Озонът е химическа връзка. Озонът е син газ. Свойства и приложение на газа. Озон в атмосферата

Кислород (O)стои в период 1, група VI, в основната подгрупа. p-елемент. Електронна конфигурация 1s22s22p4 . Броят на електроните във външното ниво е 6. Кислородът може да приеме 2 електрона и в редки случаи да ги отдаде. Кислородна валентност 2, степен на окисление -2.

Физични свойства:кислород ( O2 ) – безцветен газ, без мирис и вкус; слабо разтворим във вода, малко по-тежък от въздуха. При -183 °C и 101,325 Pa кислородът се втечнява, ставайки синкав на цвят. Структура на молекулата:Молекулата на кислорода е двуатомна, силна при нормални условия и има магнитни свойства. Връзката в молекулата е ковалентна неполярна. Кислородът има алотропна модификация - озон(O3 ) – по-силен окислител от кислорода.

Химични свойства:преди завършване на енергийното ниво, кислородът се нуждае от 2 електрона, които приема, показвайки степен на окисление -2, но в комбинация с флуор, кислород OF2 -2 и O2F2 -1. Благодарение на своята химическа активност, кислородът взаимодейства с почти всички прости вещества. Образува оксиди и пероксиди с метали:

Кислородът не реагира само с платината. При повишени и високи температури той реагира с много неметали:

Кислородът не взаимодейства директно с халогените. Кислородът реагира с много сложни вещества:

Кислородът се характеризира с реакции на горене:

Много органични вещества изгарят в кислород:

Когато ацеталдехидът се окислява с кислород, се получава оцетна киселина:

Касова бележка:в лабораторията: 1) чрез електролиза на воден разтвор на алкали: в този случай на катода се отделя водород, а на анода - кислород; 2) разлагане на бертолетова сол при нагряване: 2KSlO3?2KSl + 3O2?; 3) получава се много чист кислород: 2KMnO4?K2MnO4 + MnO2 + O2?.

Намиране в природата:кислородът съставлява 47,2% от масата на земната кора. В свободно състояние се съдържа в атмосферния въздух - 21%. Той е част от много природни минерали, огромно количество от него се намира в организмите на растенията и животните. Естественият кислород се състои от 3 изотопа: O(16), O(17), O(18).

Приложение:използва се в химическата, металургичната промишленост, в медицината.

24. Озон и неговите свойства

В твърдо състояние кислородът има три модификации: ?-, ?- и ?- модификации. озон ( O3 ) – една от алотропните модификации на кислорода . Структура на молекулата:озонът има нелинейна молекулна структура с ъгъл между атомите 117°. Молекулата на озона има определена полярност (въпреки атомите от същия вид, които образуват молекулата на озона), тя е диамагнитна, тъй като няма несдвоени електрони.

Физични свойства:озонът е син газ с характерна миризма; молекулно тегло = 48, точка на топене (твърдо) = 192,7 °C, точка на кипене = 111,9 °C. Течният и твърдият озон са експлозивни, токсични и силно разтворими във вода: при 0 °C до 49 обема озон се разтварят в 100 обема вода.

Химични свойства:Озонът е силен окислител, той окислява всички метали, включително златото - Au и платината - Pt (и металите от платиновата група). Озонът действа върху лъскава сребърна пластина, която моментално се покрива с черен сребърен пероксид - Ag2O2; хартията, навлажнена с терпентин, се запалва, серните съединения на металите се окисляват до соли на сярна киселина; много багрила са обезцветени; разрушава органичната материя - докато молекулата на озона отделя един кислороден атом и озонът се превръща в обикновен кислород. Както повечето неметали, той превръща нисшите оксиди в по-висши, а сулфидите на техните метали в техните сулфати:

Озонът окислява калиевия йодид до молекулярен йод:

Но с водороден пероксид H2O2 озонът действа като редуциращ агент:

Химически молекулите на озон са нестабилни - озонът може спонтанно да се разложи до молекулярен кислород:

Касова бележка:Озонът се произвежда в озонатори чрез преминаване на електрически искри през кислород или въздух. Образуване на озон от кислород:

Озонът може да се образува при окисляването на мокър фосфор, смолисти вещества. Детектор за озон:за да се установи наличието на озон във въздуха, е необходимо да се потопи във въздуха лист хартия, напоен с разтвор на калиев йодид и нишестена паста - ако листът е посинял, това означава, че във въздуха има озон въздух. Намиране в природата:В атмосферата озонът се образува при електрически разряди. Приложение:тъй като е силен окислител, озонът унищожава различни видове бактерии, поради което се използва широко за пречистване на вода и дезинфекция на въздуха и се използва като избелващ агент.

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

Физични 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 увеличаване на концентрацията лесно се диспропорционира по общата схема: 2O3 -> 3O2 В газообразно състояние озонът има синкав оттенък, забележим при съдържание на озон във въздуха 15-20%.

Озонът при нормални условия е газ с остра миризма. При много ниски концентрации миризмата на озон се възприема като приятна свежест, но с увеличаване на концентрацията става неприятна. Миризмата на замръзнало пране е миризмата на озон. Лесно се свиква с него.

Основното му количество е съсредоточено в така наречения „озонов пояс” на височина 15-30 км. На повърхността на земята концентрацията на озон е много по-малка и абсолютно безопасна за живите същества; дори има мнение, че пълното му отсъствие също се отразява негативно на работата на човек.

При концентрации 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, т.к. Озоновият слой задържа най-вредната част от слънчевата UV радиация с дължина на вълната под 300 nm, която е най-вредна за живите организми и растения, и заедно с CO2 поглъща инфрачервеното лъчение на Земята, предотвратявайки нейното охлаждане.

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

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

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

Химични свойства на озона

Различават се по две основни характеристики - неустойчивост и окислителна способност. Смесен с въздух в малки концентрации, той се разлага относително бавно, но с повишаване на температурата разлагането му се ускорява и става много бързо при температури над 100 °C.

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

Озонът окислява повечето метали при обикновени температури. Киселинните водни разтвори на озон са доста стабилни; в алкални разтвори озонът се разрушава бързо. Металите с променлива валентност (Mn, Co, Fe и др.), много оксиди, пероксиди и хидроксиди ефективно разрушават озона. Повечето метални повърхности са покрити с оксиден филм в най-високото 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 халогеноводородите (с изключение на HF), превръща нисшите оксиди във висши и т.н.

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

Реакцията на озон с метални йони с променлива валентност (Mn, Cr и Co) наскоро намери практическо приложение за синтеза на междинни продукти за багрила, витамин РР (изоникотинова киселина) и др. Смеси от манганови и хромови соли в кисел разтвор, съдържащ окисляемо съединение (например метилпиридини) се окисляват от озон. В този случай Cr3+ йони преминават в Cr6+ и окисляват метилпиридините само при метиловите групи. При липса на метални соли, предимно ароматното ядро ​​се разрушава.

Озонът реагира и с много газове, които присъстват в атмосферата. Сероводородът H2S, когато се комбинира с озон, освобождава свободна сяра, серният анхидрид SO2 се превръща в сярна SO3; азотен оксид N2O - в NO, азотният оксид NO бързо се окислява до NO2, от своя страна NO2 също реагира с озона и в крайна сметка се образува N2O5; амоняк NH3 - в азотна амониева сол NH4NO3.

