Օզոն պարբերական աղյուսակի նշանակման մեջ: Նման տարբերվող օզոն. հինգ փաստ գազի մասին, որը կարող է փրկել և սպանել

ՕԶՈՆ O3-ը (հունարեն օզոն-բույրից) թթվածնի ալոտրոպիկ ձևափոխություն է, որը կարող է գոյություն ունենալ ագրեգացման բոլոր երեք վիճակներում: Օզոնը անկայուն միացություն է, և նույնիսկ երբ սենյակային ջերմաստիճանդանդաղորեն քայքայվում է մոլեկուլային թթվածնի, բայց օզոնը ռադիկալ չէ:

Ֆիզիկական հատկություններ

Մոլեկուլային քաշ = 47,9982 գ/մոլ: Գազային օզոնն ունի 2,144 10-3 գ/սմ3 խտություն 1 ատմ և 29°C ճնշման դեպքում։

Օզոնը հատուկ նյութ է։ Այն չափազանց անկայուն է և աճող համակենտրոնացման դեպքում հեշտությամբ անհամաչափ է ընդհանուր սխեման 2O3 -\u003e 3O2 Գազային տեսքով օզոնն ունի կապտավուն երանգ, նկատելի է, երբ օդում օզոնի պարունակությունը 15-20% է:

Օզոնը նորմալ պայմաններում սուր հոտով գազ է։ Շատ ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում օզոնի հոտը ընկալվում է որպես հաճելի թարմություն, բայց կոնցենտրացիայի աճի հետ այն դառնում է տհաճ: Սառեցված լվացքի հոտը օզոնի հոտ է: Հեշտ է ընտելանալ դրան:

Դրա հիմնական քանակությունը կենտրոնացած է այսպես կոչված «օզոնային գոտում»՝ 15-30 կմ բարձրության վրա։ Երկրի մակերեսին օզոնի կոնցենտրացիան շատ ավելի քիչ է և բացարձակապես անվտանգ է կենդանի էակների համար. նույնիսկ կարծիք կա, որ դրա իսպառ բացակայությունը նույնպես բացասաբար է անդրադառնում մարդու աշխատանքի վրա։

Մոտ 10 MPC կոնցենտրացիաների դեպքում օզոնը շատ լավ է զգացվում, բայց մի քանի րոպե անց զգացողությունը գրեթե ամբողջությամբ անհետանում է: Սա պետք է հիշել դրա հետ աշխատելիս:

Սակայն օզոնը ապահովում է նաև Երկրի վրա կյանքի պահպանումը, քանի որ. Օզոնային շերտը պահպանում է արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման առավել վնասակար մասը 300 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ, որն ամենավնասակարն է կենդանի օրգանիզմների և բույսերի համար և CO2-ի հետ միասին կլանում է Երկրի ինֆրակարմիր ճառագայթումը` կանխելով դրա սառեցումը:

Օզոնը ջրի մեջ ավելի լուծվող է, քան թթվածինը։ Ջրում օզոնը շատ ավելի արագ է քայքայվում, քան գազային փուլում, և կեղտերի, հատկապես մետաղական իոնների առկայությունը բացառիկ մեծ ազդեցություն ունի տարրալուծման արագության վրա։

Նկ1. Օզոնի տարրալուծումը տարբեր տեսակներջուր 20 ° C ջերմաստիճանում (1 - բիդիսթիլատ; 2 - թորում; 3 - ծորակ ջուր; 4 - ֆիլտրացված լճի ջուր)

Օզոնը լավ կլանում է սիլիկա գելը և ալյումինե գելը: Օզոնի մասնակի ճնշման դեպքում, օրինակ 20 մմ Hg: Արվեստ., իսկ 0 ° C ջերմաստիճանում սիլիկատային գելը կլանում է մոտ 0,19% օզոն ըստ քաշի: ժամը ցածր ջերմաստիճաններկլանումը զգալիորեն նվազում է: Կլանված վիճակում օզոնը շատ կայուն է։ Օզոնի իոնացման ներուժը 12,8 էՎ է։

Օզոնի քիմիական հատկությունները

Նրանք տարբերվում են երկու հիմնական հատկանիշներով՝ անկայունությամբ և օքսիդացնող ունակությամբ: Փոքր կոնցենտրացիաներում խառնելով օդի հետ՝ այն համեմատաբար դանդաղ է քայքայվում, բայց ջերմաստիճանի բարձրացման հետ նրա տարրալուծումն արագանում է և դառնում շատ արագ 100°C-ից բարձր ջերմաստիճանում։

Օդում NO2, Cl-ի առկայությունը, ինչպես նաև մետաղների օքսիդների՝ արծաթի, պղնձի, երկաթի, մանգանի կատալիտիկ ազդեցությունը արագացնում են օզոնի քայքայումը։ Օզոնն ունի այնպիսի ուժեղ օքսիդացնող հատկություն, քանի որ թթվածնի ատոմներից մեկը շատ հեշտությամբ բաժանվում է իր մոլեկուլից: Հեշտությամբ անցնում է թթվածնի մեջ:

Օզոնը սովորական ջերմաստիճանում օքսիդացնում է մետաղների մեծ մասը: Օզոնի թթվային ջրային լուծույթները բավականին կայուն են, ալկալային լուծույթներում օզոնն արագորեն քայքայվում է: Փոփոխական վալենտային մետաղներ (Mn, Co, Fe և այլն), շատ օքսիդներ, պերօքսիդներ և հիդրօքսիդներ արդյունավետորեն ոչնչացնում են օզոնը։ Մեծամասնությունը մետաղական մակերեսներպատված է մետաղի ամենաբարձր վալենտային վիճակում գտնվող օքսիդ թաղանթով (օրինակ՝ PbO2, AgO կամ Ag2O3, HgO):

Օզոնը օքսիդացնում է բոլոր մետաղները, բացառությամբ ոսկու և պլատինի խմբի մետաղների, փոխազդում է այլ տարրերի մեծ մասի հետ, քայքայում է ջրածնի հալոգենիդները (բացի HF-ից), ցածր օքսիդները վերածում բարձրագույնների և այլն։

Չի օքսիդացնում ոսկին, պլատինը, իրիդիումը, 75%Fe + 25%Cr համաձուլվածքը։ Այն փոխարկում է սև կապարի սուլֆիդ PbS-ը սպիտակ սուլֆատի PbSO4-ի, մկնդեղի անհիդրիդը՝ As2O3-ը՝ մկնդեղի As2O5-ի և այլն։

Օզոնի ռեակցիան փոփոխական վալենտության (Mn, Cr և Co) մետաղական իոնների հետ վերջին տարիներըգտնում է գործնական օգտագործումներկանյութերի, վիտամին PP-ի (իզոնիկոտինաթթու) և այլնի համար միջանկյալ նյութերի սինթեզի համար: Մանգանի և քրոմի աղերի խառնուրդները օքսիդացող միացություն պարունակող թթվային լուծույթում (օրինակ՝ մեթիլպիրիդիններ) օքսիդացվում են օզոնով: Այս դեպքում Cr3+ իոնները անցնում են Cr6+ և մեթիլպիրիդինները օքսիդացնում են միայն մեթիլ խմբերում։ Մետաղների աղերի բացակայության դեպքում հիմնականում անուշաբույր միջուկը ոչնչացվում է։

Օզոնը նաև արձագանքում է բազմաթիվ գազերի հետ, որոնք առկա են մթնոլորտում։ Ջրածնի սուլֆիդը H2S, երբ զուգակցվում է օզոնի հետ, ազատում է ազատ ծծումբ, ծծմբի անհիդրիդ SO2-ը վերածվում է ծծմբի SO3; ազոտի օքսիդ N2O - վերածվում է NO-ի, ազոտի օքսիդը NO-ն արագ օքսիդանում է մինչև NO2, իր հերթին NO2-ը նույնպես արձագանքում է օզոնի հետ, և ի վերջո ձևավորվում է N2O5; ամոնիակ NH3 - ազոտի ամոնիումի աղ NH4NO3:

Օզոնի ամենակարևոր ռեակցիաներից մեկը անօրգանական նյութեր- կալիումի յոդիդի տարրալուծում. Այս ռեակցիան լայնորեն կիրառվում է օզոնի քանակական որոշման համար։

Որոշ դեպքերում օզոնը նույնպես փոխազդում է պինդ նյութերի հետ՝ առաջացնելով օզոնիդներ։ Մեկուսացված օզոնիդներ ալկալիական մետաղներ, հողալկալիական մետաղներ՝ ստրոնցիում, բարիում և դրանց կայունացման ջերմաստիճանը բարձրանում է նշված շարքում. Ca(O3) 2-ը կայուն է 238 K ջերմաստիճանում, Ba(O3) 2-ը 273 K ջերմաստիճանում: Օզոնիդները քայքայվում են՝ առաջացնելով սուպերպերօքսիդ, օրինակ NaO3 -> NaO2 + 1/2O2: Օրգանական միացությունների հետ օզոնի ռեակցիաներում առաջանում են նաև տարբեր օզոնիդներ։

Օզոնը օքսիդացնում է բազմաթիվ օրգանական նյութեր՝ հագեցած, չհագեցած և ցիկլային ածխաջրածիններ։ Հրատարակվել են բազմաթիվ աշխատություններ օզոնային ռեակցիայի արտադրանքի բաղադրության ուսումնասիրության վերաբերյալ տարբեր անուշաբույր ածխաջրածիններբենզոլ, քսիլեններ, նաֆթալին, ֆենանտրեն, անտրացին, բենզանտրացեն, դիֆենիլամին, քինոլին, ակրիլաթթուԱյն սպիտակեցնում է ինդիգո և շատ այլ օրգանական ներկեր, ինչի շնորհիվ այն օգտագործվում է նույնիսկ գործվածքները սպիտակեցնելու համար։

Կրկնակի C=C կապով օզոնի արձագանքման արագությունը 100,000 անգամ ավելի արագ է, քան օզոնի ռեակցիայի արագությունը մեկ անգամ: C-C միացում. Հետևաբար, ռետիններն ու ռետինները հիմնականում ազդում են օզոնի ազդեցության տակ: Օզոնը փոխազդում է կրկնակի կապի հետ՝ ձևավորելով միջանկյալ բարդույթ.

Այս ռեակցիան բավականին արագ է ընթանում արդեն 0°C-ից ցածր ջերմաստիճանում: Հագեցած միացությունների դեպքում օզոնը սովորական օքսիդացման ռեակցիայի նախաձեռնողն է.

Հետաքրքիր է օզոնի փոխազդեցությունը որոշ օրգանական ներկերի հետ, որոնք ուժեղ ֆլյուորեսվում են օդում օզոնի առկայության դեպքում: Դրանք են, օրինակ, էյխրոզինը, ռիբոֆլավինը և լյումինոլը (տրիամինոֆթալհիդրազիդ), և հատկապես ռոդամին-Բ-ն և դրա նման՝ ռոդամին-C-ն։

Բարձր օքսիդացնող հատկություններօզոնը ոչնչացնում է օրգանական նյութերը և մետաղները (հատկապես երկաթը) օքսիդացնելով մինչև չլուծվող ձևը, ջրում լուծվող գազային միացությունները քայքայելու ունակություն, ջրային լուծույթները թթվածնով հագեցնելու ունակություն, ջրի մեջ օզոնի ցածր կայունություն և դրա վտանգավոր հատկությունների ինքնաոչնչացում։ մարդ - այս ամենը միասին օզոնը դարձնում է ամենագրավիչ նյութը կենցաղային ջրի պատրաստման և տարբեր կեղտաջրերի մաքրման համար:

Օզոնի սինթեզ

Օզոնը ձևավորվում է թթվածին պարունակող գազային միջավայրում, եթե պայմաններ են առաջանում, որոնց դեպքում թթվածինը տարանջատվում է ատոմների: Դա հնարավոր է էլեկտրական լիցքաթափման բոլոր ձևերով՝ փայլ, աղեղ, կայծ, պսակ, մակերես, արգելք, առանց էլեկտրոդի և այլն: Դիսոցացիայի հիմնական պատճառը մոլեկուլային թթվածնի բախումն է էլեկտրական դաշտում արագացված էլեկտրոնների հետ։

Բացի արտանետումից, թթվածնի տարանջատումը պայմանավորված է 240 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ և տարբեր բարձր էներգիայի մասնիկներով՝ ալֆա, բետա, գամմա մասնիկներ, ռենտգենյան ճառագայթներև այլն: Օզոնը նույնպես առաջանում է ջրի էլեկտրոլիզից։

Օզոնի առաջացման գրեթե բոլոր աղբյուրներում կա մի խումբ ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում օզոնը քայքայվում է։ Դրանք խանգարում են օզոնի առաջացմանը, բայց դրանք իսկապես կան, և դրանք պետք է հաշվի առնել։ Սա ներառում է ռեակտորի ծավալի և պատերի ջերմային տարրալուծումը, դրա ռեակցիաները ռադիկալների և գրգռված մասնիկների հետ, ռեակցիաները հավելումների և կեղտերի հետ, որոնք կարող են շփվել թթվածնի և օզոնի հետ:

Ամբողջական մեխանիզմը բաղկացած է զգալի թվով ռեակցիաներից։ Իրական տեղակայանքները, անկախ նրանից, թե ինչ սկզբունքով են աշխատում, օզոնի արտադրության համար էներգիայի բարձր ծախսեր են ցույց տալիս: Օզոնային գեներատորի արդյունավետությունը կախված է նրանից, թե ինչ հզորություն՝ լրիվ կամ ակտիվ, հաշվարկվում է առաջացած օզոնի միավորի զանգվածի համար:

պատնեշի արտանետում

Արգելքի արտանետումը հասկացվում է որպես արտահոսք, որը տեղի է ունենում երկու դիէլեկտրիկների կամ դիէլեկտրիկի և մետաղի միջև: Շնորհիվ այն բանի, որ էլեկտրական սխեման կոտրված է դիէլեկտրիկով, էլեկտրամատակարարումը կատարվում է միայն փոփոխական հոսանք. Առաջին անգամ ժամանակակիցներին մոտ օզոնատորը առաջարկվել է 1897 թվականին Siemens-ի կողմից։

Ցածր հզորության դեպքում օզոնիզատորը չի կարող սառչել, քանի որ ազատված ջերմությունը տարվում է թթվածնի և օզոնի հոսքով: Արդյունաբերական արտադրության մեջ օզոնը սինթեզվում է նաև աղեղային օզոնիզատորներում (պլազմային ջահեր), փայլուն օզոնային գեներատորներում (լազերներ) և մակերեսային արտանետումներում։

Ֆոտոքիմիական մեթոդ

Երկրի վրա արտադրվող օզոնի մեծ մասը բնության մեջ արտադրվում է ֆոտոքիմիական պրոցեսների միջոցով: Մարդու գործնական գործունեության մեջ ֆոտոքիմիական սինթեզի մեթոդներն ավելի քիչ դեր են խաղում, քան սինթեզները՝ պատնեշի արտանետման մեջ: Դրանց օգտագործման հիմնական ոլորտը օզոնի միջին և ցածր կոնցենտրացիաների ստացումն է։ Օզոնի նման կոնցենտրացիաներ են պահանջվում, օրինակ, երբ փորձարկում են ռետինե արտադրանքները՝ մթնոլորտային օզոնի ազդեցության տակ ճաքերին դիմադրության համար: Գործնականում այս մեթոդով օզոնի արտադրության համար օգտագործվում են սնդիկի և քսենոնային էքսիմերային լամպեր։

Էլեկտրոլիտիկ սինթեզի մեթոդ

Էլեկտրոլիտիկ պրոցեսներում օզոնի առաջացման մասին առաջին հիշատակումը վերաբերում է 1907 թվականին: Այնուամենայնիվ, դրա առաջացման մեխանիզմը դեռևս պարզ չէ:

Սովորաբար որպես էլեկտրոլիտ օգտագործվում են պերքլորի կամ ծծմբաթթվի ջրային լուծույթները, էլեկտրոդները պատրաստված են պլատինից։ O18-ով պիտակավորված թթուների օգտագործումը ցույց է տվել, որ օզոնի առաջացման ժամանակ նրանք չեն թողնում թթվածինը: Հետևաբար, համախառն սխեման պետք է հաշվի առնի միայն ջրի տարրալուծումը.

