ОЗОН O3 (от гръцки миришещ на озон) е алотропна модификация на кислорода, която може да съществува във всичките три агрегатни състояния. Озонът е нестабилно съединение и дори при стайна температура бавно се разлага на молекулярен кислород, но озонът не е радикал.

Физически свойства

Молекулно тегло = 47,9982 g / mol. Газообразният озон има плътност 2,144 10-3 g / cm3 при налягане 1 atm и 29 ° C.

Озонът е специално вещество. Той е изключително нестабилен и с нарастваща концентрация лесно несъразмерва по общата схема: 2О3 -> 3О2 .В газообразната форма озонът има синкав оттенък, забележим, когато въздухът съдържа 15-20% озон.

Озонът при нормални условия е остър газ. При много ниски концентрации озонът мирише на приятна свежест, но става неприятен с увеличаване на концентрацията. Миризмата на замразено пране е миризмата на озон. Лесно е да свикнете.

Основното му количество е концентрирано в т. Нар. „Озонов пояс“ на височина 15-30 км. На повърхността на земята концентрацията на озон е много по-ниска и е абсолютно безопасна за живите същества; дори има мнение, че пълното му отсъствие също влияе негативно върху представянето на човека.

При концентрации от около 10 MPC, озонът се усеща много добре, но след няколко минути усещането изчезва почти напълно. Това трябва да се има предвид при работа с него.

Озонът обаче осигурява и запазването на живота на Земята, защото озоновият слой запазва частта от слънчевото UV лъчение с дължина на вълната по-малка от 300 nm, която е най-разрушителна за живите организми и растения, заедно с CO2 абсорбира инфрачервеното лъчение на Земята, предотвратявайки охлаждането му.

Озонът е по-разтворим от кислорода във водата. Озонът се разлага във вода много по-бързо, отколкото в газовата фаза, а наличието на примеси, особено на метални йони, има изключително голям ефект върху скоростта на разлагане.

Фиг. 1. Разлагане на озона в различни видове вода при температура 20 ° C (1 - бидистилат; 2 - дестилат; 3 - чешмяна вода; 4 - филтрирана езерна вода)

Озонът се адсорбира добре от силикагел и алуминиев гел. При парциално налягане на озона, например 20 mm Hg. И при 0 ° C силикагелът абсорбира около 0,19% озон спрямо теглото. При ниски температури адсорбцията е значително отслабена. В адсорбирано състояние озонът е много стабилен. Йонизационният потенциал на озона е 12,8 eV.

Химични свойства на озона

Те се отличават с две основни характеристики - нестабилност и окислителна способност. Смесен с въздух в ниски концентрации, той се разлага относително бавно, но с повишаване на температурата разграждането му се ускорява и при температури над 100 ° C става много бързо.

Наличието на NO2, Cl във въздуха, както и каталитичното действие на металните оксиди - сребро, мед, желязо, манган - ускоряват разлагането на озона. Озонът има такива силни окислителни свойства, тъй като един от кислородните атоми много лесно се отделя от неговата молекула. Лесно се превръща в кислород.

Озонът окислява повечето метали при температури на околната среда. Киселинните водни разтвори на озон са доста стабилни; в алкалните разтвори озонът бързо се разрушава. Метали с променлива валентност (Mn, Co, Fe и др.), Много оксиди, пероксиди и хидроксиди ефективно унищожават озона. Повечето метални повърхности са покрити с оксиден филм в най-високо валентно състояние на метала (например PbO2, AgO или Ag2O3, HgO).

Озонът окислява всички метали, с изключение на златото и металите от платиновата група, реагира с повечето други елементи, разлага водородните халогениди (с изключение на HF), превръща по-ниските оксиди в по-високи и т.н.

Той не окислява злато, платина, иридий, 75% Fe + 25% Cr сплав. Той превръща черния оловен сулфид PbS в бял сулфат PbSO4, арсеновия анхидрид As2O3 - в арсен As2O5 и др.

Реакцията на озона с йони на метали с променлива валентност (Mn, Cr и Co) в последните годининамира практическо приложение за синтеза на междинни продукти за багрила, витамин РР (изоникотинова киселина) и др. Смеси от манган и хромови соли в кисел разтвор, съдържащ окисляемо съединение (например метилпиридини) се окисляват от озона. В този случай йони Сr3 + се превръщат в Сr6 + и метилпиридините се окисляват само в метиловите групи. При липса на метални соли основно се разрушава ароматното ядро.

Озонът също реагира с много газове, които присъстват в атмосферата. Водороден сулфид H2S, когато се комбинира с озон, отделя свободна сяра, серен диоксид SO2 се превръща в сярен SO3; азотен оксид N2O - в оксид NO, азотният оксид NO бързо се окислява до NO2, от своя страна NO2 също реагира с озон и в крайна сметка се образува N2O5; амоняк NH3 - до азотна амониева сол NH4NO3.

Една от най-важните реакции на озона с не органична материя- разлагане на калиев йодид от него. Тази реакция се използва широко за количествено определяне на озона.

