Ozone dans la désignation du tableau périodique. Un ozone si différent : cinq faits sur un gaz qui peut sauver et tuer

OZONE O3 (du grec odeur d'ozone) est une modification allotropique de l'oxygène qui peut exister dans les trois états d'agrégation. L'ozone est un composé instable, et même lorsqu'il température ambiante se décompose lentement en oxygène moléculaire, mais l'ozone n'est pas un radical.

Propriétés physiques

Poids moléculaire = 47,9982 g/mol. L'ozone gazeux a une densité de 2.144 10-3 g/cm3 à une pression de 1 atm et 29°C.

L'ozone est une substance spéciale. Il est extrêmement instable et, avec une concentration croissante, se disproportionne facilement selon régime général: 2O3 -\u003e 3O2 Sous forme gazeuse, l'ozone a une teinte bleuâtre, perceptible lorsque la teneur en ozone dans l'air est de 15 à 20%.

L'ozone dans des conditions normales est un gaz avec une odeur piquante. A très faible concentration, l'odeur d'ozone est perçue comme une fraîcheur agréable, mais à concentration croissante elle devient désagréable. L'odeur du linge gelé est l'odeur de l'ozone. Il est facile de s'y habituer.

Sa quantité principale est concentrée dans la soi-disant "ceinture d'ozone" à une altitude de 15 à 30 km. A la surface de la terre, la concentration d'ozone est bien moindre et absolument sans danger pour les êtres vivants ; il y a même une opinion que son absence complète affecte également négativement les performances d'une personne.

À des concentrations d'environ 10 MPC, l'ozone est très bien ressenti, mais après quelques minutes, la sensation disparaît presque complètement. Ceci doit être gardé à l'esprit lorsque vous travaillez avec.

Cependant, l'ozone assure également la préservation de la vie sur Terre, car. La couche d'ozone retient la partie la plus nocive pour les organismes vivants et les plantes du rayonnement UV du Soleil avec une longueur d'onde inférieure à 300 nm, ainsi que le CO2 absorbe le rayonnement infrarouge de la Terre, empêchant son refroidissement.

L'ozone est plus soluble que l'oxygène dans l'eau. Dans l'eau, l'ozone se décompose beaucoup plus rapidement que dans la phase gazeuse, et la présence d'impuretés, en particulier d'ions métalliques, a un effet exceptionnellement important sur la vitesse de décomposition.

Fig. 1. La décomposition de l'ozone en divers types eau à une température de 20 ° C (1 - bidistillé; 2 - distillat; 3 - eau du robinet; 4 - eau de lac filtrée)

L'ozone est bien adsorbé par le gel de silice et le gel d'alumine. A une pression partielle d'ozone, par exemple 20 mm Hg. Art., et à 0°C, le gel de silice absorbe environ 0,19% d'ozone en poids. À basses températures l'adsorption est nettement réduite. A l'état adsorbé, l'ozone est très stable. Le potentiel d'ionisation de l'ozone est de 12,8 eV.

Propriétés chimiques de l'ozone

Ils diffèrent par deux caractéristiques principales - l'instabilité et la capacité d'oxydation. Mélangé à l'air en petites concentrations, il se décompose relativement lentement, mais à mesure que la température augmente, sa décomposition s'accélère et devient très rapide à des températures supérieures à 100°C.

La présence de NO2, Cl dans l'air, ainsi que l'effet catalytique des oxydes métalliques - argent, cuivre, fer, manganèse - accélèrent la décomposition de l'ozone. L'ozone a des propriétés oxydantes si fortes car l'un des atomes d'oxygène est très facilement séparé de sa molécule. Passe facilement dans l'oxygène.

L'ozone oxyde la plupart des métaux à des températures ordinaires. Les solutions aqueuses acides d'ozone sont assez stables ; dans les solutions alcalines, l'ozone est rapidement détruit. Les métaux à valence variable (Mn, Co, Fe, etc.), de nombreux oxydes, peroxydes et hydroxydes détruisent efficacement l'ozone. Majorité surfaces métalliques recouvert d'un film d'oxyde dans l'état de valence le plus élevé du métal (par exemple, PbO2, AgO ou Ag2O3, HgO).

L'ozone oxyde tous les métaux, à l'exception de l'or et des métaux du groupe du platine, réagit avec la plupart des autres éléments, décompose les halogénures d'hydrogène (sauf HF), convertit les oxydes inférieurs en oxydes supérieurs, etc.

Il n'oxyde pas l'or, le platine, l'iridium, l'alliage 75%Fe + 25%Cr. Il convertit le sulfure de plomb noir PbS en sulfate blanc PbSO4, l'anhydride d'arsenic As2O3 en arsenic As2O5, etc.

La réaction de l'ozone avec les ions métalliques de valence variable (Mn, Cr et Co) dans dernières années trouve utilisation pratique pour la synthèse d'intermédiaires pour colorants, vitamine PP (acide isonicotinique), etc. Les mélanges de sels de manganèse et de chrome dans une solution acide contenant un composé oxydable (par exemple, les méthylpyridines) sont oxydés par l'ozone. Dans ce cas, les ions Cr3+ passent dans Cr6+ et oxydent les méthylpyridines uniquement au niveau des groupes méthyle. En l'absence de sels métalliques, le noyau à prédominance aromatique est détruit.

L'ozone réagit également avec de nombreux gaz présents dans l'atmosphère. Le sulfure d'hydrogène H2S, lorsqu'il est combiné à l'ozone, libère du soufre libre, l'anhydride sulfureux SO2 se transforme en SO3 sulfurique ; oxyde nitreux N2O - en NO, l'oxyde nitrique NO est rapidement oxydé en NO2, à son tour NO2 réagit également avec l'ozone, et finalement N2O5 est formé ; ammoniac NH3 - en sel d'ammonium azoté NH4NO3.