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

իոնների կամ ռադիկալների հնարավոր միջանկյալ ձևավորմամբ։

Օզոնի առաջացումը իոնացնող ճառագայթման ազդեցության տակ

Օզոնը ձևավորվում է մի շարք գործընթացներում, որոնք ուղեկցվում են թթվածնի մոլեկուլի գրգռմամբ կամ լույսով կամ էլեկտրական դաշտ. Երբ թթվածինը ճառագայթվում է իոնացնող ճառագայթմամբ, կարող են առաջանալ նաև գրգռված մոլեկուլներ, նկատվում է օզոնի ձևավորում։ Իոնացնող ճառագայթման ազդեցության տակ օզոնի առաջացումը դեռ չի օգտագործվել օզոնի սինթեզի համար։

Միկրոալիքային դաշտում օզոնի ձևավորում

Երբ միկրոալիքային դաշտով թթվածնի շիթ է անցել, նկատվել է օզոնի առաջացում։ Այս գործընթացը քիչ է ուսումնասիրվել, թեև այս երևույթի վրա հիմնված գեներատորները հաճախ օգտագործվում են լաբորատոր պրակտիկայում:

Օզոնի օգտագործումը առօրյա կյանքում և դրա ազդեցությունը մարդկանց վրա

Ջրի, օդի և այլ նյութերի օզոնացում

Օզոնացված ջուրը չի պարունակում թունավոր հալոմեթաններ՝ քլորով ջրի մանրէազերծման բնորոշ կեղտեր: Օզոնացման գործընթացն իրականացվում է փրփրացող լոգարաններում կամ խառնիչներում, որոնցում կախոցներից մաքրված ջուրը խառնվում է օզոնացված օդի կամ թթվածնի հետ։ Գործընթացի թերությունը ջրի մեջ O3-ի արագ ոչնչացումն է (կիսաժամկետը՝ 15-30 րոպե):

Օզոնացումը նույնպես օգտագործվում է Սննդի արդյունաբերությունսառնարանների, պահեստների ստերիլիզացման, տհաճ հոտի վերացման համար; բժշկական պրակտիկայում՝ բաց վերքերի ախտահանման և որոշակի քրոնիկական հիվանդությունների բուժման համար (տրոֆիկ խոցեր, սնկային հիվանդություններ), երակային արյան օզոնացում, ֆիզիոլոգիական լուծույթներ։

Ժամանակակից օզոնիզատորները, որոնցում օզոնը արտադրվում է օդում կամ թթվածնի էլեկտրական լիցքաթափման միջոցով, բաղկացած են օզոնի գեներատորներից և էներգիայի աղբյուրներից և անբաժանելի մասն էօզոնատորների տեղադրում, ներառյալ, բացի օզոնիզատորներից, օժանդակ սարքեր.

Օզոնը ներկայումս այն գազն է, որն օգտագործվում է այսպես կոչված օզոնային տեխնոլոգիաներում՝ մաքրում և պատրաստում խմելու ջուր, մաքրում Կեղտաջրեր(կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրեր), թափոնների գազեր և այլն:

Կախված օզոնի օգտագործման տեխնոլոգիայից, օզոնային գեներատորի արտադրողականությունը կարող է լինել մեկ գրամի կոտորակներից մինչև տասնյակ կիլոգրամ օզոն ժամում: Բժշկական գործիքների և փոքր սարքավորումների գազային ստերիլիզացման համար օգտագործվում են հատուկ օզոնիզատորներ։ Մանրէազերծումն իրականացվում է արհեստականորեն խոնավացած օզոն-թթվածնային միջավայրում, որը լցնում է ստերիլիզացման խցիկը: Ստերիլիզացման ցիկլը բաղկացած է մանրէազերծման խցիկում օդը խոնավացած օզոն-թթվածնային խառնուրդով փոխարինելու փուլից, մանրէազերծման ազդեցության փուլից և խցիկում օզոն-թթվածին խառնուրդը մանրէաբանական մաքրված օդով փոխարինելու փուլից:

Բժշկության մեջ օզոնային թերապիայի համար օգտագործվող օզոնիզատորները օզոն-թթվածին խառնուրդի կոնցենտրացիայի կարգավորման լայն շրջանակ ունեն: Օզոն-թթվածին խառնուրդի առաջացած կոնցենտրացիայի երաշխավորված ճշգրտությունը վերահսկվում է օզոնացնող ավտոմատացման համակարգով և ավտոմատ կերպով պահպանվում:

Օզոնի կենսաբանական ազդեցությունը

Օզոնի կենսաբանական ազդեցությունը կախված է դրա կիրառման եղանակից, դոզանից և կոնցենտրացիայից: Դրա ազդեցություններից շատերը տարբեր աստիճանի են երևում կոնցենտրացիայի տարբեր տիրույթներում: Օզոնային թերապիայի թերապևտիկ ազդեցության հիմքը օզոն-թթվածնային խառնուրդների օգտագործումն է։ Օզոնի բարձր ռեդոքսային պոտենցիալն առաջացնում է նրա համակարգային (թթվածնի հոմեոստազի վերականգնում) և տեղային (արտահայտված ախտահանիչ) թերապևտիկ ազդեցություն։

Առաջին անգամ՝ օզոն հակասեպտիկօգտագործվել է Ա.Վոլֆի կողմից 1915 թվականին վարակված վերքերի բուժման համար։ Վերջին տարիներին օզոնային թերապիան հաջողությամբ կիրառվում է բժշկության գրեթե բոլոր ոլորտներում՝ շտապ և թարախային վիրաբուժության, ընդհանուր և ինֆեկցիոն թերապիայի, գինեկոլոգիայի, ուրոլոգիայի, գաստրոէնտերոլոգիայի, մաշկաբանության, կոսմետոլոգիայի և այլն: Օզոնի օգտագործումը պայմանավորված է իր յուրահատուկ սպեկտրով: մարմնի վրա ազդեցություն, ներառյալ. իմունոմոդուլացնող, հակաբորբոքային, բակտերիալ, հակավիրուսային, ֆունգիցիդային և այլն:

Այնուամենայնիվ, չի կարելի հերքել, որ բժշկության մեջ օզոնի օգտագործման մեթոդները, չնայած բազմաթիվ կենսաբանական ցուցանիշներով ակնհայտ առավելություններին, դեռ լայնորեն չեն կիրառվել։ Ըստ գրականության տվյալների՝ օզոնի բարձր կոնցենտրացիաները բացարձակապես մանրէասպան են միկրոօրգանիզմների գրեթե բոլոր շտամների համար: Հետևաբար, օզոնը կլինիկական պրակտիկայում օգտագործվում է որպես ունիվերսալ հակասեպտիկ միջոց՝ տարբեր էթիոլոգիայի և տեղայնացման վարակիչ և բորբոքային օջախների վերականգնման համար:

Գրականության մեջ կան տվյալներ այն մասին արդյունավետության բարձրացումհակասեպտիկ պատրաստուկներ դրանց օզոնացումից հետո սուր թարախային վիրաբուժական հիվանդությունների բուժման համար.