Озонът в някои случаи реагира с твърди вещества, образувайки озониди. Разпределените озониди на алкални метали, алкалоземни метали: стронций, барий и температурата на тяхното стабилизиране се увеличават в посочените серии; Ca (O3) 2 е стабилен при 238 K, Ba (O3) 2 при 273 K. Озонидите се разлагат с образуването на супероксид, например NaO3 -> NaO2 + 1 / 2O2. Различни озониди също се образуват при реакции на озон с органични съединения.

Озонът окислява множество органични вещества, наситени, ненаситени и циклични въглеводороди. Публикувани са много трудове за изследване на състава на реакционните продукти на озона с различни ароматни въглеводороди: бензен, ксилени, нафтален, фенантрен, антрацен, бензантрацен, дифениламин, хинолин, акрилова киселина и др. Обезцветява индиго и много други органични багрила, благодарение на които се използва дори за избелване на тъкани.

Скоростта на реакция на озон с C = C двойна връзка е 100 000 пъти по-висока от скоростта на реакция на озон с C-C единична връзка. Следователно гумите и каучуците са първите, които страдат от озон. Озонът реагира с двойна връзка, образувайки междинен комплекс:

Тази реакция протича доста бързо дори при температури под 0 ° C. В случай на наситени съединения, озонът е инициатор на обичайната реакция на окисление:

Интересно е взаимодействието на озона с някои органични багрила, които флуоресцират силно в присъствието на озон във въздуха. Това са например ейхрозин, рибофлавин и луминол (триаминофталхидразид) и особено родамин-В и подобен на него родамин-С.

Високи окислителни свойства на озона, унищожаване на органични вещества и окисляващи метали (особено желязо) до неразтворима форма, способност за разлагане на газообразни съединения, разтворими във вода, насищане на водни разтвори с кислород, ниска устойчивост на озона във водата и саморазрушаване на опасните му свойства за хората - всичко това в комбинация прави озона най-привлекателното вещество за приготвяне на промишлена вода и пречистване на различни отпадъчни води.

Синтез на озон

Озонът се образува в газообразна среда, съдържаща кислород, ако възникнат условия, при които кислородът се дисоциира в атоми. Това е възможно при всички форми на електрически разряд: блясък, дъга, искра, корона, повърхност, бариера, без електрод и т.н. Основната причина за дисоциацията е сблъсъкът на молекулярния кислород с електроните, ускорени в електрическо поле.

В допълнение към разряда, дисоциацията на кислорода се причинява от UV лъчение с дължина на вълната по-малка от 240 nm и различни високоенергийни частици: алфа, бета, гама частици, рентгенови лъчи и др. Озонът се получава и чрез електролиза на водата.

В почти всички източници на образуване на озон има група реакции, в резултат на които озонът се разлага. Те пречат на образуването на озон, но те съществуват и трябва да бъдат взети предвид. Това включва термично разлагане в по-голямата част и по стените на реактора, неговите реакции с радикали и възбудени частици, реакции с добавки и примеси, които могат да влязат в контакт с кислород и озон.

Пълният механизъм се състои от значителен брой реакции. Истинските инсталации, независимо на какъв принцип работят, показват високи енергийни разходи за производството на озон. Ефективността на озоновия генератор зависи от това дали единицата маса на генерирания озон е изчислена за чиято - пълна или активна - мощност.

Бариерен разряд

Бариерен разряд се разбира като разряд, който възниква между два диелектрика или диелектрик и метал. Поради факта, че електрическата верига е прекъсната от диелектрик, захранването се подава само с променлив ток. За първи път озонатор, близък до съвременния, е предложен през 1897 г. от Siemens.

При нисък капацитет озонаторът не трябва да се охлажда, тъй като отделената топлина се отвежда с потока на кислород и озон. В индустриалното производство озонът също се синтезира в дъгови озонатори (плазмотрони), в светещи озонови генератори (лазери) и повърхностни разряди.

Фотохимичен метод

По-голямата част от озона, произведен на Земята, се произвежда в природата чрез фотохимичен метод. IN практически дейностиПри хората фотохимичните методи на синтез играят по-малка роля от синтеза при бариерен разряд. Основната област на тяхното използване е производството на средни и ниски концентрации на озон. Такива концентрации на озон се изискват, например, при изпитване на каучукови изделия за устойчивост на напукване под въздействието на атмосферния озон. На практика живачни и ексимерни ксенонови лампи се използват за производство на озон по този метод.

Метод на електролитен синтез

Първото споменаване на образуването на озон при електролитни процеси датира от 1907 г. Досега обаче механизмът на неговото образуване остава неясен.

Обикновено като електролит се използват водни разтвори на хлорна или сярна киселина; електродите са направени от платина. Използването на киселини, маркирани с O18, показва, че те не се отказват от кислорода си по време на образуването на озон. Следователно брутната схема трябва да взема предвид само разлагането на водата:

H2O + O2 -> O3 + 2H + + e-

с възможно междинно образуване на йони или радикали.

Образуване на озон от йонизиращо лъчение

Озонът се образува в редица процеси, придружени от възбуждане на кислородна молекула или от светлина, или електрическо поле... Когато кислородът се облъчва с йонизиращо лъчение, също могат да се генерират възбудени молекули и се наблюдава образуването на озон. Образуването на озон под действието на йонизиращо лъчение все още не е използвано за синтеза на озон.