Една от най-важните реакции на озона с неорганични вещества е неговото разлагане на калиев йодид. Тази реакция се използва широко за количествено определяне на озон.

В някои случаи озонът реагира и с твърди вещества, образувайки озониди. Изолирани са озонидите на алкални метали, алкалоземни метали: стронций, барий и температурата на тяхното стабилизиране се повишава в посочените серии; Ca(O3) 2 е стабилен при 238 K, Ba(O3) 2 при 273 K. Озонидите се разлагат до образуване на суперпероксид, например NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Различни озониди също се образуват при реакциите на озон с органични съединения.

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

Скоростта на реакцията на озона с C=C двойна връзка е 100 000 пъти по-бърза от скоростта на реакцията на озона с единична C-C връзка. Следователно каучукът и каучукът се влияят предимно от озона. Озонът реагира с двойната връзка, за да образува междинен комплекс:

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

Интересно е взаимодействието на озона с някои органични багрила, които силно флуоресцират при наличие на озон във въздуха. Това са например ейкрозин, рибофлавин и луминол (триаминофталхидразид), и по-специално родамин-В и, подобен на него, родамин-С.

Високите окислителни свойства на озона, разрушаване на органични вещества и окисляване на метали (особено желязо) до неразтворима форма, способност за разлагане на водоразтворими газообразни съединения, насищане на водни разтвори с кислород, ниска устойчивост на озон във вода и саморазрушаване на неговите опасни свойства за хората - всичко това в комбинация прави озона най-привлекателното вещество за подготовка на битова вода и пречистване на различни отпадъчни води.

Синтез на озон

Озонът се образува в газова среда, съдържаща кислород, ако възникнат условия, при които кислородът се разпада на атоми. Това е възможно при всички форми на електрически разряд: тлеене, дъга, искра, корона, повърхност, бариера, без електроди и др. Основната причина за дисоциацията е сблъсъкът на молекулярен кислород с електрони, ускорени в електрическо поле.

В допълнение към разряда, дисоциацията на кислорода се причинява от UV радиация с дължина на вълната под 240 nm и различни високоенергийни частици: алфа, бета, гама частици, рентгенови лъчи и др. Озонът се произвежда и чрез електролиза на вода.

В почти всички източници на образуване на озон има група от реакции, в резултат на които озонът се разлага. Те пречат на образуването на озон, но те наистина съществуват и трябва да се вземат предвид. Това включва термично разлагане в обема 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. Реалните инсталации, независимо на какъв принцип работят, показват високи енергийни разходи за производство на озон. Ефективността на генератора на озон зависи от това каква - пълна или активна - мощност се изчислява на единица маса от генерирания озон.

бариерен разряд

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

При ниска мощност озонаторът не може да се охлади, тъй като отделената топлина се отвежда с потока кислород и озон. В промишленото производство озонът се синтезира и в дъгови озонатори (плазмени горелки), в генератори на светещ озон (лазери) и повърхностни разряди.

Фотохимичен метод

По-голямата част от озона, произведен на Земята, се произвежда в природата чрез фотохимични процеси. В практическата човешка дейност методите за фотохимичен синтез играят по-малка роля от синтезите при бариерен разряд. Основната област на тяхното използване е получаването на средни и ниски концентрации на озон. Такива концентрации на озон са необходими например при изпитване на гумени изделия за устойчивост на напукване под действието на атмосферния озон. На практика за производството на озон по този метод се използват живачни и ексимерни ксенонови лампи.

Метод на електролитен синтез

Първото споменаване на образуването на озон в електролитни процеси датира от 1907 г. Въпреки това, механизмът на образуването му остава неясен досега.

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

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

с възможно междинно образуване на йони или радикали.

Образуването на озон под действието на йонизиращо лъчение

Озонът се образува в редица процеси, придружени от възбуждане на кислородна молекула от светлина или от електрическо поле. При облъчване на кислород с йонизиращо лъчение могат да се появят и възбудени молекули и се наблюдава образуване на озон. Образуването на озон под действието на йонизиращо лъчение все още не е използвано за синтеза на озон.

Образуване на озон в микровълновото поле

При преминаване на кислородна струя през микровълновото поле се наблюдава образуването на озон. Този процес е малко проучен, въпреки че генераторите, базирани на това явление, често се използват в лабораторната практика.

Използването на озон в ежедневието и въздействието му върху хората

Озониране на вода, въздух и други вещества

Озонираната вода не съдържа токсични халометани - типични примеси при стерилизация на вода с хлор. Процесът на озониране се извършва в кипящи вани или миксери, в които пречистената от суспензиите вода се смесва с озониран въздух или кислород. Недостатъкът на процеса е бързото унищожаване на O3 във вода (период на полуразпад 15-30 минути).

Озонирането се използва и в хранително-вкусовата промишленост за стерилизиране на хладилници, складове, премахване на неприятни миризми; в медицинската практика - за дезинфекция на открити рани и лечение на някои хронични заболявания (трофични язви, гъбични заболявания), озониране на венозна кръв, физиологични разтвори.

Съвременните озонатори, в които озонът се получава чрез електрически разряд във въздуха или в кислорода, се състоят от озонови генератори и захранвания и са неразделна част от озонаторни инсталации, които включват освен озонатори и спомагателни устройства.

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

В зависимост от технологията на използване на озона, производителността на генератора на озон може да бъде от части от грам до десетки килограми озон на час. Специални озонатори се използват за газова стерилизация на медицински инструменти и дребно оборудване. Стерилизацията се извършва в изкуствено навлажнена озоно-кислородна среда, която запълва стерилизационната камера. Цикълът на стерилизация се състои от етапа на заместване на въздуха в стерилизационната камера с овлажнена озоно-кислородна смес, етапа на експозиция на стерилизация и етапа на заместване на озоно-кислородната смес в камерата с микробиологично пречистен въздух.

Използваните в медицината озонатори за озонотерапия имат широк обхват 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.

Биологичният ефект на озона

Биологичният ефект на озона зависи от начина на приложение, дозата и концентрацията му. Много от неговите ефекти се проявяват в различна степен в различни диапазони на концентрация. Основата на терапевтичния ефект на озонотерапията е използването на озоно-кислородни смеси. Високият редокс потенциал на озона обуславя неговия системен (възстановяване на кислородната хомеостаза) и локален (изразен дезинфектант) терапевтичен ефект.

Озонът е използван за първи път като антисептично средство от A. Wolff през 1915 г. за лечение на инфектирани рани. През последните години озонотерапията се използва успешно в почти всички области на медицината: в спешната и гнойна хирургия, обща и инфекциозна терапия, гинекология, урология, гастроентерология, дерматология, козметология и др. Използването на озон се дължи на неговия уникален спектър на въздействие върху организма, вкл. имуномодулиращо, противовъзпалително, бактерицидно, антивирусно, фунгицидно и др.

