यह एक्स-रे रूम में, फिजियोथेरेपी रूम में (इसका स्रोत मरकरी-क्वार्ट्ज लैंप है), कॉपियर (कॉपियर), लेजर प्रिंटर (यहां इसके बनने का कारण हाई-वोल्टेज डिस्चार्ज है) के संचालन के दौरान बनता है। पेरिहाइड्रोल, आर्गन आर्क वेल्डिंग के उत्पादन के लिए ओजोन एक अनिवार्य साथी है। ओजोन के हानिकारक प्रभावों को कम करने के लिए, हुड को पराबैंगनी लैंप, कमरे के अच्छे वेंटिलेशन से लैस करना आवश्यक है।

और फिर भी, ओजोन पर विचार करना, निश्चित रूप से, स्वास्थ्य के लिए हानिकारक है, यह शायद ही सही है। यह सब उसकी एकाग्रता पर निर्भर करता है। अध्ययनों से पता चला है कि ताजी हवा अंधेरे में बहुत कम चमकती है; चमक का कारण ओजोन से जुड़ी एक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है। फ्लास्क में पानी को हिलाने पर भी चमक देखी गई, जिसमें पहले से ओजोनीकृत ऑक्सीजन भरी हुई थी। यह चमक हमेशा हवा या पानी में थोड़ी मात्रा में कार्बनिक अशुद्धियों की उपस्थिति से जुड़ी होती है। साँस छोड़ते हुए व्यक्ति के साथ ताजी हवा मिलाने पर, चमक की तीव्रता दस गुना बढ़ जाती है! और यह आश्चर्य की बात नहीं है: एथिलीन, बेंजीन, एसीटैल्डिहाइड, फॉर्मलाडेहाइड, एसीटोन और फॉर्मिक एसिड की सूक्ष्म अशुद्धियाँ साँस की हवा में पाई गईं। वे ओजोन द्वारा "हाइलाइट" किए गए हैं। वहीं, "बासी", यानी। पूरी तरह से ओजोन से रहित, हालांकि बहुत साफ, हवा चमक का कारण नहीं बनती है, और एक व्यक्ति इसे "बासी" महसूस करता है। ऐसी हवा की तुलना आसुत जल से की जा सकती है: यह बहुत शुद्ध है, इसमें व्यावहारिक रूप से कोई अशुद्धियाँ नहीं हैं, और इसे पीना हानिकारक है। तो हवा में ओजोन की पूर्ण अनुपस्थिति, जाहिरा तौर पर, मनुष्यों के लिए भी प्रतिकूल है, क्योंकि यह इसमें सूक्ष्मजीवों की सामग्री को बढ़ाता है, जिससे हानिकारक पदार्थों और अप्रिय गंधों का संचय होता है, जो ओजोन को नष्ट कर देता है। इस प्रकार, परिसर के नियमित और लंबे समय तक वेंटिलेशन की आवश्यकता स्पष्ट हो जाती है, भले ही इसमें कोई लोग न हों: आखिरकार, कमरे में प्रवेश करने वाला ओजोन लंबे समय तक इसमें नहीं रहता है - यह आंशिक रूप से विघटित होता है , और दीवारों और अन्य सतहों पर बड़े पैमाने पर (adsorbs) बसता है। यह कहना मुश्किल है कि कमरे में कितनी ओजोन होनी चाहिए। हालाँकि, न्यूनतम सांद्रता में, ओजोन संभवतः आवश्यक और उपयोगी है।

इस प्रकार, ओजोन एक टाइम बम है। यदि इसका सही उपयोग किया जाए तो यह मानवता की सेवा करेगा, लेकिन जैसे ही इसका उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया जाएगा, यह तुरंत वैश्विक तबाही का कारण बनेगा और पृथ्वी मंगल जैसे ग्रह में बदल जाएगी।

वाक्यांश "ओजोन परत", जो 70 के दशक में प्रसिद्ध हुआ। पिछली शताब्दी, लंबे समय से किनारे पर स्थापित है। साथ ही, कुछ लोग वास्तव में समझते हैं कि इस अवधारणा का क्या अर्थ है और ओजोन परत का विनाश खतरनाक क्यों है। कई लोगों के लिए इससे भी बड़ा रहस्य ओजोन अणु की संरचना है, और फिर भी यह सीधे तौर पर ओजोन परत की समस्याओं से संबंधित है। आइए ओजोन, इसकी संरचना और औद्योगिक अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानें।

ओजोन क्या है

ओजोन, या, जैसा कि इसे सक्रिय ऑक्सीजन भी कहा जाता है, एक तीखी धात्विक गंध वाली नीला गैस है।

यह पदार्थ एकत्रीकरण की तीनों अवस्थाओं में मौजूद हो सकता है: गैसीय, ठोस और तरल।

इसी समय, ओजोन प्रकृति में केवल गैस के रूप में होता है, तथाकथित ओजोन परत बनाता है। अपने नीले रंग के कारण ही आकाश नीला दिखाई देता है।

ओजोन अणु कैसा दिखता है?