Եզրակացություններ օզոնի կենցաղային օգտագործման վերաբերյալ

Նախ և առաջ անհրաժեշտ է անվերապահորեն հաստատել օզոնի կիրառման փաստը բժշկության բազմաթիվ ոլորտներում բուժական պրակտիկայում՝ որպես բուժիչ և ախտահանող միջոց, սակայն դեռ հնարավոր չէ խոսել դրա լայն կիրառման մասին։

Օզոնն ընկալվում է նվազագույն կողմնակի ազդեցություն ունեցող մարդու կողմից: ալերգիկ դրսեւորումներ. Եվ նույնիսկ եթե գրականության մեջ կարելի է հիշատակել O3-ի նկատմամբ անհատական ​​անհանդուրժողականության մասին, ապա այդ դեպքերը չեն կարող համեմատվել, օրինակ, քլոր պարունակող և հալոգենացված այլ հակաբակտերիալ դեղամիջոցների հետ։

Օզոնը եռատոմային թթվածին է և ամենաէկոլոգիապես մաքուրն է: Ո՞վ չգիտի նրա «թարմության» հոտը՝ ամպրոպից հետո ամառվա շոգ օրերին: Երկրի մթնոլորտում նրա մշտական ​​ներկայությունը ապրում է ցանկացած կենդանի օրգանիզմ:

Գրախոսությունը հիմնված է համացանցից ստացված նյութերի վրա:

Օզոնը գազ է։ Ի տարբերություն շատերի, այն թափանցիկ չէ, բայց ունի բնորոշ գույնև նույնիսկ հոտը: Այն առկա է մեր մթնոլորտում և հանդիսանում է նրա կարևոր բաղադրիչներից մեկը։ Որքա՞ն է օզոնի խտությունը, զանգվածը և այլ հատկություններ: Ո՞րն է նրա դերը մոլորակի կյանքում:

կապույտ գազ

Քիմիայի մեջ օզոնը պարբերական աղյուսակում առանձին տեղ չունի։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն տարր չէ: Օզոնը թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացում կամ փոփոխություն է: Ինչպես O2-ում, նրա մոլեկուլը բաղկացած է միայն թթվածնի ատոմներից, բայց ունի ոչ թե երկու, այլ երեք։ Հետևաբար այն քիմիական բանաձեւկարծես O3.

Օզոնը գազ է կապույտ գույն. Այն ունի հստակ սուր հոտ, որը հիշեցնում է քլորը, եթե կոնցենտրացիան չափազանց բարձր է: Հիշու՞մ եք թարմության հոտը անձրևի տակ։ Սա օզոն է: Այս հատկության շնորհիվ այն ստացել է իր անվանումը, քանի որ հին հունարենից «օզոն» նշանակում է «հոտ»:

Գազի մոլեկուլը բևեռային է, նրանում ատոմները միացված են 116,78° անկյան տակ։ Օզոնը ձևավորվում է, երբ ազատ թթվածնի ատոմը կցվում է O2 մոլեկուլին: Դա տեղի է ունենում տարբեր ռեակցիաների ժամանակ, օրինակ՝ ֆոսֆորի օքսիդացման, էլեկտրական լիցքաթափման կամ պերօքսիդների քայքայման ժամանակ, որի ընթացքում թթվածնի ատոմներն ազատվում են։

Օզոնի հատկությունները

Նորմալ պայմաններում օզոնը գոյություն ունի գրեթե 48 գ/մոլ մոլեկուլային քաշով: Այն դիամագնիսական է, այսինքն՝ ունակ չէ ձգվել դեպի մագնիս, ինչպես արծաթը, ոսկին կամ ազոտը։ Օզոնի խտությունը 2,1445 գ/դմ³ է։

Պինդ վիճակում օզոնը ձեռք է բերում կապտասև գույն, հեղուկ վիճակում՝ մանուշակագույնին մոտ ինդիգո գույն։ Եռման կետը 111,8 աստիճան Ցելսիուս է։ Զրո աստիճան ջերմաստիճանում այն ​​լուծվում է ջրի մեջ (միայն մաքուր ջրի մեջ) տասն անգամ ավելի լավ, քան թթվածինը։ Այն լավ խառնվում է ազոտի, ֆտորի, արգոնի, իսկ որոշակի պայմաններում՝ թթվածնի հետ։

Մի շարք կատալիզատորների ազդեցությամբ այն հեշտությամբ օքսիդանում է՝ միաժամանակ ազատելով թթվածնի ազատ ատոմները։ Միանալով դրա հետ՝ անմիջապես բռնկվում է։ Նյութը ունակ է օքսիդացնել գրեթե բոլոր մետաղները։ Միայն պլատինն ու ոսկին չեն ենթարկվում դրա գործողությանը։ Այն ոչնչացնում է տարբեր օրգանական և անուշաբույր միացություններ։ Ամոնիակի հետ շփվելիս այն ձևավորում է ամոնիումի նիտրիտ, ոչնչացնում է կրկնակի ածխածնային կապերը։

Գտնվելով մթնոլորտում բարձր կոնցենտրացիաներով՝ օզոնը ինքնաբերաբար քայքայվում է։ Այս դեպքում ջերմություն է արտանետվում և ձևավորվում է O2 մոլեկուլ: Որքան բարձր է դրա կոնցենտրացիան, այնքան ավելի ուժեղ է ջերմության արտանետման ռեակցիան: Երբ օզոնի պարունակությունը 10%-ից ավելի է, դա ուղեկցվում է պայթյունով։ Ջերմաստիճանի բարձրացման և ճնշման նվազման կամ օրգանական նյութերի հետ շփման դեպքում O3-ի տարրալուծումը տեղի է ունենում ավելի արագ։

Հայտնաբերման պատմություն

Քիմիայում օզոնը հայտնի չէր մինչև 18-րդ դարը։ Այն հայտնաբերվել է 1785 թվականին՝ շնորհիվ այն հոտի, որը ֆիզիկոս Վան Մարումը լսել է աշխատող էլեկտրաստատիկ մեքենայի կողքին։ Եվս 50 տարի անց ոչ մի կերպ չհայտնվեց գիտափորձերում և հետազոտություններում։

Գիտնական Քրիստիան Շոնբայնը 1840 թվականին ուսումնասիրել է սպիտակ ֆոսֆորի օքսիդացումը։ Փորձերի ընթացքում նրան հաջողվել է մեկուսացնել մի անհայտ նյութ, որը նա անվանել է «օզոն»։ Քիմիկոսը սկսել է ուսումնասիրել դրա հատկությունները և նկարագրել նոր հայտնաբերված գազի ստացման մեթոդները։

Շուտով այլ գիտնականներ միացան նյութի հետազոտությանը։ Հայտնի ֆիզիկոս Նիկոլա Տեսլան նույնիսկ կառուցել է O3-ի երբևէ առաջին արդյունաբերական օգտագործումը, որն սկսվել է 19-րդ դարի վերջին, երբ հայտնվեցին տներին խմելու ջուր մատակարարելու առաջին կայանքները: Նյութը օգտագործվել է ախտահանման համար։

Օզոն մթնոլորտում

Մեր Երկիրը շրջապատված է օդի անտեսանելի շերտով՝ մթնոլորտով: Առանց դրա կյանքը մոլորակի վրա անհնար կլիներ: Բաղադրիչներ մթնոլորտային օդըթթվածին, օզոն, ազոտ, ջրածին, մեթան և այլ գազեր:

Օզոնն ինքնուրույն գոյություն չունի և առաջանում է միայն դրա արդյունքում քիմիական ռեակցիաներ. Երկրի մակերեսին մոտ այն ձևավորվում է ամպրոպի ժամանակ կայծակի էլեկտրական լիցքաթափումների պատճառով։ Անբնական ձևով այն հայտնվում է մեքենաների, գործարանների, բենզինի գոլորշիների և ՋԷԿ-երի գործողության արդյունքում արտանետվող գազերի պատճառով։

