Jaki jest wzór na ozon? Spróbujmy razem zidentyfikować charakterystyczne cechy tej substancji chemicznej.

Modyfikacja alotropowa tlenu

Wzór cząsteczkowy ozonu w chemii O 3 . Jego względna masa cząsteczkowa wynosi 48. Związek zawiera trzy atomy O. Ponieważ formuła tlenu i ozonu obejmuje ten sam pierwiastek chemiczny, w chemii nazywane są modyfikacjami alotropowymi.

Właściwości fizyczne

W normalnych warunkach wzór chemiczny ozonu jest substancją gazową o specyficznym zapachu i jasnoniebieskiej barwie. W naturze ten związek chemiczny można wyczuć podczas spaceru po sosnowym lesie po burzy. Ponieważ formuła ozonu to O 3, jest on 1,5 razy cięższy od tlenu. W porównaniu z O 2 rozpuszczalność ozonu jest znacznie wyższa. W temperaturze zerowej 49 objętości łatwo rozpuszcza się w 100 objętościach wody. W małych stężeniach substancja nie ma właściwości toksyczności, ozon jest trucizną tylko w znacznych ilościach. Za maksymalne dopuszczalne stężenie uważa się 5% ilości O 3 w powietrzu. W przypadku silnego schłodzenia łatwo upłynnia się, a gdy temperatura spadnie do -192 stopni, staje się ciałem stałym.

W naturze

Cząsteczka ozonu, której wzór został przedstawiony powyżej, powstaje w naturze podczas wyładowania atmosferycznego z tlenu. Ponadto O 3 powstaje podczas utleniania żywicy iglastej, niszczy szkodliwe mikroorganizmy i jest uważany za korzystny dla ludzi.

Uzyskanie w laboratorium

Jak uzyskać ozon? Substancja, której wzór to O 3, powstaje w wyniku przepuszczenia wyładowania elektrycznego przez suchy tlen. Proces odbywa się w specjalnym urządzeniu – ozonatorze. Opiera się na dwóch szklanych rurkach, które są wkładane jedna w drugą. Wewnątrz znajduje się metalowy pręt, na zewnątrz znajduje się spirala. Po podłączeniu do cewki wysokonapięciowej następuje wyładowanie pomiędzy rurą zewnętrzną i wewnętrzną, a tlen zostaje przekształcony w ozon. Pierwiastek, którego wzór przedstawiony jest jako związek z kowalencyjnym wiązaniem polarnym, potwierdza alotropię tlenu.

Proces przemiany tlenu w ozon jest reakcją endotermiczną, która wiąże się ze znacznymi kosztami energii. Ze względu na odwracalność tej przemiany obserwuje się rozkład ozonu, któremu towarzyszy spadek energii układu.

Właściwości chemiczne

Formuła ozonu wyjaśnia jego siłę utleniającą. Jest w stanie wchodzić w interakcje z różnymi substancjami, tracąc jednocześnie atom tlenu. Na przykład w reakcji z jodkiem potasu w środowisku wodnym uwalnia się tlen i powstaje wolny jod.

Wzór cząsteczkowy ozonu wyjaśnia jego zdolność do reagowania z prawie wszystkimi metalami. Wyjątkiem są złoto i platyna. Na przykład po przepuszczeniu metalicznego srebra przez ozon obserwuje się jego czernienie (powstaje tlenek). Pod działaniem tego silnego utleniacza obserwuje się zniszczenie gumy.

W stratosferze ozon powstaje w wyniku działania promieniowania UV ze Słońca, tworząc warstwę ozonową. Ta powłoka chroni powierzchnię planety przed negatywnymi skutkami promieniowania słonecznego.

Biologiczny wpływ na organizm

Zwiększona zdolność utleniająca tej gazowej substancji, powstawanie wolnych rodników tlenowych wskazuje na jej niebezpieczeństwo dla organizmu człowieka. Jakie szkody może wyrządzić ozon człowiekowi? Uszkadza i podrażnia tkanki narządów oddechowych.

Ozon oddziałuje na cholesterol zawarty we krwi, powodując miażdżycę. Przy długim przebywaniu człowieka w środowisku o podwyższonym stężeniu ozonu rozwija się niepłodność męska.

W naszym kraju ten utleniacz należy do pierwszej (niebezpiecznej) klasy substancji szkodliwych. Jego średni dzienny MPC nie powinien przekraczać 0,03 mg na metr sześcienny.

