OZON O3 (od grčkog mirisa na ozon) je alotropna modifikacija kisika koja može postojati u sva tri agregatna stanja. Ozon je nestabilan spoj, pa se čak i na sobnoj temperaturi polako raspada u molekularni kisik, ali ozon nije radikal.

Fizička svojstva

Molekulska težina = 47,9982 g / mol. Plinoviti ozon ima gustoću od 2,144 10-3 g / cm3 pri pritisku od 1 atm i 29 ° C.

Ozon je posebna tvar. Izuzetno je nestabilan i, sa povećanjem koncentracije, lako se disproporcionira prema općoj shemi: 2O3 -> 3O2 U plinovitom obliku ozon ima plavičastu nijansu, primjetnu kada zrak sadrži 15-20% ozona.

Ozon je u normalnim uslovima oštar gas. Pri vrlo niskim koncentracijama ozon miriše na ugodnu svježinu, ali postaje neugodan s povećanjem koncentracije. Miris smrznutog rublja je miris ozona. Lako se naviknuti.

Njegova glavna količina koncentrirana je u takozvanom "ozonskom pojasu" na nadmorskoj visini od 15-30 km. Na površini zemlje koncentracija ozona je znatno niža i apsolutno je sigurna za živa bića; čak postoji mišljenje da njegovo potpuno odsustvo također negativno utječe na performanse osobe.

Pri koncentracijama od oko 10 MPC, ozon se osjeća vrlo dobro, ali nakon nekoliko minuta osjećaj gotovo potpuno nestaje. To morate imati na umu pri radu s njim.

Međutim, ozon također osigurava očuvanje života na Zemlji, jer ozonski omotač zadržava dio sunčevog UV zračenja s valnom duljinom manjom od 300 nm, koja je najrazornija za žive organizme i biljke, zajedno sa CO2 apsorbira infracrveno zračenje Zemlje, sprječavajući njegovo hlađenje.

Ozon je topljiviji od kisika u vodi. Ozon se u vodi razlaže mnogo brže nego u plinskoj fazi, a prisutnost nečistoća, posebno metalnih iona, ima izuzetno veliki utjecaj na brzinu razgradnje.

Slika 1. Razlaganje ozona u različite vrste voda na temperaturi od 20 ° C (1 - bidistilat; 2 - destilat; 3 - voda iz slavine; 4 - filtrirana jezerska voda)

Ozon se dobro apsorbira silika gelom i gelom od glinice. Pri parcijalnom pritisku ozona, na primjer 20 mm Hg. Art., A na 0 ° C silika gel apsorbira oko 0,19% ozona po težini. Na niskim temperaturama adsorpcija je znatno oslabljena. U adsorbiranom stanju ozon je vrlo stabilan. Potencijal jonizacije ozona je 12,8 eV.

Hemijska svojstva ozona

Odlikuju ih dvije glavne karakteristike - nestabilnost i sposobnost oksidacije. Pomiješan s zrakom u niskim koncentracijama, razlaže se relativno sporo, ali kako temperatura raste, njegovo se razlaganje ubrzava i na temperaturama iznad 100 ° C postaje vrlo brzo.

Prisustvo NO2, Cl u zraku, kao i katalitičko djelovanje oksida metala - srebra, bakra, željeza, mangana - ubrzavaju razgradnju ozona. Ozon ima tako snažna oksidaciona svojstva jer se jedan od atoma kisika vrlo lako odvaja od svoje molekule. Lako se pretvara u kisik.

Ozon oksidira većinu metala na sobnoj temperaturi. Kisele vodene otopine ozona prilično su stabilne; u alkalnim otopinama ozon se brzo uništava. Metali promjenjive valencije (Mn, Co, Fe itd.), Mnogi oksidi, peroksidi i hidroksidi učinkovito uništavaju ozon. Većina metalnih površina prekrivena je oksidnim filmom u stanju najveće valencije metala (na primjer, PbO2, AgO ili Ag2O3, HgO).

Ozon oksidira sve metale, osim metala iz grupe zlata i platine, reagira s većinom drugih elemenata, razgrađuje vodikove halogenide (osim HF), pretvara niže okside u više, itd.

Ne oksidira zlato, platinu, iridijum, 75% Fe + 25% Cr legure. Pretvara crni olovni sulfid PbS u bijeli sulfat PbSO4, anhidrid arsena As2O3 - u arsen As2O5 itd.

Reakcija ozona s ionima metala promjenjive valencije (Mn, Cr i Co) u posljednjih godina nalazi praktičnu primjenu za sintezu međuproizvoda za boje, vitamina PP (izonikotinska kiselina) itd. Mješavine soli mangana i kroma u kiseloj otopini koja sadrži oksidirajući spoj (na primjer, metilpiridini) oksidiraju se ozonom. U tom slučaju ioni Cr3 + se pretvaraju u Cr6 +, a metilpiridini se oksidiraju samo na metilnim skupinama. U nedostatku metalnih soli, uglavnom se uništava aromatsko jezgro.

Ozon također reagira s mnogim plinovima koji su prisutni u atmosferi. Vodikov sulfid H2S, u kombinaciji s ozonom, oslobađa slobodni sumpor, sumporov dioksid SO2 se pretvara u sumporni SO3; dušikov oksid N2O - u oksid NO, dušikov oksid NO brzo se oksidira u NO2, zauzvrat NO2 također reagira s ozonom i na kraju nastaje N2O5; amonijak NH3 - do dušične amonijeve soli NH4NO3.

Jedna od najvažnijih reakcija ozona s ne organska materija- razgradnjom kalijum jodida pomoću njega. Ova reakcija se široko koristi za kvantitativno određivanje ozona.