Օզոնը մթնոլորտի ստորին շերտերում կոչվում է մակերեսային կամ տրոպոսֆերային: Կա նաև ստրատոսֆերային։ Այն առաջանում է ազդեցության տակ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումգալիս է Արևից: Այն գոյանում է մոլորակի մակերեւույթից 19-20 կիլոմետր հեռավորության վրա եւ ձգվում է 25-30 կիլոմետր բարձրության վրա։

Stratospheric O3-ը կազմում է մոլորակի օզոնային շերտը, որը պաշտպանում է այն հզոր արեգակնային ճառագայթումից։ Այն կլանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման մոտավորապես 98%-ը քաղցկեղի և այրվածքների առաջացման համար բավարար ալիքի երկարությամբ:

Նյութի օգտագործումը

Օզոնը հիանալի օքսիդացնող և ոչնչացնող է: Այս հատկությունը վաղուց օգտագործվել է խմելու ջրի մաքրման համար: Նյութը վնասակար ազդեցություն է ունենում մարդու համար վտանգավոր բակտերիաների ու վիրուսների վրա, իսկ օքսիդանալիս ինքնին վերածվում է անվնաս թթվածնի։

Այն կարող է սպանել նույնիսկ քլորակայուն օրգանիզմներին։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է մաքրելու կեղտաջրերը վնասակարից միջավայրընավթամթերքներ, սուլֆիդներ, ֆենոլներ և այլն: Նման գործելակերպը տարածված է հիմնականում ԱՄՆ-ում և որոշ եվրոպական երկրներում:

Բժշկության մեջ օզոնն օգտագործվում է գործիքների ախտահանման համար, արդյունաբերության մեջ՝ թուղթը սպիտակեցնելու, յուղերը մաքրելու, ստանալու համար։ տարբեր նյութեր. Օ3-ի օգտագործումը օդը, ջուրը և տարածքները մաքրելու համար կոչվում է օզոնացում:

Օզոն և մարդ

Չնայած իր բոլոր օգտակար հատկություններին, օզոնը կարող է վտանգավոր լինել մարդկանց համար։ Եթե ​​օդում ավելի շատ գազ կա, քան մարդը կարող է հանդուրժել, թունավորումից խուսափել հնարավոր չէ։ Ռուսաստանում դա թույլատրելի դրույքաչափըկազմում է 0,1 մկգ / լ:

Այս սահմանը գերազանցելու դեպքում ի հայտ են գալիս քիմիական թունավորման բնորոշ նշաններ, ինչպիսիք են գլխացավանք, լորձաթաղանթների գրգռում, գլխապտույտ. Օզոնը նվազեցնում է մարմնի դիմադրողականությունը շնչառական ուղիներով փոխանցվող վարակների նկատմամբ, ինչպես նաև նվազեցնում է արյան ճնշումը։ 8-9 մկգ/լ-ից բարձր գազի կոնցենտրացիաների դեպքում հնարավոր է թոքային այտուց և նույնիսկ մահ:

Միևնույն ժամանակ, օդում օզոնը ճանաչելը բավականին հեշտ է։ «Թարմության», քլորի կամ «խեցգետնի» հոտը (ինչպես պնդում էր Մենդելեևը) հստակ լսելի է նույնիսկ նյութի ցածր պարունակության դեպքում։

Ստորև մենք կանդրադառնանք օդից թթվածին ստանալուն, բայց առայժմ կմտնենք այն սենյակը, որտեղ աշխատում են էլեկտրական շարժիչները, և որտեղ մենք միտումնավոր անջատել ենք օդափոխությունը:

Ինքնին այս շարժիչները չեն կարող ծառայել որպես օդի աղտոտման աղբյուր, քանի որ դրանք օդից ոչինչ չեն սպառում և ոչինչ չեն բաց թողնում օդ։ Սակայն այստեղ շնչելիս կոկորդի շրջանում որոշակի գրգռվածություն է զգացվում։ Ի՞նչ պատահեց օդի հետ, որը մաքուր էր մինչև շարժիչների գործարկումը:

Այս սենյակում աշխատում են այսպես կոչված կոլեկտորային շարժիչները: Շարժիչի շարժվող կոնտակտների վրա՝ լամելաները, հաճախ կայծ է գոյանում։ Բարձր ջերմաստիճանի կայծում թթվածնի մոլեկուլները միանում են միմյանց՝ առաջացնելով օզոն (O 3):

Թթվածնի մոլեկուլը բաղկացած է 2 ատոմից, որոնք միշտ ցուցադրում են երկու վալենտություն (0 = 0):

Ինչպե՞ս պատկերացնել օզոնի մոլեկուլի կառուցվածքը: Թթվածնի վալենտությունը չի կարող փոխվել. օզոնում թթվածնի ատոմները նույնպես պետք է կրկնակի կապ ունենան: Հետեւաբար, օզոնի մոլեկուլը սովորաբար պատկերվում է որպես եռանկյունի, որի անկյուններում կա թթվածնի 3 ատոմ։

Օզոն- կապտավուն գույնի գազ՝ սուր հատուկ հոտով։ Թթվածնից օզոնի առաջացումը տեղի է ունենում ջերմության մեծ կլանմամբ։

«Օզոն» բառը վերցված է հունարեն «ալլոս» - ուրիշ և «տրոպոս» - շրջադարձ և նշանակում է գոյացում: պարզ նյութերնույն տարրից:

Օզոնը թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխություն է: Սա պարզ նյութ է։ Նրա մոլեկուլը բաղկացած է 3 թթվածնի ատոմներից։ Տեխնոլոգիայում օզոնը արտադրվում է հատուկ սարքերում, որոնք կոչվում են օզոնիզատորներ:

Այս սարքերում թթվածինը անցնում է խողովակի միջով, որի մեջ տեղադրված է էլեկտրոդ՝ միացված բարձր լարման հոսանքի աղբյուրին։ Երկրորդ էլեկտրոդը խողովակի արտաքին մասում մետաղալարերի վերք է: Էլեկտրոդների միջև առաջանում է էլեկտրական լիցքաթափում, որի մեջ թթվածնից առաջանում է օզոն։ Օզոնատորից դուրս եկող թթվածինը պարունակում է մոտ 15 տոկոս օզոն:

Օզոնը ձևավորվում է նաև, երբ թթվածինը ենթարկվում է ռադիոակտիվ տարրի ճառագայթների կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ուժեղ հոսքի: Բժշկության մեջ լայնորեն կիրառվող քվարցային լամպերը արտանետում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ. Այդ իսկ պատճառով այն սենյակում, որտեղ ես երկար ժամանակ աշխատել եմ քվարց լամպօդը դառնում է խեղդող.