Toksyczność ozonu, możliwość jego wykorzystania do niszczenia bakterii i pleśni jest aktywnie wykorzystywana do dezynfekcji. Ozon stratosferyczny jest doskonałym ekranem ochronnym dla ziemskiego życia przed promieniowaniem ultrafioletowym.

O korzyściach i zagrożeniach związanych z ozonem

Substancja ta występuje w dwóch warstwach ziemskiej atmosfery. Ozon troposferyczny jest niebezpieczny dla istot żywych, ma negatywny wpływ na uprawy, drzewa, jest składnikiem miejskiego smogu. Ozon stratosferyczny przynosi człowiekowi pewną korzyść. Jego rozkład w roztworze wodnym zależy od pH, temperatury i jakości podłoża. W praktyce medycznej stosuje się wodę ozonowaną o różnych stężeniach. Terapia ozonem polega na bezpośrednim kontakcie tej substancji z organizmem człowieka. Technika ta została po raz pierwszy zastosowana w XIX wieku. Amerykańscy naukowcy przeanalizowali zdolność ozonu do utleniania szkodliwych mikroorganizmów i zalecili lekarzom stosowanie tej substancji w leczeniu przeziębienia.

W naszym kraju ozonoterapię zaczęto stosować dopiero pod koniec ubiegłego wieku. W celach terapeutycznych ten utleniacz wykazuje cechy silnego bioregulatora, który jest w stanie zwiększyć skuteczność tradycyjnych metod, jak również sprawdzić się jako skuteczny środek niezależny. Po opracowaniu technologii ozonoterapii lekarze mają możliwość skutecznego radzenia sobie z wieloma schorzeniami. W neurologii, stomatologii, ginekologii, terapii specjaliści wykorzystują tę substancję do zwalczania różnych infekcji. Ozonoterapię cechuje prostota metody, skuteczność, doskonała tolerancja, brak skutków ubocznych i niskie koszty.

Wniosek

Ozon jest silnym utleniaczem zdolnym do zwalczania szkodliwych drobnoustrojów. Ta właściwość jest szeroko stosowana we współczesnej medycynie. W terapii domowej ozon jest stosowany jako środek przeciwzapalny, immunomodulujący, przeciwwirusowy, bakteriobójczy, antystresowy, cytostatyczny. Ze względu na zdolność przywracania zaburzeń gospodarki tlenowej daje jej doskonałe możliwości dla medycyny terapeutycznej i profilaktycznej.

Wśród innowacyjnych metod opartych na właściwościach utleniających tego związku wyróżniamy domięśniowe, dożylne, podskórne podawanie tej substancji. Za skuteczną technikę uznaje się np. leczenie odleżyn, grzybic skóry, oparzeń mieszaniną tlenu i ozonu.

W wysokich stężeniach ozon może być stosowany jako środek hemostatyczny. W niskich stężeniach wspomaga naprawę, gojenie, nabłonek. Substancja ta, rozpuszczona w soli fizjologicznej, jest doskonałym narzędziem do rehabilitacji szczęki. We współczesnej medycynie europejskiej rozpowszechniła się mała i duża autohemoterapia. Obie metody wiążą się z wprowadzeniem ozonu do organizmu, wykorzystując jego właściwości utleniające.

W przypadku dużej autohemoterapii do żyły pacjenta wstrzykuje się roztwór ozonu o zadanym stężeniu. Mała autohemoterapia polega na domięśniowym wstrzyknięciu ozonowanej krwi. Oprócz medycyny ten silny utleniacz jest poszukiwany w produkcji chemicznej.

Ozon został po raz pierwszy uzyskany i zbadany przez Shenbeina w 1840 r. Ozon jest niebieskawym gazem o ostrym charakterystycznym zapachu;