Образуване на озон в микровълново поле

Образуването на озон се наблюдава при преминаване на струя кислород през микровълново поле. Този процес е слабо разбран, въпреки че генераторите, базирани на това явление, често се използват в лабораторната практика.

Използването на озон в ежедневието и неговото въздействие върху хората

Озониране на вода, въздух и други вещества

Озонираната вода не съдържа токсични халогенметани - типични примеси на хлорна стерилизация на водата. Процесът на озониране се извършва в балончета или смесители, в които пречистената от суспензии вода се смесва с озониран въздух или кислород. Недостатъкът на процеса е бързото разрушаване на O3 във вода (полуживот 15-30 минути).

Озонирането се използва и в хранителната промишленост за стерилизация на хладилници, складове и премахване на неприятните миризми; в медицинска практика- за дезинфекция на отворени рани и лечение на някои хронични заболявания (трофични язви, гъбични заболявания), озониране на венозна кръв, физиологични разтвори.

Съвременните озонатори, при които озонът се генерира чрез електрически разряд във въздух или кислород, се състоят от озонови генератори и източници на енергия и са част отинсталации за озониране, включително, в допълнение към озонаторите, помощни устройства.

В момента озонът е газ, използван в така наречените озонови технологии: пречистване и подготовка пия вода, пречистване на отпадъчни води (битови и промишлени отпадъчни води), отпадъчни газове и др.

В зависимост от технологията за използване на озон, производителността на озонатора може да варира от фракции от грам до десетки килограми озон на час. Специални озонатори се използват за газова стерилизация на медицински инструменти и малко оборудване. Стерилизацията се извършва в изкуствено овлажнена озоново-кислородна среда, запълваща стерилизационната камера. Цикълът на стерилизация се състои от етапа на замяна на въздуха в стерилизационната камера с овлажнена озоно-кислородна смес, етапа на стерилизационно задържане и етапа на замяна на озоно-кислородната смес в камерата с микробиологично пречистен въздух.

Озонаторите, използвани в медицината за озонотерапия, имат широк диапазон на регулиране на концентрацията на озоно-кислородната смес. Гарантираната точност на генерираната концентрация на озоно-кислородната смес се контролира от системата за автоматизация на озонатора и се поддържа автоматично.

Биологични ефекти на озона

Биологичният ефект на озона зависи от начина на приложение, дозата и концентрацията. Много от неговите ефекти се появяват в различна степен в различни граници на концентрация. Терапевтичният ефект на озоновата терапия се основава на използването на озоно-кислородни смеси. Високият редокс потенциал на озона определя неговия системен (възстановяване на кислородната хомеостаза) и локален (изразена дезинфекция) терапевтичен ефект.

За първи път озонът като антисептик е използван от A. Wolff през 1915 г. за лечение на заразени рани. През последните години озонотерапията се използва успешно в почти всички области на медицината: в спешна и гнойна хирургия, обща и инфекциозна терапия, гинекология, урология, гастроентерология, дерматология, козметология и др. Използването на озон се дължи на неговия уникален спектър на въздействието върху тялото, вкл. имуномодулиращи, противовъзпалителни, бактерицидни, антивирусни, фунгицидни и др.

Не може обаче да се отрече, че методите за използване на озона в медицината, въпреки очевидните предимства в много биологични показатели, все още не са получили широко приложение. Според литературните данни високите концентрации на озон са абсолютно бактерицидни за почти всички щамове микроорганизми. Следователно озонът се използва в клинична практикакато универсален антисептик за рехабилитация на инфекциозни и възпалителни огнища с различна етиология и локализация.

В литературата има данни за повишената ефективност на антисептичните лекарства след тяхното озониране при лечението на остри гнойни хирургични заболявания.

Заключения относно вътрешната употреба на озон

На първо място е необходимо безусловно да се потвърди фактът на използването на озон в практиката на лечение в много области на медицината, като терапевтично и дезинфекциращо средство, но все още не е необходимо да се говори за широкото му използване.

Озонът се възприема от човек с най-малко алергични странични ефекти. И дори ако в литературата е възможно да се намери споменаване на индивидуална непоносимост към O3, тези случаи не могат да се сравняват по никакъв начин, например с хлорсъдържащи и други халогенирани антибактериални лекарства.

Озонът е триатомен кислород и е най-екологичен. Кой не знае миризмата му на „свежест“ - в горещите летни дни след гръмотевична буря?! Постоянното му присъствие в земната атмосфера се изпитва от всеки жив организъм.

Прегледът се базира на материали от Интернет.

Високо над главите ни, в стратосферата, на височина 19-48 км, планетата е заобиколена от озон. Това е един вид кислород. Ако молекулата на кислорода във въздуха се състои от два кислородни атома, свързани заедно - O2, тогава молекула, която има три атома, се обозначава с формулата озон - O3. Създава се от слънчева светлина. Когато ултравиолетовите лъчи от Слънцето преминават през атмосферата, те унищожават обикновените двуатомни молекули кислород. Всеки освободен атом е прикрепен към съседния O2. Ето как химична формулаозон - O3.