Въпреки това не може да се отрече, че методите за използване на озон в медицината, въпреки очевидните предимства в много биологични индикатори, все още не са широко използвани. Според литературни данни високите концентрации на озон са абсолютно бактерицидни за почти всички щамове микроорганизми. Поради това озонът се използва в клиничната практика като универсален антисептик при рехабилитация на инфекциозни и възпалителни огнища с различна етиология и локализация.

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

Заключения относно домашната употреба на озон

На първо място, необходимо е безусловно да се потвърди фактът на използването на озон в лечебната практика в много области на медицината, като терапевтичен и дезинфекционен агент, но все още не е възможно да се говори за широкото му използване.

Озонът се възприема от човек с най-малко неблагоприятни алергични прояви. И дори ако в литературата може да се намери споменаване на индивидуална непоносимост към O3, тогава тези случаи не могат да бъдат сравнени, например, с хлорсъдържащи и други халогенирани антибактериални лекарства.

Озонът е триатомен кислород и е най-щадящ околната среда. Кой не познава миризмата му на „свежест“ – в горещите летни дни след гръмотевична буря?! Постоянното му присъствие в земната атмосфера се усеща от всеки жив организъм.

Прегледът е базиран на материали от Интернет.

Физическите свойства на озона са много характерни: той е лесно експлодиращ син газ. Един литър озон тежи приблизително 2 грама, докато въздухът тежи 1,3 грама. Следователно озонът е по-тежък от въздуха. Точката на топене на озона е минус 192,7ºС. Този "разтопен" озон е тъмносиня течност. Озоновият "лед" има тъмно син цвят с виолетов оттенък и става непрозрачен при дебелина над 1 mm. Точката на кипене на озона е минус 112ºС. В газообразно състояние озонът е диамагнитен, т.е. Не притежава магнитни свойства, а в течно състояние е слабо парамагнитно. Разтворимостта на озона в стопена вода е 15 пъти по-голяма от тази на кислорода и е приблизително 1,1 g/l. Един литър оцетна киселина разтваря 2,5 грама озон при стайна температура. Също така се разтваря добре в етерични масла, терпентин, тетрахлорметан. Миризмата на озон се усеща при концентрации над 15 µg/m3 въздух. В минимални концентрации се възприема като "мирис на свежест", в по-високи концентрации придобива остър дразнещ оттенък.

Озонът се образува от кислорода по следната формула: 3O2 + 68 kcal → 2O3. Класически примери за образуване на озон: под действието на мълния по време на гръмотевична буря; изложени на слънчева светлина в горните слоеве на атмосферата. Озонът може да се образува и по време на всякакви процеси, придружени от освобождаване на атомен кислород, например по време на разлагането на водороден пероксид. Индустриалният синтез на озон е свързан с използването на електрически разряди при ниски температури. Технологиите за производство на озон могат да се различават една от друга. Така че за получаване на озон, използван за медицински цели, се използва само чист (без примеси) медицински кислород. Отделянето на образувания озон от кислородния примес обикновено не е трудно поради разликите във физичните свойства (озонът се втечнява по-лесно). Ако не са необходими определени качествени и количествени параметри на реакцията, тогава получаването на озон не представлява особени затруднения.

Молекулата O3 е нестабилна и доста бързо се превръща в O2 с отделяне на топлина. При ниски концентрации и без чужди примеси озонът се разлага бавно, при високи концентрации - с експлозия. Алкохолът при контакт с него незабавно се запалва. Нагряването и контактът на озона с дори незначителни количества от окислителния субстрат (органични вещества, някои метали или техни оксиди) рязко ускорява неговото разлагане. Озонът може да се съхранява дълго време при -78ºС в присъствието на стабилизатор (малко количество HNO3), както и в съдове от стъкло, някои пластмаси или благородни метали.

Озонът е най-силният окислител. Причината за това явление се крие във факта, че в процеса на гниене се образува атомарен кислород. Такъв кислород е много по-агресивен от молекулярния кислород, тъй като в молекулата на кислорода дефицитът на електрони на външното ниво поради тяхното колективно използване на молекулярната орбитала не е толкова забележим.

Още през 18 век е забелязано, че живакът в присъствието на озон губи блясъка си и полепва по стъклото; окислени. И когато озонът премине през воден разтвор на калиев йодид, започва да се отделя газообразен йод. Същите "трикове" с чистия кислород не проработиха. Впоследствие бяха открити свойствата на озона, които веднага бяха възприети от човечеството: озонът се оказа отличен антисептик, озонът бързо отстранява органични вещества от всякакъв произход от водата (парфюми и козметика, биологични течности), широко се използва в промишлеността и ежедневието и се е доказала като алтернатива на бормашината за зъби.

През 21 век употребата на озон във всички области на човешкия живот и дейност нараства и се развива и затова сме свидетели на превръщането му от екзотика в познато средство за ежедневна работа. ОЗОН O3, алотропна форма на кислорода.

Получаване и физични свойства на озона.

Учените за първи път разбраха за съществуването на непознат газ, когато започнаха да експериментират с електростатични машини. Това се случи през 17 век. Но те започнаха да изучават новия газ едва в края на следващия век. През 1785 г. холандският физик Мартин ван Марум създава озон чрез пропускане на електрически искри през кислород. Името озон се появява едва през 1840 г.; изобретен е от швейцарския химик Кристиан Шьонбайн, произлизащ от гръцкото озон, миризма. Химическият състав на този газ не се различава от кислорода, но е много по-агресивен. И така, той моментално окисли безцветен калиев йодид с освобождаването на кафяв йод; Шенбейн използва тази реакция, за да определи озона чрез степента на синьо на хартия, импрегнирана с разтвор на калиев йодид и нишесте. Дори живакът и среброто, които са неактивни при стайна температура, се окисляват в присъствието на озон.

Оказа се, че молекулите на озона, подобно на кислорода, се състоят само от кислородни атоми, но не от два, а от три. Кислород O2 и озон O3 са единственият пример за образуване на две газообразни (при нормални условия) прости вещества от един химичен елемент. В молекулата O3 атомите са разположени под ъгъл, така че тези молекули са полярни. Озонът се получава в резултат на „залепване“ към молекулите на О2 на свободни кислородни атоми, които се образуват от кислородни молекули под действието на електрически разряди, ултравиолетови лъчи, гама лъчи, бързи електрони и други високоенергийни частици. Озонът винаги мирише в близост до работещи електрически машини, в които четките „блестят“, близо до бактерицидни живачно-кварцови лампи, които излъчват ултравиолетово лъчение. Кислородните атоми също се отделят по време на някои химични реакции. Озонът се образува в малки количества при електролиза на подкиселена вода, при бавно окисляване на мокър бял фосфор във въздуха, при разлагане на съединения с високо съдържание на кислород (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), Под действието на флуор върху водата или върху бариев пероксид на концентрирана сярна киселина. Кислородните атоми винаги присъстват в пламъка, така че ако насочите поток от сгъстен въздух през пламъка на кислородна горелка, във въздуха ще се открие характерната миризма на озон.