Ozon u nekim slučajevima reagira s čvrstim tvarima stvarajući ozonide. Dodijeljeni ozonidi alkalnih metala, zemnoalkalnih metala: stroncija, barijuma i temperatura njihove stabilizacije raste u naznačenim serijama; Ca (O3) 2 je stabilan na 238 K, Ba (O3) 2 na 273 K. Ozonidi se raspadaju stvaranjem superoksida, na primjer NaO3 -> NaO2 + 1 / 2O2. Različiti ozonidi nastaju i reakcijama ozona s organskim spojevima.

Ozon oksidira brojne organske tvari, zasićene, nezasićene i ciklične ugljikovodike. Objavljeni su mnogi radovi o proučavanju sastava produkata reakcije ozona s različitim aromatični ugljovodonici: benzen, ksileni, naftalen, fenantren, antracen, benzantracen, difenilamin, kinolin, akrilna kiselina itd. Promjenjuje boju indiga i mnogih drugih organskih boja, zahvaljujući čemu se koristi čak i za izbjeljivanje tkanina.

Brzina reakcije ozona sa dvostrukom vezom C = C je 100.000 puta veća od brzine reakcije ozona sa jednostrukom vezom C-C. Stoga su gume i gume prve koje pate od ozona. Ozon reagira dvostrukom vezom stvarajući međukompleks:

Ova reakcija se odvija prilično brzo čak i na temperaturama ispod 0 ° C. U slučaju zasićenih spojeva, ozon je pokretač uobičajene reakcije oksidacije:

Zanimljiva je interakcija ozona s nekim organskim bojama, koje snažno fluoresciraju u prisutnosti ozona u zraku. Takvi su, na primjer, eihrozin, riboflavin i luminol (triaminoftalhidrazid), a posebno rodamin-B i, slično njemu, rodamin-C.

Visoko oksidaciona svojstva ozon, uništavajući organske tvari i oksidirajući metale (posebno željezo) u netopljiv oblik, sposobnost razlaganja plinovitih spojeva topljivih u vodi, zasićenje vodenih otopina kisikom, niska stabilnost ozona u vodi i samouništenje njegovih opasnih svojstava za ljudi - sve to zajedno čini ozon najprivlačnijom tvari za pripremu industrijske vode i tretman različitih otpadnih voda.

Sinteza ozona

Ozon nastaje u plinovitom okruženju koje sadrži kisik ako nastanu uvjeti pod kojima se kisik disocira na atome. To je moguće u svim oblicima električnog pražnjenja: sjaj, luk, iskra, korona, površina, barijera, bez elektroda itd. Glavni razlog disocijacije je sudar molekularnog kisika s elektronima ubrzanim u električnom polju.

Osim pražnjenja, disocijaciju kisika uzrokuje UV zračenje valne duljine manje od 240 nm i razne čestice visoke energije: alfa, beta, gama čestice, rendgenski zraci itd. Ozon se također dobiva elektrolizom vode.

U gotovo svim izvorima stvaranja ozona postoji skupina reakcija uslijed kojih se ozon razgrađuje. Oni ometaju stvaranje ozona, ali postoje i moraju se uzeti u obzir. To uključuje toplinsko razlaganje u rasutom stanju i na zidovima reaktora, njegove reakcije s radikalima i pobuđenim česticama, reakcije s aditivima i nečistoćama koje mogu doći u kontakt s kisikom i ozonom.

Potpuni mehanizam sastoji se od značajnog broja reakcija. Prave instalacije, bez obzira na principu na koji rade, pokazuju visoke troškove energije za proizvodnju ozona. Učinkovitost generatora ozona ovisi o tome izračunava li se jedinica mase generiranog ozona za koju - punu ili aktivnu - snagu.

Barijerno pražnjenje

Barijerno pražnjenje shvaća se kao pražnjenje koje se javlja između dva dielektrika ili dielektrika i metala. Zbog električno kolo prekinuta dielektrikom, napajanje se vrši samo izmjeničnom strujom. Prvi put je ozonizator, blizak modernim, 1897. godine predložio Siemens.

Pri niskim kapacitetima ozonizator ne treba hladiti, jer se oslobođena toplina odvodi protokom kisika i ozona. U industrijskoj proizvodnji, ozon se također sintetizira u ozonizatorima luka (plazmatroni), u generatorima sjajnog ozona (laseri) i površinskom pražnjenju.

Fotokemijska metoda

Većina ozona proizvedenog na Zemlji u prirodi nastaje fotokemijskom metodom. IN praktične aktivnosti Kod ljudi, fotokemijske metode sinteze igraju manju ulogu od sinteze u barijernom pražnjenju. Glavno područje njihove uporabe je proizvodnja srednjih i niskih koncentracija ozona. Takve koncentracije ozona potrebne su, na primjer, pri ispitivanju gumenih proizvoda na otpornost na pucanje pod utjecajem atmosferskog ozona. U praksi se za proizvodnju ozona ovom metodom koriste živine i excimer ksenonske lampe.

Metoda elektrolitičke sinteze

Prvi pomen formiranja ozona u elektrolitičkim procesima datira iz 1907. godine. Međutim, do sada je mehanizam njegovog stvaranja ostao nejasan.

Obično se kao elektrolit koriste vodene otopine klorovodične ili sumporne kiseline; elektrode su izrađene od platine. Korištenje kiselina označenih s O18 pokazalo je da se one ne odriču kisika tijekom stvaranja ozona. Stoga bruto shema treba uzeti u obzir samo razgradnju vode:

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

s mogućim međuprodukcijom iona ili radikala.

Formiranje ozona jonizujućeg zračenja

Ozon nastaje u brojnim procesima praćenim pobudom molekule kisika bilo svjetlom ili električno polje... Kada se kisik ozrači ionizirajućim zračenjem, također se mogu stvoriti pobuđeni molekuli i primijetiti stvaranje ozona. Formiranje ozona pod djelovanjem ionizirajućeg zračenja još nije iskorišteno za sintezu ozona.