Ozon skroplony to ciemnoniebieska ciecz, ozon stały to ciemnofioletowa krystaliczna masa. Ozon jest rozpuszczalny w tetrachlorku węgla, lodowatym kwasie octowym, ciekłym azocie i wodzie. Powstaje, gdy przez powietrze lub tlen przechodzi ciche wyładowanie elektryczne (świeży zapach po burzy wynika z obecności niewielkich ilości ozonu w atmosferze), utlenianie mokrego fosforu, działanie promieni radu, ultrafioletu lub katody na tlen w powietrzu, rozkład nadtlenku wodoru, elektroliza kwasu siarkowego (itp.
kwasy zawierające tlen), wpływ fluoru na wodę itp. Zawartość w atmosferze ziemskiej jest znikoma; warstwy powietrza w pobliżu powierzchni ziemi zawierają mniej ozonu niż górne warstwy atmosfery; na wysokości 1050 M(w regionie Mont Blanc) Levy znalazł 0-3,7 mg, na wysokości 3 tys M—9,4 mg. ozon na 100 sześcian m powietrze. Generatory ozonu są używane w inżynierii i laboratoriach do produkcji ozonu. W przypadku ozonowania tlen lub powietrze przepływa między dwiema elektrodami podłączonymi do źródła prądu o wysokim napięciu.
Ozon w czystej postaci jest uwalniany z mieszaniny ozonu z tlenem po schłodzeniu ciekłym powietrzem. Ozon łatwo się rozkłada, a rozkład czystego ozonu przyspiesza w obecności dwutlenku manganu, ołowiu, tlenków azotu. W obecności wody rozkład ozonu spowalnia; suchy ozon w temperaturze 0° rozkłada się 30 razy szybciej niż mokry ozon w temperaturze 20,4°. Ozon ma niezwykle silne działanie utleniające. Uwalnia jod z jodku potasu, utlenia rtęć, przekształca metale siarkowe w sole siarczanowe, odbarwia barwniki organiczne itp. Ozon niszczy rurki gumowe. Eter, alkohol, gaz oświetleniowy, wata palą się w kontakcie z silnie ozonowanym tlenem. Pod działaniem ozonu na nienasycone związki organiczne powstają produkty addycji ozonków. Ozon służy do sterylizacji wody, dezodoryzacji - niszczenia brzydkiego zapachu, w preparatywnej praktyce organicznej.

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne i metody otrzymywania

Spis wykorzystanej literatury

1. Volkov, AI, Zharsky, IM Duży podręcznik chemiczny / A.I. Wołkow, I.M. Żarski. - Mińsk: Nowoczesna szkoła, 2005. - 608 z ISBN 985-6751-04-7.

Ozon (Oz) to bezbarwny gaz o drażniącym, ostrym zapachu. Masa cząsteczkowa 48 g/mol, gęstość względem powietrza 1,657 kg/m3. Stężenie ozonu w powietrzu na progu węchu sięga 1 mg/m. W niskich stężeniach na poziomie 0,01-0,02 mg/m (5-krotnie niższych od maksymalnego dopuszczalnego stężenia dla człowieka) ozon nadaje powietrzu charakterystyczny zapach świeżości i czystości. Na przykład po burzy subtelny zapach ozonu niezmiennie kojarzy się z czystym powietrzem.

Wiadomo, że cząsteczka tlenu składa się z 2 atomów: 0 2 . W pewnych warunkach cząsteczka tlenu może dysocjować, tj. rozbić na 2 oddzielne atomy. W naturze warunki te powstają: podczas burzy podczas wyładowań atmosferycznych oraz w górnych warstwach atmosfery, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ze Słońca (warstwa ozonowa Ziemi). Jednak atom tlenu nie może istnieć oddzielnie i ma tendencję do przegrupowywania się. W trakcie takiego przegrupowania powstają cząsteczki 3-atomowe.

Cząsteczka składająca się z 3 atomów tlenu, zwana ozonem lub aktywowanym tlenem, jest alotropową modyfikacją tlenu i ma wzór cząsteczkowy 0 3 (d = 1,28 A, q = 11,6,5°).

Należy zauważyć, że wiązanie trzeciego atomu w cząsteczce ozonu jest stosunkowo słabe, co powoduje niestabilność cząsteczki jako całości i jej skłonność do samorozpadu. To właśnie dzięki tej właściwości ozon jest silnym utleniaczem i wyjątkowo skutecznym środkiem dezynfekującym.

