Keadaan pengagregatan bahan ringkas ialah ozon. Ozon: kesan kepada manusia dan tindakan sekiranya berlaku keracunan

Apakah formula untuk ozon? Mari kita cuba bersama untuk mengenal pasti ciri-ciri tersendiri bahan kimia ini.

Pengubahsuaian alotropik oksigen

Formula molekul ozon dalam kimia O 3 . Berat molekul relatifnya ialah 48. Sebatian ini mengandungi tiga atom O. Oleh kerana formula oksigen dan ozon termasuk unsur kimia yang sama, ia dipanggil pengubahsuaian alotropik dalam kimia.

Ciri-ciri fizikal

Dalam keadaan biasa, formula kimia ozon adalah bahan gas dengan bau tertentu dan warna biru muda. Secara semula jadi, sebatian kimia ini boleh dirasai semasa berjalan melalui hutan pain selepas ribut petir. Oleh kerana formula ozon ialah O 3, ia adalah 1.5 kali lebih berat daripada oksigen. Berbanding dengan O 2, keterlarutan ozon jauh lebih tinggi. Pada suhu sifar, 49 isipadu ia mudah larut dalam 100 isipadu air. Dalam kepekatan kecil, bahan itu tidak mempunyai sifat ketoksikan, ozon adalah racun hanya dalam jumlah yang ketara. Kepekatan maksimum yang dibenarkan dianggap sebagai 5% daripada jumlah O 3 di udara. Dalam kes penyejukan yang kuat, ia mudah cair, dan apabila suhu turun kepada -192 darjah, ia menjadi pepejal.

Dalam alam semula jadi

Molekul ozon, formula yang dibentangkan di atas, terbentuk secara semula jadi semasa pelepasan kilat daripada oksigen. Di samping itu, O 3 terbentuk semasa pengoksidaan resin konifer, ia memusnahkan mikroorganisma berbahaya, dan dianggap bermanfaat kepada manusia.

Mendapatkan di makmal

Bagaimana anda boleh mendapatkan ozon? Bahan yang formulanya adalah O 3 terbentuk dengan menghantar nyahcas elektrik melalui oksigen kering. Proses ini dijalankan dalam peranti khas - ozonator. Ia berdasarkan dua tiub kaca yang dimasukkan satu ke dalam yang lain. Di dalam ada batang logam, di luar ada lingkaran. Selepas menyambung ke gegelung voltan tinggi, pelepasan berlaku di antara tiub luar dan dalam, dan oksigen ditukar menjadi ozon. Unsur yang formulanya dibentangkan sebagai sebatian dengan ikatan polar kovalen mengesahkan alotropi oksigen.

Proses menukar oksigen kepada ozon adalah tindak balas endotermik yang melibatkan kos tenaga yang ketara. Oleh kerana keterbalikan transformasi ini, penguraian ozon diperhatikan, yang disertai dengan penurunan tenaga sistem.

Sifat kimia

Formula untuk ozon menerangkan kuasa pengoksidaannya. Ia mampu berinteraksi dengan pelbagai bahan, sambil kehilangan atom oksigen. Sebagai contoh, dalam tindak balas dengan kalium iodida dalam medium berair, oksigen dibebaskan dan iodin bebas terbentuk.

Formula molekul ozon menerangkan keupayaannya untuk bertindak balas dengan hampir semua logam. Pengecualian adalah emas dan platinum. Sebagai contoh, selepas melewati perak logam melalui ozon, kehitamannya diperhatikan (oksida terbentuk). Di bawah tindakan agen pengoksidaan yang kuat ini, pemusnahan getah diperhatikan.

Di stratosfera, ozon terbentuk kerana tindakan sinaran UV dari Matahari, membentuk lapisan ozon. Cengkerang ini melindungi permukaan planet daripada kesan negatif sinaran suria.

Kesan biologi pada badan

Peningkatan keupayaan pengoksidaan bahan gas ini, pembentukan radikal oksigen bebas menunjukkan bahayanya kepada tubuh manusia. Apakah bahaya yang boleh dilakukan oleh ozon kepada seseorang? Ia merosakkan dan merengsakan tisu organ pernafasan.

Ozon bertindak ke atas kolesterol yang terkandung dalam darah, menyebabkan aterosklerosis. Dengan tinggal lama seseorang dalam persekitaran yang mengandungi peningkatan kepekatan ozon, ketidaksuburan lelaki berkembang.

Di negara kita, agen pengoksida ini tergolong dalam kelas pertama (berbahaya) bahan berbahaya. Purata MPC hariannya tidak boleh melebihi 0.03 mg setiap meter padu.

Ketoksikan ozon, kemungkinan penggunaannya untuk pemusnahan bakteria dan acuan, digunakan secara aktif untuk pembasmian kuman. Ozon stratosfera ialah skrin pelindung yang sangat baik untuk kehidupan duniawi daripada sinaran ultraungu.

Mengenai kebaikan dan bahaya ozon

Bahan ini terdapat dalam dua lapisan atmosfera bumi. Ozon troposfera berbahaya bagi makhluk hidup, mempunyai kesan negatif terhadap tanaman, pokok, dan merupakan komponen asap bandar. Ozon stratosfera membawa faedah tertentu kepada seseorang. Penguraian dalam larutan akueus bergantung kepada pH, suhu, dan kualiti medium. Dalam amalan perubatan, air ozon dengan pelbagai kepekatan digunakan. Terapi ozon melibatkan sentuhan langsung bahan ini dengan tubuh manusia. Teknik ini mula digunakan pada abad kesembilan belas. Penyelidik Amerika menganalisis keupayaan ozon untuk mengoksidakan mikroorganisma berbahaya dan mengesyorkan bahawa doktor menggunakan bahan ini dalam rawatan selsema.

Di negara kita, terapi ozon mula digunakan hanya pada akhir abad yang lalu. Untuk tujuan terapeutik, agen pengoksidaan ini mempamerkan ciri-ciri bioregulator yang kuat, yang mampu meningkatkan keberkesanan kaedah tradisional, serta membuktikan dirinya sebagai agen bebas yang berkesan. Selepas pembangunan teknologi terapi ozon, doktor mempunyai peluang untuk menangani banyak penyakit dengan berkesan. Dalam neurologi, pergigian, ginekologi, terapi, pakar menggunakan bahan ini untuk melawan pelbagai jangkitan. Terapi ozon dicirikan oleh kesederhanaan kaedah, keberkesanannya, toleransi yang sangat baik, tiada kesan sampingan, dan kos yang rendah.

Kesimpulan

Ozon adalah agen pengoksidaan yang kuat yang mampu melawan mikrob berbahaya. Harta ini digunakan secara meluas dalam perubatan moden. Dalam terapi domestik, ozon digunakan sebagai agen anti-radang, imunomodulator, antivirus, bakteria, anti-tekanan, sitostatik. Oleh kerana keupayaannya untuk memulihkan gangguan metabolisme oksigen, ia memberikan peluang yang sangat baik untuk perubatan terapeutik dan profilaksis.

Antara kaedah inovatif berdasarkan keupayaan pengoksidaan sebatian ini, kami menyerlahkan pentadbiran intramuskular, intravena, subkutaneus bahan ini. Sebagai contoh, rawatan kudis katil, luka kulit kulat, melecur, dengan campuran oksigen dan ozon diiktiraf sebagai teknik yang berkesan.

Dalam kepekatan tinggi, ozon boleh digunakan sebagai agen hemostatik. Pada kepekatan rendah, ia menggalakkan pembaikan, penyembuhan, epithelisasi. Bahan ini, dibubarkan dalam garam, adalah alat yang sangat baik untuk pemulihan rahang. Dalam perubatan Eropah moden, autohemoterapi kecil dan besar telah meluas. Kedua-dua kaedah dikaitkan dengan pengenalan ozon ke dalam badan, menggunakan keupayaan pengoksidaannya.

Dalam kes autohemoterapi yang besar, larutan ozon dengan kepekatan tertentu disuntik ke dalam urat pesakit. Autohemoterapi kecil dicirikan oleh suntikan intramuskular darah ozonated. Sebagai tambahan kepada perubatan, agen pengoksidaan yang kuat ini dalam permintaan dalam pengeluaran kimia.

MOSCOW, 16 September - RIA Novosti. Hari Antarabangsa untuk Pemeliharaan Lapisan Ozon, "perisai" nipis yang melindungi semua kehidupan di Bumi daripada sinaran ultraungu berbahaya Matahari, disambut pada hari Isnin, 16 September - pada hari ini pada tahun 1987 Protokol Montreal yang terkenal telah ditandatangani.

Dalam keadaan biasa, ozon, atau O3, adalah gas biru pucat yang, apabila ia sejuk, bertukar menjadi cecair biru tua dan kemudian kristal biru-hitam. Secara keseluruhan, ozon di atmosfera planet menyumbang kira-kira 0.6 bahagian per juta mengikut volum: ini bermakna, sebagai contoh, bahawa dalam setiap meter padu atmosfera hanya terdapat 0.6 sentimeter padu ozon. Sebagai perbandingan, karbon dioksida di atmosfera sudah kira-kira 400 bahagian per juta - iaitu, lebih daripada dua gelas setiap meter padu udara yang sama.