L'une des réactions les plus importantes de l'ozone avec substances inorganiques- décomposition de l'iodure de potassium. Cette réaction est largement utilisée pour la détermination quantitative de l'ozone.

Dans certains cas, l'ozone réagit également avec des substances solides, formant des ozonides. Ozonides isolés métaux alcalins, métaux alcalino-terreux: strontium, baryum et la température de leur stabilisation augmente dans la série indiquée; Ca(O3) 2 est stable à 238 K, Ba(O3) 2 à 273 K. Les ozonides se décomposent en superperoxyde, par exemple NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Divers ozonides sont également formés dans les réactions de l'ozone avec des composés organiques.

L'ozone oxyde de nombreuses substances organiques, hydrocarbures saturés, insaturés et cycliques. De nombreux travaux ont été publiés sur l'étude de la composition des produits de réaction de l'ozone avec divers Hydrocarbures aromatiques: benzène, xylènes, naphtalène, phénanthrène, anthracène, benzanthracène, diphénylamine, quinoléine, acide acrylique et autres Il blanchit l'indigo et de nombreux autres colorants organiques, grâce auxquels il est même utilisé pour blanchir les tissus.

La vitesse de réaction de l'ozone avec une double liaison C=C est 100 000 fois plus rapide que la vitesse de réaction de l'ozone avec une seule Connexion CC. Par conséquent, les caoutchoucs et les caoutchoucs sont principalement affectés par l'ozone. L'ozone réagit avec la double liaison pour former un complexe intermédiaire :

Cette réaction se déroule assez rapidement déjà à des températures inférieures à 0°C. Dans le cas des composés saturés, l'ozone est l'initiateur de la réaction d'oxydation habituelle :

L'interaction de l'ozone avec certains colorants organiques, qui émettent une forte fluorescence en présence d'ozone dans l'air, est intéressante. Il s'agit par exemple de l'eichrosine, de la riboflavine et du luminol (triaminophtalhydrazide), et notamment de la rhodamine-B et, de manière similaire, de la rhodamine-C.

Haute propriétés oxydantes l'ozone, détruisant les substances organiques et oxydant les métaux (en particulier le fer) en une forme insoluble, la capacité de décomposer les composés gazeux solubles dans l'eau, de saturer les solutions aqueuses en oxygène, la faible persistance de l'ozone dans l'eau et l'autodestruction de ses propriétés dangereuses pour humains - tout cela fait de l'ozone la substance la plus attrayante pour la préparation de l'eau domestique et le traitement de diverses eaux usées.

Synthèse d'ozone

L'ozone se forme dans un milieu gazeux contenant de l'oxygène s'il existe des conditions dans lesquelles l'oxygène se dissocie en atomes. Ceci est possible dans toutes les formes de décharge électrique : lueur, arc, étincelle, couronne, surface, barrière, sans électrode, etc. La principale cause de dissociation est la collision de l'oxygène moléculaire avec des électrons accélérés dans un champ électrique.

Outre la décharge, la dissociation de l'oxygène est provoquée par le rayonnement UV de longueur d'onde inférieure à 240 nm et diverses particules de haute énergie : particules alpha, bêta, gamma, rayons X etc. L'ozone est également produit par l'électrolyse de l'eau.

Dans presque toutes les sources de formation d'ozone, il existe un groupe de réactions à la suite desquelles l'ozone se décompose. Ils interfèrent avec la formation d'ozone, mais ils existent vraiment et il faut en tenir compte. Cela comprend la décomposition thermique dans le volume et sur les parois du réacteur, ses réactions avec les radicaux et les particules excitées, les réactions avec les additifs et les impuretés pouvant entrer en contact avec l'oxygène et l'ozone.

Le mécanisme complet consiste en un nombre important de réactions. Les installations réelles, quel que soit le principe sur lequel elles fonctionnent, affichent des coûts énergétiques élevés pour la production d'ozone. L'efficacité du générateur d'ozone dépend de la puissance - totale ou active - calculée par unité de masse de l'ozone généré.

décharge barrière

Une décharge à barrière est comprise comme une décharge qui se produit entre deux diélectriques ou un diélectrique et un métal. Du fait que le circuit électrique est coupé par un diélectrique, l'alimentation n'est fournie que courant alternatif. Pour la première fois, un ozonateur proche des modernes est proposé en 1897 par Siemens.

À faible puissance, l'ozoniseur ne peut pas être refroidi, car la chaleur dégagée est emportée avec le flux d'oxygène et d'ozone. Dans la production industrielle, l'ozone est également synthétisé dans les ozoniseurs à arc (torches à plasma), dans les générateurs d'ozone incandescent (lasers) et les décharges de surface.

Méthode photochimique

La majeure partie de l'ozone produit sur Terre est produite dans la nature par des processus photochimiques. Dans l'activité humaine pratique, les méthodes de synthèse photochimique jouent un rôle moindre que les synthèses dans une décharge à barrière. Le domaine principal de leur utilisation est d'obtenir des concentrations moyennes et faibles d'ozone. De telles concentrations d'ozone sont requises, par exemple, lors du test de produits en caoutchouc pour la résistance à la fissuration sous l'action de l'ozone atmosphérique. En pratique, pour la production d'ozone par ce procédé, on utilise des lampes au mercure et au xénon excimère.

Méthode de synthèse électrolytique

La première mention de la formation d'ozone dans les processus électrolytiques remonte à 1907. Cependant, le mécanisme de sa formation reste à ce jour peu clair.