Formiranje ozona u mikrotalasnom polju

Formiranje ozona primijećeno je pri prolasku mlaza kisika kroz mikrovalno polje. Ovaj proces je slabo shvaćen, iako se generatori zasnovani na ovoj pojavi često koriste u laboratorijskoj praksi.

Upotreba ozona u svakodnevnom životu i njegov utjecaj na ljude

Ozoniranje vode, zraka i drugih tvari

Ozonizirana voda ne sadrži toksične halogenmetane - tipične nečistoće za sterilizaciju vode klorom. Postupak ozoniranja provodi se u mjehurićima za kupanje ili mješalicama u kojima se voda pročišćena iz suspenzija miješa s ozoniziranim zrakom ili kisikom. Nedostatak procesa je brzo uništavanje O3 u vodi (poluvrijeme 15-30 minuta).

Ozoniranje se također koristi u prehrambenoj industriji za sterilizaciju hladnjaka, skladišta i uklanjanje neugodnih mirisa; u medicinska praksa- za dezinfekciju otvorenih rana i liječenje nekih kroničnih bolesti (trofični ulkusi, gljivične bolesti), ozoniranje venske krvi, fiziološke otopine.

Savremeni ozonizatori, u kojima se ozon stvara električnim pražnjenjem u zraku ili kisiku, sastoje se od generatora ozona i izvora energije. dio instalacije za ozoniranje, uključujući, osim ozonizatora, i pomoćne uređaje.

Trenutno je ozon plin koji se koristi u takozvanim tehnologijama ozona: pročišćavanje i priprema pije vodu, prečišćavanje otpadnih voda (kućne i industrijske otpadne vode), otpadnih gasova itd.

Ovisno o tehnologiji upotrebe ozona, produktivnost ozonizatora može se kretati od frakcija grama do desetina kilograma ozona na sat. Posebni ozonizatori koriste se za plinsku sterilizaciju medicinskih instrumenata i male opreme. Sterilizacija se vrši u umjetno navlaženoj ozon-kisikovoj sredini koja ispunjava sterilizacijsku komoru. Ciklus sterilizacije sastoji se od faze zamjene zraka u sterilizacijskoj komori s vlažnom smjesom ozona i kisika, faze sterilizacijskog držanja i faze zamjene ozonsko-kisikove mješavine u komori s mikrobiološki pročišćenim zrakom.

Ozonizatori koji se koriste u medicini za terapiju ozonom imaju širok raspon regulacije koncentracije smjese ozona i kisika. Zajamčena točnost generirane koncentracije ozonsko-kisikove smjese kontrolira se sistemom za automatizaciju ozonizatora i automatski se održava.

Biološki učinci ozona

Biološki učinak ozona ovisi o načinu primjene, dozi i koncentraciji. Mnogi njegovi učinci izgledaju različitog stupnja u različitim rasponima koncentracija. Terapeutski učinak ozonske terapije temelji se na upotrebi ozonsko-kisikovih smjesa. Visok redoks potencijal ozona određuje njegov sistemski (obnavljanje homeostaze kisika) i lokalni (izraženo dezinfekcijsko) terapijski učinak.

Prvi put je ozon kao antiseptik upotrijebio A. Wolff 1915. za liječenje zaraženih rana. Posljednjih godina ozonska terapija uspješno se koristi u gotovo svim područjima medicine: u hitnoj i gnojnoj kirurgiji, općoj i infektivnoj terapiji, ginekologiji, urologiji, gastroenterologiji, dermatologiji, kozmetologiji itd. Upotreba ozona posljedica je jedinstvenog spektra efekata na organizam, uklj. imunomodulatorni, protuupalni, baktericidni, antivirusni, fungicidni itd.

Međutim, ne može se poreći da metode uporabe ozona u medicini, unatoč očitim prednostima u mnogim biološkim pokazateljima, još nisu dobile široku primjenu. Prema podacima iz literature, visoke koncentracije ozona apsolutno su baktericidne za gotovo sve sojeve mikroorganizama. Stoga se ozon koristi u kliničku praksu kao univerzalni antiseptik za rehabilitaciju zaraznih i upalnih žarišta različite etiologije i lokalizacije.

U literaturi postoje podaci o povećanoj učinkovitosti antiseptičkih lijekova nakon njihove ozonizacije u liječenju akutnih gnojnih kirurških bolesti.

Zaključci u vezi upotrebe domaćeg ozona

Prije svega, potrebno je bezuvjetno potvrditi činjenicu korištenja ozona u liječenju u mnogim područjima medicine, kao terapijskog i dezinfekcijskog sredstva, ali još nije potrebno govoriti o njegovoj širokoj upotrebi.

Ozon percipira osoba s najmanje alergijskim nuspojavama. Čak i ako je u literaturi moguće pronaći spomen individualne netolerancije na O3, ti se slučajevi ne mogu ni na koji način usporediti, na primjer, s hlornim i drugim halogeniranim antibakterijskim lijekovima.

Ozon je troatomski kisik i ekološki je najprihvatljiviji. Ko ne poznaje njegov miris "svježine" - u vrućim ljetnim danima nakon oluje?! Njegovo stalno prisustvo u zemaljskoj atmosferi osjeća svaki živi organizam.

Pregled se temelji na materijalima s Interneta.

Visoko iznad naših glava, u stratosferi, na nadmorskoj visini od 19-48 km, planeta je okružena ozonom. Ovo je neka vrsta kisika. Ako se molekula kisika u zraku sastoji od dva međusobno povezana atoma kisika - O2, tada se molekula s tri atoma označava formulom ozon - O3. Stvoreno je sunčevu svetlost... Kada ultraljubičaste zrake Sunca prolaze kroz atmosferu, uništavaju obične molekule dvoatomskog kisika. Svaki oslobođeni atom vezan je za susjedni O2. Ovako hemijska formula ozon - O3.