Malah, kepekatan ozon yang begitu kecil boleh dipanggil rahmat untuk Bumi: gas ini, yang membentuk lapisan ozon yang menyelamatkan pada ketinggian 15-30 kilometer, adalah lebih kurang "mulia" di sekitar seseorang. Ozon, mengikut klasifikasi Rusia, tergolong dalam bahan-bahan yang paling tinggi, kelas pertama bahaya - ia adalah agen pengoksidaan yang sangat kuat, yang sangat toksik kepada manusia.

Vadim Samoilovich, penyelidik kanan di Makmal Pemangkinan dan Elektrokimia Gas, Fakulti Kimia, Universiti Negeri Moscow Lomonosov, membantu RIA Novosti memahami sifat-sifat berbeza ozon sukar.

perisai ozon

"Ini adalah gas yang dikaji dengan baik, hampir semuanya telah dikaji - segala-galanya tidak pernah berlaku, tetapi perkara utama (yang diketahui) ... Ozon mempunyai pelbagai jenis aplikasi. Tetapi jangan lupa bahawa, secara amnya, kehidupan timbul terima kasih kepada lapisan ozon - ini mungkin momen utama," kata Samoylovich.

Di stratosfera, ozon terbentuk daripada oksigen akibat tindak balas fotokimia - tindak balas sedemikian bermula di bawah pengaruh sinaran suria. Di sana, kepekatan ozon sudah lebih tinggi - kira-kira 8 mililiter setiap meter padu. Gas dimusnahkan apabila ia "bertemu" dengan sebatian tertentu, contohnya, klorin atom dan bromin - bahan inilah yang merupakan sebahagian daripada klorofluorokarbon berbahaya, lebih dikenali sebagai freon. Sebelum kemunculan Protokol Montreal, mereka digunakan, antara lain, dalam industri penyejukan dan sebagai propelan dalam kartrij gas.

Pada tahun 2012, apabila Protokol Montreal meraikan ulang tahunnya yang ke-25, pakar dari Program Alam Sekitar Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (UNEP) menamakan perlindungan lapisan ozon sebagai satu daripada empat masalah alam sekitar utama di mana manusia telah mencapai kemajuan yang ketara. Pada masa yang sama, UNEP menyatakan bahawa kandungan ozon di stratosfera telah berhenti menurun sejak 1998, dan, menurut saintis, menjelang 2050-2075 ia boleh kembali ke paras yang direkodkan sebelum 1980.

Asap ozon

Pada 30 kilometer dari permukaan bumi, ozon "berkelakuan" dengan baik, tetapi di troposfera, lapisan permukaan, ia ternyata menjadi bahan pencemar yang berbahaya. Menurut UNEP, kepekatan ozon troposfera di Hemisfera Utara telah meningkat hampir tiga kali ganda sejak 100 tahun lalu, menjadikannya gas rumah hijau "antropogenik" ketiga terbesar.

Di sini juga, ozon tidak dipancarkan ke atmosfera, tetapi terbentuk di bawah pengaruh sinaran suria di udara, yang sudah tercemar oleh "prekursor" ozon - oksida nitrogen, hidrokarbon meruap, dan beberapa sebatian lain. Di bandar-bandar di mana ozon adalah salah satu komponen utama asap, pelepasan kenderaan secara tidak langsung "disalahkan" untuk penampilannya.

Bukan sahaja manusia dan iklim yang mengalami ozon di aras tanah. UNEP menganggarkan bahawa menurunkan ozon troposfera boleh membantu menjimatkan kira-kira 25 juta tan beras, gandum, kacang soya dan jagung yang hilang setiap tahun akibat gas toksik tumbuhan ini.

Ia adalah tepat kerana ozon paras tanah tidak lagi begitu berguna sehingga pakar pemantauan meteorologi dan alam sekitar sentiasa memantau kepekatannya di udara bandar-bandar besar, termasuk Moscow.

Ozon berguna

"Salah satu sifat ozon yang sangat menarik ialah bakteria. Ia boleh dikatakan yang pertama di antara semua bahan tersebut, klorin, mangan peroksida, klorin oksida," kata Vadim Samoylovich.

Sifat melampau ozon yang sama, yang menjadikannya agen pengoksidaan yang sangat kuat, menerangkan skop gas ini. Ozon digunakan untuk pensterilan dan pembasmian kuman premis, pakaian, alat dan, tentu saja, pembersihan air - kedua-dua minuman dan industri dan juga sisa.

Di samping itu, pakar itu menekankan bahawa di banyak negara ozon digunakan sebagai pengganti klorin dalam tumbuhan pelunturan pulpa.

"Klorin (apabila bertindak balas) dengan organik masing-masing memberikan organoklorin, yang jauh lebih toksik daripada hanya klorin. Pada umumnya, ini (kemunculan sisa toksik - ed.) boleh dielakkan sama ada dengan mengurangkan kepekatan klorin secara mendadak, atau hanya menghapuskannya. Salah satu pilihan - menggantikan klorin dengan ozon," jelas Samoylovich.

Udara juga boleh diozonkan, dan ini juga memberikan hasil yang menarik - contohnya, di Ivanovo, pakar dari Institut Penyelidikan Perlindungan Buruh All-Russian dan rakan sekerja mereka menjalankan beberapa kajian, di mana "di kedai berputar, sejumlah ozon telah ditambah pada saluran pengudaraan biasa." Akibatnya, kelaziman penyakit pernafasan menurun, manakala produktiviti buruh, sebaliknya, meningkat. Pengozonan udara di gudang makanan boleh meningkatkan keselamatannya, dan terdapat juga pengalaman sedemikian di negara lain.

Ozon adalah toksik

Tangkapan dengan penggunaan ozon adalah sama - ketoksikannya. Di Rusia, kepekatan maksimum yang dibenarkan (MPC) untuk ozon di udara atmosfera ialah 0.16 miligram per meter padu, dan di udara kawasan kerja - 0.1 miligram. Oleh itu, nota Samoylovich, ozonasi yang sama memerlukan pemantauan berterusan, yang sangat merumitkan perkara itu.

"Ia masih teknik yang agak rumit. Lebih mudah untuk menuangkan baldi racun bakteria di sana, tuangkannya dan itu sahaja, tetapi di sini anda perlu mengikuti, mesti ada beberapa jenis penyediaan, "kata saintis itu.

Ozon merosakkan tubuh manusia secara perlahan tetapi serius - pendedahan berpanjangan kepada udara tercemar ozon meningkatkan risiko penyakit kardiovaskular dan pernafasan. Bertindak balas dengan kolesterol, ia membentuk sebatian tidak larut, yang membawa kepada perkembangan aterosklerosis.

"Pada kepekatan di atas paras maksimum yang dibenarkan, sakit kepala, kerengsaan membran mukus, batuk, pening, keletihan umum, dan penurunan dalam aktiviti jantung mungkin berlaku. Ozon aras tanah toksik membawa kepada penampilan atau pemburukan penyakit pernafasan, kanak-kanak, orang tua, dan pesakit asma berisiko," kata di laman web Balai Cerap Aerologi Pusat (CAO) Roshydromet.

Bahan letupan ozon

Ozon berbahaya bukan sahaja untuk disedut - mancis juga harus disembunyikan, kerana gas ini sangat meletup. Secara tradisinya, 300-350 mililiter seliter udara telah dianggap sebagai "ambang" untuk tahap berbahaya gas ozon, walaupun sesetengah saintis bekerja dengan tahap yang lebih tinggi, kata Samoylovich. Tetapi cecair ozon - cecair biru yang sama yang menjadi gelap semasa ia sejuk - meletup secara spontan.

Inilah yang menghalang penggunaan ozon cecair sebagai agen pengoksidaan dalam bahan api roket - idea seperti itu muncul sejurus selepas permulaan zaman angkasa.

"Makmal kami di universiti timbul hanya atas idea sedemikian. Setiap bahan api roket mempunyai nilai kalori tersendiri dalam tindak balas, iaitu, berapa banyak haba yang dibebaskan apabila ia terbakar, dan oleh itu betapa kuatnya roket itu. Jadi, ia diketahui bahawa pilihan yang paling berkuasa ialah hidrogen cecair bercampur dengan ozon cecair... Tetapi ada satu tolak. Ozon cecair meletup, dan ia meletup secara spontan, iaitu, tanpa sebarang sebab yang jelas," kata wakil Universiti Negeri Moscow.

Menurutnya, kedua-dua makmal Soviet dan Amerika menghabiskan "sejumlah besar usaha dan masa untuk memastikan ia selamat (perniagaan) - ternyata mustahil untuk melakukannya." Samoylovich teringat bahawa pada suatu hari rakan sekerja dari Amerika Syarikat berjaya mendapatkan ozon tulen terutamanya, yang "seolah-olah" tidak meletup, "semua orang sudah mengalahkan timpani", tetapi kemudian seluruh loji meletup, dan kerja dihentikan.