ऑक्सीजन से समानता के कारण ओजोन को इसका उपनाम "सक्रिय ऑक्सीजन" मिला। अतः इन पदार्थों में मुख्य सक्रिय रासायनिक तत्व ऑक्सीजन (O) है। हालाँकि, यदि ऑक्सीजन के अणु में इसके 2 परमाणु होते हैं, तो अणु - O 3) में इस तत्व के 3 परमाणु होते हैं।

इस संरचना के कारण, ओजोन के गुण ऑक्सीजन के समान हैं, लेकिन अधिक स्पष्ट हैं। विशेष रूप से, O2 की तरह, O3 सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है।

इन "संबंधित" पदार्थों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर, जो हर किसी के लिए याद रखना महत्वपूर्ण है, निम्नलिखित है: ओजोन को साँस नहीं लिया जा सकता है, यह विषैला होता है और अगर साँस में लिया जाता है, तो यह फेफड़ों को नुकसान पहुँचा सकता है या किसी व्यक्ति को मार भी सकता है। वहीं, O3 जहरीली अशुद्धियों से हवा को साफ करने के लिए एकदम सही है। वैसे, यह इस वजह से है कि बारिश के बाद सांस लेना इतना आसान हो जाता है: ओजोन हवा में निहित हानिकारक पदार्थों को ऑक्सीकरण करता है और इसे शुद्ध करता है।

ओजोन अणु (3 ऑक्सीजन परमाणुओं से मिलकर) का मॉडल एक कोण की छवि जैसा दिखता है, और इसका आकार 117° है। इस अणु में कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं है और इसलिए यह प्रतिचुंबकीय है। इसके अलावा, इसमें ध्रुवीयता है, हालांकि इसमें एक तत्व के परमाणु होते हैं।

किसी दिए गए अणु के दो परमाणु एक दूसरे से मजबूती से बंधे होते हैं। लेकिन तीसरे के साथ संबंध कम विश्वसनीय है। इस कारण से, ओजोन अणु (मॉडल का फोटो नीचे देखा जा सकता है) बहुत नाजुक होता है और बनने के तुरंत बाद यह टूट जाता है। एक नियम के रूप में, ओ 3 के अपघटन की किसी भी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीजन जारी किया जाता है।

ओजोन की अस्थिरता के कारण इसे अन्य पदार्थों की तरह काटा, संग्रहित या परिवहन नहीं किया जा सकता है। इसी कारण इसका उत्पादन अन्य पदार्थों की तुलना में अधिक महंगा होता है।

साथ ही, ओ 3 अणुओं की उच्च गतिविधि इस पदार्थ को सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट, ऑक्सीजन से अधिक शक्तिशाली और क्लोरीन से अधिक सुरक्षित होने की अनुमति देती है।

यदि ओजोन अणु नष्ट हो जाता है और O2 निकलता है, तो यह प्रतिक्रिया हमेशा ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है। उसी समय, रिवर्स प्रक्रिया होने के लिए (ओ 2 से ओ 3 का गठन), इसे कम खर्च करना आवश्यक है।

गैसीय अवस्था में, ओजोन अणु 70 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर विघटित हो जाता है। यदि इसे 100 डिग्री या उससे अधिक तक बढ़ाया जाता है, तो प्रतिक्रिया में काफी तेजी आएगी। अशुद्धियों की उपस्थिति भी ओजोन अणुओं की क्षय अवधि को तेज करती है।

O3 गुण

ओजोन तीन राज्यों में से जो भी हो, वह अपने नीले रंग को बरकरार रखता है। पदार्थ जितना सख्त होगा, यह शेड उतना ही समृद्ध और गहरा होगा।

प्रत्येक ओजोन अणु का वजन 48 g/mol होता है। यह हवा से भारी होता है, जो इन पदार्थों को एक दूसरे से अलग करने में मदद करता है।

ओ 3 लगभग सभी धातुओं और गैर-धातुओं (सोना, इरिडियम और प्लैटिनम को छोड़कर) को ऑक्सीकरण करने में सक्षम है।

साथ ही, यह पदार्थ दहन प्रतिक्रिया में भाग ले सकता है, हालाँकि, इसके लिए O 2 की तुलना में अधिक तापमान की आवश्यकता होती है।

ओजोन एच 2 ओ और फ्रीन्स में घुलने में सक्षम है। इसकी तरल अवस्था में, इसे तरल ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, मीथेन, आर्गन, कार्बन टेट्राक्लोराइड और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ मिलाया जा सकता है।

ओजोन अणु कैसे बनता है?