Šta je ozon?

Ovaj gas prvi su otkrili francuski fizičari Fabry i Buisson. Godine 1913. utvrdili su da zrake Sunca s valnom duljinom od 200 do 300 nm aktivno apsorbira Zemljina atmosfera. Izraz "ozon" u prijevodu s grčkog znači "mirisan", "mirisan". Svi znaju karakterističan miris ovog plina koji se javlja nakon oluje. Kisik je prisutan u atmosferi u tri alotropna oblika: O2 - molekularni, O - atomski i O3 - ozonska formula, koja se dobiva kemijskom kombinacijom prva dva.

Svojstva gasa

Ozonski omotač je prilično tanak, gotovo nevidljiv. Kad bi se svi molekuli ovog plina, koji zauzimaju 29 km prostora, spojili u jednu čvrstu kuglu, njegova debljina zauzela bi samo trećinu centimetra. Neki ozon se nalazi u zraku iznad Zemljine površine. Prilikom ispuštanja automobilskih ispušnih plinova ili smoga u zrak, sunčeva svjetlost reagira s kemijskim elementima emisije stvarajući ozon. Posebno se osjeća po vrućem danu, u zraku ispunjenom smogom, jer dostiže nivo koji ugrožava zdravlje. Formula supstance ozona fizički je nestabilna, a kada je njena koncentracija u zraku veća od 9%, plin eksplodira, pa je njegovo skladištenje moguće samo na niskim temperaturama. Kada se ohladi na -111,9 0 S, gas se pretvara u tečnost.

Višak ozona

Osoba ne može živjeti u čistom kisiku, mala količina ozona u atmosferi korisna je za njega, ali njegova prevelika koncentracija može biti smrtonosna. Ne morate ga udisati jer ovaj oblik kisika može oštetiti vaša pluća. Sportaši koji udišu veliku količinu zraka ispunjenog ozonom mogu se žaliti na težinu i bol pri udisanju. Drveće i biljke koje rastu uz autoputeve, gdje je zrak zasićen ispušnim plinovima, također pate od viška ozona. To je karakteristika ovog plina iznad same površine zemlje. Njegov prirodni sadržaj (jedan dio za desetine miliona drugih dijelova zraka) sudjeluje u oksidativnim procesima koji se odvijaju na staničnoj razini u ljudsko tijelo... U formuli ozona samo jedan atom kisika djeluje kao oksidaciono sredstvo, a preostala dva se oslobađaju kao slobodni kisik.

Korisne osobine

Upotrebom potpuno pročišćenog zraka u zatvorenom prostoru, istraživači su primijetili porast broja bolesti kod ljudi koji se u njima nalaze. Pokazalo se da je razlog jednostavan - nedostatak ozona u pročišćenom zraku doveo je do poremećaja u tijelu. Redovne male doze plina također su korisne za prevenciju bolesti.

Kakav je efekat gasa? Uzimajući u obzir rezultate eksperimenata, naučnici su došli do zaključka da ozon dovodi do uništenja gotovo svih prirodnih virusa, bakterija, protozoa, kao i plijesni i kvasca. Za nekoliko minuta, mali dio (formula ozona O3) u litri zraka neutralizira sve tvari opasne za ljude. Uostalom, ozoniranje je prirodan proces koji je uobičajen za tijelo. Čak i u prostoriji, ozon osvježava zrak, praktično uklanja rizik od zaraznih bolesti koje se prenose kapljicama u zraku, neutralizira dim, prašinu i alergene, spojeve teških metala i druge komponente zraka štetne za ljude. Razgrađujući se u vodu, kisik i ugljikov dioksid, ti spojevi su lišeni toksičnosti, uklanjaju se neugodni mirisi. Uzimajući u obzir formulu ozona u kemiji, njegov visoki oksidacijski kapacitet sve se više koristi za dezinfekciju zraka i vode za piće.

Sloj 20 kilometara iznad Zemljine površine zapravo štiti naše zdravlje upijanjem ultraljubičastih zraka. Djeluje kao filter koji štiti Zemlju od štetnosti ultraljubičasto zračenje... Bez zaštitnog sloja život na planeti bio bi nemoguć. Dokazano je da biljka i životinjski svijet pojavila se na Zemlji tek kad je formiran snažan štit, štiteći je od sunčevog zračenja. Ultraljubičasto svjetlo pomaže koži da dobije lijep preplanuli ten, ali je istovremeno i glavni krivac opekotina od sunca i raka kože.

Ozonska rupa

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća naučnici koji su proučavali ozonski omotač nad planetom otkrili su da kemikalije koje se koriste u hladnjacima, klima uređajima i aerosolima mogu uništiti ozon. Plinovi se ispuštaju u zrak svaki put kada se ti uređaji popravljaju ili kada se prskaju različiti aerosoli. Prema naučnicima, štetni gasovi na kraju dopiru strukturna formula ozon, pretvarajući ga u običan kisik. Tako se zaštitni sloj uništava. Nakon još 15 godina, britanski naučnici došli su do zapanjujućeg otkrića: ogromna rupa u ozonskom omotaču nalazila se iznad Antarktika. Ova se rupa pojavljuje svakog proljeća i dostiže veličinu Sjedinjenih Država. Kad se smjer vjetra promijeni zbog smjene godišnjih doba, rupa se ponovo napuni molekulama ozona. U tom slučaju, određeni broj molekula ispunjava rupu, a u drugim dijelovima sloj plina postaje tanji.

Koja je prijetnja smanjenjem zaštitnog sloja?