"Kami mempunyai kes apabila, katakan, kelalang dengan berdiri ozon cecair, berdiri, nitrogen cecair dituangkan ke dalamnya, dan kemudian - sama ada nitrogen telah mendidih di sana, atau sesuatu - anda datang, tetapi separuh daripada pemasangan tidak ada, semuanya telah menjadi debu. Kenapa ia meletup - siapa tahu," kata saintis itu.

Pernahkah anda perasan betapa seronoknya bernafas selepas hujan? Udara yang menyegarkan ini disediakan oleh ozon di atmosfera yang datang selepas hujan. Apakah bahan ini, apakah fungsinya, formula, dan adakah ia benar-benar berguna untuk tubuh manusia? Mari kita fikirkan.

Apakah ozon?

Semua orang yang belajar di sekolah menengah tahu bahawa molekul oksigen terdiri daripada dua atom unsur kimia oksigen. Walau bagaimanapun, unsur ini mampu membentuk satu lagi sebatian kimia - ozon. Nama ini diberikan kepada bahan yang, sebagai peraturan, berlaku dalam bentuk gas (walaupun ia boleh wujud dalam ketiga-tiga keadaan pengagregatan).

Molekul bahan ini agak serupa dengan oksigen (O 2), tetapi ia tidak terdiri daripada dua, tetapi tiga atom - O 3.

Sejarah penemuan ozon

Lelaki yang pertama kali mensintesis ozon ialah ahli fizik Belanda Martin Van Marum.

Dialah yang pada tahun 1785 menjalankan eksperimen dengan melepaskan pelepasan elektrik melalui udara. Gas yang terhasil bukan sahaja memperoleh bau tertentu, tetapi juga warna kebiruan. Di samping itu, bahan baru itu ternyata menjadi agen pengoksidaan yang lebih kuat daripada oksigen biasa. Oleh itu, setelah mempertimbangkan kesannya terhadap merkuri, Van Marum mendapati bahawa logam itu sedikit mengubah sifat fizikalnya, yang tidak berlaku kepadanya di bawah pengaruh oksigen.

Walaupun penemuannya, ahli fizik Belanda tidak percaya bahawa ozon adalah bahan istimewa. Hanya 50 tahun selepas penemuan Van Marum, saintis Jerman Christian Friedrich Schönbein mula berminat dengan ozon. Terima kasih kepadanya bahawa bahan ini mendapat namanya - ozon (selepas perkataan Yunani yang bermaksud "bau"), dan juga dikaji dan diterangkan dengan lebih teliti.

Ozon: sifat fizikal

Bahan ini mempunyai beberapa sifat. Yang pertama adalah keupayaan ozon, seperti air, untuk wujud dalam tiga keadaan pengagregatan.

Keadaan biasa di mana ozon berada adalah gas kebiruan (dialah yang melukis langit biru) dengan aroma logam yang ketara. Ketumpatan gas tersebut ialah 2.1445 g/dm³.

Apabila suhu menurun, molekul ozon membentuk cecair biru-ungu dengan ketumpatan 1.59 g/cm³ (pada -188 °C). Mendidih cecair O 3 pada -111.8 ° C.

Apabila dalam keadaan pepejal, ozon menjadi gelap, menjadi hampir hitam dengan pantulan ungu-biru yang berbeza. Ketumpatannya ialah 1.73 g / cm 3 (pada −195.7 ° C). Suhu di mana ozon pepejal mula cair ialah -197.2 °C.

Berat molekul O 3 ialah 48 dalton.

Pada suhu 0 °C, ozon larut dengan sempurna dalam air, sepuluh kali lebih cepat daripada oksigen. Kehadiran bendasing dalam air boleh mempercepatkan lagi tindak balas ini.

Selain air, ozon larut dalam freon, yang memudahkan pengangkutannya.

Antara bahan lain di mana ia mudah untuk melarutkan O 3 (dalam keadaan cecair pengagregatan) adalah argon, nitrogen, fluorin, metana, karbon dioksida, karbon tetraklorida.

Ia juga bercampur baik dengan oksigen cecair (pada suhu 93 K).

Sifat kimia ozon

Molekul O 3 agak tidak stabil. Atas sebab ini, dalam keadaan biasa, ia wujud selama 10-40 minit, selepas itu ia terurai, membentuk sejumlah kecil haba dan oksigen O 2. Tindak balas ini boleh berlaku lebih cepat jika pemangkin adalah peningkatan suhu persekitaran atau penurunan tekanan atmosfera. Juga, penguraian ozon difasilitasi oleh sentuhannya dengan logam (kecuali emas, platinum dan iridium), oksida atau bahan asal organik.

Interaksi dengan asid nitrik menghentikan penguraian O 3. Ini juga difasilitasi oleh penyimpanan bahan pada suhu -78 ° C.

Sifat kimia utama ozon ialah kebolehoksidaannya. Salah satu hasil pengoksidaan sentiasa oksigen.

Di bawah keadaan yang berbeza, O 3 dapat berinteraksi dengan hampir semua bahan dan unsur kimia, mengurangkan ketoksikannya dengan mengubahnya menjadi kurang berbahaya. Sebagai contoh, sianida dioksidakan kepada sianat, yang lebih selamat untuk organisma biologi.

Bagaimana mereka dilombong?

Selalunya, untuk pengekstrakan O 3, oksigen dipengaruhi oleh arus elektrik. Untuk memisahkan campuran oksigen dan ozon yang terhasil, sifat yang terakhir digunakan untuk mencairkan lebih baik daripada O 2 .

Dalam makmal kimia, kadangkala O 3 dihasilkan melalui tindak balas pekat asid sulfurik yang disejukkan dengan barium peroksida.

Di institusi perubatan yang menggunakan O 3 untuk pemulihan pesakit, bahan ini diperoleh dengan menyinari O 2 dengan cahaya ultraviolet (dengan cara ini, bahan ini terbentuk dengan cara yang sama di atmosfera Bumi di bawah tindakan cahaya matahari).

Penggunaan O3 dalam bidang perubatan dan industri

Struktur mudah ozon, ketersediaan bahan sumber untuk pengekstrakannya menyumbang kepada penggunaan aktif bahan ini dalam industri.

Sebagai agen pengoksidaan yang kuat, ia mampu membasmi kuman jauh lebih baik daripada klorin, formaldehid atau etilena oksida, sementara kurang toksik. Oleh itu, O 3 sering digunakan untuk mensterilkan alat perubatan, peralatan, pakaian seragam, dan banyak ubat.

Dalam industri, bahan ini paling kerap digunakan untuk penulenan atau pengekstrakan banyak bahan kimia.

Satu lagi cabang penggunaan ialah pelunturan kertas, fabrik, minyak mineral.

Dalam industri kimia, O 3 bukan sahaja membantu mensterilkan peralatan, alatan dan bekas, tetapi juga digunakan untuk membasmi kuman produk itu sendiri (telur, bijirin, daging, susu) dan meningkatkan jangka hayatnya. Malah, ia dianggap sebagai salah satu pengawet makanan terbaik kerana ia tidak toksik dan tidak karsinogenik, dan ia juga sangat baik untuk membunuh spora acuan dan kulat dan bakteria lain.

Di kedai roti, ozon digunakan untuk mempercepatkan proses penapaian yis.

Juga, dengan bantuan O 3, cognac berumur buatan, dan minyak berlemak ditapis.

Bagaimanakah ozon menjejaskan tubuh manusia?

Kerana persamaan ini dengan oksigen, terdapat salah tanggapan bahawa ozon adalah bahan yang bermanfaat kepada tubuh manusia. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku, kerana O 3 adalah salah satu agen pengoksidaan terkuat yang boleh memusnahkan paru-paru dan membunuh sesiapa yang menyedut gas ini secara berlebihan. Tidak hairanlah organisasi alam sekitar negeri di setiap negara memantau dengan ketat kepekatan ozon di atmosfera.

Jika ozon sangat buruk, mengapa ia sentiasa memudahkan untuk bernafas selepas hujan?

Hakikatnya salah satu sifat O 3 adalah keupayaannya untuk membunuh bakteria dan membersihkan bahan daripada kekotoran berbahaya. Apabila hujan turun, ozon mula terbentuk akibat ribut petir. Gas ini menjejaskan bahan toksik yang terkandung di udara, membelahnya, dan memurnikan oksigen daripada kekotoran ini. Atas sebab inilah udara selepas hujan begitu segar dan menyenangkan, dan langit mengambil warna biru yang indah.

Sifat kimia ozon ini, yang membolehkannya membersihkan udara, baru-baru ini digunakan secara aktif untuk merawat orang yang menderita pelbagai penyakit pernafasan, serta untuk membersihkan udara, air, dan pelbagai prosedur kosmetik.