Օզոնը կարող է ստացվել նաև քիմիական եղանակով` կալիումի պերմանգանատի վրա խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ կամ թաց ֆոսֆորի օքսիդացումով:

Օզոնի մոլեկուլները շատ անկայուն են և հեշտությամբ քայքայվում են՝ առաջացնելով մոլեկուլային և ատոմային թթվածին (О 3 = O 2 + O): Քանի որ ատոմային թթվածինը չափազանց հեշտությամբ օքսիդացնում է տարբեր միացություններ, օզոնը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​հեշտությամբ օքսիդացնում է սնդիկը և արծաթը, որոնք բավականին կայուն են թթվածնային մթնոլորտում։

Օզոնի ազդեցության տակ օրգանական ներկերը դառնում են անգույն, իսկ ռետինե արտադրանքները քայքայվում են, կորցնում են իրենց առաձգականությունը և ճաքում, երբ թույլ սեղմվում են:

Այրվող նյութերը, ինչպիսիք են եթերը, սպիրտը, լույսի գազը, բռնկվում են բարձր օզոնացված օդի հետ շփման ժամանակ: Բռնկվում է նաև բամբակյա բուրդը, որի միջով անցնում է օզոնացված օդը։

Օզոնի ուժեղ օքսիդացնող հատկությունները օգտագործվում են օդը և ջուրը ախտահանելու համար: Ջրի միջով անցած օզոնացված օդը ոչնչացնում է դրա մեջ գտնվող պաթոգեն բակտերիաները և որոշ չափով բարելավում է դրա համն ու գույնը։

Վնասակար բակտերիաների ոչնչացման նպատակով օդի օզոնացումը լայնորեն չի կիրառվում, քանի որ օզոնի զգալի կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է օդի արդյունավետ մաքրման համար, իսկ բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում այն ​​վնասակար է մարդու առողջության համար՝ առաջացնում է ծանր շնչահեղձություն:

Փոքր կոնցենտրացիաներում օզոնը նույնիսկ հաճելի է: Դա տեղի է ունենում, օրինակ, ամպրոպից հետո, երբ օզոնը ձևավորվում է օդի թթվածնից կայծակի հսկայական էլեկտրական կայծի մեջ, որը աստիճանաբար տարածվում է մթնոլորտում՝ առաջացնելով թեթև, հաճելի սենսացիա շնչելիս: Նույնը մենք զգում ենք անտառում, հատկապես խիտ սոճու անտառում, որտեղ թթվածնի ազդեցությամբ տարբեր օրգանական խեժեր օքսիդանում են օզոնի արտազատմամբ։ Turpentine, որը մաս է կազմում խեժի փշատերեւ ծառ, հատկապես հեշտությամբ օքսիդանում է։ Այդ իսկ պատճառով ներս փշատերեւ անտառներՕդը միշտ պարունակում է որոշակի քանակությամբ օզոն:

ժամը առողջ մարդսոճու անտառի օդը հաճելի սենսացիա է առաջացնում. Իսկ հիվանդ թոքեր ունեցող մարդու համար այս օդը օգտակար է ու անհրաժեշտ բուժման համար։ Խորհրդային պետությունն օգտագործում է մեր երկրի տարբեր շրջանների հարուստ սոճու անտառները և այնտեղ ստեղծում բժշկական առողջարաններ։

Օզոնը (Oz) անգույն գազ է՝ գրգռիչ, սուր հոտով։ Մոլեկուլային զանգվածը՝ 48 գ/մոլ, օդի նկատմամբ խտությունը՝ 1,657 կգ/մ։ Օզոնի կոնցենտրացիան օդում հոտի շեմին հասնում է 1 մգ/մ-ի։ Ցածր կոնցենտրացիաներում 0,01-0,02 մգ/մ (5 անգամ ցածր, քան մարդկանց համար առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան) օզոնը օդին տալիս է թարմության և մաքրության բնորոշ հոտ: Այսպիսով, օրինակ, ամպրոպից հետո օզոնի նուրբ հոտը միշտ կապված է մաքուր օդի հետ:

Հայտնի է, որ թթվածնի մոլեկուլը բաղկացած է 2 ատոմից՝ 0 2: Որոշակի պայմաններում թթվածնի մոլեկուլը կարող է տարանջատվել, այսինքն. տրոհվել 2 առանձին ատոմների: Բնության մեջ այս պայմաններն են՝ ստեղծված ամպրոպի ժամանակ մթնոլորտային էլեկտրաէներգիայի արտանետումների ժամանակ և. վերին շերտերըմթնոլորտ՝ արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման (Երկրի օզոնային շերտ) ազդեցության տակ։ Այնուամենայնիվ, թթվածնի ատոմը չի կարող գոյություն ունենալ առանձին և հակված է վերախմբավորվել: Նման վերադասավորման ընթացքում առաջանում են 3 ատոմային մոլեկուլներ։

3 թթվածնի ատոմներից բաղկացած մոլեկուլը, որը կոչվում է օզոն կամ ակտիվացված թթվածին, ալոտրոպիկ փոփոխությունթթվածին և ունի մոլեկուլային բանաձեւ 0 3 (d = 1,28 A, q = 11,6,5 °):

Հարկ է նշել, որ օզոնի մոլեկուլում երրորդ ատոմի կապը համեմատաբար թույլ է, ինչն առաջացնում է մոլեկուլի անկայունությունը որպես ամբողջություն և նրա ինքնաքայքայման միտում։ Այս հատկության շնորհիվ է, որ օզոնը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և բացառիկ արդյունավետ ախտահանիչ:

Օզոնը լայնորեն տարածված է բնության մեջ։ Այն միշտ ձևավորվում է օդում ամպրոպի ժամանակ մթնոլորտային էլեկտրականության պատճառով, ինչպես նաև կարճ ալիքային ճառագայթման և արագ մասնիկների հոսքերի ազդեցության տակ ռադիոակտիվ նյութերի բնական քայքայման ժամանակ: միջուկային ռեակցիաներ, տիեզերական ճառագայթում և այլն: Օզոնի առաջացումը տեղի է ունենում նաև մեծ մակերեսներից ջրի գոլորշիացման ժամանակ, հատկապես ձյան հալման, խեժային նյութերի օքսիդացման և չհագեցած ածխաջրածինների և սպիրտների ֆոտոքիմիական օքսիդացման ժամանակ։ Օզոնի ավելացված ձևավորումը փշատերև անտառների օդում և ծովի ափին բացատրվում է ծառերի խեժի և ջրիմուռների օքսիդացումով: Այսպես կոչված օզոնոսֆերան, որը ձևավորվում է վերին մթնոլորտում, է պաշտպանիչ շերտերկրային կենսոլորտը պայմանավորված է նրանով, որ օզոնը ինտենսիվորեն կլանում է արևի կենսաբանորեն ակտիվ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը (290 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ):

Օզոնը մթնոլորտի մակերեսային շերտ է բերվում ստորին ստրատոսֆերայից։ Օզոնի կոնցենտրացիան մթնոլորտում տատանվում է 0,08-0,12 մգ/մ միջակայքում։ Սակայն մինչ կուտակային ամպերի հասունացումը մթնոլորտի իոնացումը մեծանում է, ինչի արդյունքում զգալիորեն մեծանում է օզոնի առաջացումը, դրա կոնցենտրացիան օդում կարող է գերազանցել 1,3 մգ/մ3-ը։

Օզոնը թթվածնի բարձր ակտիվ, ալոտրոպիկ ձև է: Թթվածնից օզոնի առաջացումը արտահայտվում է հավասարմամբ

3O2 \u003d 20 3 - 285 կՋ / մոլ, (1)

որից բխում է, որ օզոնի առաջացման ստանդարտ էթալպիան դրական է և հավասար է 142,5 կՋ/մոլի։ Բացի այդ, ինչպես ցույց են տալիս հավասարման գործակիցները, այս ռեակցիայի ընթացքում գազի երեք մոլեկուլներից ստացվում է երկու մոլեկուլ, այսինքն՝ համակարգի էնտրոպիան նվազում է։ Արդյունքում Գիբսի էներգիայի ստանդարտ շեղումը դիտարկվող ռեակցիայում նույնպես դրական է (163 կՋ/մոլ): Այսպիսով, թթվածինը օզոնի փոխակերպման ռեակցիան չի կարող ինքնաբուխ ընթանալ, դրա իրականացման համար էներգիա է պահանջվում։ Հակադարձ ռեակցիան՝ օզոնի քայքայումը տեղի է ունենում ինքնաբերաբար, քանի որ այս գործընթացի ընթացքում համակարգի Գիբսի էներգիան նվազում է։ Այլ կերպ ասած, օզոնը անկայուն նյութ է, որն արագորեն վերամիավորվում է՝ վերածվելով մոլեկուլային թթվածնի.