Какво представлява озонът?

Този газ е открит за първи път от френските физици Фабри и Бюсон. През 1913 г. те определят, че слънчевите лъчи с дължина на вълната от 200 до 300 nm се абсорбират активно от земната атмосфера. Терминът "озон" в превод от гръцки означава "ароматен", "ароматен". Всеки знае характерната миризма на този газ, която се появява след гръмотевична буря. Кислородът присъства в атмосферата в три алотропни форми: O2 - молекулярна, O - атомна и O3 - озонова формула, която се получава чрез химичната комбинация на първите две.

Газови свойства

Озоновият слой е доста тънък, почти невидим. Ако всички молекули на този газ, които заемат 29 км пространство, се обединят в една твърда топка, дебелината му би отнела само една трета от сантиметъра. Във въздуха над повърхността на Земята има малко озон. Когато автомобилните отработени газове или смог се отделят във въздуха, слънчевата светлина реагира с химичните елементи на емисиите, образувайки озон. Особено се усеща в горещ ден, във въздуха, изпълнен със смог, защото достига ниво, което застрашава здравето. Формулата на озоновото вещество е физически нестабилна и когато концентрацията му във въздуха е повече от 9%, газът експлодира, така че съхранението му е възможно само при ниски температури. При охлаждане до -111,9 0 С газът се превръща в течност.

Излишък от озон

Човек не може да живее в чист кислород, малко количество озон в атмосферата е полезно за него, но прекомерната му концентрация може да бъде смъртоносна. Не е необходимо да го вдишвате, защото тази форма на кислород може да увреди белите ви дробове. Спортистите, които вдишват големи количества натоварен с озон въздух, могат да се оплакват от тежест и болка при вдишване. Дърветата и растенията, растящи по магистрали, където въздухът е наситен с отработени газове, също страдат от излишък на озон. Това е характеристиката на този газ над самата повърхност на земята. Естественото му съдържание (една част от него за десетки милиони други части на въздуха) участва в окислителните процеси, които протичат на клетъчно ниво в човешкото тяло. Във формулата на озона само един кислороден атом действа като окислител, а останалите два се освобождават като свободен кислород.

Полезни характеристики

С използването на напълно пречистен въздух в помещенията изследователите забелязват увеличаване на броя на заболяванията при хората, които са в тях. Причината се оказа проста - липсата на озон в пречистения въздух доведе до нарушения в организма. Редовните малки дози газ също са полезни за профилактика на заболяванията.

Какъв е газовият ефект? Вземайки предвид резултатите от експериментите, учените стигнаха до заключението, че озонът води до унищожаването на почти всички естествено срещащи се вируси, бактерии, протозои, както и плесени и дрожди. За няколко минути малка порция (формула озон O3) в литър въздух неутрализира всички вещества, опасни за хората. В крайна сметка озонирането е естествен процес, общ за тялото. Дори в стаята озонът освежава въздуха, практически премахва риска от заразяване с болести, пренасяни от въздушни капчици, неутрализира дим, прах и алергени, тежки метални съединения и други въздушни компоненти, вредни за хората. Разлага се на вода, кислород и въглероден двуокис, тези съединения са лишени от токсичност, неприятните миризми се отстраняват. Като се има предвид формулата на озона в химията, неговата висока способностдо окисляване все по-често се използва за дезинфекция на въздух и питейна вода.

Слоят на 20 километра над повърхността на Земята всъщност защитава здравето ни, поглъщайки ултравиолетовите лъчи. Той действа като филтър, предпазвайки Земята от вредни ултравиолетова радиация... Без защитен слой животът на планетата би бил невъзможен. Доказано е, че флората и фауната са се появили на Земята едва когато е бил оформен мощен щит, предпазващ я от слънчевата радиация. Ултравиолетовата светлина помага на кожата да придобие красив тен, но в същото време тя е основният виновник за слънчево изгаряне и рак на кожата.

Озоновата дупка

През 70-те години учени, изучаващи озоновия слой над планетата, откриха, че химикалите, използвани в хладилници, климатици и аерозоли, могат да унищожат озона. Газовете се отделят във въздуха всеки път, когато тези устройства се ремонтират или когато се пръскат различни аерозоли. Според учените в крайна сметка достигат вредните газове. В същото време слънчевата радиация освобождава хлора от хлор-флуоридните въглеводороди, който разрушава структурната формула на озона, превръщайки го в обикновен кислород. По този начин защитният слой се разрушава. След още 15 години британски учени направиха стряскащо откритие: огромна дупка в озоновия слой се намираше над Антарктида. Тази дупка се появява всяка пролет и достига приблизително размерите на САЩ. Когато посоката на вятъра се промени поради променящите се сезони, дупката отново се запълва с озонови молекули. В този случай определен брой молекули запълват дупката, а в други части газовият слой става по-тънък.

Каква е заплахата от намаляване на защитния слой?