Cukup aktif hari ini, ozonizer isi rumah diiklankan yang membersihkan udara di dalam rumah dengan bantuan gas ini. Walaupun teknik ini nampaknya sangat berkesan, setakat ini, saintis belum cukup mengkaji kesan sejumlah besar udara yang ditulenkan ozon pada badan. Atas sebab ini, anda tidak seharusnya terlalu terbawa-bawa dengan ozonasi.

Sifat fizikal ozon adalah sangat ciri: ia adalah gas biru yang mudah meletup. Satu liter ozon mempunyai berat kira-kira 2 gram, manakala udara seberat 1.3 gram. Oleh itu, ozon lebih berat daripada udara. Takat lebur ozon ialah tolak 192.7ºС. Ozon "cair" ini adalah cecair biru tua. Ozon "ais" mempunyai warna biru tua dengan warna ungu dan menjadi legap pada ketebalan lebih daripada 1 mm. Takat didih ozon ialah tolak 112ºС. Dalam keadaan gas, ozon adalah diamagnet, i.e. Ia tidak mempunyai sifat magnetik, dan dalam keadaan cecair ia adalah paramagnet yang lemah. Keterlarutan ozon dalam air cair adalah 15 kali lebih besar daripada oksigen dan lebih kurang 1.1 g/l. Satu liter asid asetik melarutkan 2.5 gram ozon pada suhu bilik. Ia juga larut dengan baik dalam minyak pati, turpentin, karbon tetraklorida. Bau ozon dirasai pada kepekatan melebihi 15 µg/m3 udara. Dalam kepekatan minimum, ia dianggap sebagai "bau kesegaran", dalam kepekatan yang lebih tinggi ia memperoleh warna yang menjengkelkan yang tajam.

Ozon terbentuk daripada oksigen mengikut formula berikut: 3O2 + 68 kcal → 2O3. Contoh klasik pembentukan ozon: di bawah tindakan kilat semasa ribut petir; terdedah kepada cahaya matahari di atmosfera atas. Ozon juga boleh terbentuk semasa sebarang proses yang disertai dengan pembebasan oksigen atom, contohnya, semasa penguraian hidrogen peroksida. Sintesis industri ozon dikaitkan dengan penggunaan nyahcas elektrik pada suhu rendah. Teknologi untuk menghasilkan ozon mungkin berbeza antara satu sama lain. Jadi, untuk mendapatkan ozon yang digunakan untuk tujuan perubatan, hanya oksigen perubatan tulen (tanpa kekotoran) digunakan. Pemisahan ozon yang terbentuk daripada kekotoran oksigen biasanya tidak sukar kerana perbezaan sifat fizikal (ozon cair dengan lebih mudah). Jika parameter kualitatif dan kuantitatif tindak balas tertentu tidak diperlukan, maka mendapatkan ozon tidak menimbulkan sebarang kesulitan tertentu.

Molekul O3 tidak stabil dan agak cepat bertukar menjadi O2 dengan pembebasan haba. Pada kepekatan rendah dan tanpa kekotoran asing, ozon terurai secara perlahan, pada kepekatan tinggi - dengan letupan. Alkohol apabila bersentuhan dengannya serta-merta menyala. Pemanasan dan sentuhan ozon dengan jumlah substrat pengoksidaan yang boleh diabaikan (bahan organik, beberapa logam atau oksidanya) secara mendadak mempercepatkan penguraiannya. Ozon boleh disimpan untuk masa yang lama pada -78ºС dengan kehadiran penstabil (sebilangan kecil HNO3), serta dalam bekas yang diperbuat daripada kaca, beberapa plastik atau logam berharga.

Ozon adalah agen pengoksidaan terkuat. Sebab fenomena ini terletak pada fakta bahawa dalam proses pereputan, oksigen atom terbentuk. Oksigen sedemikian jauh lebih agresif daripada oksigen molekul, kerana dalam molekul oksigen defisit elektron pada tahap luar disebabkan penggunaan kolektif orbital molekul mereka tidak begitu ketara.

Kembali pada abad ke-18, telah diperhatikan bahawa merkuri dengan kehadiran ozon kehilangan kilauannya dan melekat pada kaca; teroksida. Dan apabila ozon disalurkan melalui larutan kalium iodida berair, iodin gas mula dibebaskan. "Helah" yang sama dengan oksigen tulen tidak berfungsi. Selepas itu, sifat-sifat ozon ditemui, yang segera diterima pakai oleh manusia: ozon ternyata antiseptik yang sangat baik, ozon dengan cepat mengeluarkan bahan organik dari mana-mana asal dari air (minyak wangi dan kosmetik, cecair biologi), digunakan secara meluas dalam industri dan kehidupan seharian, dan telah membuktikan dirinya sebagai alternatif kepada gerudi pergigian.

Pada abad ke-21, penggunaan ozon dalam semua bidang kehidupan dan aktiviti manusia semakin berkembang dan berkembang, dan oleh itu kita menyaksikan perubahannya daripada eksotik kepada alat biasa untuk kerja seharian. OZON O3, bentuk alotropik oksigen.

Mendapatkan dan sifat fizikal ozon.

Para saintis mula menyedari kewujudan gas yang tidak diketahui apabila mereka mula bereksperimen dengan mesin elektrostatik. Ia berlaku pada abad ke-17. Tetapi mereka mula mengkaji gas baru hanya pada akhir abad yang akan datang. Pada tahun 1785, ahli fizik Belanda Martin van Marum mencipta ozon dengan menghantar percikan elektrik melalui oksigen. Nama ozon hanya muncul pada tahun 1840; ia telah dicipta oleh ahli kimia Switzerland Christian Schönbein, berasal dari ozon Yunani, berbau. Komposisi kimia gas ini tidak berbeza daripada oksigen, tetapi jauh lebih agresif. Jadi, dia serta-merta mengoksidakan kalium iodida tidak berwarna dengan pembebasan iodin perang; Shenbein menggunakan tindak balas ini untuk menentukan ozon mengikut tahap kebiruan kertas yang diresapi dengan larutan kalium iodida dan kanji. Malah merkuri dan perak, yang tidak aktif pada suhu bilik, teroksida dengan kehadiran ozon.

Ternyata molekul ozon, seperti oksigen, hanya terdiri daripada atom oksigen, hanya bukan dua, tetapi tiga. Oksigen O2 dan ozon O3 adalah satu-satunya contoh pembentukan dua bahan mudah gas (dalam keadaan normal) oleh satu unsur kimia. Dalam molekul O3, atom terletak pada sudut, jadi molekul ini adalah polar. Ozon dihasilkan sebagai hasil daripada "melekat" pada molekul O2 atom oksigen bebas, yang terbentuk daripada molekul oksigen di bawah tindakan nyahcas elektrik, sinar ultraungu, sinar gamma, elektron pantas dan zarah tenaga tinggi yang lain. Ozon sentiasa berbau berhampiran mesin elektrik yang berfungsi, di mana berus "berkilau", berhampiran lampu kuarza merkuri bakteria yang memancarkan sinaran ultraungu. Atom oksigen juga dibebaskan semasa beberapa tindak balas kimia. Ozon terbentuk dalam kuantiti yang kecil semasa elektrolisis air berasid, semasa pengoksidaan perlahan fosforus putih basah di udara, semasa penguraian sebatian dengan kandungan oksigen yang tinggi (KMnO4, K2Cr2O7, dll.), Di bawah tindakan fluorin pada air atau pada barium peroksida asid sulfurik pekat. Atom oksigen sentiasa ada dalam nyalaan, jadi jika anda mengarahkan aliran udara termampat melintasi nyalaan penunu oksigen, bau ciri ozon akan ditemui di udara.

Tindak balas 3O2 → 2O3 adalah sangat endotermik: 142 kJ mesti dibelanjakan untuk menghasilkan 1 mol ozon. Tindak balas terbalik diteruskan dengan pembebasan tenaga dan dijalankan dengan sangat mudah. Oleh itu, ozon tidak stabil. Sekiranya tiada kekotoran, ozon gas terurai secara perlahan pada suhu 70°C dan cepat melebihi 100°C. Kadar penguraian ozon meningkat dengan ketara dengan kehadiran pemangkin. Mereka boleh menjadi gas (contohnya, nitrik oksida, klorin), dan banyak bahan pepejal (walaupun dinding kapal). Oleh itu, ozon tulen sukar diperoleh, dan bekerja dengannya adalah berbahaya kerana kemungkinan letupan.