Реакцията 3O2 → 2O3 е силно ендотермична: 142 kJ трябва да бъдат изразходвани за производството на 1 мол озон. Обратната реакция протича с освобождаване на енергия и се осъществява много лесно. Съответно озонът е нестабилен. При липса на примеси газообразният озон се разлага бавно при температура от 70 ° C и бързо над 100 ° C. Скоростта на разлагане на озона се увеличава значително в присъствието на катализатори. Те могат да бъдат газове (например азотен оксид, хлор) и много твърди вещества (дори стени на съдове). Поради това чистият озон се получава трудно, а работата с него е опасна поради възможността от експлозия.

Не е изненадващо, че в продължение на много десетилетия след откриването на озона дори неговите основни физически константи бяха неизвестни: дълго време никой не успя да получи чист озон. Както Д. И. Менделеев пише в своя учебник „Основи на химията“, „при всички методи за получаване на газообразен озон съдържанието му в кислород винаги е незначително, обикновено само няколко десети от процента, рядко 2% и само при много ниски температури достига 20%“. Едва през 1880 г. френските учени J. Gotfeil и P. Chappui получават озон от чист кислород при температура минус 23 ° C. Оказва се, че в дебел слой озонът има красив син цвят. Когато охладеният озониран кислород бавно се компресира, газът става тъмносин и след бързото освобождаване на налягането температурата спада още повече и се образуват тъмно лилави течни озонови капки. Ако газът не се охлади или компресира бързо, тогава озонът моментално, с жълта светкавица, се превръща в кислород.

По-късно е разработен удобен метод за синтез на озон. Ако концентриран разтвор на перхлорна, фосфорна или сярна киселина се подложи на електролиза с охладен анод, направен от платина или оловен (IV) оксид, тогава газът, освободен от анода, ще съдържа до 50% озон. Физическите константи на озона също бяха прецизирани. Втечнява се много по-леко от кислорода - при температура -112°C (кислородът - при -183°C). При -192,7 ° C озонът се втвърдява. Твърдият озон е синьо-черен на цвят.

Експериментите с озон са опасни. Газообразният озон може да избухне, ако концентрацията му във въздуха надвишава 9%. Течният и твърдият озон експлодират още по-лесно, особено при контакт с окисляващи вещества. Озонът може да се съхранява при ниски температури под формата на разтвори във флуорирани въглеводороди (фреони). Тези разтвори са сини на цвят.

Химични свойства на озона.

Озонът се характеризира с изключително висока реактивност. Озонът е един от най-силните окислители и в това отношение отстъпва само на флуора и кислородния флуорид OF2. Активният принцип на озона като окислител е атомарният кислород, който се образува при разпадането на озоновата молекула. Следователно, действайки като окислител, молекулата на озона, като правило, "използва" само един кислороден атом, докато другите два се освобождават под формата на свободен кислород, например 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Много други съединения се окисляват по същия начин. Има обаче изключения, когато молекулата на озона използва всичките три кислородни атома, които има, за окисляване, например 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Много важна разлика между озона и кислорода е, че озонът проявява окислителни свойства дори при стайна температура. Например PbS и Pb(OH)2 не реагират с кислород при нормални условия, докато в присъствието на озон сулфидът се превръща в PbSO4, а хидроксидът в PbO2. Ако в съд с озон се налее концентриран разтвор на амоняк, ще се появи бял дим - този озон е окислил амоняка до амониев нитрит NH4NO2. Особено характерна за озона е способността да „почернява“ сребърните предмети с образуването на AgO и Ag2O3.

Като прикрепи един електрон и се превърне в отрицателен йон O3-, молекулата на озона става по-стабилна. "Озонатните соли" или озонидите, съдържащи такива аниони, са известни отдавна - те се образуват от всички алкални метали с изключение на лития, а стабилността на озонидите се увеличава от натрий до цезий. Известни са и някои озониди на алкалоземни метали, например Ca(O3)2. Ако поток от газообразен озон се насочи към повърхността на твърда суха основа, се образува оранжево-червена кора, съдържаща озониди, например 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. В същото време твърдата основа ефективно свързва водата, което предотвратява незабавната хидролиза на озонида. Въпреки това, с излишък на вода, озонидите бързо се разлагат: 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2. Разлагането се извършва и по време на съхранение: 2KO3 → 2KO2 + O2. Озонидите са силно разтворими в течен амоняк, което позволява да се изолират в чиста форма и да се изследват свойствата им.

Органичните вещества, с които озонът влиза в контакт, той обикновено унищожава. Така че озонът, за разлика от хлора, е в състояние да разцепи бензеновия пръстен. Когато работите с озон, не можете да използвате гумени тръби и маркучи - те моментално ще „изтекат“. Озонът реагира с органични съединения с освобождаване на голямо количество енергия. Например етер, алкохол, памучна вата, навлажнена с терпентин, метан и много други вещества се запалват спонтанно при контакт с озониран въздух, а смесването на озон с етилен води до силна експлозия.

Използването на озон.

Озонът не винаги "изгаря" органичните вещества; в редица случаи е възможно да се извършат специфични реакции със силно разреден озон. Например, озонирането на олеинова киселина (тя се среща в големи количества в растителните масла) произвежда азелаинова киселина HOOC(CH2)7COOH, която се използва за производството на висококачествени смазочни масла, синтетични влакна и пластификатори за пластмаси. По същия начин се получава адипинова киселина, която се използва при синтеза на найлон. През 1855 г. Шьонбайн открива реакцията на ненаситени съединения, съдържащи двойни връзки С=С, с озон, но едва през 1925 г. немският химик Х. Щаудингер установява механизма на тази реакция. Молекулата на озона се присъединява към двойната връзка с образуването на озонид - този път органичен, и кислородният атом заема мястото на една от връзките C \u003d C, а групата -O-O- заема мястото на другата. Въпреки че някои органични озониди са изолирани в чиста форма (например етилен озонид), тази реакция обикновено се извършва в разреден разтвор, тъй като озонидите в свободно състояние са много нестабилни експлозиви. Реакцията на озониране на ненаситени съединения се радва на голямо уважение сред органичните химици; проблеми с тази реакция често се предлагат дори на училищни олимпиади. Факт е, че когато озонидът се разлага с вода, се образуват две молекули алдехид или кетон, които лесно се идентифицират и допълнително установяват структурата на първоначалното ненаситено съединение. Така в началото на 20-ти век химиците установяват структурата на много важни органични съединения, включително природни, съдържащи C=C връзки.

Важна област на приложение на озона е дезинфекцията на питейна вода. Обикновено водата е хлорирана. Въпреки това, някои примеси във водата под действието на хлора се превръщат в съединения с много неприятна миризма. Поради това отдавна се предлага хлорът да се замени с озон. Озонираната вода не придобива чужд мирис и вкус; когато много органични съединения са напълно окислени с озон, се образуват само въглероден диоксид и вода. Пречистете с озон и отпадъчна вода. Продуктите от озоновото окисление дори на такива замърсители като феноли, цианиди, повърхностно активни вещества, сулфити, хлорамини са безвредни съединения без цвят и мирис. Излишният озон бързо се разлага с образуването на кислород. Озонирането на водата обаче е по-скъпо от хлорирането; освен това озонът не може да се транспортира и трябва да се произвежда на място.

Озон в атмосферата.