U zimu 1992. ozonski omotač iznad Europe i Kanade postao je 20% tanji. U onim područjima gdje ovaj sloj nije dovoljno gust i ne može filtrirati jako zračenje, broj slučajeva raka kože se primjetno povećava. Naučnici su nad samim Antarktikom zabilježili izuzetno visoki nivo klorov monoksid, koji nastaje kao posljedica uništavanja ozona klorom. Istraživači su izračunali da gubitak samo 1%zaštitnog sloja dovodi do povećanja količine ultraljubičastog zračenja koje dopire do Zemlje za 2%, a istovremeno se broj slučajeva raka kože povećava za 3-6%. Ultraljubičasto zračenje takođe uništava imunitet organizma, čineći osobu bespomoćnijom od infekcija. Ultraljubičasto svjetlo može oštetiti ćelije svih biljaka, od žitarica do drveća.

Budući da ozonski omotač hvata toplinu, kako se smanjuje, zrak se na ovoj geografskoj širini hladi mijenjajući vjetrove i vrijeme u svijetu. Teško je predvidjeti kakav će učinak iscrpljivanje sloja imati na klimu u budućnosti, znanstvenici predviđaju isušivanje prirodnih zona, gubitak neke vegetacije i nedovoljnu količinu hrane, ako se ne riješi problem uništavanja ovog plina. Čak i sa raskidom ljudske aktivnosti, što uključuje emisije plinova koji uništavaju zaštitni sloj, bilo bi potrebno najmanje 100 godina da se vrati na prethodni nivo.

Ozon je gas. Za razliku od mnogih drugih, nije proziran, ali ima karakterističnu boju, pa čak i miris. Prisutan je u našoj atmosferi i jedna je od njegovih najvažnijih komponenti. Kolika je gustoća ozona, njegova masa i druga svojstva? Koja je njegova uloga u životu planete?

Plavi gas

U hemiji ozon nema posebno mjesto u periodnom sistemu. To je zato što nije element. Ozon je alotropna modifikacija ili varijacija kisika. Kao i u O2, njegova molekula sastoji se samo od atoma kisika, ali nema dva, već tri. Stoga njegova kemijska formula izgleda kao O3.

Ozon je plavi plin. Ima izrazito oštar miris koji podsjeća na klor ako je koncentracija previsoka. Sjećate li se mirisa svježine kada pada kiša? Ovo je ozon. Zahvaljujući ovom svojstvu dobio je ime, jer iz starogrčkog jezika "ozon" znači "mirišem".

Molekula plina je polarna, atomi se u njoj povezuju pod kutom od 116,78 °. Ozon nastaje kada je slobodni atom kisika vezan za molekulu O2. To se dešava tokom različite reakcije, na primjer, oksidacijom fosfora, električnim pražnjenjem ili razgradnjom peroksida, pri čemu se oslobađaju atomi kisika.

Svojstva ozona

U normalnim uvjetima, ozon postoji na molekularnoj težini od gotovo 48 g / mol. Dijamagnetski je, odnosno ne može ga privući magnet, baš poput srebra, zlata ili dušika. Gustoća ozona je 2,1445 g / dm³.

U čvrstom stanju ozon dobiva plavkasto-crnu boju, u tekućem stanju postaje indigo, blizu ljubičaste. Tačka ključanja je 111,8 stepeni Celzijusa. Na temperaturi od nula stupnjeva otapa se u vodi (samo u čistoj vodi) deset puta bolje od kisika. Dobro se miješa s dušikom, fluorom, argonom i pod određenim uvjetima s kisikom.

Pod djelovanjem brojnih katalizatora lako se oksidira, oslobađajući slobodne atome kisika. Povezujući se s njim, odmah se pali. Tvar je sposobna oksidirati gotovo sve metale. Samo platina i zlato nisu podložni njegovom djelovanju. Uništava različita organska i aromatična jedinjenja. U dodiru s amonijakom stvara amonijev nitrit, uništava dvostruke ugljikove veze.

Ozon, prisutan u visokim koncentracijama u atmosferi, spontano se raspada. U tom slučaju dolazi do oslobađanja topline i stvaranja molekule O2. Što je veća njegova koncentracija, jača je reakcija oslobađanja topline. Kada je sadržaj ozona veći od 10%, praćen je eksplozijom. S porastom temperature i smanjenjem tlaka, ili u dodiru s organskim tvarima, razgradnja O3 događa se brže.

Istorija otkrića

Ozon nije bio poznat u hemiji do 18. stoljeća. Otkriven je 1785. godine zahvaljujući mirisu koji je fizičar Van Marum čuo pored radne elektrostatičke mašine. 50 godina kasnije, nije se bavio naučnim eksperimentima i istraživanjima.

Naučnik Christian Schönbein proučavao je oksidaciju bijelog fosfora 1840. Tokom eksperimenata uspio je izolirati nepoznatu tvar, koju je nazvao "ozon". Hemičar se pozabavio proučavanjem njegovih svojstava i opisao metode dobijanja novootkrivenog plina.

Ubrzo su se i drugi naučnici pridružili proučavanju supstance. Čuveni fizičar Nikola Tesla čak je izgradio prvu u istoriji. Industrijska upotreba O3 počela je godine krajem XIX stoljeća pojavom prvih instalacija za opskrbu kuća pitkom vodom. Tvar je korištena za dezinfekciju.

Ozon u atmosferi

Naša je Zemlja okružena nevidljivom ljuskom zraka - atmosferom. Bez toga, život na planeti bio bi nemoguć. Komponente atmosferskog zraka: kisik, ozon, dušik, vodik, metan i drugi plinovi.

Sam ozon ne postoji i nastaje samo kao posljedica hemijske reakcije... Blizu površine Zemlje nastaje električnim pražnjenjem munje tokom oluje. Na neprirodan način javlja se zbog emisije ispušnih plinova iz automobila, tvornica, benzinskih para, djelovanja termoelektrana.