Tidak menghairankan bahawa selama beberapa dekad selepas penemuan ozon, walaupun pemalar fizikal asasnya tidak diketahui: untuk masa yang lama tiada siapa yang berjaya mendapatkan ozon tulen. Seperti yang ditulis D.I. Mendeleev dalam buku teksnya Fundamentals of Chemistry, "dengan semua kaedah penyediaan ozon gas, kandungannya dalam oksigen sentiasa tidak penting, biasanya hanya beberapa persepuluh peratus, jarang 2%, dan hanya pada suhu yang sangat rendah ia mencapai. 20%.” Hanya pada tahun 1880, saintis Perancis J. Gotfeil dan P. Chappui memperoleh ozon daripada oksigen tulen pada suhu tolak 23 ° C. Ternyata dalam lapisan tebal ozon mempunyai warna biru yang indah. Apabila oksigen ozonated yang disejukkan perlahan-lahan dimampatkan, gas bertukar menjadi biru tua, dan selepas pelepasan tekanan yang cepat, suhu semakin menurun dan titisan ozon cecair ungu gelap terbentuk. Jika gas tidak disejukkan atau dimampatkan dengan cepat, maka ozon serta-merta, dengan kilat kuning, bertukar menjadi oksigen.

Kemudian, kaedah mudah untuk sintesis ozon telah dibangunkan. Jika larutan pekat perklorik, fosforik atau asid sulfurik tertakluk kepada elektrolisis dengan anod sejuk yang diperbuat daripada platinum atau plumbum(IV) oksida, maka gas yang dibebaskan pada anod akan mengandungi sehingga 50% ozon. Pemalar fizikal ozon juga telah ditapis. Ia mencairkan lebih ringan daripada oksigen - pada suhu -112 ° C (oksigen - pada -183 ° C). Pada -192.7 ° C, ozon menjadi pejal. Ozon pepejal berwarna biru-hitam.

Eksperimen dengan ozon adalah berbahaya. Ozon gas mampu meletup jika kepekatannya di udara melebihi 9%. Ozon cecair dan pepejal meletup dengan lebih mudah, terutamanya apabila bersentuhan dengan bahan pengoksida. Ozon boleh disimpan pada suhu rendah dalam bentuk larutan dalam hidrokarbon berfluorinasi (freon). Penyelesaian ini berwarna biru.

Sifat kimia ozon.

Ozon dicirikan oleh kereaktifan yang sangat tinggi. Ozon adalah salah satu agen pengoksidaan terkuat dan lebih rendah dalam hal ini hanya untuk fluorin dan oksigen fluorida OF2. Prinsip aktif ozon sebagai agen pengoksidaan ialah oksigen atom, yang terbentuk semasa pereputan molekul ozon. Oleh itu, bertindak sebagai agen pengoksidaan, molekul ozon, sebagai peraturan, "menggunakan" hanya satu atom oksigen, manakala dua lagi dibebaskan dalam bentuk oksigen bebas, contohnya, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Banyak sebatian lain teroksida dengan cara yang sama. Walau bagaimanapun, terdapat pengecualian apabila molekul ozon menggunakan ketiga-tiga atom oksigen yang ada untuk pengoksidaan, contohnya, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Perbezaan yang sangat penting antara ozon dan oksigen ialah ozon mempamerkan sifat pengoksidaan walaupun pada suhu bilik. Sebagai contoh, PbS dan Pb(OH)2 tidak bertindak balas dengan oksigen dalam keadaan normal, manakala dengan kehadiran ozon sulfida ditukar kepada PbSO4, dan hidroksida kepada PbO2. Jika larutan ammonia pekat dituangkan ke dalam bekas dengan ozon, asap putih akan muncul - ozon ini telah mengoksidakan ammonia untuk membentuk ammonium nitrit NH4NO2. Ciri khas ozon ialah keupayaan untuk "menghitamkan" barang perak dengan pembentukan AgO dan Ag2O3.

Dengan melekatkan satu elektron dan bertukar menjadi ion negatif O3-, molekul ozon menjadi lebih stabil. "Garam ozonate" atau ozonida yang mengandungi anion sedemikian telah diketahui sejak sekian lama - ia terbentuk oleh semua logam alkali kecuali litium, dan kestabilan ozonida meningkat daripada natrium ke sesium. Beberapa ozonida logam alkali tanah juga diketahui, contohnya Ca(O3)2. Jika aliran ozon gas diarahkan ke permukaan alkali kering pepejal, kerak berwarna jingga-merah terbentuk yang mengandungi ozonida, contohnya, 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Pada masa yang sama, alkali pepejal mengikat air dengan berkesan, yang menghalang ozonida daripada hidrolisis segera. Walau bagaimanapun, dengan lebihan air, ozonida cepat terurai: 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2. Penguraian juga berlaku semasa penyimpanan: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonida sangat larut dalam ammonia cecair, yang memungkinkan untuk mengasingkan mereka dalam bentuk tulen dan mengkaji sifatnya.

Bahan organik yang bersentuhan dengan ozon, ia biasanya memusnahkan. Jadi, ozon, tidak seperti klorin, mampu membelah cincin benzena. Apabila bekerja dengan ozon, anda tidak boleh menggunakan tiub getah dan hos - mereka akan serta-merta "bocor keluar". Ozon bertindak balas dengan sebatian organik dengan pembebasan sejumlah besar tenaga. Sebagai contoh, eter, alkohol, bulu kapas yang dibasahkan dengan turpentin, metana dan banyak bahan lain menyala secara spontan apabila bersentuhan dengan udara berozon, dan mencampurkan ozon dengan etilena membawa kepada letupan yang kuat.

Penggunaan ozon.

Ozon tidak selalu "membakar" bahan organik; dalam beberapa kes adalah mungkin untuk menjalankan tindak balas tertentu dengan ozon yang sangat cair. Sebagai contoh, pengozonan asid oleik (ia didapati dalam kuantiti yang banyak dalam minyak sayuran) menghasilkan asid azelaik HOOC(CH2)7COOH, yang digunakan untuk menghasilkan minyak pelincir berkualiti tinggi, gentian sintetik dan pemplastik untuk plastik. Begitu juga, asid adipik diperolehi, yang digunakan dalam sintesis nilon. Pada tahun 1855, Schönbein menemui tindak balas sebatian tak tepu yang mengandungi ikatan berganda C=C dengan ozon, tetapi hanya pada tahun 1925 ahli kimia Jerman H. Staudinger mewujudkan mekanisme tindak balas ini. Molekul ozon bergabung dengan ikatan berganda dengan pembentukan ozonida - kali ini organik, dan atom oksigen menggantikan salah satu ikatan C \u003d C, dan kumpulan -O-O- menggantikan yang lain. Walaupun beberapa ozonida organik telah diasingkan dalam bentuk tulen (contohnya, etilena ozonida), tindak balas ini biasanya dilakukan dalam larutan cair, kerana ozonida dalam keadaan bebas adalah bahan letupan yang sangat tidak stabil. Tindak balas pengozonan sebatian tak tepu amat dihormati di kalangan ahli kimia organik; masalah dengan reaksi ini sering ditawarkan walaupun di olimpiade sekolah. Hakikatnya ialah apabila ozonida diuraikan oleh air, dua molekul aldehid atau keton terbentuk, yang mudah dikenal pasti dan seterusnya membentuk struktur sebatian tak tepu asal. Oleh itu, pada awal abad ke-20, ahli kimia menubuhkan struktur banyak sebatian organik penting, termasuk yang semula jadi, yang mengandungi ikatan C=C.

Satu bidang penggunaan ozon yang penting ialah pembasmian kuman air minuman. Biasanya air berklorin. Walau bagaimanapun, beberapa kekotoran dalam air di bawah tindakan klorin ditukar menjadi sebatian dengan bau yang sangat tidak menyenangkan. Oleh itu, ia telah lama dicadangkan untuk menggantikan klorin dengan ozon. Air ozonated tidak memperoleh bau atau rasa asing; apabila banyak sebatian organik teroksida sepenuhnya dengan ozon, hanya karbon dioksida dan air terbentuk. Bersihkan dengan ozon dan air buangan. Hasil pengoksidaan ozon walaupun bahan pencemar seperti fenol, sianida, surfaktan, sulfit, kloramina adalah sebatian tidak berbahaya tanpa warna dan bau. Lebihan ozon cepat terurai dengan pembentukan oksigen. Walau bagaimanapun, pengozonan air lebih mahal daripada pengklorinan; selain itu, ozon tidak boleh diangkut dan mesti dihasilkan di tapak.

Ozon di atmosfera.

Tidak banyak ozon di atmosfera Bumi - 4 bilion tan, i.e. secara purata hanya 1 mg/m3. Kepekatan ozon meningkat dengan jarak dari permukaan bumi dan mencapai maksimum di stratosfera, pada ketinggian 20-25 km - ini adalah "lapisan ozon". Jika semua ozon dari atmosfera dikumpulkan berhampiran permukaan Bumi pada tekanan normal, lapisan hanya kira-kira 2-3 mm tebal akan diperolehi. Dan sejumlah kecil ozon di udara sebenarnya memberikan kehidupan di Bumi. Ozon mencipta "skrin pelindung" yang tidak membenarkan sinaran ultraungu matahari yang keras sampai ke permukaan Bumi, yang memudaratkan semua hidupan.

Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, banyak perhatian telah diberikan kepada kemunculan apa yang dipanggil "lubang ozon" - kawasan dengan kandungan ozon stratosfera yang berkurangan dengan ketara. Melalui perisai "bocor" sedemikian, sinaran ultraungu Matahari yang lebih keras sampai ke permukaan Bumi. Oleh itu, saintis telah memantau ozon di atmosfera sejak sekian lama. Pada tahun 1930, ahli geofizik Inggeris S. Chapman mencadangkan skema empat tindak balas untuk menerangkan kepekatan berterusan ozon di stratosfera (tindak balas ini dipanggil kitaran Chapman, di mana M bermaksud sebarang atom atau molekul yang membawa pergi tenaga berlebihan):

O + O + M → O2 + M

O + O3 → 2O2

O3 → O2 + O.

Reaksi pertama dan keempat kitaran ini adalah fotokimia, mereka berada di bawah pengaruh sinaran suria. Untuk penguraian molekul oksigen kepada atom, sinaran dengan panjang gelombang kurang daripada 242 nm diperlukan, manakala ozon mereput apabila cahaya diserap di kawasan 240-320 nm (tindak balas yang terakhir hanya melindungi kita daripada ultraungu keras, kerana oksigen tidak menyerap di kawasan spektrum ini) . Baki dua tindak balas adalah haba, i.e. pergi tanpa tindakan cahaya. Adalah sangat penting bahawa tindak balas ketiga yang membawa kepada kehilangan ozon mempunyai tenaga pengaktifan; ini bermakna kadar tindak balas tersebut boleh ditingkatkan dengan tindakan mangkin. Ternyata, pemangkin utama pereputan ozon ialah nitrik oksida NO. Ia terbentuk di atmosfera atas daripada nitrogen dan oksigen di bawah pengaruh sinaran suria yang paling teruk. Sekali di ozonosfera, ia memasuki kitaran dua tindak balas O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, akibatnya kandungannya di atmosfera tidak berubah, dan kepekatan ozon pegun berkurangan. Terdapat kitaran lain yang membawa kepada penurunan kandungan ozon di stratosfera, contohnya, dengan penyertaan klorin:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2.

Ozon juga dimusnahkan oleh habuk dan gas, yang dalam kuantiti yang banyak memasuki atmosfera semasa letusan gunung berapi. Baru-baru ini, telah dicadangkan bahawa ozon juga berkesan dalam memusnahkan hidrogen yang dibebaskan dari kerak bumi. Keseluruhan semua tindak balas pembentukan dan pereputan ozon membawa kepada fakta bahawa jangka hayat purata molekul ozon di stratosfera adalah kira-kira tiga jam.

Diandaikan bahawa selain semula jadi, terdapat juga faktor buatan yang mempengaruhi lapisan ozon. Contoh yang terkenal ialah freon, yang merupakan sumber atom klorin. Freon ialah hidrokarbon di mana atom hidrogen digantikan oleh atom fluorin dan klorin. Ia digunakan dalam penyejukan dan untuk mengisi tin aerosol. Akhirnya, freon masuk ke udara dan perlahan-lahan naik lebih tinggi dan lebih tinggi dengan arus udara, akhirnya mencapai lapisan ozon. Mengurai di bawah tindakan sinaran suria, freon sendiri mula secara pemangkin mengurai ozon. Ia belum diketahui dengan tepat sejauh mana freon harus dipersalahkan untuk "lubang ozon", dan, bagaimanapun, langkah-langkah telah lama diambil untuk mengehadkan penggunaannya.

Pengiraan menunjukkan bahawa dalam 60-70 tahun kepekatan ozon di stratosfera boleh berkurangan sebanyak 25%. Dan pada masa yang sama, kepekatan ozon di lapisan permukaan - troposfera, akan meningkat, yang juga buruk, kerana ozon dan hasil transformasinya di udara adalah beracun. Sumber utama ozon di troposfera ialah pemindahan ozon stratosfera dengan jisim udara ke lapisan bawah. Kira-kira 1.6 bilion tan memasuki lapisan tanah ozon setiap tahun. Jangka hayat molekul ozon di bahagian bawah atmosfera adalah lebih lama - lebih daripada 100 hari, kerana di lapisan permukaan terdapat kurang intensiti sinaran suria ultraviolet yang memusnahkan ozon. Biasanya, terdapat sangat sedikit ozon di troposfera: dalam udara segar yang bersih, purata kepekatannya hanya 0.016 μg / l. Kepekatan ozon di udara bergantung bukan sahaja pada ketinggian, tetapi juga pada rupa bumi. Oleh itu, sentiasa terdapat lebih banyak ozon di lautan daripada di darat, kerana ozon mereput lebih perlahan di sana. Pengukuran di Sochi menunjukkan bahawa udara berhampiran pantai laut mengandungi 20% lebih ozon daripada di hutan 2 km dari pantai.

Manusia moden menghirup lebih banyak ozon daripada nenek moyang mereka. Sebab utama untuk ini adalah peningkatan jumlah metana dan nitrogen oksida di udara. Oleh itu, kandungan metana di atmosfera sentiasa berkembang sejak pertengahan abad ke-19, apabila penggunaan gas asli bermula. Dalam atmosfera yang tercemar dengan nitrogen oksida, metana memasuki rantaian transformasi kompleks yang melibatkan oksigen dan wap air, yang hasilnya boleh dinyatakan dengan persamaan CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Hidrokarbon lain juga boleh bertindak sebagai metana, contohnya, yang terkandung dalam gas ekzos kereta semasa pembakaran petrol yang tidak lengkap. Akibatnya, di udara bandar-bandar besar sejak beberapa dekad yang lalu, kepekatan ozon telah meningkat sepuluh kali ganda.

Ia sentiasa dipercayai bahawa semasa ribut petir, kepekatan ozon di udara meningkat secara mendadak, kerana kilat menyumbang kepada penukaran oksigen kepada ozon. Malah, peningkatan itu tidak ketara, dan ia tidak berlaku semasa ribut petir, tetapi beberapa jam sebelum itu. Semasa ribut petir dan selama beberapa jam selepas itu, kepekatan ozon berkurangan. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa sebelum ribut petir terdapat pencampuran menegak jisim udara yang kuat, sehingga jumlah tambahan ozon datang dari lapisan atas. Di samping itu, sebelum ribut petir, kekuatan medan elektrik meningkat, dan keadaan dicipta untuk pembentukan pelepasan korona pada titik pelbagai objek, contohnya, hujung dahan. Ia juga menyumbang kepada pembentukan ozon. Dan kemudian, dengan perkembangan awan petir, arus udara menaik yang kuat timbul di bawahnya, yang mengurangkan kandungan ozon terus di bawah awan.

Persoalan yang menarik ialah tentang kandungan ozon di udara hutan konifer. Sebagai contoh, dalam Kursus Kimia Tak Organik oleh G. Remy, seseorang boleh membaca bahawa "udara ozon hutan konifer" adalah fiksyen. Adakah begitu? Tiada tumbuhan mengeluarkan ozon, sudah tentu. Tetapi tumbuhan, terutamanya konifer, mengeluarkan banyak sebatian organik meruap ke udara, termasuk hidrokarbon tak tepu kelas terpene (terdapat banyak daripadanya dalam turpentin). Jadi, pada hari yang panas, pokok pain mengeluarkan 16 mikrogram terpenes sejam untuk setiap gram berat kering jarum. Terpenes dibezakan bukan sahaja oleh konifer, tetapi juga oleh beberapa pokok daun luruh, di antaranya adalah poplar dan eucalyptus. Dan sesetengah pokok tropika mampu melepaskan 45 mikrogram terpenes setiap 1 g jisim daun kering sejam. Akibatnya, satu hektar hutan konifer boleh melepaskan sehingga 4 kg bahan organik setiap hari, dan kira-kira 2 kg hutan daun luruh. Kawasan hutan Bumi adalah berjuta-juta hektar, dan semuanya mengeluarkan ratusan ribu tan pelbagai hidrokarbon, termasuk terpenes, setiap tahun. Dan hidrokarbon, seperti yang ditunjukkan dalam contoh metana, di bawah pengaruh sinaran suria dan dengan kehadiran kekotoran lain menyumbang kepada pembentukan ozon. Eksperimen telah menunjukkan bahawa, dalam keadaan yang sesuai, terpenes sememangnya sangat aktif terlibat dalam kitaran tindak balas fotokimia atmosfera dengan pembentukan ozon. Jadi ozon dalam hutan konifer bukanlah ciptaan sama sekali, tetapi fakta eksperimen.

Ozon dan kesihatan.

Alangkah seronoknya berjalan-jalan selepas ribut petir! Udaranya bersih dan segar, jetnya yang menyegarkan seolah-olah mengalir ke dalam paru-paru tanpa sebarang usaha. "Ia berbau seperti ozon," mereka sering berkata dalam kes sedemikian. “Sangat baik untuk kesihatan.” Adakah begitu?