През зимата на 1992 г. озоновият слой над Европа и Канада изтънява с 20%. В тези области, където този слой не е достатъчно плътен и не е в състояние да филтрира силна радиация, броят на случаите на рак на кожата се увеличава много забележимо. Над самата Антарктида учените са регистрирали изключително високо ниво на хлорен монооксид, който се образува в резултат на разрушаването на озона от хлора. Изследователите са изчислили, че загубата само на 1% от защитния слой води до увеличаване на количеството ултравиолетово лъчение, достигащо Земята с 2%, и в същото време броят на раковите заболявания на кожата се увеличава с 3-6%. Ултравиолетовото лъчение също унищожава имунитета на организма, правейки човек по-беззащитен срещу инфекции. Ултравиолетовата светлина може да увреди клетките на всички растения, от зърнени култури до дървета.

Тъй като озоновият слой улавя топлината, тъй като тя намалява, въздухът на тази географска ширина се охлажда, променяйки ветровете и времето в света. Трудно е да се предскаже какво въздействие ще има изчерпването на слоя върху климата в бъдеще; учените прогнозират изсъхване на природните зони, загуба на част от растителността и недостатъчно количество храна, ако проблемът с унищожаването на този газ не бъде решен. Дори с прекратяване човешка дейност, което води до емисии на газове, които разрушават защитния слой, ще отнеме поне 100 години, за да се върне на предишното ниво.

Озонът е газ. За разлика от много други, той не е прозрачен, но има характерен цвят и дори мирис. Той присъства в нашата атмосфера и е един от най-важните му компоненти. Каква е плътността на озона, неговата маса и други свойства? Каква е неговата роля в живота на планетата?

Син газ

В химията озонът няма отделно място в периодичната таблица. Това е така, защото не е елемент. Озонът е алотропна модификация или вариране на кислорода. Както при О2, неговата молекула се състои само от кислородни атоми, но тя има не два, а три. Следователно химическата му формула изглежда като O3.

Озонът е син газ. Има отчетлива остра миризма, напомняща на хлор, ако концентрацията е твърде висока. Помните ли миризмата на свежест, когато вали? Това е озонът. Благодарение на това свойство той получи името си, тъй като от древногръцкия език „озон“ означава „мириша“.

Газовата молекула е полярна, атомите в нея се свързват под ъгъл 116,78 °. Озонът се образува, когато свободен кислороден атом е прикрепен към молекула О2. Това се случва по време на различни реакциинапример окисление на фосфор, електрически разряд или разлагане на пероксиди, по време на които се отделят кислородни атоми.

Свойства на озона

При нормални условия озонът съществува с молекулно тегло от почти 48 g / mol. Той е диамагнитен, тоест не е в състояние да бъде привлечен от магнит, точно както среброто, златото или азотът. Плътността на озона е 2,1445 g / dm³.

В твърдо състояние озонът придобива синкаво-черен цвят, в течно състояние става индиго, близък до виолетовия. Точката на кипене е 111,8 градуса по Целзий. При температура от нула градуса той се разтваря във вода (само в чиста вода) десет пъти по-добре от кислорода. Той се смесва добре с азот, флуор, аргон и при определени условия с кислород.

Под действието на редица катализатори той лесно се окислява, като в същото време освобождава свободни кислородни атоми. Свързвайки се с него, той веднага се запалва. Веществото е способно да окислява почти всички метали. Само платината и златото не се поддават на действието му. Той унищожава различни органични и ароматни съединения. При контакт с амоняк образува амониев нитрит, разрушава двойни въглеродни връзки.

Озонът, присъстващ във високи концентрации в атмосферата, се разлага спонтанно. В този случай се отделя топлина и се образува молекула О2. Колкото по-висока е концентрацията му, толкова по-силна е реакцията на отделяне на топлина. Когато съдържанието на озон е повече от 10%, то се придружава от експлозия. С повишаване на температурата и намаляване на налягането или при контакт с органични вещества, разграждането на O3 става по-бързо.

История на откритията

Озонът не е бил известен в химията до 18 век. Открит е през 1785 г. благодарение на миризмата, която физикът Ван Марум чува до работеща електростатична машина. 50 години по-късно той не участва в научни експерименти и изследвания.

Ученият Кристиан Шонбейн изследва окисляването на белия фосфор през 1840 година. По време на експериментите той успява да изолира неизвестно вещество, което нарича "озон". Химикът се е справил с изследването на неговите свойства и е описал методи за получаване на новооткрит газ.

Скоро и други учени се включиха в изследването на веществото. Известният физик Никола Тесла дори е построил първия в историята. Промишленото използване на O3 започва през края на XIXвек с появата на първите инсталации за подаване на питейна вода в домовете. Веществото се използва за дезинфекция.

Озон в атмосферата

Нашата Земя е заобиколена от невидима въздушна обвивка - атмосферата. Без него животът на планетата би бил невъзможен. Компоненти на атмосферния въздух: кислород, озон, азот, водород, метан и други газове.

Самият озон не съществува и възниква само в резултат на химична реакция... В близост до повърхността на Земята тя се образува от електрически разряди от мълнии по време на гръмотевична буря. По неестествен начин се появява поради емисиите на отработени газове от автомобили, фабрики, бензинови изпарения, действието на ТЕЦ.