Ozon u donjoj atmosferi naziva se površinski ili troposferski ozon. Postoji i stratosferska. Uzrok je ultraljubičasto zračenje sunca. Formira se na udaljenosti od 19-20 kilometara iznad površine planete i proteže se do nadmorske visine 25-30 kilometara.

Stratosferski O3 tvori ozonski omotač planete koji ga štiti od snažnog sunčevog zračenja. Apsorbira oko 98% UV zračenja na valnoj duljini dovoljno dugo da izazove rak i opekline.

Primjena tvari

Ozon je odličan oksidans i destruktor. Ovo svojstvo se dugo koristilo za prečišćavanje vode za piće. Tvar ima štetan učinak na bakterije i viruse opasne po ljude, a sama se, kada se oksidira, pretvara u bezopasni kisik.

U stanju je ubiti čak i organizme otporne na klor. Osim toga, koristi se za pročišćavanje otpadnih voda od štetnih okruženje naftni derivati, sulfidi, fenoli itd. Takve su prakse uobičajene uglavnom u Sjedinjenim Državama i nekim europskim zemljama.

Ozon se koristi u medicini za dezinfekciju instrumenata; u industriji se koristi za izbjeljivanje papira, rafiniranje ulja i dobijanje razne tvari... Upotreba O3 za pročišćavanje zraka, vode i prostorija naziva se ozoniranje.

Ozon i ljudi

Uprkos svim svojim blagotvorna svojstva, ozon može biti opasan za ljude. Ako u zraku ima više plinova nego što osoba može podnijeti, trovanje se ne može izbjeći. U Rusiji je njegova dozvoljena stopa 0,1 μg / l.

Kada se ova stopa prekorači, pojavljuju se tipični znakovi trovanja kemikalijama, kao npr glavobolja, iritacija sluznice, vrtoglavica. Ozon smanjuje otpornost tijela na infekcije respiratornog trakta, a također snižava i krvni tlak. Pri koncentraciji plina iznad 8-9 μg / l mogući su edem pluća, pa čak i smrt.

U isto vrijeme, prilično je lako prepoznati ozon u zraku. Miris "svježine", klora ili "rakova" (kako je ustvrdio Mendeljejev) jasno se čuje čak i pri beznačajnom sadržaju tvari.

Jeste li ikada primijetili kako je ugodno disati nakon kiše? Ovaj osvježavajući zrak pruža ozon u atmosferu koja nastaje nakon kiše. Koja je to tvar, koje su njene funkcije, formula i je li zaista korisna za ljudski organizam? Hajde da to shvatimo.

Šta je ozon?

Svako ko je učio u srednjoj školi zna da se molekul kiseonika sastoji od dva atoma hemijskog elementa kiseonika. Međutim, ovaj element može formirati drugi hemijski spoj- ozon. Ovo ime je tvar koja se obično javlja u obliku plina (iako može biti u sva tri agregatna stanja).

Molekula ove supstance prilično je sličan kisiku (O 2), međutim ne sastoji se od dva, već od tri atoma - O 3.

Istorija otkrića ozona

Čovjek koji je prvi sintetizovao ozon je holandski fizičar Martin Van Marum.

On je 1785. godine izveo eksperiment prolazeći električno pražnjenje kroz zrak. Rezultirajući plin ne samo da je dobio specifičan miris, već i plavkastu nijansu. Osim toga, ispostavilo se da je nova tvar jače oksidaciono sredstvo od običnog kisika. Tako je, nakon što je ispitao njegov utjecaj na živu, Van Marum otkrio da je metal malo promijenio svoj fizička svojstva, što mu se nije dogodilo pod uticajem kiseonika.

Uprkos svom otkriću, holandski fizičar nije vjerovao da je ozon posebna tvar. Samo 50 godina nakon otkrića Van Maruma, njemački naučnik Christian Friedrich Schönbein ozbiljno se zainteresovao za ozon. Zahvaljujući njemu ova je tvar dobila ime - ozon (u čast grčke riječi koja znači "mirisati"), a također je proučavana i pobliže opisana.

Ozon: fizička svojstva

Ova tvar ima niz svojstava. Prvi od njih je sposobnost ozona, poput vode, u tri agregatna stanja.

Normalno stanje u kojem se nalazi ozon - plavičasti plin (on je taj koji oboji nebo u azurnoj boji) s primjetnom metalnom aromom. Gustoća ovog plina je 2,1445 g / dm³.

Kada temperatura padne, molekuli ozona formiraju plavo -ljubičastu tekućinu gustoće 1,59 g / cm³ (na temperaturi od -188 ° C). Tečnost O 3 ključa na -111,8 ° C.

Dok je u čvrstom stanju, ozon tamni i postaje gotovo crn s izrazitim ljubičasto-plavim sjajem. Njegova gustoća je 1,73 g / cm 3 (na -195,7 ° C). Temperatura na kojoj se čvrsti ozon počinje topiti je -197,2 ° C.

Molekulska težina O 3 je 48 daltona.

Na 0 ° C ozon se savršeno otapa u vodi, deset puta brže od kisika. Prisustvo nečistoća u vodi može dodatno ubrzati ovu reakciju.

Osim u vodi, ozon se otapa i u freonu, što olakšava transport.

Među ostalim tvarima u kojima se O 3 lako otapa (u tekućini agregatno stanje) - argon, dušik, fluor, metan, ugljični dioksid, ugljikov tetraklorid.

Također se dobro miješa s tekućim kisikom (na temperaturama od 93 K).

Hemijska svojstva ozona

Molekul O3 je prilično nestabilan. Iz tog razloga, u normalnom stanju, postoji 10-40 minuta, nakon čega se razlaže, tvoreći malu količinu topline i kisika O 2. Ova reakcija se može dogoditi i mnogo brže ako povećanje temperature okoline ili smanjenje atmosferskog tlaka djeluju kao katalizatori. Također, razlaganje ozona olakšava njegov kontakt s metalima (osim zlata, platine i iridija), oksidima ili tvarima organskog porijekla.