Habituellement, des solutions aqueuses d'acide perchlorique ou sulfurique sont utilisées comme électrolyte, les électrodes sont en platine. L'utilisation d'acides marqués à l'O18 a montré qu'ils ne cèdent pas leur oxygène lors de la formation d'ozone. Par conséquent, le schéma brut ne doit prendre en compte que la décomposition de l'eau:

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

avec formation intermédiaire possible d'ions ou de radicaux.

La formation d'ozone sous l'action des rayonnements ionisants

L'ozone se forme dans un certain nombre de processus accompagnés par l'excitation d'une molécule d'oxygène soit par la lumière, soit par champ électrique. Lorsque l'oxygène est irradié par un rayonnement ionisant, des molécules excitées peuvent également apparaître et la formation d'ozone est observée. La formation d'ozone sous l'action de rayonnements ionisants n'a pas encore été utilisée pour la synthèse d'ozone.

Formation d'ozone dans le domaine des micro-ondes

Lorsqu'un jet d'oxygène a été passé à travers le champ de micro-ondes, la formation d'ozone a été observée. Ce procédé a été peu étudié, bien que des générateurs basés sur ce phénomène soient souvent utilisés en laboratoire.

L'utilisation de l'ozone dans la vie quotidienne et son impact sur l'homme

Ozonation de l'eau, de l'air et d'autres substances

L'eau ozonée ne contient pas d'halométhanes toxiques - impuretés typiques de la stérilisation de l'eau au chlore. Le processus d'ozonation est réalisé dans des bains bouillonnants ou des mélangeurs, dans lesquels de l'eau purifiée à partir de suspensions est mélangée avec de l'air ou de l'oxygène ozonisé. L'inconvénient du procédé est la destruction rapide de l'O3 dans l'eau (demi-vie 15-30 minutes).

L'ozonation est également utilisée dans Industrie alimentaire pour la stérilisation des réfrigérateurs, des entrepôts, l'élimination d'une odeur désagréable ; dans la pratique médicale - pour la désinfection des plaies ouvertes et le traitement de certaines maladies chroniques (ulcères trophiques, maladies fongiques), ozonisation du sang veineux, solutions physiologiques.

Les ozoniseurs modernes, dans lesquels l'ozone est produit au moyen d'une décharge électrique dans l'air ou dans l'oxygène, se composent de générateurs d'ozone et de sources d'énergie et sont partie intégrante installations d'ozonateur, y compris, outre les ozoniseurs, les dispositifs auxiliaires.

L'ozone est actuellement le gaz utilisé dans les technologies dites ozone : purification et préparation boire de l'eau, nettoyage Eaux usées(effluents domestiques et industriels), gaz résiduaires, etc.

Selon la technologie d'utilisation de l'ozone, la productivité du générateur d'ozone peut aller de fractions de gramme à des dizaines de kilogrammes d'ozone par heure. Des ozoniseurs spéciaux sont utilisés pour la stérilisation au gaz des instruments médicaux et du petit équipement. La stérilisation est effectuée dans un environnement ozone-oxygène humidifié artificiellement qui remplit la chambre de stérilisation. Le cycle de stérilisation consiste en l'étape de remplacement de l'air dans la chambre de stérilisation par un mélange ozone-oxygène humidifié, l'étape d'exposition à la stérilisation et l'étape de remplacement du mélange ozone-oxygène dans la chambre par de l'air microbiologiquement purifié.

Les ozoniseurs utilisés en médecine pour l'ozonothérapie ont une large gamme de régulation de la concentration du mélange ozone-oxygène. La précision garantie de la concentration générée du mélange ozone-oxygène est contrôlée par le système d'automatisation de l'ozoniseur et est automatiquement maintenue.

L'effet biologique de l'ozone

L'effet biologique de l'ozone dépend de la méthode d'application, de la dose et de la concentration. Bon nombre de ses effets apparaissent à des degrés divers dans différentes plages de concentration. La base de l'effet thérapeutique de la thérapie à l'ozone est l'utilisation de mélanges ozone-oxygène. Le potentiel redox élevé de l'ozone provoque son effet thérapeutique systémique (restauration de l'homéostasie de l'oxygène) et local (désinfectant prononcé).

Pour la première fois, l'ozone antiseptique a été utilisé par A. Wolff en 1915 pour le traitement des plaies infectées. Ces dernières années, la thérapie à l'ozone a été utilisée avec succès dans presque tous les domaines de la médecine: en chirurgie d'urgence et purulente, en thérapie générale et infectieuse, en gynécologie, en urologie, en gastro-entérologie, en dermatologie, en cosmétologie, etc. L'utilisation de l'ozone est due à son spectre unique des effets sur le corps, incl. immunomodulateur, anti-inflammatoire, bactéricide, antiviral, fongicide, etc.

Cependant, on ne peut nier que les méthodes d'utilisation de l'ozone en médecine, malgré les avantages évidents de nombreux indicateurs biologiques, n'ont pas encore été largement utilisées. Selon les données de la littérature, des concentrations élevées d'ozone sont absolument bactéricides pour presque toutes les souches de micro-organismes. Par conséquent, l'ozone est utilisé dans la pratique clinique comme antiseptique universel dans la réhabilitation des foyers infectieux et inflammatoires d'étiologie et de localisation diverses.

Il existe des données dans la littérature sur Efficacité accrue préparations antiseptiques après leur ozonation dans le traitement des maladies chirurgicales purulentes aiguës.