Ozon jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Powstaje zawsze w powietrzu podczas burzy pod wpływem elektryczności atmosferycznej, a także pod wpływem promieniowania krótkofalowego i strumieni szybkich cząstek podczas naturalnego rozpadu substancji radioaktywnych w reakcjach jądrowych, promieniowaniu kosmicznym itp. Powstawanie ozonu zachodzi również podczas odparowywania wody z dużych powierzchni, zwłaszcza topnienia śniegu, utleniania substancji żywicznych, fotochemicznego utleniania węglowodorów nienasyconych i alkoholi. Zwiększone tworzenie się ozonu w powietrzu lasów iglastych i nad brzegiem morza tłumaczy się utlenianiem żywicy drzewnej i wodorostów. Powstająca w górnych warstwach atmosfery tzw. ozonosfera stanowi warstwę ochronną biosfery ziemskiej ze względu na to, że ozon intensywnie pochłania biologicznie aktywne promieniowanie UV Słońca (o długości fali poniżej 290 nm).

Ozon jest wprowadzany do powierzchniowej warstwy atmosfery z niższych warstw stratosfery. Stężenie ozonu w atmosferze waha się w granicach 0,08-0,12 mg/m3. Jednak przed dojrzewaniem chmur cumulus zwiększa się jonizacja atmosfery, w wyniku czego znacznie wzrasta tworzenie się ozonu, którego stężenie w powietrzu może przekraczać 1,3 mg/m3.

Ozon jest wysoce aktywną, alotropową formą tlenu. Powstawanie ozonu z tlenu wyraża równanie

3O2 \u003d 20 3 - 285 kJ / mol, (1)

z czego wynika, że ​​standardowa entalpia tworzenia ozonu jest dodatnia i równa 142,5 kJ/mol. Ponadto, jak pokazują współczynniki równania, w trakcie tej reakcji z trzech cząsteczek gazu powstają dwie cząsteczki, czyli entropia układu maleje. W rezultacie odchylenie standardowe energii Gibbsa w rozpatrywanej reakcji jest również dodatnie (163 kJ/mol). Zatem reakcja przemiany tlenu w ozon nie może przebiegać samorzutnie, do jej przeprowadzenia potrzebna jest energia. Reakcja odwrotna - rozpad ozonu zachodzi samorzutnie, ponieważ podczas tego procesu energia Gibbsa układu maleje. Innymi słowy, ozon jest niestabilną substancją, która szybko rekombinuje, zamieniając się w tlen cząsteczkowy:

20z = 302 + 285 kJ/mol. (2)

Szybkość reakcji zależy od temperatury, ciśnienia mieszaniny i stężenia w niej ozonu. W normalnej temperaturze i ciśnieniu reakcja przebiega powoli, w podwyższonej temperaturze rozkład ozonu przyspiesza. Przy niskich stężeniach (bez obcych zanieczyszczeń) w normalnych warunkach ozon rozkłada się raczej powoli. Przy wzroście temperatury do 100°C lub więcej szybkość rozkładu znacznie wzrasta. Mechanizm rozpadu ozonu, który obejmuje układy jednorodne i heterogeniczne, jest dość złożony i zależny od warunków zewnętrznych.

Główne właściwości fizyczne ozonu przedstawiono w tabeli 1.

Znajomość właściwości fizycznych ozonu jest niezbędna do jego prawidłowego wykorzystania w procesach technologicznych w stężeniach niewybuchowych, do syntezy i rozkładu ozonu w optymalnych bezpiecznych trybach oraz do oceny jego aktywności w różnych mediach.

Właściwości ozonu charakteryzuje jego aktywność wobec promieniowania o różnym składzie widmowym. Ozon intensywnie pochłania promieniowanie mikrofalowe, podczerwone i ultrafioletowe.

Ozon jest chemicznie agresywny i łatwo wchodzi w reakcje chemiczne. Reagując z substancjami organicznymi, w stosunkowo niskiej temperaturze wywołuje różnorodne reakcje utleniające. W szczególności opiera się to na bakteriobójczym działaniu ozonu, który służy do dezynfekcji wody. Procesy oksydacyjne inicjowane przez ozon mają często charakter łańcuchowy.

Aktywność chemiczna ozonu wynika w większym stopniu z faktu, że dysocjacja cząsteczki

0 3 -> 0 2 + O (3)

wymaga wydatku energii nieco ponad 1 eV. Ozon z łatwością przekazuje atom tlenu, który jest bardzo aktywny. W niektórych przypadkach cząsteczka ozonu może całkowicie przyłączyć się do cząsteczek organicznych, tworząc nietrwałe związki, które łatwo rozkładają się pod wpływem temperatury lub światła, tworząc różne związki zawierające tlen.