Озонът в долната атмосфера се нарича повърхностен или тропосферен озон. Има и стратосферна. Причинява се от ултравиолетовото лъчение от слънцето. Образува се на разстояние 19-20 километра над повърхността на планетата и се простира до височина 25-30 километра.

Стратосферният O3 образува озоновия слой на планетата, който я предпазва от мощна слънчева радиация. Той абсорбира около 98% от UV лъчението с дължина на вълната, достатъчно дълга, за да причини рак и изгаряния.

Приложение на веществото

Озонът е отличен окислител и разрушител. Това свойство отдавна се използва за пречистване на питейна вода. Веществото има вредно въздействие върху бактериите и вирусите, които са опасни за хората, а самото, когато се окисли, се превръща в безвреден кислород.

Способен е да убива дори устойчиви на хлор организми. Освен това се използва за пречистване на отпадъчните води от вредни за околната средапетролни продукти, сулфиди, феноли и др. Подобни практики са често срещани главно в САЩ и някои европейски страни.

Озонът се използва в медицината за дезинфекция на инструменти; в индустрията се използва за избелване на хартия, рафиниране на масла и получаване различни вещества... Използването на O3 за пречистване на въздух, вода и стаи се нарича озониране.

Озон и човек

Въпреки всичките им полезни характеристики, озонът може да бъде опасен за хората. Ако във въздуха има повече газове, отколкото човек може да понесе, не може да се избегне отравяне. В Русия допустимата му норма е 0,1 μg / l.

Когато този процент е надвишен, се появяват типични признаци на химическо отравяне, като напр главоболие, дразнене на лигавиците, виене на свят. Озонът намалява устойчивостта на организма към инфекции, предавани през дихателните пътища, а също така понижава кръвното налягане. При концентрация на газ над 8-9 μg / l са възможни белодробен оток и дори смърт.

В същото време е доста лесно да се разпознае озонът във въздуха. Миризмата на „свежест“, хлор или „раци“ (както твърди Менделеев) е ясно доловима дори при незначително съдържание на веществото.

Забелязали ли сте колко приятно е да се диша след дъжд? Този освежаващ въздух осигурява озон в атмосферата, който се появява след дъжд. Какво е това вещество, какви са неговите функции, формула и наистина ли е полезно за човешкото тяло? Нека го разберем.

Какво представлява озонът?

Всеки, който е учил в гимназията, знае, че молекулата на кислорода се състои от два атома на химичния елемент кислород. Този елемент обаче е способен да образува друг химично съединение- озон. Това наименование е вещество, което обикновено се среща под формата на газ (въпреки че може да бъде и в трите агрегатни състояния).

Молекула от това веществое доста подобен на кислорода (O 2), но се състои не от два, а от три атома - O 3.

История на откриването на озона

Човекът, който първи синтезира озон, е холандският физик Мартин Ван Марум.

Именно той през 1785 г. провежда експеримента, като пропуска електрически разряд във въздуха. Полученият газ не само придоби специфична миризма, но и синкав оттенък. Освен това се оказа, че новото вещество е по-силен окислител от обикновения кислород. И така, след като изследва ефекта му върху живака, Ван Марум установява, че металът леко го е променил физични свойства, което не му се е случило под въздействието на кислорода.

Въпреки откритието си холандският физик не вярва, че озонът е специално вещество. Само 50 години след откриването на Ван Марум германският учен Кристиан Фридрих Шонбейн се интересува сериозно от озона. Благодарение на него това вещество получи името си - озон (в чест на гръцката дума, означаваща „да мирише“), а също така беше проучено и описано по-отблизо.

Озон: физични свойства

Това вещество има редица свойства. Първият от тях е способността на озона, подобно на водата, да бъде в три агрегатни състояния.

Нормалното състояние, в което е озонът, е синкав газ (той е този, който оцветява небето в лазурен цвят) със забележим метален аромат. Плътността на този газ е 2,1445 g / dm³.

Когато температурата спадне, молекулите на озона образуват синьо-виолетова течност с плътност 1,59 g / cm³ (при температура -188 ° C). Течността O 3 кипи при -111,8 ° C.

Докато е в твърдо състояние, озонът потъмнява, ставайки почти черен с отчетливо виолетово-син блясък. Плътността му е 1,73 g / cm 3 (при −195,7 ° C). Температурата, при която твърдият озон започва да се топи, е -197,2 ° C.

Молекулното тегло на O 3 е 48 далтона.

При 0 ° C озонът се разтваря перфектно във вода, десет пъти по-бързо от кислорода. Наличието на примеси във вода може допълнително да ускори тази реакция.

Освен във водата, озонът се разтваря във фреон, което улеснява транспортирането.

Сред другите вещества, в които O 3 се разтваря лесно (в течност състояние на агрегиране) - аргон, азот, флуор, метан, въглероден диоксид, въглероден тетрахлорид.

Също така се смесва добре с течен кислород (при температури от 93 К).