В атмосферата на Земята няма много озон – 4 милиарда тона, т.е. средно само 1 mg/m3. Концентрацията на озон нараства с отдалечаване от повърхността на Земята и достига максимум в стратосферата, на височина 20-25 км - това е "озоновият слой". Ако целият озон от атмосферата се събере близо до повърхността на Земята при нормално налягане, ще се получи слой с дебелина само около 2-3 мм. И такива малки количества озон във въздуха всъщност осигуряват живот на Земята. Озонът създава "защитен екран", който не позволява на суровите ултравиолетови лъчи на слънцето да достигнат земната повърхност, които са пагубни за всички живи същества.

През последните десетилетия се обръща голямо внимание на появата на т. нар. „озонови дупки“ – зони със значително намалено съдържание на стратосферен озон. През такъв "спукан" щит до повърхността на Земята достига по-твърдата ултравиолетова радиация на Слънцето. Затова учените отдавна наблюдават озона в атмосферата. През 1930 г. английският геофизик С. Чапман предлага схема от четири реакции, за да обясни постоянната концентрация на озон в стратосферата (тези реакции се наричат ​​цикъл на Чапман, в който М означава всеки атом или молекула, която отвежда излишната енергия):

O + O + M → O2 + M

O + O3 → 2O2

O3 → O2 + O.

Първата и четвъртата реакция от този цикъл са фотохимични, протичат под въздействието на слънчевата радиация. За разлагането на кислородна молекула на атоми е необходимо лъчение с дължина на вълната по-малка от 242 nm, докато озонът се разпада, когато светлината се абсорбира в областта от 240-320 nm (последната реакция просто ни предпазва от силна ултравиолетова светлина, тъй като кислородът не абсорбира в тази спектрална област). Останалите две реакции са термични, т.е. преминават без действието на светлината. Много е важно третата реакция, водеща до изчезването на озона, да има енергия на активиране; това означава, че скоростта на такава реакция може да се увеличи чрез действието на катализатори. Както се оказа, основният катализатор за разпадане на озона е азотният оксид NO. Образува се в горните слоеве на атмосферата от азот и кислород под действието на най-тежката слънчева радиация. Веднъж попаднал в озоносферата, той влиза в цикъл от две реакции O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, в резултат на което съдържанието му в атмосферата не се променя и стационарната концентрация на озон намалява. Има и други цикли, водещи до намаляване на съдържанието на озон в стратосферата, например с участието на хлор:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2.

Озонът се разрушава и от прах и газове, които в големи количества навлизат в атмосферата по време на вулканични изригвания. Напоследък се предполага, че озонът е ефективен и при унищожаването на водорода, отделян от земната кора. Съвкупността от всички реакции на образуване и разпадане на озон води до факта, че средното време на живот на една озонова молекула в стратосферата е около три часа.

Предполага се, че освен естествени има и изкуствени фактори, влияещи върху озоновия слой. Добре известен пример са фреоните, които са източници на хлорни атоми. Фреоните са въглеводороди, в които водородните атоми са заменени с флуорни и хлорни атоми. Използват се в хладилна техника и за пълнене на аерозолни кутии. В крайна сметка фреоните попадат във въздуха и бавно се издигат все по-високо с въздушните течения, достигайки озоновия слой. Разграждайки се под действието на слънчевата радиация, самите фреони започват каталитично да разграждат озона. Все още не е известно точно до каква степен фреоните са виновни за "озоновите дупки" и въпреки това отдавна са взети мерки за ограничаване на употребата им.

Изчисленията показват, че за 60-70 години концентрацията на озон в стратосферата може да намалее с 25%. И в същото време концентрацията на озон в повърхностния слой - тропосферата, ще се увеличи, което също е лошо, тъй като озонът и продуктите от неговите трансформации във въздуха са отровни. Основният източник на озон в тропосферата е пренасянето на стратосферния озон с въздушни маси към долните слоеве. Приблизително 1,6 милиарда тона навлизат в приземния слой озон годишно. Животът на озоновата молекула в ниската част на атмосферата е много по-дълъг - повече от 100 дни, тъй като в повърхностния слой има по-малък интензитет на ултравиолетовото слънчево лъчение, което разрушава озона. В тропосферата обикновено има много малко озон: в чист чист въздух концентрацията му е средно само 0,016 µg/l. Концентрацията на озон във въздуха зависи не само от надморската височина, но и от терена. Така винаги има повече озон над океаните, отколкото над сушата, тъй като там озонът се разпада по-бавно. Измерванията в Сочи показаха, че въздухът близо до морския бряг съдържа 20% повече озон, отколкото в гората на 2 километра от брега.

Съвременните хора вдишват много повече озон от своите предци. Основната причина за това е увеличаването на количеството метан и азотни оксиди във въздуха. Така съдържанието на метан в атмосферата непрекъснато расте от средата на 19 век, когато започва използването на природен газ. В атмосфера, замърсена с азотни оксиди, метанът влиза в сложна верига от трансформации, включващи кислород и водни пари, резултатът от които може да се изрази с уравнението CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Други въглеводороди също могат да действат като метан, например тези, които се съдържат в отработените газове на автомобили по време на непълното изгаряне на бензина. В резултат на това във въздуха на големите градове през последните десетилетия концентрацията на озон се е увеличила десетократно.

Винаги се е смятало, че по време на гръмотевична буря концентрацията на озон във въздуха се увеличава драстично, тъй като мълнията допринася за превръщането на кислорода в озон. Всъщност увеличението е незначително и не се случва по време на гръмотевична буря, а няколко часа преди нея. По време на гръмотевична буря и няколко часа след нея концентрацията на озон намалява. Това се обяснява с факта, че преди гръмотевична буря има силно вертикално смесване на въздушните маси, така че допълнително количество озон идва от горните слоеве. Освен това, преди гръмотевична буря, силата на електрическото поле се увеличава и се създават условия за образуване на коронен разряд в точките на различни обекти, например върховете на клоните. Освен това допринася за образуването на озон. И тогава, с развитието на гръмотевичен облак, под него възникват мощни възходящи въздушни течения, които намаляват съдържанието на озон директно под облака.

Интересен е въпросът за съдържанието на озон във въздуха на иглолистните гори. Например в курса по неорганична химия от Г. Реми може да се прочете, че „озонираният въздух на иглолистните гори“ е измислица. Така е? Нито едно растение не отделя озон, разбира се. Но растенията, особено иглолистните, отделят във въздуха много летливи органични съединения, включително ненаситени въглеводороди от терпеновия клас (има много от тях в терпентина). И така, в горещ ден едно борово дърво отделя 16 микрограма терпени на час за всеки грам сухо тегло на игличките. Терпените се отличават не само от иглолистни дървета, но и от някои широколистни дървета, сред които топола и евкалипт. А някои тропически дървета са в състояние да отделят 45 микрограма терпени на 1 g суха листна маса на час. В резултат на това един хектар иглолистна гора може да отдели до 4 кг органична материя на ден, а широколистна – около 2 кг. Залесената площ на Земята е милиони хектари и всички те отделят стотици хиляди тонове различни въглеводороди, включително терпени, годишно. А въглеводородите, както беше показано в примера с метана, под въздействието на слънчевата радиация и в присъствието на други примеси допринасят за образуването на озон. Експериментите показват, че при подходящи условия терпените наистина участват много активно в цикъла на атмосферните фотохимични реакции с образуването на озон. Така че озонът в иглолистната гора изобщо не е изобретение, а експериментален факт.