Reakcjom ozonu z substancjami organicznymi poświęcono wiele badań, w których wykazano, że ozon przyczynia się do udziału tlenu w procesach utleniania, że ​​niektóre reakcje utleniania rozpoczynają się w niższych temperaturach, gdy odczynniki traktuje się ozonowanym tlenem.

Ozon aktywnie reaguje ze związkami aromatycznymi, w tym przypadku reakcja może przebiegać zarówno z zniszczeniem jądra aromatycznego, jak i bez.

W reakcjach ozonu z sodem, potasem, rubidem, cezem, które przechodzą przez pośredni nietrwały kompleks M + Oˉ H + O3ˉ, po którym następuje reakcja z ozonem, powstają ozonki. Jon Оˉ 3 może również powstawać w reakcjach ze związkami organicznymi.

Do celów przemysłowych ozon pozyskuje się poprzez obróbkę powietrza atmosferycznego lub tlenu w specjalnych urządzeniach - ozonizatorach. Opracowano konstrukcje ozonatorów pracujących z podwyższoną częstotliwością prądu (500-2000 Hz) oraz ozonatorów z wyładowaniem kaskadowym, które nie wymagają wstępnego przygotowania powietrza (oczyszczania, suszenia) i chłodzenia elektrod. Wydajność energetyczna ozonu w nich sięga 20–40 g/kWh.

Zaletą ozonu w porównaniu z innymi utleniaczami jest to, że ozon można uzyskać w miejscu jego zużycia z tlenu atmosferycznego, co nie wymaga dostarczania odczynników, surowców itp. Wytwarzaniu ozonu nie towarzyszy uwalnianie kumulujących się substancji szkodliwych. Ozon jest łatwy do zneutralizowania. Koszt ozonu jest stosunkowo niski.

Spośród wszystkich znanych utleniaczy tylko tlen i ograniczona gama związków nadtlenkowych biorą udział w naturalnych bioprocesach.

Wstęp

Ozon (O 3) jest trójatomową modyfikacją tlenu (O 2), który w normalnych warunkach jest gazem. Ozon jest bardzo silnym utleniaczem, więc jego reakcje są zwykle bardzo szybkie i kompletne. Główne zalety stosowania ozonu do uzdatniania wody pitnej wynikają z jego natury: w wyniku jego reakcji powstaje jedynie tlen i produkty utleniania. Nie powstają szkodliwe produkty uboczne, takie jak związki chloroorganiczne.

Niebieskawy gazowy ozon (O 3) ma charakterystyczny zapach. Cząsteczka ozonu jest niestabilna. Ze względu na swoje właściwości samorozkładu ozon jest silnym utleniaczem i najskuteczniejszym środkiem do oczyszczania i dezynfekcji wody i powietrza. Silne właściwości utleniające umożliwiają wykorzystanie ozonu w celach przemysłowych do produkcji wielu substancji organicznych, do bielenia papieru, olejów itp. Ozon jest szeroko stosowany do usuwania manganu i żelaza, poprawiania smaku, eliminowania koloru i zapachu oraz usuwania niebezpiecznych dla środowiska związków organicznych. Zabija mikroorganizmy, dlatego ozon służy do oczyszczania wody i powietrza. Instalacje do oczyszczania wody i ozonowania powietrza rozpowszechniły się nie tylko w przemyśle, ale również w życiu codziennym.

Ozon jest stałym składnikiem atmosfery ziemskiej i odgrywa zasadniczą rolę w podtrzymywaniu na niej życia. W warstwach powierzchniowych atmosfery ziemskiej stężenie ozonu gwałtownie wzrasta. Ogólny stan ozonu w atmosferze jest zmienny i zmienia się wraz z porami roku. Ozon atmosferyczny odgrywa kluczową rolę w podtrzymywaniu życia na ziemi. Chroni Ziemię przed szkodliwym działaniem określonej roli promieniowania słonecznego, przyczyniając się w ten sposób do zachowania życia na planecie.

Konieczne jest zatem zbadanie, jaki wpływ na tkanki biologiczne może mieć ozon.