Химични свойства на озона

Молекулата O 3 е доста нестабилна. Поради тази причина в нормално състояние той съществува 10-40 минути, след което се разлага, образувайки малко количество топлина и кислород O 2. Тази реакция може да възникне и много по-бързо, ако повишаването на околната температура или намаляването на атмосферното налягане действат като катализатори. Също така разлагането на озона се улеснява от контакта му с метали (с изключение на злато, платина и иридий), оксиди или вещества от органичен произход.

Взаимодействието с азотна киселина спира разграждането на O 3. Това се улеснява и от съхранението на веществото при температура -78 ° С.

Основното химично свойство на озона е неговата окисляемост. Кислородът винаги е един от продуктите на окисляване.

При различни условия O 3 може да взаимодейства с почти всички вещества и химични елементи, намалявайки тяхната токсичност, като ги превръща в по-малко опасни. Например цианидите се окисляват от него до цианати, които са много по-безопасни за биологичните организми.

Как се добива?

Най-често за производството на O 3 кислородът се влияе от токов удар... За да разделят получената смес от кислород и озон, те използват свойството на последния да се втечнява по-добре от O 2.

В химическите лаборатории O 3 понякога се добива чрез взаимодействие на охладен концентрат на сярна киселина с бариев пероксид.

В лечебните заведения, които използват O 3 за лечение на пациенти, това вещество се получава чрез облъчване на O2 с ултравиолетова светлина (между другото, това вещество се образува по същия начин в земната атмосфера под въздействието на слънчевата светлина).

Използване на O3 в медицината и промишлеността

Простата структура на озона, наличието на изходен материал за неговото производство допринася за активното използване на това вещество в промишлеността.

Като силен окислител, той е в състояние да дезинфекцира много по-добре от хлора, формалдехида или етиленоксида, като същевременно е по-малко токсичен. Поради това O 3 често се използва за стерилизация на медицински инструменти, оборудване, форми, както и много лекарства.

В промишлеността това вещество се използва най-често за почистване или извличане на много химикали.

Друга индустрия на употреба е избелването на хартия, текстил и минерални масла.

В химическата промишленост O 3 не само помага за стерилизация на оборудване, инструменти и контейнери, но също така се използва за дезинфекция на самите продукти (яйца, зърно, месо, мляко) и увеличаване на срока им на годност. Всъщност той се смята за един от най-добрите консерванти за храна, тъй като е нетоксичен и не канцерогенен, а освен това прекрасно убива спорите на плесени и други гъбички и бактерии.

В пекарните озонът се използва за ускоряване на ферментацията на дрождите.

Също така, с помощта на O 3, коняците са изкуствено състарени и мастните масла са рафинирани.

Как озонът влияе на човешкото тяло?

Поради тази прилика с кислорода съществува погрешно схващане, че озонът е вещество, полезно за човешкото тяло. Това обаче не е така, тъй като O 3 е един от най-силните окислители, който може да унищожи белите дробове и да убие всеки, който вдишва прекомерно този газ. Не е за нищо, че държавните екологични организации във всяка страна стриктно следят концентрацията на озон в атмосферата.

Ако озонът е толкова вреден, тогава защо винаги става по-лесно да се диша след дъжд?

Факт е, че едно от свойствата на O 3 е способността му да убива бактериите и да пречиства веществата от вредните примеси. Когато вали, поради гръмотевична буря, озонът започва да се образува. Този газ въздейства на токсичните вещества, съдържащи се във въздуха, разделя ги и пречиства кислорода от тези примеси. Поради тази причина въздухът след дъжда е толкова свеж и приятен, а небето придобива красив лазурен цвят.

Тези химични свойства на озона, които му позволяват да пречиства въздуха, напоследък се използват активно за лечение на хора, страдащи от различни респираторни заболявания, както и за пречистване на въздух, вода и различни козметични процедури.

Домашните озонатори, които пречистват въздуха в къщата, използвайки този газ, се рекламират доста активно днес. Въпреки че тази техника изглежда много ефективна, досега учените не са проучили в достатъчна степен ефекта на големи количества пречистен от озон въздух върху тялото. Поради тази причина не трябва да се увличате прекалено с озонирането.

Молекулярна формула на озона в химията O 3. Относителното му молекулно тегло е 48. Съединението съдържа три атома О. Тъй като формулата за кислород и озон включва един и същ химичен елемент, в химията те се наричат ​​алотропни модификации.

Физически свойства

При нормални условия химическата формула на озона е газообразно вещество със специфична миризма, която има светлосин цвят. В природата това химично съединение може да се усети, докато се разхождате из борова гора след гръмотевична буря. Тъй като формулата на озона е O 3, той е 1,5 пъти по-тежък от кислорода. В сравнение с O 2, разтворимостта на озона е много по-висока. При нулева температура 49 обема от него лесно се разтварят в 100 обема вода. В малки концентрации веществото не притежава свойството на токсичност; озонът е отровен само в значителни количества. Максимално допустимата концентрация се счита за 5% от количеството O 3 във въздуха. В случай на силно охлаждане той лесно се втечнява, а когато температурата спадне до -192 градуса, става твърдо вещество.