Conclusions concernant l'utilisation domestique de l'ozone

Tout d'abord, il est nécessaire de confirmer sans condition le fait de l'utilisation de l'ozone dans la pratique de la guérison dans de nombreux domaines de la médecine, en tant qu'agent thérapeutique et désinfectant, mais il n'est pas encore possible de parler de son utilisation généralisée.

L'ozone est perçu par une personne avec le moins d'effets secondaires. manifestations allergiques. Et même si dans la littérature on peut trouver des mentions d'intolérance individuelle à l'O3, ces cas ne peuvent pas être comparés, par exemple, avec des médicaments antibactériens contenant du chlore et d'autres halogénés.

L'ozone est l'oxygène triatomique et est le plus respectueux de l'environnement. Qui ne connaît pas son odeur de "fraîcheur" - les chaudes journées d'été après un orage ?! Sa présence constante dans l'atmosphère terrestre est ressentie par tout organisme vivant.

L'examen est basé sur des documents provenant d'Internet.

L'ozone est un gaz. Contrairement à beaucoup d'autres, il n'est pas transparent, mais a couleur caractéristique et même l'odeur. Il est présent dans notre atmosphère et est l'un de ses composants les plus importants. Quelle est la densité de l'ozone, sa masse et ses autres propriétés ? Quel est son rôle dans la vie de la planète ?

gaz bleu

En chimie, l'ozone n'a pas de place distincte dans le tableau périodique. C'est parce que ce n'est pas un élément. L'ozone est une modification allotropique ou une variation de l'oxygène. Comme dans O2, sa molécule est constituée uniquement d'atomes d'oxygène, mais n'en a pas deux, mais trois. Par conséquent il formule chimique ressemble à O3.

L'ozone est un gaz couleur bleue. Il a une odeur piquante distincte rappelant le chlore si la concentration est trop élevée. Vous souvenez-vous de l'odeur de fraîcheur sous la pluie ? C'est l'ozone. Grâce à cette propriété, il tire son nom, car de la langue grecque ancienne «ozone» signifie «odeur».

La molécule de gaz est polaire, les atomes qu'elle contient sont connectés à un angle de 116,78°. L'ozone se forme lorsqu'un atome d'oxygène libre est attaché à une molécule d'O2. Cela se produit lors de diverses réactions, par exemple l'oxydation du phosphore, une décharge électrique ou la décomposition des peroxydes, au cours desquelles des atomes d'oxygène sont libérés.

Propriétés de l'ozone

Dans des conditions normales, l'ozone existe à un poids moléculaire de près de 48 g/mol. Il est diamagnétique, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être attiré par un aimant, tout comme l'argent, l'or ou l'azote. La densité de l'ozone est de 2,1445 g/dm³.

A l'état solide, l'ozone acquiert une couleur noir bleuté, à l'état liquide, une couleur indigo proche du violet. Le point d'ébullition est de 111,8 degrés Celsius. A une température de zéro degré, il se dissout dans l'eau (uniquement dans l'eau pure) dix fois mieux que l'oxygène. Il se mélange bien avec l'azote, le fluor, l'argon et, dans certaines conditions, avec l'oxygène.

Sous l'action d'un certain nombre de catalyseurs, il s'oxyde facilement, tout en libérant des atomes d'oxygène libres. En se connectant avec lui, il s'enflamme immédiatement. La substance est capable d'oxyder presque tous les métaux. Seuls le platine et l'or ne se prêtent pas à son action. Il détruit divers composés organiques et aromatiques. Au contact de l'ammoniac, il forme du nitrite d'ammonium, détruit les doubles liaisons carbonées.

Étant présent dans l'atmosphère à des concentrations élevées, l'ozone se décompose spontanément. Dans ce cas, de la chaleur est libérée et une molécule d'O2 se forme. Plus sa concentration est élevée, plus la réaction de dégagement de chaleur est forte. Lorsque la teneur en ozone est supérieure à 10 %, cela s'accompagne d'une explosion. Avec une température croissante et une pression décroissante, ou en contact avec des substances organiques, la décomposition de l'O3 se produit plus rapidement.

Historique de la découverte

En chimie, l'ozone n'était connu qu'au 18ème siècle. Il a été découvert en 1785 grâce à l'odeur que le physicien Van Marum a entendue à côté d'une machine électrostatique en fonctionnement. Un autre 50 ans plus tard n'apparaissait en aucune façon dans les expériences et recherches scientifiques.

Le scientifique Christian Schönbein a étudié l'oxydation du phosphore blanc en 1840. Au cours des expériences, il a réussi à isoler une substance inconnue, qu'il a appelée "ozone". Le chimiste s'est attaqué à l'étude de ses propriétés et a décrit les méthodes d'obtention du gaz nouvellement découvert.

Bientôt, d'autres scientifiques ont rejoint la recherche de la substance. Le célèbre physicien Nikola Tesla a même construit le premier de l'histoire.L'utilisation industrielle de l'O3 a commencé à la fin du XIXe siècle avec l'avènement des premières installations d'alimentation en eau potable des habitations. La substance a été utilisée pour la désinfection.

Ozone dans l'atmosphère

Notre Terre est entourée d'une enveloppe d'air invisible - l'atmosphère. Sans elle, la vie sur la planète serait impossible. Composants air atmosphérique: oxygène, ozone, azote, hydrogène, méthane et autres gaz.

L'ozone n'existe pas par lui-même et n'apparaît qu'à la suite de réactions chimiques. Près de la surface de la Terre, il se forme à cause des décharges électriques de la foudre lors d'un orage. De manière non naturelle, il apparaît en raison des émissions de gaz d'échappement des voitures, des usines, des vapeurs d'essence et de l'action des centrales thermiques.