Ogólne właściwości ozonu

Ozon jest alotropową odmianą tlenu składającą się z trójatomowych cząsteczek O 3 . Jego cząsteczka jest diamagnetyczna i ma kanciasty kształt. Wiązanie w cząsteczce jest zdelokalizowane, trójśrodkowe

Strukturę cząsteczki ozonu można przedstawić na wiele sposobów. Na przykład połączenie dwóch skrajnych (lub rezonansowych) struktur. Każda z tych struktur nie istnieje w rzeczywistości (jest niejako „rysunkiem” cząsteczki), a rzeczywista cząsteczka jest czymś pomiędzy dwiema strukturami rezonansowymi.

Ryż. 1 Struktura ozonu

Oba wiązania O-O w cząsteczce ozonu mają tę samą długość 1,272 angstremów. Kąt między wiązaniami wynosi 116,78°. Centralny atom tlenu sp²-hybrydyzowany, ma jedną samotną parę elektronów. Cząsteczka jest polarna, moment dipolowy wynosi 0,5337 D.

Charakter wiązań chemicznych w ozonie decyduje o jego niestabilności (po pewnym czasie ozon samoistnie zamienia się w tlen: 2O3 -> 3O2) oraz dużej zdolności utleniającej (ozon jest zdolny do szeregu reakcji, w których tlen cząsteczkowy nie wchodzi). Utleniające działanie ozonu na substancje organiczne związane jest z powstawaniem rodników: RH + O3 RO2 + OH

Rodniki te inicjują rodnikowe reakcje łańcuchowe z cząsteczkami bioorganicznymi (lipidy, białka, kwasy nukleinowe), co prowadzi do śmierci komórki. Zastosowanie ozonu do sterylizacji wody pitnej opiera się na jego zdolności do zabijania zarazków. Ozon nie jest obojętny także dla organizmów wyższych. Długotrwałe narażenie na atmosferę zawierającą ozon (np. w gabinetach fizjoterapii i naświetlania kwarcem) może spowodować poważne uszkodzenie układu nerwowego. Dlatego ozon w dużych dawkach jest gazem toksycznym. Jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu obszaru roboczego wynosi 0,0001 mg/l. Zanieczyszczenie powietrza ozonem występuje podczas ozonowania wody, ze względu na jego małą rozpuszczalność.

Historia odkrycia

Ozon został po raz pierwszy odkryty w 1785 r. przez holenderskiego fizyka M. van Maruma dzięki charakterystycznemu zapachowi i właściwościom utleniającym, jakie nabywa powietrze po przejściu przez nie iskier elektrycznych, a także dzięki zdolności oddziaływania na rtęć w zwykłej temperaturze, w wyniku czego traci połysk i zaczyna przyklejać się do szkła. Jednak nie został opisany jako nowa substancja; van Marum uważał, że powstała specjalna „elektryczna materia”.

Termin ozon został zaproponowany przez niemieckiego chemika X. F. Schönbeina w 1840 r. ze względu na swój zapach, wszedł do słowników pod koniec XIX wieku. Wiele źródeł daje mu pierwszeństwo odkryciu ozonu w 1839 roku. W 1840 roku Schonbein wykazał zdolność ozonu do wypierania jodu z jodku potasu:

Fakt zmniejszania się objętości gazu podczas przemiany tlenu w ozon został udowodniony doświadczalnie przez Andrewsa i Teta przy użyciu szklanej rurki z manometrem wypełnionym czystym tlenem, do której wlutowano platynowe druty w celu wytworzenia wyładowania elektrycznego.

właściwości fizyczne.

Ozon to niebieski gaz, który można zobaczyć, patrząc przez znaczną warstwę ozonowanego tlenu o grubości do 1 metra. W stanie stałym ozon jest czarny z fioletowym odcieniem. Ciekły ozon ma ciemnoniebieski kolor; przezroczysty w warstwie nieprzekraczającej 2 mm. grubość; dość trwałe.

Nieruchomości:

§ Masa cząsteczkowa - 48 a.m.u.

§ Gęstość gazu w normalnych warunkach - 2,1445 g / dm³. Gęstość względna gazu dla tlenu 1,5; samolotem - 1,62

§ Gęstość cieczy w temperaturze -183 °C - 1,71 g/cm³

§ Temperatura wrzenia - -111,9 °C. (ciekły ozon ma 106 ° C.)

§ Temperatura topnienia - -197,2 ± 0,2°C (zwykle podawana temperatura topnienia -251,4°C jest błędna, gdyż jej wyznaczenie nie uwzględniało dużej zdolności ozonu do przechłodzenia).