Interakcija s dušičnom kiselinom zaustavlja razgradnju O 3. To se također olakšava skladištenjem tvari na temperaturi od -78 ° C.

Glavno hemijsko svojstvo ozona je njegova oksidacija. Kisik je uvijek jedan od produkata oksidacije.

U različitim uvjetima, O 3 je u stanju stupiti u interakciju s gotovo svim tvarima i kemijskim elementima, smanjujući njihovu toksičnost pretvarajući ih u manje opasne. Na primjer, cijanidi se oksidiraju u cijanate, koji su mnogo sigurniji za biološke organizme.

Kako se minira?

Najčešće, za proizvodnju O 3, na kisik utječe električni udar... Da bi odvojili nastalu smjesu kisika i ozona, oni koriste svojstvo potonjeg da se bolje ukapljuje od O2.

U kemijskim laboratorijima O 3 se ponekad vadi reakcijom ohlađenog koncentrata sumporne kiseline s barijevim peroksidom.

U medicinskim ustanovama koje koriste O 3 za liječenje pacijenata, ova tvar se dobiva ozračivanjem O2 ultraljubičastom svjetlošću (usput, ova tvar nastaje na isti način u Zemljinoj atmosferi pod utjecajem sunčeve svjetlosti).

Upotreba O3 u medicini i industriji

Jednostavna struktura ozona, dostupnost polaznog materijala za njegovu proizvodnju doprinosi aktivnoj upotrebi ove tvari u industriji.

Budući da je jako oksidaciono sredstvo, u stanju je dezinficirati mnogo bolje od klora, formaldehida ili etilen oksida, dok je manje toksično. Stoga se O 3 često koristi za sterilizaciju medicinskih instrumenata, opreme, kalupa, kao i mnogih lijekova.

U industriji se ova tvar najčešće koristi za čišćenje ili vađenje mnogih kemikalija.

Druga industrija korištenja je izbjeljivanje papira, tekstila, mineralnih ulja.

U hemijskoj industriji, O 3 ne samo da pomaže u sterilizaciji opreme, alata i posuda, već se koristi i za dezinfekciju samih proizvoda (jaja, žitarice, meso, mlijeko) i produžava njihov vijek trajanja. Zapravo, smatra se jednim od najboljih konzervansa za hranu, jer je netoksičan i nekancerogen, a savršeno ubija i spore plijesni i drugih gljivica i bakterija.

U pekarama se ozon koristi za ubrzavanje fermentacije kvasca.

Također, uz pomoć O 3, konjak se umjetno odležava, a masna ulja rafiniraju.

Kako ozon utiče na ljudsko telo?

Zbog ove sličnosti s kisikom, postoji pogrešno mišljenje da je ozon tvar korisna za ljudski organizam. Međutim, to nije slučaj, jer je O 3 jedan od najjačih oksidanata koji može uništiti pluća i ubiti svakoga tko pretjerano udahne ovaj plin. Nije uzalud državna organizacija za zaštitu okoliša u svakoj zemlji strogo nadzirala koncentraciju ozona u atmosferi.

Ako je ozon tako štetan, zašto je nakon kiše uvijek lakše disati?

Činjenica je da je jedno od svojstava O 3 njegova sposobnost da ubija bakterije i čisti tvari od štetnih nečistoća. Kada pada kiša, uslijed oluje s grmljavinom počinje se stvarati ozon. Ovaj plin utječe na otrovne tvari sadržane u zraku, cijepa ih i čisti kisik od tih nečistoća. Iz tog razloga je zrak nakon kiše tako svjež i ugodan, a nebo poprima prekrasnu azurnu boju.

Ovo Hemijska svojstva ozon, koji mu omogućuje pročišćavanje zraka, nedavno se aktivno koristio za liječenje ljudi koji pate od različitih respiratornih bolesti, kao i za pročišćavanje zraka, vode i razne kozmetičke postupke.

Ozonizatori za domaćinstvo, koji pomoću ovog plina pročišćavaju zrak u kući, danas se prilično aktivno oglašavaju. Iako se čini da je ova tehnika vrlo učinkovita, do sada znanstvenici nisu dovoljno proučavali učinak velikih količina zraka pročišćenog ozonom na tijelo. Iz tog razloga se ne biste trebali previše zanositi ozoniranjem.

Molekularna formula ozona u hemiji O 3. Njegova relativna molekulska težina je 48. Spoj sadrži tri atoma O. Budući da formula za kisik i ozon uključuje iste hemijski element, u kemiji se nazivaju alotropne modifikacije.

Fizička svojstva

U normalnim uslovima, hemijska formula ozona je gasovita supstanca specifičnog mirisa svijetloplave boje. U prirodi se ovaj kemijski spoj može osjetiti dok se prolazi kroz borovu šumu nakon oluje. Budući da je formula ozona O 3, 1,5 puta je teža od kisika. U poređenju sa O 2, rastvorljivost ozona je mnogo veća. At nulta temperatura Njegovih 49 zapremina lako se rastvara u 100 zapremina vode. U malim koncentracijama tvar nema svojstvo toksičnosti; ozon je otrovan samo u značajnim količinama. Smatra se da je najveća dopuštena koncentracija 5% količine O 3 u zraku. U slučaju jakog hlađenja, lako se ukapljuje, a kada temperatura padne na -192 stepena, postaje čvrsta tvar.

U prirodi

Molekule ozona, čija je formula predstavljena gore, prirodno se formiraju tijekom pražnjenja munje iz kisika. Osim toga, O 3 nastaje tijekom oksidacije četinarske smole, uništava štetne mikroorganizme, smatra se korisnim za ljude.