L'ozone dans les couches inférieures de l'atmosphère est appelé surface ou troposphérique. Il y en a aussi une stratosphérique. Il surgit sous l'influence rayonnement ultraviolet venant du Soleil. Il se forme à une distance de 19 à 20 kilomètres au-dessus de la surface de la planète et s'étend jusqu'à une hauteur de 25 à 30 kilomètres.

L'O3 stratosphérique forme la couche d'ozone de la planète, qui la protège du puissant rayonnement solaire. Il absorbe environ 98 % du rayonnement ultraviolet avec une longueur d'onde suffisante pour provoquer des cancers et des brûlures.

Consommation de substances

L'ozone est un excellent oxydant et destructeur. Cette propriété a longtemps été utilisée pour purifier l'eau potable. La substance a un effet néfaste sur les bactéries et les virus dangereux pour l'homme et, lorsqu'elle est oxydée, elle-même se transforme en oxygène inoffensif.

Il peut tuer même les organismes résistants au chlore. De plus, il est utilisé pour purifier les eaux usées des environnement produits pétroliers, sulfures, phénols, etc. De telles pratiques sont courantes principalement aux États-Unis et dans certains pays européens.

L'ozone est utilisé en médecine pour la désinfection des instruments, dans l'industrie il est utilisé pour blanchir le papier, purifier les huiles, obtenir diverses substances. L'utilisation d'O3 pour purifier l'air, l'eau et les locaux s'appelle l'ozonation.

L'ozone et l'homme

Malgré toutes ses propriétés utiles, l'ozone peut être dangereux pour l'homme. S'il y a plus de gaz dans l'air qu'une personne ne peut tolérer, l'empoisonnement ne peut être évité. En Russie, il taux admissible est de 0,1 µg/l.

Si cette limite est dépassée, des signes typiques d'intoxication chimique apparaissent, tels que mal de crâne, irritation des muqueuses, vertiges. L'ozone réduit la résistance du corps aux infections transmises par les voies respiratoires et réduit également la pression artérielle. À des concentrations de gaz supérieures à 8-9 μg / l, un œdème pulmonaire et même la mort sont possibles.

En même temps, il est assez facile de reconnaître l'ozone dans l'air. L'odeur de "fraîcheur", de chlore ou d'"écrevisse" (comme le prétendait Mendeleïev) est clairement audible même avec une faible teneur en substance.

Ci-dessous, nous nous attarderons sur l'obtention d'oxygène de l'air, mais pour l'instant nous irons dans la pièce où fonctionnent les moteurs électriques et dans laquelle nous avons délibérément éteint la ventilation.

À eux seuls, ces moteurs ne peuvent pas constituer une source de pollution de l'air, car ils ne consomment rien de l'air et ne rejettent rien dans l'air. Cependant, en respirant ici, une certaine irritation de la gorge se fait sentir. Qu'est-il arrivé à l'air qui était pur avant le démarrage des moteurs ?

Les moteurs dits collecteurs fonctionnent dans cette pièce. Sur les contacts mobiles du moteur - lamelles - une étincelle se forme souvent. Dans une étincelle à haute température, les molécules d'oxygène se combinent entre elles pour former de l'ozone (O 3).

La molécule d'oxygène est constituée de 2 atomes, qui présentent toujours deux valences (0 = 0).

Comment imaginer la structure de la molécule d'ozone ? La valence de l'oxygène ne peut pas changer : les atomes d'oxygène dans l'ozone doivent également avoir une double liaison. Par conséquent, la molécule d'ozone est généralement représentée par un triangle, dans les coins duquel se trouvent 3 atomes d'oxygène.

Ozone- gaz de couleur bleutée avec une forte odeur spécifique. La formation d'ozone à partir d'oxygène se produit avec une grande absorption de chaleur.

Le mot « ozone » vient du grec « allos » - autre et « tropos » - tour et signifie formation. substances simples du même élément.

L'ozone est une modification allotropique de l'oxygène. Il s'agit d'une substance simple. Sa molécule est constituée de 3 atomes d'oxygène. En technologie, l'ozone est produit dans des dispositifs spéciaux appelés ozoniseurs.

Dans ces dispositifs, l'oxygène passe à travers un tube dans lequel est placée une électrode, reliée à une source de courant haute tension. La deuxième électrode est un fil enroulé à l'extérieur du tube. Une décharge électrique est créée entre les électrodes, dans laquelle l'ozone est formé à partir de l'oxygène. L'oxygène sortant de l'ozonateur contient environ 15 % d'ozone.

L'ozone se forme également lorsque l'oxygène est exposé aux rayons de l'élément radioactif radium ou à un fort flux de rayons ultraviolets. Les lampes à quartz, largement utilisées en médecine, émettent rayons ultra-violets. C'est pourquoi dans la pièce où j'ai longtemps travaillé lampe à quartz l'air devient suffocant.

L'ozone peut également être obtenu chimiquement - par l'action de l'acide sulfurique concentré sur le permanganate de potassium ou par l'oxydation du phosphore humide.

Les molécules d'ozone sont très instables et se décomposent facilement pour former de l'oxygène moléculaire et atomique (О 3 = O 2 + O). Étant donné que l'oxygène atomique oxyde très facilement divers composés, l'ozone est un agent oxydant puissant. À température ambiante, il oxyde facilement le mercure et l'argent, qui sont assez stables dans une atmosphère d'oxygène.

Sous l'influence de l'ozone, les colorants organiques deviennent incolores et les produits en caoutchouc sont détruits, perdent leur élasticité et se fissurent lorsqu'ils sont légèrement comprimés.