Озон и здраве.

Какво удоволствие е да се разхождаш след гръмотевична буря! Въздухът е чист и свеж, неговите ободряващи струи сякаш се вливат в белите дробове без никакво усилие. „Мирише на озон“, често казват в такива случаи. „Много полезно за здравето.“ Така е?

Някога озонът със сигурност се е смятал за полезен за здравето. Но ако концентрацията му надвиши определен праг, това може да причини много неприятни последици. В зависимост от концентрацията и времето на вдишване озонът предизвиква промени в белите дробове, дразнене на лигавицата на очите и носа, главоболие, световъртеж, понижаване на кръвното налягане; озонът намалява устойчивостта на организма към бактериални инфекции на дихателните пътища. Максимално допустимата му концентрация във въздуха е само 0,1 µg/l, което означава, че озонът е много по-опасен от хлора! Ако прекарате няколко часа на закрито с концентрация на озон само 0,4 μg / l, може да се появят болки в гърдите, кашлица, безсъние, зрителната острота намалява. Ако вдишвате озон за дълго време в концентрация над 2 μg / l, последствията могат да бъдат по-тежки - до ступор и спад на сърдечната дейност. При съдържание на озон от 8-9 µg/l след няколко часа се появява белодробен оток, който е изпълнен със смърт. Но такива незначителни количества от дадено вещество обикновено се анализират трудно с конвенционалните химични методи. За щастие, човек усеща наличието на озон вече при много ниски концентрации - около 1 μg / l, при които нишестената йодирана хартия няма да посинее. За някои хора миризмата на озон в малки концентрации наподобява миризмата на хлор, за други - на серен диоксид, за трети - на чесън.

Не само самият озон е отровен. С участието му във въздуха например се образува пероксиацетилнитрат (PAN) CH3-CO-OONO2 - вещество, което има силно дразнещо, включително сълзотворно действие, което затруднява дишането, а в по-високи концентрации предизвиква сърдечна парализа. PAN е един от компонентите на така наречения фотохимичен смог, образуван през лятото в замърсен въздух (тази дума произлиза от английското smoke - дим и fog - мъгла). Концентрацията на озон в смога може да достигне 2 μg/l, което е 20 пъти по-високо от максимално допустимото. Трябва също така да се има предвид, че комбинираният ефект на озона и азотните оксиди във въздуха е десет пъти по-силен от всяко вещество поотделно. Не е изненадващо, че последствията от такъв смог в големите градове могат да бъдат катастрофални, особено ако въздухът над града не се издухва от „течения“ и се образува застояла зона. И така, в Лондон през 1952 г. повече от 4000 души умират от смог в рамките на няколко дни. Смогът в Ню Йорк през 1963 г. уби 350 души. Подобни истории имаше в Токио и други големи градове. Не само хората страдат от атмосферния озон. Американски изследователи са показали например, че в райони с високо съдържание на озон във въздуха експлоатационният живот на автомобилните гуми и други каучукови изделия значително намалява.

Как да намалим съдържанието на озон в приземния слой? Намаляването на емисиите на метан в атмосферата едва ли е реалистично. Остава и друг начин - да се намалят емисиите на азотни оксиди, без които не може да върви цикълът от реакции, водещи до озон. Този път също не е лесен, тъй като азотните оксиди се отделят не само от автомобили, но и (главно) от топлоелектрически централи.

Източниците на озон не са само на улицата. Образува се в рентгенови кабинети, във физиотерапевтични кабинети (източникът му са живачно-кварцови лампи), по време на работа на копирни машини (копирни машини), лазерни принтери (тук причината за образуването му е разряд с високо напрежение). Озонът е неизбежен спътник за производството на перхидрол, заваряване с аргонова дъга. За да се намали вредното въздействие на озона, е необходимо да се оборудва качулката с ултравиолетови лампи, добра вентилация на помещението.

И все пак едва ли е правилно да се смята, че озонът е вреден за здравето. Всичко зависи от неговата концентрация. Изследванията показват, че свежият въздух свети много слабо в тъмното; причината за сиянието е окислителна реакция, включваща озон. Светене се наблюдава и при разклащане на вода в колба, в която предварително е напълнен озониран кислород. Това сияние винаги е свързано с наличието на малки количества органични примеси във въздуха или водата. При смесване на чист въздух с издишан човек, интензивността на сиянието се увеличава десетократно! И това не е изненадващо: в издишания въздух са открити микропримеси от етилен, бензен, ацеталдехид, формалдехид, ацетон и мравчена киселина. Те са "подчертани" от озон. В същото време "застояли", т.е. Напълно лишен от озон, макар и много чист, въздухът не предизвиква блясък и човек го усеща като "застоял". Такъв въздух може да се сравни с дестилирана вода: той е много чист, практически не съдържа примеси и е вредно да се пие. Така че пълната липса на озон във въздуха, очевидно, също е неблагоприятна за хората, тъй като увеличава съдържанието на микроорганизми в него, води до натрупване на вредни вещества и неприятни миризми, които озонът унищожава. По този начин става ясна необходимостта от редовно и продължително проветряване на помещенията, дори ако в тях няма хора: в крайна сметка озонът, който е влязъл в помещението, не се задържа дълго време в него - той частично се разлага , и до голяма степен се утаява (адсорбира) по стените и други повърхности. Трудно е да се каже колко озон трябва да има в стаята. Но в минимални концентрации озонът вероятно е необходим и полезен.

Следователно озонът е бомба със закъснител. Ако се използва правилно, ще служи на човечеството, но щом се използва за други цели, моментално ще доведе до глобална катастрофа и Земята ще се превърне в планета като Марс.

Такъв газ като озонът притежава изключително ценни свойства за цялото човечество. Химичният елемент, с който се образува, е O. Всъщност озонът O 3 е една от алотропните модификации на кислорода, състояща се от три формулни единици (O÷O÷O). Първото и по-известно съединение е самият кислород, по-точно газът, който се образува от двата му атома (O=O) - O 2 .

Алотропията е способността на един химичен елемент да образува редица прости съединения с различни свойства. Благодарение на него човечеството е изучавало и използва такива вещества като диамант и графит, моноклинна и ромбична сяра, кислород и озон. Химичен елемент, който има тази способност, не е непременно ограничен само до две модификации, някои имат повече.

История на отваряне на връзката

Съставната единица на много органични и минерални вещества, включително като озон, е химичен елемент, чието обозначение е O - кислород, преведено от гръцки "oxys" - кисело и "gignomai" - да роди.

За първи път нов по време на експерименти с електрически разряди е открит през 1785 г. от холандеца Мартин ван Марун, вниманието му е привлечено от специфична миризма. И един век по-късно французинът Шенбейн отбелязва наличието на същото след гръмотевична буря, в резултат на което газът е наречен "миришещ". Но учените бяха донякъде измамени, вярвайки, че обонянието им усеща миризмата на самия озон. Миризмата, която усетиха, беше тази на тези, окислени при реакция с O 3 , тъй като газът е силно реактивен.