मुक्त ऑक्सीजन परमाणुओं को ऑक्सीजन के अणुओं से जोड़कर O3 अणु बनते हैं। बदले में, वे विद्युत निर्वहन, पराबैंगनी किरणों, तेज इलेक्ट्रॉनों और अन्य उच्च ऊर्जा कणों के प्रभाव के कारण अन्य ओ 2 अणुओं के विभाजन के कारण दिखाई देते हैं। इस कारण से, ओजोन की विशिष्ट गंध स्पार्किंग वाले विद्युत उपकरणों या पराबैंगनी प्रकाश उत्सर्जित करने वाले लैम्पों के पास महसूस की जा सकती है।

औद्योगिक पैमाने पर, O3 को विद्युत या ओजोनाइज़र का उपयोग करके पृथक किया जाता है। इन उपकरणों में, एक उच्च-वोल्टेज विद्युत प्रवाह ओ 2 युक्त गैस धारा के माध्यम से पारित किया जाता है, जिसके परमाणु ओजोन के लिए "निर्माण सामग्री" के रूप में काम करते हैं।

कभी-कभी इन उपकरणों में शुद्ध ऑक्सीजन या साधारण हवा चलाई जाती है। परिणामी ओजोन की गुणवत्ता प्रारंभिक उत्पाद की शुद्धता पर निर्भर करती है। तो, घावों के उपचार के लिए अभिप्रेत मेडिकल O 3 को केवल रासायनिक रूप से शुद्ध O 2 से निकाला जाता है।

ओजोन की खोज का इतिहास

यह पता लगाने के बाद कि ओजोन अणु कैसा दिखता है और यह कैसे बनता है, यह इस पदार्थ के इतिहास से परिचित होने के लायक है।

इसे पहली बार 18वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में डच शोधकर्ता मार्टिन वैन मारुम द्वारा संश्लेषित किया गया था। वैज्ञानिक ने देखा कि हवा के एक कंटेनर के माध्यम से बिजली की चिंगारी गुजरने के बाद उसमें मौजूद गैस ने अपने गुणों को बदल दिया। उसी समय, वैन मारुम को यह समझ में नहीं आया कि उसने एक नए पदार्थ के अणुओं को अलग कर दिया है।

लेकिन शीनबेइन नाम के उनके जर्मन सहयोगी ने बिजली की मदद से एच 2 ओ को एच और ओ 2 में विघटित करने की कोशिश करते हुए एक तीखी गंध वाली एक नई गैस की रिहाई पर ध्यान आकर्षित किया। बहुत शोध के बाद, वैज्ञानिक ने अपने द्वारा खोजे गए पदार्थ का वर्णन किया और "गंध" के लिए ग्रीक शब्द के सम्मान में इसे "ओजोन" नाम दिया।

कवक और जीवाणुओं को मारने की क्षमता, साथ ही खुले पदार्थ वाले हानिकारक यौगिकों की विषाक्तता को कम करने में कई वैज्ञानिकों की दिलचस्पी थी। ओ 3 की आधिकारिक खोज के 17 साल बाद, वर्नर वॉन सीमेंस ने पहला उपकरण डिजाइन किया जिसने ओजोन को किसी भी मात्रा में संश्लेषित करना संभव बना दिया। और 39 साल बाद, शानदार निकोला टेस्ला ने दुनिया के पहले ओजोन जनरेटर का आविष्कार और पेटेंट कराया।

यह वह उपकरण था जिसे पहली बार फ्रांस में 2 वर्षों में पेयजल उपचार संयंत्रों में इस्तेमाल किया गया था। XX सदी की शुरुआत के बाद से। यूरोप अपने शुद्धिकरण के लिए पीने के पानी के ओजोनेशन पर स्विच करना शुरू कर रहा है।

रूसी साम्राज्य ने पहली बार 1911 में इस तकनीक का उपयोग किया था, और 5 वर्षों के बाद, देश में ओजोन का उपयोग करके पेयजल शोधन के लिए लगभग 4 दर्जन प्रतिष्ठान सुसज्जित किए गए थे।