В природата

Молекулата на озона, формулата на която беше представена по-горе, се образува по естествен път по време на мълниеносен разряд от кислород. В допълнение, O 3 се образува по време на окисляването на иглолистната смола, унищожава вредните микроорганизми, счита се за полезно за хората.

Влизане в лабораторията

Как можете да получите озон? Вещество, чиято формула е O 3, се образува при преминаване на електрически разряд през сух кислород. Процесът се извършва в специално устройство - озонатор. Основава се на две стъклени тръби, които се вкарват една в друга. Вътре има метален прът, отвън има спирала. След свързване към бобината с високо напрежение възниква разряд между външната и вътрешната тръби и кислородът се превръща в озон. Елементът, чиято формула е представена като съединение с ковалентна полярна връзка, потвърждава алотропията на кислорода.

Превръщането на кислорода в озон е ендотермична реакция, която изисква значителна консумация на енергия. Във връзка с обратимостта на такава трансформация се наблюдава разлагането на озона, което е придружено от намаляване на енергията на системата.

Химични свойства

Озоновата формула обяснява неговата окислителна сила. Той е в състояние да взаимодейства с различни веществадокато губи кислороден атом. Например при реакцията с калиев йодид във водна среда се отделя кислород и се образува свободен йод.

Молекулярната формула на озона обяснява способността му да реагира с почти всички метали. Изключение правят златото и платината. Например след преминаване на метално сребро през озона се наблюдава неговото почерняване (образува се оксид). Под въздействието на този силен окислител се наблюдава разграждане на каучука.

В стратосферата озонът се генерира от ултравиолетовото лъчение от Слънцето, образувайки слой от озон. Тази черупка предпазва повърхността на планетата от негативните ефекти на слънчевата радиация.

Биологичен ефект върху организма

Повишен оксидативен капацитет на това газообразно вещество, образуването на свободни кислородни радикали показват неговата опасност за човешкото тяло. Каква вреда може да причини озонът на хората? Той уврежда и дразни тъканите на дихателните органи.

Озонът действа върху холестерола в кръвта, причинявайки атеросклероза. При продължително присъствие на човек в среда, която съдържа повишена концентрация на озон, се развива мъжкото безплодие.

У нас този окислител принадлежи към първия (опасен) клас вредни вещества. Среднодневната му MPC не трябва да надвишава 0,03 mg на кубичен метър.

Токсичността на озона, възможността за използването му за унищожаване на бактерии и плесени, активно се използва за дезинфекция. Стратосферният озон е отличен защитен щит за земния живот от ултравиолетово лъчение.

За ползите и опасностите от озона

Това вещество се намира в два слоя от земната атмосфера. Тропосферният озон е опасен за живите същества, има отрицателен ефект върху културите, дърветата и е компонент на градския смог. Стратосферният озон носи определени ползи за хората. Разграждането му във воден разтвор зависи от рН, температурата и качеството на средата. В медицинската практика се използва озонирана вода с различни концентрации. Озонотерапията включва директен контакт на това вещество с човешкото тяло. Тази техника е използвана за първи път през деветнадесети век. Американски изследователи анализираха способността на озона да окислява вредните микроорганизми и препоръчаха на лекарите да използват това вещество при лечение на настинки.

У нас озонотерапията започва да се използва едва в края на миналия век. За терапевтични цели този окислител проявява характеристиките на силен биорегулатор, който може да повиши ефективността на традиционните методи, както и да се докаже като ефективен независим агент. След разработването на технологията за озонотерапия, лекарите имат възможност ефективно да се борят с много заболявания. В неврологията, стоматологията, гинекологията, терапията специалистите използват това вещество за борба с различни инфекции. Озоновата терапия се характеризира с простотата на метода, неговата ефективност, отлична поносимост, липса на странични ефекти, незначителни разходи.

Заключение

Озонът е мощен окислител, който може да се бори с вредните микроби. Това свойство се използва широко в съвременната медицина. В домашната терапия озонът се използва като противовъзпалително, имуномодулиращо, антивирусно, бактерицидно, антистрес, цитостатично средство. Поради способността си да възстановява нарушенията на метаболизма на кислорода, той предоставя отлични възможности за превантивна медицина.

Сред иновативните техники, базирани на окислителния капацитет на това съединение, ние подчертаваме интрамускулното, интравенозното и подкожното приложение на това вещество. Например лечението на рани от залежаване, гъбични кожни лезии, изгаряния със смес от кислород и озон е признато за ефективна техника.

Във високи концентрации озонът може да се използва като хемостатично средство. При ниски концентрации той насърчава възстановяването, заздравяването и епителизацията. Това вещество, разтворено във физиологичен разтвор, е отлично средство за отстраняване на челюстта. В съвременната европейска медицина широко се използват малки и големи автохемотерапии. И двата метода са свързани с въвеждането на озон в организма, използването на неговата окислителна способност.

В случай на голяма автохемотерапия във вената на пациента се инжектира озонов разтвор с дадена концентрация. Малката автохемотерапия се характеризира с интрамускулно инжектиране на озонирана кръв. В допълнение към медицината, този силен окислител е търсен в химическата промишленост.