§ Rozpuszczalność w wodzie w temperaturze 0°C – 0,394 kg/m³ (0,494 l/kg), jest 10-krotnie większa w porównaniu z tlenem.

§ W stanie gazowym ozon jest diamagnetyczny, w stanie ciekłym jest słabo paramagnetyczny.

§ Zapach jest ostry, specyficzny „metaliczny” (według Mendelejewa – „zapach raków”). W wysokich stężeniach pachnie chlorem. Zapach jest wyczuwalny już przy rozcieńczeniu 1:100 000.

Właściwości chemiczne.

O właściwościach chemicznych ozonu decyduje jego duża zdolność utleniania.

Cząsteczka O 3 jest niestabilna i przy wystarczającym stężeniu w powietrzu w normalnych warunkach samorzutnie zamienia się w O 2 w ciągu kilkudziesięciu minut wraz z wydzielaniem ciepła. Wzrost temperatury i spadek ciśnienia zwiększają szybkość przejścia do stanu dwuatomowego. Przy wysokich stężeniach przejście może być wybuchowe.

Ozon jest silnym środkiem utleniającym, znacznie bardziej reaktywnym niż tlen dwuatomowy. Utlenia prawie wszystkie metale (z wyjątkiem złota, platyny i irydu) do ich najwyższych stopni utlenienia.

Nieruchomości:

1) Utlenia wiele niemetali:

2) Ozon zwiększa stopień utlenienia tlenków:

3) Ozon reaguje z węglem w normalnej temperaturze, tworząc dwutlenek węgla:

4) Ozon nie reaguje z solami amonowymi, ale reaguje z amoniakiem, tworząc azotan amonu:

5) Ozon reaguje z siarczkami tworząc siarczany:

6) Za pomocą ozonu kwas siarkowy można otrzymać zarówno z siarki elementarnej, jak iz dwutlenku siarki:

7) Wszystkie trzy atomy tlenu w ozonie mogą reagować oddzielnie w reakcji chlorku cyny z kwasem solnym i ozonem:

8) W fazie gazowej ozon oddziałuje z siarkowodorem, tworząc dwutlenek siarki:

15) Ozon może być użyty do usunięcia manganu z wody w celu utworzenia osadu, który można oddzielić przez filtrację:

16) Ozon przekształca toksyczne cyjanki w mniej niebezpieczne cyjaniany:

17) Ozon może całkowicie rozłożyć mocznik

Metody otrzymywania ozonu

Ozon powstaje w wielu procesach, którym towarzyszy uwalnianie tlenu atomowego, np. podczas rozkładu nadtlenków, utleniania fosforu itp. W przemyśle otrzymuje się go z powietrza lub tlenu w ozonizatorach w wyniku działania wyładowania elektrycznego. O3 skrapla się łatwiej niż O2 i dlatego jest łatwy do oddzielenia. Ozon do ozonoterapii w medycynie pozyskiwany jest wyłącznie z czystego tlenu. Gdy powietrze jest napromieniowane twardym promieniowaniem ultrafioletowym, powstaje ozon. Ten sam proces zachodzi w górnych warstwach atmosfery, gdzie pod wpływem promieniowania słonecznego tworzy się i utrzymuje warstwa ozonowa.

Poniżej zajmiemy się pozyskiwaniem tlenu z powietrza, ale na razie przejdziemy do pomieszczenia, w którym pracują silniki elektryczne iw którym celowo wyłączyliśmy wentylację.

Silniki te same w sobie nie mogą służyć jako źródło zanieczyszczenia powietrza, ponieważ nic nie zużywają z powietrza i nie uwalniają niczego do powietrza. Jednak podczas oddychania tutaj odczuwa się pewne podrażnienie w gardle. Co stało się z powietrzem, które było czyste przed uruchomieniem silników?

W pomieszczeniu tym pracują tak zwane silniki kolektorowe. Na ruchomych stykach silnika - blaszkach - często tworzy się iskra. W iskrze w wysokiej temperaturze cząsteczki tlenu łączą się ze sobą, tworząc ozon (O 3).

Cząsteczka tlenu składa się z 2 atomów, które zawsze wykazują dwie wartościowości (0 = 0).