Suatu ketika dahulu, ozon sudah tentu dianggap bermanfaat untuk kesihatan. Tetapi jika kepekatannya melebihi ambang tertentu, ia boleh menyebabkan banyak akibat yang tidak menyenangkan. Bergantung pada kepekatan dan masa penyedutan, ozon menyebabkan perubahan dalam paru-paru, kerengsaan membran mukus mata dan hidung, sakit kepala, pening, menurunkan tekanan darah; ozon mengurangkan daya tahan tubuh terhadap jangkitan kuman pada saluran pernafasan. Kepekatan maksimum yang dibenarkan di udara hanya 0.1 µg/l, yang bermaksud bahawa ozon jauh lebih berbahaya daripada klorin! Jika anda menghabiskan beberapa jam di dalam rumah dengan kepekatan ozon hanya 0.4 μg / l, sakit dada, batuk, insomnia mungkin muncul, ketajaman penglihatan berkurangan. Jika anda menghirup ozon untuk masa yang lama pada kepekatan lebih daripada 2 μg / l, akibatnya boleh menjadi lebih teruk - sehingga pengsan dan penurunan dalam aktiviti jantung. Dengan kandungan ozon 8-9 µg/l, edema pulmonari berlaku selepas beberapa jam, yang penuh dengan kematian. Tetapi jumlah bahan yang boleh diabaikan biasanya sukar untuk dianalisis dengan kaedah kimia konvensional. Nasib baik, seseorang merasakan kehadiran ozon sudah berada pada kepekatan yang sangat rendah - kira-kira 1 μg / l, di mana kertas kanji iodin tidak akan menjadi biru. Bagi sesetengah orang, bau ozon dalam kepekatan kecil menyerupai bau klorin, kepada yang lain - kepada sulfur dioksida, kepada yang lain - kepada bawang putih.

Ia bukan hanya ozon itu sendiri yang beracun. Dengan penyertaannya di udara, sebagai contoh, peroxyacetyl nitrate (PAN) CH3-CO-OONO2 terbentuk - bahan yang mempunyai perengsa yang kuat, termasuk koyakan, kesan yang membuat pernafasan sukar, dan dalam kepekatan yang lebih tinggi menyebabkan lumpuh jantung. PAN adalah salah satu komponen yang dipanggil asap fotokimia yang terbentuk pada musim panas dalam udara tercemar (perkataan ini berasal daripada asap Inggeris - asap dan kabut - kabut). Kepekatan ozon dalam asap boleh mencapai 2 μg/l, iaitu 20 kali lebih tinggi daripada maksimum yang dibenarkan. Ia juga harus diambil kira bahawa kesan gabungan ozon dan nitrogen oksida di udara adalah sepuluh kali lebih kuat daripada setiap bahan secara berasingan. Tidak menghairankan, akibat kabut seperti itu di bandar-bandar besar boleh menjadi malapetaka, terutamanya jika udara di atas bandar tidak ditiup oleh "draf" dan membentuk zon bertakung. Jadi, di London pada tahun 1952, lebih daripada 4,000 orang mati akibat kabut asap dalam masa beberapa hari. Kabut asap di New York pada tahun 1963 membunuh 350 orang. Kisah yang sama berlaku di Tokyo dan bandar-bandar utama lain. Bukan sahaja orang mengalami ozon atmosfera. Penyelidik Amerika telah menunjukkan, sebagai contoh, bahawa di kawasan yang mempunyai kandungan ozon yang tinggi di udara, hayat perkhidmatan tayar kereta dan produk getah lain berkurangan dengan ketara.

Bagaimana untuk mengurangkan kandungan ozon dalam lapisan tanah? Mengurangkan pelepasan metana ke atmosfera adalah tidak realistik. Masih ada cara lain - untuk mengurangkan pelepasan nitrogen oksida, tanpanya kitaran tindak balas yang membawa kepada ozon tidak boleh pergi. Laluan ini juga tidak mudah, kerana oksida nitrogen dipancarkan bukan sahaja oleh kereta, tetapi juga (terutamanya) oleh loji kuasa haba.

Sumber ozon bukan sahaja di jalanan. Ia terbentuk di bilik x-ray, di bilik fisioterapi (sumbernya adalah lampu merkuri-kuarza), semasa operasi mesin penyalin (penyalin), pencetak laser (di sini sebab pembentukannya adalah pelepasan voltan tinggi). Ozon adalah rakan yang tidak dapat dielakkan untuk pengeluaran perhidrol, kimpalan argon argon. Untuk mengurangkan kesan berbahaya ozon, adalah perlu untuk melengkapkan hud dengan lampu ultraviolet, pengudaraan yang baik di dalam bilik.

Namun, adalah tidak betul untuk menganggap ozon, sudah tentu, berbahaya kepada kesihatan. Semuanya bergantung pada kepekatannya. Kajian telah menunjukkan bahawa udara segar bersinar sangat lemah dalam gelap; punca cahaya adalah tindak balas pengoksidaan yang melibatkan ozon. Cahaya juga diperhatikan apabila air digoncang dalam kelalang, di mana oksigen berozon diisi terlebih dahulu. Cahaya ini sentiasa dikaitkan dengan kehadiran sejumlah kecil kekotoran organik di udara atau air. Apabila mencampurkan udara segar dengan orang yang dihembus, keamatan cahaya meningkat sepuluh kali ganda! Dan ini tidak menghairankan: kekotoran mikro etilena, benzena, asetaldehid, formaldehid, aseton, dan asid formik ditemui dalam udara yang dihembus. Mereka "disorotkan" oleh ozon. Pada masa yang sama, "basi", i.e. Tanpa ozon sepenuhnya, walaupun sangat bersih, udara tidak menyebabkan cahaya, dan seseorang merasakannya sebagai "basi". Udara sedemikian boleh dibandingkan dengan air suling: ia sangat tulen, hampir tidak mengandungi kekotoran, dan berbahaya untuk meminumnya. Oleh itu, ketiadaan lengkap ozon di udara, nampaknya, juga tidak menguntungkan manusia, kerana ia meningkatkan kandungan mikroorganisma di dalamnya, membawa kepada pengumpulan bahan berbahaya dan bau yang tidak menyenangkan, yang memusnahkan ozon. Oleh itu, menjadi jelas keperluan untuk pengudaraan biasa dan jangka panjang premis, walaupun tidak ada orang di dalamnya: selepas semua, ozon yang telah memasuki bilik tidak berlama-lama di dalamnya - ia sebahagiannya terurai , dan sebahagian besarnya mendap (menyerap) pada dinding dan permukaan lain. Sukar untuk mengatakan berapa banyak ozon yang sepatutnya berada di dalam bilik. Walau bagaimanapun, dalam kepekatan minimum, ozon mungkin diperlukan dan berguna.

Oleh itu, ozon adalah bom jangka. Jika ia digunakan dengan betul, ia akan memberi manfaat kepada manusia, tetapi sebaik sahaja ia digunakan untuk tujuan lain, ia serta-merta akan membawa kepada malapetaka global dan Bumi akan bertukar menjadi planet seperti Marikh.

Ungkapan "lapisan ozon", yang menjadi terkenal pada tahun 70-an. abad yang lalu, telah lama menjadi tumpuan. Pada masa yang sama, beberapa orang benar-benar memahami maksud konsep ini dan mengapa pemusnahan lapisan ozon berbahaya. Misteri yang lebih besar bagi kebanyakan orang ialah struktur molekul ozon, namun ia berkaitan secara langsung dengan masalah lapisan ozon. Mari ketahui lebih lanjut tentang ozon, struktur dan aplikasi perindustriannya.

Apa itu ozon

Ozon, atau, kerana ia juga dipanggil, oksigen aktif, ialah gas biru dengan bau logam yang tajam.

Bahan ini boleh wujud dalam ketiga-tiga keadaan pengagregatan: gas, pepejal dan cecair.

Pada masa yang sama, ozon berlaku di alam semula jadi hanya dalam bentuk gas, membentuk lapisan ozon yang dipanggil. Ia adalah kerana warna biru langit yang kelihatan biru.

Apakah rupa molekul ozon?

Ozon mendapat jolokan "oksigen aktif" kerana persamaannya dengan oksigen. Jadi unsur kimia aktif utama dalam bahan ini ialah oksigen (O). Walau bagaimanapun, jika molekul oksigen mengandungi 2 atomnya, maka molekul - O 3) terdiri daripada 3 atom unsur ini.

Oleh kerana struktur ini, sifat ozon adalah serupa dengan oksigen, tetapi lebih ketara. Khususnya, seperti O 2 , O 3 ialah agen pengoksidaan terkuat.

Perbezaan paling penting antara bahan "berkaitan" ini, yang penting untuk diingati oleh semua orang, adalah yang berikut: ozon tidak boleh dihirup, ia adalah toksik dan, jika disedut, boleh merosakkan paru-paru atau membunuh seseorang. Pada masa yang sama, O 3 sesuai untuk membersihkan udara daripada kekotoran toksik. By the way, ia adalah kerana ini bahawa selepas hujan ia sangat mudah untuk bernafas: ozon mengoksidakan bahan berbahaya yang terkandung di udara, dan ia disucikan.