Електронна структура

O2 и O3, химически елемент, имат еднакъв структурен фрагмент. Озонът има по-сложна структура. При кислорода всичко е просто - два кислородни атома са свързани чрез двойна връзка, състояща се от ϭ- и π-компоненти, според валентността на елемента. O 3 има няколко резонансни структури.

Множествената връзка свързва два кислорода, а третият има единична връзка. По този начин, поради миграцията на π-компонента, в общата картина три атома имат една и половина връзка. Тази връзка е по-къса от единичната връзка, но по-дълга от двойната връзка. Проведените от учените експерименти изключват възможността за цикличност на молекулата.

Методи за синтез

За да се образува газ като озон, химичният елемент кислород трябва да бъде в газова среда под формата на отделни атоми. Такива условия се създават, когато молекулите на кислорода O 2 се сблъскват с електрони по време на електрически разряди или други частици с висока енергия, както и когато се облъчва с ултравиолетова светлина.

Лъвският дял от общото количество озон в естествената атмосфера се образува по фотохимичен метод. Човекът предпочита да използва други методи в химическата дейност, като например електролитния синтез. Състои се в това, че платиновите електроди се поставят във водна електролитна среда и се пуска ток. Схема на реакция:

H 2 O + O 2 → O 3 + H 2 + e -

Физични свойства

Кислородът (O) е съставна единица на такова вещество като озон - химичен елемент, чиято формула, както и относителната моларна маса, са посочени в периодичната таблица. Образувайки O 3, кислородът придобива свойства, коренно различни от свойствата на O 2.

Синият газ е нормалното състояние на съединение като озон. Химическият елемент, формулата, количествените характеристики - всичко това е определено по време на идентифицирането и изследването на това вещество. за него -111,9 ° C, втечненото състояние има тъмно лилав цвят, с по-нататъшно намаляване на степента до -197,2 ° C, започва топенето. В твърдо агрегатно състояние озонът придобива черен цвят с виолетов оттенък. Неговата разтворимост е десет пъти по-висока от това свойство на кислорода O 2. При най-малки концентрации във въздуха се усеща миризмата на озон, тя е остра, специфична и наподобява миризмата на метал.

Химични свойства

Много активен, от реактивна гледна точка, е газът озон. Химичният елемент, който го образува, е кислородът. Характеристиките, които определят поведението на озона при взаимодействие с други вещества, са високата окислителна способност и нестабилността на самия газ. При повишени температури той се разлага с безпрецедентна скорост, процесът се ускорява и от катализатори, като метални оксиди, азотни оксиди и др. Свойствата на окислителя са присъщи на озона поради структурните характеристики на молекулата и подвижността на един от кислородните атоми, който, отделяйки се, превръща газа в кислород: O 3 → O 2 + O .

Кислородът (градивният елемент, от който са изградени молекулите на вещества като кислород и озон) е химичен елемент. Както е записано в уравненията на реакцията - O . Озонът окислява всички метали с изключение на златото, платината и нейните подгрупи. Реагира с газове в атмосферата - оксиди на сяра, азот и др. Органичните вещества също не остават инертни, особено бързи са процесите на разрушаване на множество връзки чрез образуване на междинни съединения. Изключително важно е продуктите от реакцията да са безвредни за околната среда и хората. Това са вода, кислород, висши оксиди на различни елементи, въглеродни оксиди. Бинарните съединения на калций, титан и силиций с кислород не взаимодействат с озона.

Приложение

Основната област, в която се използва "миришещият" газ, е озонирането. Този метод на стерилизация е много по-ефективен и по-безопасен за живите организми от дезинфекцията с хлор. Когато няма образуване на токсични производни на метан, заменени с опасен халоген.

Все по-често този екологичен метод на стерилизация се използва в хранително-вкусовата промишленост. Хладилното оборудване, складовете за продукти се третират с озон и с него се премахват миризмите.

За медицината дезинфекциращите свойства на озона също са незаменими. Те дезинфекцират рани, физиологични разтвори. Венозната кръв се озонира, а редица хронични заболявания се лекуват с “мирислив” газ.

Битие в природата и смисъл

Простото вещество озон е елемент от газовия състав на стратосферата, област от околоземното пространство, разположена на разстояние около 20-30 км от повърхността на планетата. Освобождаването на това съединение става по време на процеси, свързани с електрически разряди, по време на заваряване и работа на копирни машини. Но именно в стратосферата той се образува и съдържа 99% от общото количество озон в земната атмосфера.

Наличието на газ в околоземното пространство се оказа жизненоважно. Той образува в него така наречения озонов слой, който предпазва всички живи същества от смъртоносната ултравиолетова радиация на Слънцето. Колкото и да е странно, но наред с големите ползи, самият газ е опасен за хората. Увеличаването на концентрацията на озон във въздуха, който човек диша, е вредно за тялото, поради неговата изключителна химическа активност.

МОСКВА, 16 септември - РИА Новости.Международният ден за опазване на озоновия слой, тънък "щит", който защитава целия живот на Земята от вредното ултравиолетово лъчение на Слънцето, се отбелязва в понеделник, 16 септември - на този ден през 1987 г. е подписан известният Монреалски протокол.

При нормални условия озонът или O3 е бледосин газ, който при охлаждане се превръща в тъмносиня течност и след това в синьо-черни кристали. Като цяло озонът в атмосферата на планетата представлява около 0,6 части на милион по обем: това означава например, че във всеки кубичен метър от атмосферата има само 0,6 кубически сантиметра озон. За сравнение, въглеродният диоксид в атмосферата вече е около 400 части на милион - тоест повече от две чаши на същия кубичен метър въздух.

Всъщност такава малка концентрация на озон може да се нарече благодат за Земята: този газ, който образува спасителен озонов слой на надморска височина от 15-30 километра, е много по-малко "благороден" в непосредствена близост до човек. Според руската класификация озонът принадлежи към веществата с най-висок, първи клас на опасност - той е много силен окислител, който е изключително токсичен за хората.

Международен ден за опазване на озоновия слойПрез 1994 г. Общото събрание на ООН провъзгласява 16 септември за Международен ден за опазване на озоновия слой. На този ден през 1987 г. е подписан Монреалският протокол за веществата, които разрушават озоновия слой.

Вадим Самойлович, старши изследовател в Лабораторията по катализа и газова електрохимия, Химическия факултет на Московския държавен университет „Ломоносов“, помогна на РИА Новости да разбере различните свойства на трудния озон.

озонов щит

„Това е доста добре проучен газ, почти всичко е проучено - всичко никога не се случва, но основното всичко (се знае) ... Озонът има много и всякакви приложения. Но не забравяйте, че най-общо казано, животът е възникнал благодарение на озоновия слой – това е може би основният момент“, казва Самойлович.

В стратосферата озонът се образува от кислород в резултат на фотохимични реакции - такива реакции започват под въздействието на слънчевата радиация. Там концентрацията на озон вече е по-висока - около 8 милилитра на кубичен метър. Газът се разрушава, когато се "срещне" с определени съединения, например атомен хлор и бром - именно тези вещества са част от опасните хлорфлуорвъглеводороди, по-известни като фреони. Преди появата на Монреалския протокол те се използват, наред с други, в хладилната индустрия и като пропеленти в газови патрони.