20z = 302 + 285 կՋ/մոլ: (2)

Ռեակցիայի արագությունը կախված է խառնուրդի ջերմաստիճանից, ճնշումից և օզոնի կոնցենտրացիայից: Նորմալ ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, իսկ բարձր ջերմաստիճանում օզոնի քայքայումն արագանում է: Նորմալ պայմաններում ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում (առանց օտար կեղտերի) օզոնը բավականին դանդաղ է քայքայվում: Ջերմաստիճանի 100°C կամ ավելի բարձրացման դեպքում տարրալուծման արագությունը զգալիորեն մեծանում է: Օզոնի քայքայման մեխանիզմը, որը ներառում է միատարր և տարասեռ համակարգեր, բավականին բարդ է և կախված է արտաքին պայմաններից։

Օզոնի հիմնական ֆիզիկական հատկությունները ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում:

Օզոնի ֆիզիկական հատկությունների իմացությունը անհրաժեշտ է ոչ պայթուցիկ կոնցենտրացիաներում տեխնոլոգիական գործընթացներում դրա ճիշտ օգտագործման, օպտիմալ անվտանգ ռեժիմներում օզոնի սինթեզի և տարրալուծման և տարբեր միջավայրերում դրա ակտիվությունը գնահատելու համար:

Օզոնի հատկությունները բնութագրվում են տարբեր սպեկտրային կազմի ճառագայթների նկատմամբ նրա ակտիվությամբ։ Օզոնը ինտենսիվորեն կլանում է միկրոալիքային, ինֆրակարմիր և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը:

Օզոնը քիմիապես ագրեսիվ է և հեշտությամբ մտնում է քիմիական ռեակցիաների մեջ: Արձագանքելով օրգանական նյութերի հետ՝ այն առաջացնում է մի շարք օքսիդատիվ ռեակցիաներ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում։ Սա, մասնավորապես, հիմնված է օզոնի մանրէասպան ազդեցության վրա, որն օգտագործվում է ջուրը ախտահանելու համար։ Օզոնով սկսվող օքսիդատիվ գործընթացները հաճախ շղթայական են:

Օզոնի քիմիական ակտիվությունը ավելի մեծ չափով պայմանավորված է մոլեկուլի տարանջատմամբ

0 3 ->0 2 + O (3)

պահանջում է 1 ԷՎ-ից մի փոքր ավելի էներգիայի ծախս: Օզոնը հեշտությամբ տալիս է թթվածնի ատոմ, որը շատ ակտիվ է: Որոշ դեպքերում օզոնի մոլեկուլը կարող է ամբողջությամբ միանալ օրգանական մոլեկուլներին՝ առաջացնելով անկայուն միացություններ, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են ջերմաստիճանի կամ լույսի ազդեցության տակ՝ առաջացնելով թթվածին պարունակող տարբեր միացություններ։

Բազմաթիվ հետազոտություններ նվիրված են օրգանական նյութերի հետ օզոնի ռեակցիաներին, որոնցում ցույց է տրվել, որ օզոնը նպաստում է թթվածնի ներգրավմանը օքսիդատիվ գործընթացներում, որ որոշ օքսիդացման ռեակցիաներ սկսվում են ավելի ցածր ջերմաստիճաններում, երբ ռեակտիվները մշակվում են օզոնացված թթվածնով։ .

Օզոնը ակտիվորեն փոխազդում է անուշաբույր միացությունների հետ, այս դեպքում ռեակցիան կարող է ընթանալ ինչպես արոմատիկ միջուկի ոչնչացմամբ, այնպես էլ առանց դրա:

Նատրիումի, կալիումի, ռուբիդիումի, ցեզիումի հետ օզոնի ռեակցիաներում, որոնք անցնում են միջանկյալ անկայուն կոմպլեքսով M + Oˉ H + O3ˉ, որին հաջորդում է օզոնի հետ ռեակցիան, առաջանում են օզոնիդներ։ Оˉ 3 իոնը կարող է առաջանալ նաև օրգանական միացությունների հետ ռեակցիաների ժամանակ։

Արդյունաբերական նպատակներով օզոնը ստացվում է հատուկ սարքերում՝ օզոնացնող սարքերում, մթնոլորտային օդի կամ թթվածնի մշակմամբ։ Մշակվել են օզոնիզատորների նախագծեր, որոնք աշխատում են հոսանքի բարձր հաճախականությամբ (500-2000 Հց) և կասկադային արտանետմամբ օզոնիզատորներ, որոնք չեն պահանջում օդի նախնական պատրաստում (մաքրում, չորացում) և էլեկտրոդի սառեցում: Դրանցում օզոնի էներգիայի ելքը հասնում է 20–40 գ/կՎտժ–ի։

Օզոնի առավելությունը այլ օքսիդացնող նյութերի համեմատ այն է, որ օզոնը կարող է ստացվել սպառման վայրում մթնոլորտային թթվածնից, որը չի պահանջում ռեակտիվների, հումքի մատակարարում և այլն: Օզոնի արտադրությունը չի ուղեկցվում արտազատմամբ: կուտակային վնասակար նյութեր. Օզոնը հեշտ է չեզոքացնել: Օզոնի արժեքը համեմատաբար ցածր է։

Բոլոր հայտնի օքսիդացնող նյութերից միայն թթվածինը և պերօքսիդի միացությունների սահմանափակ շրջանակը մասնակցում են բնական կենսագործընթացներին:

Ո՞րն է օզոնի բանաձևը: Եկեք միասին փորձենք բացահայտել այս քիմիական նյութի տարբերակիչ հատկությունները:

Թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխություն

Օզոնի մոլեկուլային բանաձևը քիմիայում O 3. Նրա հարաբերական մոլեկուլային քաշը 48 է: Բաղադրության մեջ կա երեք O ատոմ: Քանի որ թթվածնի և օզոնի բանաձևը ներառում է նույնը. քիմիական տարր, քիմիայում դրանք կոչվում են ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Նորմալ պայմաններում օզոնի քիմիական բանաձևը գազային նյութ է՝ հատուկ հոտով և բաց կապույտ գույնով։ Բնության մեջ տրված քիմիական միացությունկարելի է զգալ սոճու անտառով ամպրոպից հետո զբոսանքի ժամանակ: Քանի որ օզոնի բանաձևը O 3 է, այն 1,5 անգամ ավելի ծանր է, քան թթվածինը: O 2-ի համեմատ օզոնի լուծելիությունը շատ ավելի բարձր է: Զրոյական ջերմաստիճանում դրա 49 ծավալը հեշտությամբ լուծվում է 100 ծավալ ջրի մեջ։ Փոքր կոնցենտրացիաներում նյութը չունի թունավորության հատկություն, օզոնը թույն է միայն զգալի ծավալներով։ Առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան համարվում է օդում O 3-ի քանակի 5%-ը: Ուժեղ սառեցման դեպքում այն ​​հեշտությամբ հեղուկանում է, իսկ երբ ջերմաստիճանն իջնում ​​է մինչև -192 աստիճան, դառնում է պինդ։

Բնության մեջ

Օզոնի մոլեկուլը, որի բանաձեւը ներկայացվեց վերևում, բնության մեջ ձևավորվում է թթվածնից կայծակնային արտանետման ժամանակ։ Բացի այդ, O 3-ը ձևավորվում է փշատերև խեժի օքսիդացման ժամանակ, այն ոչնչացնում է վնասակար միկրոօրգանիզմները և համարվում է օգտակար մարդկանց համար:

Ստանալը լաբորատորիայում

Ինչպե՞ս կարող եք օզոն ստանալ: Նյութը, որի բանաձևը O 3 է, ձևավորվում է չոր թթվածնի միջով էլեկտրական լիցքաթափման միջոցով: Գործընթացն իրականացվում է հատուկ սարքում՝ օզոնիզատորով։ Այն հիմնված է երկու ապակե խողովակների վրա, որոնք տեղադրվում են մեկը մյուսի մեջ: Ներսում մետաղյա ձող է, դրսում՝ պարույր։ Բարձր լարման կծիկին միանալուց հետո արտաքին և ներքին խողովակների միջև տեղի է ունենում արտանետում, և թթվածինը վերածվում է օզոնի: Տարրը, որի բանաձևը ներկայացված է որպես կովալենտ բևեռային կապով միացություն, հաստատում է թթվածնի ալոտրոպիան։

Թթվածինը օզոնի վերածելու գործընթացը էնդոթերմիկ ռեակցիա է, որը ներառում է էներգիայի զգալի ծախսեր: Այս փոխակերպման հետադարձելիության շնորհիվ նկատվում է օզոնի քայքայում, որն ուղեկցվում է համակարգի էներգիայի նվազմամբ։

Քիմիական հատկություններ

Օզոնի բանաձևը բացատրում է դրա օքսիդացման ուժը: Նա կարողանում է շփվել տարբեր նյութերթթվածնի ատոմը կորցնելու ժամանակ: Օրինակ՝ ջրային միջավայրում կալիումի յոդիդի հետ ռեակցիայի ժամանակ թթվածին է արտազատվում և առաջանում է ազատ յոդ։

Օզոնի մոլեկուլային բանաձևը բացատրում է գրեթե բոլոր մետաղների հետ արձագանքելու նրա կարողությունը։ Բացառություն են կազմում ոսկին և պլատինը: Օրինակ՝ մետաղական արծաթը օզոնի միջով անցնելուց հետո նկատվում է նրա սեւացում (առաջանում է օքսիդ)։ Այս ուժեղ օքսիդացնող նյութի ազդեցության ներքո նկատվում է ռետինի ոչնչացում:

Ստրատոսֆերայում օզոնը ձևավորվում է Արևից եկող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցությամբ՝ ձևավորելով օզոնային շերտ։ Այս կեղևը պաշտպանում է մոլորակի մակերեսը բացասական ազդեցությունարեւային ճառագայթում.

Կենսաբանական ազդեցություն մարմնի վրա

Սրա օքսիդացման հզորությունը գազային նյութ, ազատ թթվածնային ռադիկալների առաջացումը վկայում է դրա վտանգի մասին մարդու օրգանիզմի համար։ Ի՞նչ վնաս կարող է տալ օզոնը մարդուն: Այն վնասում և գրգռում է շնչառական օրգանների հյուսվածքները։

Օզոնը ազդում է արյան մեջ պարունակվող խոլեստերինի վրա՝ առաջացնելով աթերոսկլերոզ։ Օզոնի ավելացված կոնցենտրացիան պարունակող միջավայրում մարդու երկար մնալու դեպքում զարգանում է տղամարդկանց անպտղությունը:

Մեր երկրում այս օքսիդացնող նյութը պատկանում է վնասակար նյութերի առաջին (վտանգավոր) դասին։ Դրա միջին օրական MPC-ն չպետք է գերազանցի 0,03 մգ/խմ-ը:

Օզոնի թունավորությունը, բակտերիաների և բորբոսների ոչնչացման համար դրա օգտագործման հնարավորությունը ակտիվորեն օգտագործվում է ախտահանման համար: Ստրատոսֆերային օզոնը հրաշալի է պաշտպանիչ էկրաներկրային կյանքը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից.

Օզոնի օգուտների և վնասների մասին

Այս նյութը գտնվում է երկրագնդի մթնոլորտի երկու շերտերում։ Տրոպոսֆերային օզոնը վտանգավոր է կենդանի էակների համար, բացասաբար է անդրադառնում մշակաբույսերի, ծառերի վրա և հանդիսանում է քաղաքային մշուշի բաղադրիչ։ Ստրատոսֆերային օզոնը որոշակի օգուտ է բերում մարդուն. Դրա տարրալուծումը ջրային լուծույթում կախված է pH-ից, ջերմաստիճանից և միջավայրի որակից: Բժշկական պրակտիկայում օգտագործվում է տարբեր կոնցենտրացիաների օզոնացված ջուր։ Օզոնային թերապիան ներառում է այս նյութի անմիջական շփումը մարդու մարմնի հետ: Այս տեխնիկան առաջին անգամ օգտագործվել է տասնիններորդ դարում: Ամերիկացի հետազոտողները վերլուծել են վնասակար միկրոօրգանիզմները օքսիդացնելու օզոնի կարողությունը և բժիշկներին խորհուրդ են տվել օգտագործել այս նյութը մրսածության բուժման համար։

Մեր երկրում օզոնային թերապիան սկսեց կիրառվել միայն անցյալ դարի վերջին։ IN թերապևտիկ նպատակներայս օքսիդացնող նյութը ցույց է տալիս ուժեղ կենսակարգավորիչի բնութագրերը, որն ի վիճակի է բարձրացնել ավանդական մեթոդների արդյունավետությունը, ինչպես նաև ապացուցել իրեն որպես արդյունավետ անկախ գործակալ: Օզոնային թերապիայի տեխնոլոգիայի զարգացումից հետո բժիշկները հնարավորություն ունեն արդյունավետորեն զբաղվել բազմաթիվ հիվանդություններով։ Նյարդաբանության, ստոմատոլոգիայի, գինեկոլոգիայի, թերապիայի բնագավառներում մասնագետներն այս նյութն օգտագործում են տարբեր վարակների դեմ պայքարելու համար։ Օզոնային թերապիան բնութագրվում է մեթոդի պարզությամբ, արդյունավետությամբ, գերազանց հանդուրժողականությամբ, բացակայությամբ կողմնակի ազդեցություն, ցածր գին.

Եզրակացություն

Օզոնը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, որը կարող է պայքարել վնասակար մանրէների դեմ: Այս հատկությունը լայնորեն կիրառվում է ժամանակակից բժշկության մեջ։ Կենցաղային թերապիայի մեջ օզոնն օգտագործվում է որպես հակաբորբոքային, իմունոմոդուլացնող, հակավիրուսային, բակտերիասպան, հակասթրեսային, ցիտոստատիկ միջոց։ Շնորհիվ թթվածնային նյութափոխանակության խանգարումները վերականգնելու ունակության՝ այն հիանալի հնարավորություններ է տալիս բուժական և պրոֆիլակտիկ բժշկության համար։

Այս միացության օքսիդացման ունակության վրա հիմնված նորարարական մեթոդների շարքում առանձնացնում ենք այս նյութի միջմկանային, ներերակային, ենթամաշկային կիրառումը։ Օրինակ՝ անկողնային խոցերի, մաշկի սնկային վնասվածքների, այրվածքների բուժումը թթվածնի և օզոնի խառնուրդով ճանաչվում է որպես արդյունավետ տեխնիկա։

Բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում օզոնը կարող է օգտագործվել որպես հեմոստատիկ նյութ: Ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում այն ​​նպաստում է վերականգնմանը, ապաքինմանը, էպիթելացմանը: Աղի լուծույթում լուծված այս նյութը հիանալի գործիք է ծնոտի վերականգնման համար։ Ժամանակակից եվրոպական բժշկության մեջ լայն կիրառությունստացել է փոքր և խոշոր ավտոհեմոթերապիա: Երկու մեթոդներն էլ կապված են օրգանիզմում օզոնի ներմուծման հետ՝ օգտագործելով դրա օքսիդացման ունակությունը:

Մեծ աուտոհեմոթերապիայի դեպքում հիվանդի երակ է ներարկվում տվյալ կոնցենտրացիայով օզոնային լուծույթ։ Փոքր ավտոհեմոթերապիան բնութագրվում է օզոնացված արյան միջմկանային ներարկումով: Բացի բժշկությունից, այս ուժեղ օքսիդացնող նյութը պահանջարկ ունի քիմիական արտադրության մեջ։