Jak wyobrazić sobie strukturę cząsteczki ozonu? Wartościowość tlenu nie może się zmienić: atomy tlenu w ozonie również muszą mieć podwójne wiązanie. Dlatego cząsteczka ozonu jest zwykle przedstawiana jako trójkąt, w rogach którego znajdują się 3 atomy tlenu.

Ozon- gaz o niebieskawym zabarwieniu i ostrym specyficznym zapachu. Powstawanie ozonu z tlenu zachodzi przy dużej absorpcji ciepła.

Słowo „ozon” pochodzi od greckiego „allos” – inny i „tropos” – obrót i oznacza powstawanie prostych substancji z tego samego pierwiastka.

Ozon jest alotropową odmianą tlenu. To jest prosta substancja. Jego cząsteczka składa się z 3 atomów tlenu. W technologii ozon jest wytwarzany w specjalnych urządzeniach zwanych ozonatorami.

W tych urządzeniach tlen przepuszcza się przez rurkę, w której umieszczona jest elektroda, podłączona do źródła prądu o wysokim napięciu. Druga elektroda to drut nawinięty na zewnątrz rurki. Pomiędzy elektrodami powstaje wyładowanie elektryczne, w którym z tlenu powstaje ozon. Tlen opuszczający ozonator zawiera około 15 procent ozonu.

Ozon powstaje również, gdy tlen jest wystawiony na działanie promieni pierwiastka radioaktywnego radu lub silnego strumienia promieni ultrafioletowych. Lampy kwarcowe, które są szeroko stosowane w medycynie, emitują promienie ultrafioletowe. Dlatego w pomieszczeniu, w którym od dłuższego czasu pracuje lampa kwarcowa, powietrze staje się duszące.

Ozon można również otrzymać chemicznie – poprzez działanie stężonego kwasu siarkowego na nadmanganian potasu lub utlenianie mokrego fosforu.

Cząsteczki ozonu są bardzo niestabilne i łatwo rozkładają się, tworząc tlen cząsteczkowy i atomowy (О 3 = O 2 + O). Ponieważ tlen atomowy niezwykle łatwo utlenia różne związki, ozon jest silnym środkiem utleniającym. W temperaturze pokojowej łatwo utlenia rtęć i srebro, które są dość stabilne w atmosferze tlenu.

Pod wpływem ozonu barwniki organiczne stają się bezbarwne, a wyroby gumowe ulegają zniszczeniu, tracą elastyczność i pękają przy lekkim ściśnięciu.

Substancje palne, takie jak eter, alkohol, gaz oświetleniowy zapalają się w kontakcie z silnie ozonowanym powietrzem. Zapala się również wata, przez którą przepuszczane jest ozonowane powietrze.

Silne właściwości utleniające ozonu są wykorzystywane do dezynfekcji powietrza i wody. Ozonowane powietrze, przepuszczane przez wodę, niszczy w niej bakterie chorobotwórcze oraz nieco poprawia jej smak i barwę.

Ozonowanie powietrza w celu niszczenia szkodliwych bakterii nie jest powszechnie stosowane, gdyż do skutecznego oczyszczenia powietrza niezbędne jest znaczne stężenie ozonu, aw wysokim stężeniu jest on szkodliwy dla zdrowia człowieka - powoduje ciężkie uduszenie.

W małych stężeniach ozon jest nawet przyjemny. Dzieje się tak np. po burzy, kiedy z tlenu powietrza tworzy się ozon w postaci ogromnej iskry elektrycznej błyskającej błyskawicy, która stopniowo rozprzestrzenia się w atmosferze, powodując lekkie, przyjemne uczucie podczas oddychania. To samo doświadczamy w lesie, zwłaszcza w gęstym lesie sosnowym, gdzie pod wpływem tlenu różne żywice organiczne utleniają się z uwolnieniem ozonu. Szczególnie łatwo utlenia się terpentyna, która jest częścią żywicy drzewa iglastego. Dlatego powietrze w lasach iglastych zawsze zawiera pewną ilość ozonu.

U zdrowego człowieka powietrze lasu sosnowego wywołuje przyjemne doznania. A dla osoby z chorymi płucami to powietrze jest przydatne i niezbędne do leczenia. Państwo sowieckie wykorzystuje bogate lasy sosnowe w różnych regionach naszego kraju i tworzy tam sanatoria lecznicze.