Протоколът за защита на озоновия слой изпълни задачата, твърдят ученитеМонреалският протокол изпълни задачата си - наблюденията показват, че съдържанието на озоноразрушаващи вещества в атмосферата намалява, а с помощта на споразумението научната общност постигна голям напредък в разбирането на процесите в атмосферата, свързани с озона слой, каза представителят на Русия в Международната комисия по озон, водещ изследовател, каза за РИА Новости Института по физика на атмосферата на Руската академия на науките на името на Обухов Александър Груздев.

През 2012 г., когато Монреалският протокол отбеляза своята 25-та годишнина, експерти от Програмата на ООН за околната среда (UNEP) посочиха опазването на озоновия слой като един от четирите ключови екологични проблема, в които човечеството е постигнало значителен напредък. В същото време UNEP отбеляза, че съдържанието на озон в стратосферата е престанало да намалява от 1998 г. и според учените до 2050-2075 г. може да се върне към нивата, регистрирани преди 1980 г.

Озонов смог

На 30 километра от повърхността на Земята озонът се "държа" добре, но в тропосферата, повърхностния слой, се оказва опасен замърсител. Според UNEP концентрациите на тропосферния озон в Северното полукълбо са се утроили през последните 100 години, което го прави третият по големина "антропогенен" парников газ.

И тук озонът не се отделя в атмосферата, а се образува под въздействието на слънчевата радиация във въздуха, който вече е замърсен от "предшественици" на озона - азотни оксиди, летливи въглеводороди и някои други съединения. В градовете, където озонът е един от основните компоненти на смога, емисиите от превозните средства са косвено "виновни" за появата му.

Не само хората и климатът страдат от приземния озон. UNEP изчислява, че намаляването на тропосферния озон може да помогне за спасяването на около 25 милиона тона ориз, пшеница, соя и царевица, които се губят всяка година от този токсичен за растенията газ.

Приморски експерти: озоновите дупки се появяват, но не е ясно кой е виновенПричините за появата на озонови дупки все още са спорна тема сред специалистите. В деня на защитата на озоновия слой експерти от Приморие разказаха на РИА Новости за теориите за увреждането му и как съседен Китай, чиято енергетика се основава на въглища, влияе върху състоянието на тази част от стратосферата.

Именно защото приземният озон вече не е толкова полезен, специалистите по метеорология и мониторинг на околната среда непрекъснато следят концентрациите му във въздуха на големите градове, включително Москва.

Полезен озон

„Едно от много интересните свойства на озона е бактерицидността. Той е практически първият сред всички подобни вещества, хлор, манганов пероксид, хлорен оксид“, казва Вадим Самойлович.

Същата екстремна природа на озона, която го прави много силен окислител, обяснява обхвата на този газ. Озонът се използва за стерилизация и дезинфекция на помещения, дрехи, инструменти и, разбира се, пречистване на вода - както питейна, така и промишлена и дори отпадна.

Освен това експертът подчертава, че в много страни озонът се използва като заместител на хлора в заводите за избелване на целулоза.

„Хлорът (при взаимодействие) с органичните дава съответно органохлори, които са много по-токсични от обикновения хлор. Като цяло това (появата на токсични отпадъци – бел. ред.) може да се избегне или чрез рязко намаляване на концентрацията на хлор, или просто елиминирането й. Един от вариантите е замяната на хлора с озон“, обясни Самойлович.

Въздухът също може да се озонира и това също дава интересни резултати - например в Иваново специалисти от Всеруския научноизследователски институт по охрана на труда и техни колеги проведоха редица изследвания, по време на които "в предачните цехове определено количество озон беше добавен към обикновените вентилационни канали." В резултат на това разпространението на респираторните заболявания намалява, а производителността на труда, напротив, нараства. Озонирането на въздуха в складовете за хранителни стоки може да повиши безопасността им, а такъв опит има и в други страни.

Озонът е токсичен

Австралийските полети произвеждат най-токсичния озонИзследователите са открили "място" с ширина хиляда километра в Тихия океан, където тропосферният озон се генерира най-ефективно, както и полетите, произвеждащи най-много озон, всички предназначени за Австралия или Нова Зеландия.

Уловката с използването на озон е същата – неговата токсичност. В Русия пределно допустимата концентрация (ПДК) на озон в атмосферния въздух е 0,16 милиграма на кубичен метър, а във въздуха на работната зона - 0,1 милиграма. Следователно, отбелязва Самойлович, същото озониране изисква постоянен мониторинг, което значително усложнява въпроса.

"Това все още е доста сложна техника. Много по-лесно е да излеете кофа с някакъв бактерицид там, да го излеете и това е, но тук трябва да следвате, трябва да има някаква подготовка", казва ученият.

Озонът уврежда човешкия организъм бавно, но сериозно – продължителното излагане на замърсен с озон въздух увеличава риска от сърдечно-съдови и респираторни заболявания. Реагирайки с холестерола, той образува неразтворими съединения, което води до развитие на атеросклероза.

"При концентрации над пределно допустимите са възможни главоболие, дразнене на лигавиците, кашлица, световъртеж, обща отпадналост, отслабване на сърдечната дейност. Токсичният приземен озон води до поява или обостряне на респираторни заболявания, деца, възрастните хора и астматиците са изложени на риск“, се отбелязва на уебсайта на Централната аерологична обсерватория (ЦАО) на Росхидромет.

Озон експлозив

Озонът е вреден не само при вдишване - клечките също трябва да бъдат скрити, защото този газ е много експлозивен. Традиционно 300-350 милилитра на литър въздух се считат за "праг" за опасни нива на озон, въпреки че някои учени работят с по-високи нива, казва Самойлович. Но течният озон - същата тази синя течност, която потъмнява, докато се охлажда - експлодира спонтанно.

Именно това пречи на използването на течен озон като окислител в ракетното гориво – такива идеи се появяват малко след началото на космическата ера.

"Нашата лаборатория в университета възникна точно на такава идея. Всяко ракетно гориво има своя собствена калоричност в реакцията, тоест колко топлина се отделя, когато изгори, и оттам колко мощна ще бъде ракетата. Така че, това Известно е, че най-мощният вариант е течният водород, смесен с течен озон… Но има един недостатък: течният озон експлодира и експлодира спонтанно, тоест без видима причина“, казва представител на Московския държавен университет.

Според него и съветските, и американските лаборатории са похарчили "огромно много усилия и време, за да го направят по някакъв начин безопасен (бизнес) - оказа се, че е невъзможно да се направи". Самойлович си спомня, че един ден колеги от САЩ успяха да получат особено чист озон, който "изглеждаше" не избухна, "всички вече биеха тимпаните", но тогава цялата инсталация избухна и работата беше спряна.

„Имахме случаи, когато, да речем, колба с течен озон стои, стои, в нея се налива течен азот и след това - или азотът е изкипял там, или нещо подобно - идваш, но половината от инсталацията я няма, всичко се е разбило на прах. Защо е избухнало – кой знае“, отбелязва ученият.