Les substances combustibles telles que l'éther, l'alcool, le gaz d'éclairage s'enflamment au contact de l'air fortement ozoné. La ouate de coton à travers laquelle passe l'air ozonisé s'enflamme également.

Les fortes propriétés oxydantes de l'ozone sont utilisées pour désinfecter l'air et l'eau. L'air ozonisé, traversant l'eau, détruit les bactéries pathogènes qu'elle contient et améliore quelque peu son goût et sa couleur.

L'ozonation de l'air dans le but de détruire les bactéries nocives n'est pas largement utilisée, car une concentration importante d'ozone est nécessaire pour une purification efficace de l'air et, à forte concentration, elle est nocive pour la santé humaine - elle provoque une suffocation grave.

A petites concentrations, l'ozone est même agréable. Cela se produit, par exemple, après un orage, lorsque l'ozone se forme à partir de l'oxygène de l'air dans une énorme étincelle électrique d'éclairs clignotants, qui se diffuse progressivement dans l'atmosphère, provoquant une sensation légère et agréable lors de la respiration. On vit la même chose en forêt, notamment dans une pinède dense où, sous l'influence de l'oxygène, diverses résines organiques s'oxydent avec dégagement d'ozone. La térébenthine, qui fait partie de la résine conifère, s'oxyde particulièrement facilement. C'est pourquoi dans forêts de conifères L'air contient toujours une certaine quantité d'ozone.

À personne en bonne santé l'air d'une forêt de pins provoque une sensation agréable. Et pour une personne souffrant de poumons malades, cet air est utile et nécessaire au traitement. L'État soviétique utilise les riches forêts de pins dans diverses régions de notre pays et y crée des sanatoriums médicaux.

L'ozone (Oz) est un gaz incolore à l'odeur piquante et irritante. Masse moléculaire 48 g/mol, masse volumique par rapport à l'air 1,657 kg/m. La concentration d'ozone dans l'air au seuil de l'odorat atteint 1 mg/m. À de faibles concentrations au niveau de 0,01-0,02 mg/m (5 fois inférieures à la concentration maximale autorisée pour l'homme), l'ozone donne à l'air une odeur caractéristique de fraîcheur et de pureté. Ainsi, par exemple, après un orage, la subtile odeur d'ozone est invariablement associée à un air pur.

On sait que la molécule d'oxygène est constituée de 2 atomes : 0 2 . Dans certaines conditions, une molécule d'oxygène peut se dissocier, c'est-à-dire décomposer en 2 atomes distincts. Dans la nature, ces conditions sont : créées lors d'un orage lors de décharges d'électricité atmosphérique et dans couches supérieures atmosphère, sous l'influence du rayonnement ultraviolet du soleil (la couche d'ozone de la Terre). Cependant, l'atome d'oxygène ne peut pas exister séparément et tend à se regrouper. Au cours d'un tel réarrangement, des molécules à 3 atomes se forment.

Une molécule composée de 3 atomes d'oxygène, appelée ozone ou oxygène activé, est modification allotropique l'oxygène et a formule moléculaire 0 3 (d = 1,28 A, q = 11,6,5°).

Il convient de noter que la liaison du troisième atome dans la molécule d'ozone est relativement faible, ce qui provoque l'instabilité de la molécule dans son ensemble et sa tendance à l'auto-dégradation. C'est à cause de cette propriété que l'ozone est un agent oxydant puissant et un désinfectant exceptionnellement efficace.

L'ozone est largement distribué dans la nature. Il se forme toujours dans l'air lors d'un orage dû à l'électricité atmosphérique, ainsi que sous l'influence du rayonnement à ondes courtes et des flux de particules rapides lors de la désintégration naturelle des substances radioactives dans réactions nucléaires, rayonnement cosmique, etc. La formation d'ozone se produit également lors de l'évaporation de l'eau de grandes surfaces, notamment la fonte des neiges, l'oxydation des substances résineuses et l'oxydation photochimique des hydrocarbures insaturés et des alcools. La formation accrue d'ozone dans l'air des forêts de conifères et au bord de la mer s'explique par l'oxydation de la résine des arbres et des algues. La soi-disant ozonosphère, qui se forme dans la haute atmosphère, est couche protectrice biosphère terrestre en raison du fait que l'ozone absorbe intensivement le rayonnement UV biologiquement actif du soleil (avec une longueur d'onde inférieure à 290 nm).

L'ozone est introduit dans la couche de surface de l'atmosphère depuis la basse stratosphère. La concentration d'ozone dans l'atmosphère varie de 0,08 à 0,12 mg/m. Cependant, avant la maturation des cumulus, l'ionisation de l'atmosphère augmente, ce qui entraîne une augmentation significative de la formation d'ozone, sa concentration dans l'air pouvant dépasser 1,3 mg/m3.

L'ozone est une forme d'oxygène allotropique hautement active. La formation d'ozone à partir d'oxygène est exprimée par l'équation

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

d'où il résulte que l'enthalpie standard de formation d'ozone est positive et égale à 142,5 kJ/mol. De plus, comme le montrent les coefficients de l'équation, au cours de cette réaction, deux molécules sont obtenues à partir de trois molécules de gaz, c'est-à-dire que l'entropie du système diminue. En conséquence, l'écart type de l'énergie de Gibbs dans la réaction considérée est également positif (163 kJ/mol). Ainsi, la réaction de conversion de l'oxygène en ozone ne peut pas se dérouler spontanément, il faut de l'énergie pour sa mise en oeuvre. La réaction inverse - la désintégration de l'ozone se déroule spontanément, car au cours de ce processus, l'énergie de Gibbs du système diminue. En d'autres termes, l'ozone est une substance instable qui se recombine rapidement en se transformant en oxygène moléculaire :

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

La vitesse de réaction dépend de la température, de la pression du mélange et de la concentration d'ozone qu'il contient. À température et pression normales, la réaction se déroule lentement ; à des températures élevées, la décomposition de l'ozone s'accélère. À de faibles concentrations (sans impuretés étrangères) dans des conditions normales, l'ozone se décompose plutôt lentement. Avec une augmentation de la température à 100°C ou plus, la vitesse de décomposition augmente de manière significative. Le mécanisme de désintégration de l'ozone, qui implique des systèmes homogènes et hétérogènes, est assez complexe et dépend des conditions extérieures.