Ulazak u laboratoriju

Kako možete dobiti ozon? Supstanca čija je formula O 3 nastaje prolaskom električnog pražnjenja kroz suhi kisik. Postupak se provodi u posebnom uređaju - ozonizatoru. Zasnovan je na dvije staklene cijevi koje su umetnute jedna u drugu. Unutra se nalazi metalna šipka, izvana je spirala. Nakon spajanja na zavojnicu visokog napona dolazi do pražnjenja između vanjske i unutarnje cijevi, a kisik se pretvara u ozon. Element čija je formula predstavljena kao spoj s kovalentnom polarnom vezom potvrđuje alotropiju kisika.

Pretvorba kisika u ozon je endotermna reakcija koja zahtijeva značajnu potrošnju energije. U vezi s reverzibilnošću takve transformacije, opaža se razgradnja ozona, što je popraćeno smanjenjem energije sistema.

Hemijska svojstva

Formula ozona objašnjava njegovu oksidacionu moć. On je u stanju da komunicira sa različite tvari dok gubi atom kisika. Na primjer, u reakciji s kalijevim jodidom u vodenom mediju oslobađa se kisik, stvarajući slobodni jod.

Molekularna formula ozona objašnjava njegovu sposobnost da reagira s gotovo svim metalima. Izuzetak su zlato i platina. Na primjer, nakon prolaska metalnog srebra kroz ozon, primjećuje se njegovo pocrnjenje (nastaje oksid). Pod utjecajem ovog jakog oksidanta primjećuje se degradacija gume.

U stratosferi ozon nastaje UV zračenjem Sunca, tvoreći sloj ozona. Ova ljuska štiti površinu planete od negativnih efekata sunčevog zračenja.

Biološki učinak na organizam

Povećana oksidativna sposobnost ovoga gasovita supstanca, stvaranje slobodnih radikala kisika ukazuje na njegovu opasnost po ljudsko tijelo. Kakvu štetu ozon može nanijeti ljudima? Oštećuje i iritira tkiva respiratornih organa.

Ozon djeluje na kolesterol u krvi, uzrokujući aterosklerozu. Uz dugotrajno prisustvo osobe u okruženju koje sadrži povećanu koncentraciju ozona, razvija se muška neplodnost.

U našoj zemlji ovaj oksidator spada u prvu (opasnu) klasu štetnih tvari. Njegova prosječna dnevna MPC ne bi trebala prelaziti 0,03 mg po kubnom metru.

Toksičnost ozona, mogućnost njegove uporabe za uništavanje bakterija i plijesni, aktivno se koristi za dezinfekciju. Stratosferski ozon odličan je zaštitni štit za zemaljski život od ultraljubičastog zračenja.

O prednostima i opasnostima ozona

Ova tvar je u dva sloja zemljine atmosfere... Troposferski ozon opasan je za živa bića, negativno djeluje na usjeve, drveće i sastavni je dio gradskog smoga. Stratosferski ozon donosi određene koristi ljudima. Njegovo razlaganje u vodenoj otopini ovisi o pH, temperaturi i kvaliteti podloge. U medicinskoj praksi koristi se ozonizirana voda različitih koncentracija. Ozonska terapija uključuje direktan kontakt ove tvari s ljudskim tijelom. Ova tehnika prvi put je korištena u devetnaestom stoljeću. Američki istraživači analizirali su sposobnost ozona da oksidira štetne mikroorganizme i preporučili liječnicima da koriste ovu tvar u liječenju prehlade.

Kod nas se ozonska terapija počela primjenjivati ​​tek krajem prošlog stoljeća. U terapijske svrhe, ovo oksidaciono sredstvo pokazuje karakteristike snažnog bioregulatora koji može povećati efikasnost tradicionalnih metoda, kao i dokazati se kao efikasan nezavisni agens. Nakon razvoja tehnologije ozonske terapije, liječnici imaju priliku učinkovito se boriti protiv mnogih bolesti. U neurologiji, stomatologiji, ginekologiji, terapiji, stručnjaci koriste ovu tvar za borbu protiv raznih infekcija. Ozonsku terapiju karakteriše jednostavnost metode, njena efikasnost, odlična tolerancija, nedostatak nuspojave, neznatni troškovi.

Zaključak

Ozon je moćno oksidaciono sredstvo koje se može boriti protiv štetnih mikroba. Ovo svojstvo se široko koristi u modernoj medicini. U domaćoj terapiji ozon se koristi kao protuupalno, imunomodulacijsko, antivirusno, baktericidno, antistresno, citostatsko sredstvo. Zahvaljujući svojoj sposobnosti da obnovi poremećaje metabolizma kisika, pruža izvrsne mogućnosti za preventivnu medicinu.

Među inovativnim tehnikama koje se temelje na oksidacijskom kapacitetu ovog spoja izdvajamo intramuskularnu, intravenoznu, potkožnu primjenu ove tvari. Na primjer, liječenje propalina, gljivičnih kožnih lezija, opeklina mješavinom kisika i ozona prepoznato je kao učinkovita tehnika.

U visokim koncentracijama ozon se može koristiti kao hemostatsko sredstvo. U niskim koncentracijama potiče popravak, zacjeljivanje i epitelizaciju. Ova tvar, otopljena u fiziološkoj otopini, izvrstan je lijek za uklanjanje čeljusti. U modernoj europskoj medicini mala i velika autohemoterapija ima široku primjenu. Obje metode povezane su s unosom ozona u tijelo, upotrebom njegove oksidacijske sposobnosti.

U slučaju velike autohemoterapije, pacijentu se u venu ubrizgava rastvor ozona određene koncentracije. Malu autohemoterapiju karakterizira intramuskularna injekcija ozonizirane krvi. Osim u medicini, ovaj snažni oksidans tražen je u kemijskoj industriji.