Model molekul ozon (terdiri daripada 3 atom oksigen) kelihatan sedikit seperti imej sudut, dan saiznya ialah 117°. Molekul ini tidak mempunyai elektron tidak berpasangan dan oleh itu diamagnet. Di samping itu, ia mempunyai kekutuban, walaupun ia terdiri daripada atom satu unsur.

Dua atom molekul tertentu terikat kuat antara satu sama lain. Tetapi sambungan dengan yang ketiga kurang dipercayai. Atas sebab ini, molekul ozon (foto model boleh dilihat di bawah) sangat rapuh dan tidak lama selepas pembentukan ia rosak. Sebagai peraturan, dalam sebarang tindak balas penguraian O 3, oksigen dibebaskan.

Oleh kerana ketidakstabilan ozon, ia tidak boleh dituai, disimpan, atau diangkut seperti bahan lain. Atas sebab ini, pengeluarannya lebih mahal daripada bahan lain.

Pada masa yang sama, aktiviti molekul O 3 yang tinggi membolehkan bahan ini menjadi agen pengoksida terkuat, lebih kuat daripada oksigen, dan lebih selamat daripada klorin.

Jika molekul ozon dimusnahkan dan O 2 dibebaskan, tindak balas ini sentiasa disertai dengan pembebasan tenaga. Pada masa yang sama, agar proses terbalik berlaku (pembentukan O 3 dari O 2), perlu membelanjakannya tidak kurang.

Dalam keadaan gas, molekul ozon terurai pada suhu 70 ° C. Jika ia dinaikkan kepada 100 darjah atau lebih, tindak balas akan mempercepatkan dengan ketara. Kehadiran bendasing juga mempercepatkan tempoh pereputan molekul ozon.

sifat O3

Mana-mana daripada tiga keadaan ozon berada, ia mengekalkan warna birunya. Lebih keras bahan, lebih kaya dan lebih gelap naungan ini.

Setiap molekul ozon mempunyai berat 48 g/mol. Ia lebih berat daripada udara, yang membantu memisahkan bahan-bahan ini antara satu sama lain.

O 3 mampu mengoksidakan hampir semua logam dan bukan logam (kecuali emas, iridium dan platinum).

Juga, bahan ini boleh mengambil bahagian dalam tindak balas pembakaran, bagaimanapun, ini memerlukan suhu yang lebih tinggi daripada untuk O 2.

Ozon mampu larut dalam H 2 O dan freon. Dalam keadaan cairnya, ia boleh dicampur dengan oksigen cecair, nitrogen, metana, argon, karbon tetraklorida dan karbon dioksida.

Bagaimanakah molekul ozon terbentuk?

Molekul O 3 terbentuk dengan melekatkan atom oksigen bebas pada molekul oksigen. Mereka, seterusnya, muncul disebabkan oleh pemisahan molekul O 2 lain disebabkan oleh kesan pelepasan elektrik, sinar ultraungu, elektron pantas dan zarah tenaga tinggi yang lain ke atasnya. Atas sebab ini, bau khusus ozon boleh dirasai berhampiran peralatan elektrik yang mencetuskan atau lampu yang memancarkan cahaya ultraungu.

Pada skala perindustrian, O 3 diasingkan menggunakan elektrik atau ozonizer. Dalam peranti ini, arus elektrik voltan tinggi dialirkan melalui aliran gas yang mengandungi O 2, yang atomnya berfungsi sebagai "bahan binaan" untuk ozon.

Kadangkala oksigen tulen atau udara biasa dimasukkan ke dalam radas ini. Kualiti ozon yang terhasil bergantung pada ketulenan produk awal. Jadi, perubatan O 3, bertujuan untuk rawatan luka, hanya diekstrak daripada O2 tulen secara kimia.

Sejarah penemuan ozon

Setelah mengetahui rupa molekul ozon dan bagaimana ia terbentuk, adalah wajar untuk mengetahui sejarah bahan ini.

Ia pertama kali disintesis oleh penyelidik Belanda Martin van Marum pada separuh kedua abad ke-18. Para saintis menyedari bahawa selepas melepasi percikan elektrik melalui bekas dengan udara, gas di dalamnya mengubah sifatnya. Pada masa yang sama, Van Marum tidak faham bahawa dia telah mengasingkan molekul bahan baru.

Tetapi rakan sekerja Jermannya bernama Sheinbein, cuba menguraikan H 2 O menjadi H dan O 2 dengan bantuan elektrik, menarik perhatian kepada pelepasan gas baru dengan bau yang menyengat. Selepas banyak penyelidikan, saintis itu menerangkan bahan yang ditemuinya dan memberikan nama "ozon" sebagai penghormatan kepada perkataan Yunani untuk "bau".

Keupayaan untuk membunuh kulat dan bakteria, serta mengurangkan ketoksikan sebatian berbahaya, yang dimiliki oleh bahan terbuka, menarik minat ramai saintis. 17 tahun selepas penemuan rasmi O 3, Werner von Siemens mereka bentuk radas pertama yang memungkinkan untuk mensintesis ozon dalam sebarang kuantiti. Dan 39 tahun kemudian, Nikola Tesla yang cemerlang mencipta dan mematenkan penjana ozon pertama di dunia.

Peranti inilah yang pertama kali digunakan di Perancis dalam tempoh 2 tahun di loji rawatan air minuman. Sejak awal abad XX. Eropah mula beralih kepada pengozonan air minuman untuk pembersihannya.

Empayar Rusia pertama kali menggunakan teknik ini pada tahun 1911, dan selepas 5 tahun, hampir 4 dozen pemasangan untuk pembersihan air minuman menggunakan ozon telah dilengkapi di negara ini.

Hari ini, pengozonan air secara beransur-ansur menggantikan pengklorinan. Oleh itu, 95% daripada semua air minuman di Eropah dirawat dengan O 3 . Teknik ini juga sangat popular di Amerika Syarikat. Di CIS, ia masih dalam kajian kerana, walaupun prosedurnya lebih selamat dan lebih mudah, ia lebih mahal daripada pengklorinan.

Aplikasi ozon

Sebagai tambahan kepada pembersihan air, O 3 mempunyai beberapa aplikasi lain.

• Ozon digunakan sebagai peluntur dalam pembuatan kertas dan tekstil.
• Oksigen aktif digunakan untuk membasmi kuman wain, serta mempercepatkan proses penuaan cognac.
• Dengan bantuan O 3, pelbagai minyak sayuran ditapis.
• Selalunya, bahan ini digunakan untuk memproses produk mudah rosak, seperti daging, telur, buah-buahan dan sayur-sayuran. Prosedur ini tidak meninggalkan kesan kimia, seperti penggunaan klorin atau formaldehid, dan produk boleh disimpan lebih lama.
• Ozon mensterilkan peralatan dan pakaian perubatan.
• Juga, O 3 yang disucikan digunakan untuk pelbagai prosedur perubatan dan kosmetik. Khususnya, dengan bantuannya dalam pergigian, mereka membasmi kuman rongga mulut dan gusi, dan juga merawat pelbagai penyakit (stomatitis, herpes, kandidiasis mulut). Di negara-negara Eropah, O 3 sangat popular untuk pembasmian kuman luka.
• Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, peralatan rumah mudah alih untuk menapis udara dan air menggunakan ozon telah mendapat populariti yang besar.

Lapisan ozon - apakah itu?

Pada jarak 15-35 km di atas permukaan bumi adalah lapisan ozon, atau, seperti yang dipanggil, ozonosfera. Di tempat ini, O 3 pekat berfungsi sebagai sejenis penapis untuk sinaran suria yang berbahaya.

Dari manakah jumlah bahan sedemikian datang jika molekulnya tidak stabil? Tidak sukar untuk menjawab soalan ini jika kita mengingati model molekul ozon dan kaedah pembentukannya. Jadi, oksigen, yang terdiri daripada 2 molekul oksigen, masuk ke stratosfera, dipanaskan di sana oleh sinaran matahari. Tenaga ini cukup untuk membelah O 2 kepada atom, dari mana O 3 terbentuk. Pada masa yang sama, lapisan ozon bukan sahaja menggunakan sebahagian daripada tenaga suria, tetapi juga menapisnya, menyerap sinaran ultraviolet yang berbahaya.

Dikatakan di atas bahawa ozon dibubarkan oleh freon. Bahan-bahan gas ini (digunakan dalam pembuatan deodoran, alat pemadam api dan peti sejuk), apabila dilepaskan ke atmosfera, menjejaskan ozon dan menyumbang kepada penguraiannya. Akibatnya, lubang muncul di ozonosfera di mana sinaran suria yang tidak ditapis memasuki planet ini, yang mempunyai kesan merosakkan pada organisma hidup.

Setelah mempertimbangkan ciri dan struktur molekul ozon, kita boleh membuat kesimpulan bahawa bahan ini, walaupun berbahaya, sangat berguna untuk manusia jika ia digunakan dengan betul.