आज, जल ओजोनेशन धीरे-धीरे क्लोरीनीकरण की जगह ले रहा है। इस प्रकार, यूरोप में सभी पीने के पानी का 95% ओ 3 के साथ इलाज किया जाता है। यह तकनीक अमेरिका में भी काफी लोकप्रिय है। सीआईएस में, यह अभी भी अध्ययन के अधीन है, क्योंकि हालांकि प्रक्रिया सुरक्षित और अधिक सुविधाजनक है, यह क्लोरीनीकरण की तुलना में अधिक महंगा है।

ओजोन के अनुप्रयोग

जल शोधन के अलावा, O3 में कई अन्य अनुप्रयोग हैं।

• ओजोन का उपयोग कागज और वस्त्रों के निर्माण में ब्लीच के रूप में किया जाता है।
• सक्रिय ऑक्सीजन का उपयोग वाइन को कीटाणुरहित करने के साथ-साथ कॉन्यैक की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को तेज करने के लिए किया जाता है।
• O3 की मदद से विभिन्न वनस्पति तेलों को परिष्कृत किया जाता है।
• बहुत बार, इस पदार्थ का उपयोग मांस, अंडे, फल और सब्जियों जैसे खराब होने वाले उत्पादों को संसाधित करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया रासायनिक निशान नहीं छोड़ती है, जैसा कि क्लोरीन या फॉर्मल्डेहाइड के उपयोग के साथ होता है, और उत्पादों को अधिक समय तक संग्रहीत किया जा सकता है।
• ओजोन चिकित्सा उपकरणों और कपड़ों को जीवाणुरहित करता है।
• इसके अलावा, विभिन्न चिकित्सा और कॉस्मेटिक प्रक्रियाओं के लिए शुद्ध O3 का उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, दंत चिकित्सा में इसकी मदद से, वे मौखिक गुहा और मसूड़ों कीटाणुरहित करते हैं, और विभिन्न रोगों (स्टामाटाइटिस, दाद, मौखिक कैंडिडिआसिस) का भी इलाज करते हैं। यूरोपीय देशों में घाव कीटाणुशोधन के लिए O3 बहुत लोकप्रिय है।
• हाल के वर्षों में, ओजोन का उपयोग करके हवा और पानी को छानने के लिए पोर्टेबल घरेलू उपकरणों ने अत्यधिक लोकप्रियता हासिल की है।

ओजोन परत - यह क्या है?

पृथ्वी की सतह से 15-35 किमी की दूरी पर ओजोन परत है, या इसे ओजोनोस्फीयर भी कहा जाता है। इस स्थान पर, केंद्रित O 3 हानिकारक सौर विकिरण के लिए एक प्रकार के फिल्टर के रूप में कार्य करता है।

किसी पदार्थ की इतनी मात्रा कहाँ से आती है यदि उसके अणु अस्थिर होते हैं? इस सवाल का जवाब देना मुश्किल नहीं है अगर हम ओजोन अणु के मॉडल और इसके गठन की विधि को याद करें। तो, ऑक्सीजन, जिसमें 2 ऑक्सीजन अणु होते हैं, समताप मंडल में प्रवेश करते हैं, सूर्य की किरणों से वहाँ गर्म होते हैं। यह ऊर्जा O2 को परमाणुओं में विभाजित करने के लिए पर्याप्त है, जिससे O3 बनता है। इसी समय, ओजोन परत न केवल सौर ऊर्जा के हिस्से का उपयोग करती है, बल्कि इसे फ़िल्टर भी करती है, खतरनाक पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करती है।

ऊपर कहा गया था कि ओजोन को फ्रीन्स द्वारा भंग कर दिया जाता है। ये गैसीय पदार्थ (दुर्गन्ध, आग बुझाने के यंत्र और रेफ्रिजरेटर के निर्माण में प्रयुक्त), एक बार वातावरण में छोड़े जाने के बाद, ओजोन को प्रभावित करते हैं और इसके अपघटन में योगदान करते हैं। नतीजतन, ओजोनोस्फीयर में छेद दिखाई देते हैं जिसके माध्यम से अनफ़िल्टर्ड सौर किरणें ग्रह में प्रवेश करती हैं, जो जीवित जीवों पर विनाशकारी प्रभाव डालती हैं।

ओजोन अणुओं की विशेषताओं और संरचना पर विचार करने के बाद, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि यह पदार्थ, हालांकि खतरनाक है, मानव जाति के लिए बहुत उपयोगी है अगर इसे सही तरीके से उपयोग किया जाए।