Les principales propriétés physiques de l'ozone sont présentées dans le tableau 1.

La connaissance des propriétés physiques de l'ozone est nécessaire pour son utilisation correcte dans des processus technologiques à des concentrations non explosives, pour la synthèse et la décomposition de l'ozone dans des modes de sécurité optimaux et pour évaluer son activité dans divers milieux.

Les propriétés de l'ozone sont caractérisées par son activité vis-à-vis des rayonnements de composition spectrale différente. L'ozone absorbe intensément les rayonnements micro-ondes, infrarouges et ultraviolets.

L'ozone est chimiquement agressif et entre facilement dans les réactions chimiques. Réagissant avec des substances organiques, il provoque diverses réactions d'oxydation à une température relativement basse. Ceci, en particulier, est basé sur l'effet bactéricide de l'ozone, qui est utilisé pour désinfecter l'eau. Les processus oxydatifs initiés par l'ozone sont souvent en chaîne.

L'activité chimique de l'ozone est due en grande partie au fait que la dissociation de la molécule

0 3 ->0 2 + O (3)

nécessite une dépense énergétique légèrement supérieure à 1 eV. L'ozone donne facilement un atome d'oxygène, qui est très actif. Dans certains cas, la molécule d'ozone peut se fixer complètement aux molécules organiques, formant des composés instables qui se décomposent facilement sous l'influence de la température ou de la lumière pour former divers composés contenant de l'oxygène.

Un grand nombre d'études ont été consacrées aux réactions de l'ozone avec des substances organiques, dans lesquelles il a été démontré que l'ozone contribue à l'implication de l'oxygène dans les processus oxydatifs, que certaines réactions d'oxydation commencent à des températures plus basses lorsque les réactifs sont traités avec de l'oxygène ozoné .

L'ozone réagit activement avec les composés aromatiques ; dans ce cas, la réaction peut se dérouler à la fois avec et sans destruction du noyau aromatique.

Dans les réactions de l'ozone avec le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, qui passent par un complexe intermédiaire instable M + Oˉ H + O3ˉ suivi d'une réaction avec l'ozone, des ozonides se forment. L'ion Оˉ 3 peut également être formé dans des réactions avec des composés organiques.

À des fins industrielles, l'ozone est obtenu en traitant l'air atmosphérique ou l'oxygène dans des dispositifs spéciaux - les ozoniseurs. Les conceptions d'ozoniseurs fonctionnant à une fréquence de courant accrue (500-2000 Hz) et d'ozoniseurs à décharge en cascade, qui ne nécessitent pas de préparation préalable de l'air (nettoyage, séchage) et de refroidissement des électrodes, ont été développées. Le rendement énergétique de l'ozone y atteint 20 à 40 g/kWh.

L'avantage de l'ozone par rapport à d'autres agents oxydants est que l'ozone peut être obtenu sur le lieu de consommation à partir de l'oxygène atmosphérique, ce qui ne nécessite pas la livraison de réactifs, de matières premières, etc. La production d'ozone ne s'accompagne pas de la libération de cumulatif produits dangereux. L'ozone est facile à neutraliser. Le coût de l'ozone est relativement faible.

De tous les agents oxydants connus, seuls l'oxygène et une gamme limitée de composés peroxydes participent aux bioprocédés naturels.

Quelle est la formule de l'ozone ? Essayons ensemble d'identifier les caractéristiques distinctives de ce produit chimique.

Modification allotropique de l'oxygène

Formule moléculaire de l'ozone en chimie O 3 . Son poids moléculaire relatif est de 48. Il y a trois atomes O dans la composition du composé. Puisque la formule de l'oxygène et de l'ozone comprend le même élément chimique, en chimie on les appelle modifications allotropiques.

Propriétés physiques

Dans des conditions normales, la formule chimique de l'ozone est une substance gazeuse avec une odeur spécifique et une couleur bleu clair. Dans la nature, étant donné composé chimique peut être ressenti lors d'une promenade après un orage à travers une forêt de pins. Puisque la formule de l'ozone est O 3, il est 1,5 fois plus lourd que l'oxygène. Par rapport à l'O 2, la solubilité de l'ozone est beaucoup plus élevée. A température zéro, 49 volumes se dissolvent facilement dans 100 volumes d'eau. À faible concentration, la substance n'a pas la propriété de toxicité, l'ozone n'est un poison qu'en volumes importants. La concentration maximale admissible est considérée comme étant de 5 % de la quantité d'O 3 dans l'air. En cas de fort refroidissement, il se liquéfie facilement et lorsque la température descend à -192 degrés, il devient solide.

Dans la nature

La molécule d'ozone, dont la formule a été présentée ci-dessus, se forme dans la nature lors d'une décharge de foudre à partir d'oxygène. De plus, l'O 3 se forme lors de l'oxydation de la résine de conifères, il détruit les micro-organismes nuisibles et est considéré comme bénéfique pour l'homme.

Obtention en laboratoire

Comment pouvez-vous obtenir de l'ozone? Une substance dont la formule est O 3 est formée en faisant passer une décharge électrique à travers de l'oxygène sec. Le processus est effectué dans un appareil spécial - un ozonateur. Il est basé sur deux tubes de verre insérés l'un dans l'autre. A l'intérieur il y a une tige de métal, à l'extérieur il y a une spirale. Après connexion à une bobine haute tension, une décharge se produit entre les tubes extérieur et intérieur et l'oxygène est converti en ozone. Un élément dont la formule est présentée comme un composé à liaison polaire covalente confirme l'allotropie de l'oxygène.

Le processus de conversion de l'oxygène en ozone est une réaction endothermique qui implique des coûts énergétiques importants. Du fait de la réversibilité de cette transformation, on observe une décomposition de l'ozone qui s'accompagne d'une diminution de l'énergie du système.

Propriétés chimiques

La formule de l'ozone explique son pouvoir oxydant. Il est capable d'interagir avec différentes substances en perdant un atome d'oxygène. Par exemple, lors d'une réaction avec de l'iodure de potassium en milieu aqueux, de l'oxygène est libéré et de l'iode libre se forme.

La formule moléculaire de l'ozone explique sa capacité à réagir avec presque tous les métaux. Les exceptions sont l'or et le platine. Par exemple, après passage de l'argent métallique dans l'ozone, on observe son noircissement (formation d'oxyde). Sous l'action de cet agent oxydant fort, on observe la destruction du caoutchouc.

Dans la stratosphère, l'ozone se forme sous l'action du rayonnement UV du Soleil, formant une couche d'ozone. Cette coque protège la surface de la planète des impact négatif radiation solaire.

Effet biologique sur le corps

Le pouvoir oxydant accru de ce substance gazeuse, la formation de radicaux libres d'oxygène indique son danger pour le corps humain. Quel mal l'ozone peut-il faire à une personne? Il endommage et irrite les tissus des organes respiratoires.

L'ozone agit sur le cholestérol contenu dans le sang, provoquant l'athérosclérose. Avec un long séjour d'une personne dans un environnement contenant une concentration accrue d'ozone, l'infertilité masculine se développe.

Dans notre pays, cet agent oxydant appartient à la première classe (dangereuse) de substances nocives. Son MPC quotidien moyen ne doit pas dépasser 0,03 mg par mètre cube.

La toxicité de l'ozone, la possibilité de son utilisation pour la destruction des bactéries et des moisissures, est activement utilisée pour la désinfection. L'ozone stratosphérique est merveilleux écran de protection la vie terrestre du rayonnement ultraviolet.

À propos des avantages et des inconvénients de l'ozone

Cette substance se trouve dans deux couches de l'atmosphère terrestre. L'ozone troposphérique est dangereux pour les êtres vivants, a un effet négatif sur les cultures, les arbres et est un composant du smog urbain. L'ozone stratosphérique apporte un certain avantage à une personne. Sa décomposition en solution aqueuse dépend du pH, de la température et de la qualité du milieu. Dans la pratique médicale, on utilise de l'eau ozonisée à différentes concentrations. La thérapie à l'ozone implique un contact direct de cette substance avec le corps humain. Cette technique a été utilisée pour la première fois au XIXe siècle. Des chercheurs américains ont analysé la capacité de l'ozone à oxyder les micro-organismes nocifs et ont recommandé aux médecins d'utiliser cette substance dans le traitement du rhume.

Dans notre pays, la thérapie à l'ozone n'a commencé à être utilisée qu'à la fin du siècle dernier. À fins thérapeutiques cet agent oxydant présente les caractéristiques d'un biorégulateur puissant, capable d'augmenter l'efficacité des méthodes traditionnelles, ainsi que de se révéler un agent indépendant efficace. Après le développement de la technologie de thérapie à l'ozone, les médecins ont la possibilité de traiter efficacement de nombreuses maladies. En neurologie, dentisterie, gynécologie, thérapie, les spécialistes utilisent cette substance pour combattre diverses infections. L'ozonothérapie se caractérise par la simplicité de la méthode, son efficacité, son excellente tolérance, l'absence de Effets secondaires, faible coût.

Conclusion

L'ozone est un agent oxydant puissant capable de combattre les microbes nocifs. Cette propriété est largement utilisée dans la médecine moderne. En thérapie domestique, l'ozone est utilisé comme agent anti-inflammatoire, immunomodulateur, antiviral, bactéricide, anti-stress, cytostatique. De par sa capacité à restaurer les troubles du métabolisme de l'oxygène, il lui offre d'excellentes opportunités pour la médecine thérapeutique et prophylactique.

Parmi les méthodes innovantes basées sur la capacité oxydante de ce composé, nous distinguons l'administration intramusculaire, intraveineuse et sous-cutanée de cette substance. Par exemple, le traitement des escarres, des lésions cutanées fongiques, des brûlures, avec un mélange d'oxygène et d'ozone est reconnu comme une technique efficace.

À des concentrations élevées, l'ozone peut être utilisé comme agent hémostatique. A faible concentration, il favorise la réparation, la cicatrisation, l'épithélisation. Cette substance, dissoute dans une solution saline, est un excellent outil pour la réhabilitation de la mâchoire. Dans la médecine européenne moderne large utilisation ont reçu une autohémothérapie mineure et majeure. Les deux méthodes sont associées à l'introduction d'ozone dans le corps, en utilisant sa capacité oxydante.

Dans le cas d'une grande autohémothérapie, une solution d'ozone à une concentration donnée est injectée dans la veine du patient. La petite autohémothérapie se caractérise par une injection intramusculaire de sang ozoné. En plus de la médecine, cet agent oxydant puissant est demandé dans la production chimique.