Ozons periodiskās tabulas apzīmējumā. Tik atšķirīgs ozons: pieci fakti par gāzi, kas var glābt un nogalināt

OZONS O3 (no grieķu valodas smaržo pēc ozona) ir skābekļa alotropa modifikācija, kas var pastāvēt visos trīs agregācijas stāvokļos. Ozons ir nestabils savienojums, un pat tad telpas temperatūra lēnām sadalās molekulārajā skābeklī, bet ozons nav radikāls.

Fizikālās īpašības

Molekulmasa = 47,9982 g/mol. Gāzveida ozona blīvums ir 2,144 10-3 g/cm3 pie 1 atm spiediena un 29°C.

Ozons ir īpaša viela. Tas ir ārkārtīgi nestabils un, palielinoties koncentrācijai, viegli nesamērīgs saskaņā ar vispārējā shēma: 2O3 -\u003e 3O2. Gāzveida formā ozonam ir zilgana nokrāsa, kas pamanāma, kad ozona saturs gaisā ir 15-20%.

Ozons normālos apstākļos ir gāze ar asu smaku. Ļoti zemā koncentrācijā ozona smarža tiek uztverta kā patīkams svaigums, bet, palielinoties koncentrācijai, kļūst nepatīkama. Saldētas veļas smarža ir ozona smarža. Pie tā ir viegli pierast.

Tās galvenais daudzums ir koncentrēts tā sauktajā "ozona joslā" 15-30 km augstumā. Uz zemes virsmas ozona koncentrācija ir daudz mazāka un dzīvām būtnēm absolūti droša; Pastāv pat viedoklis, ka tā pilnīga neesamība arī negatīvi ietekmē cilvēka sniegumu.

Pie koncentrācijām aptuveni 10 MPC ozons ir jūtams ļoti labi, bet pēc dažām minūtēm sajūta pazūd gandrīz pilnībā. Tas ir jāpatur prātā, strādājot ar to.

Taču ozons nodrošina arī dzīvības saglabāšanos uz Zemes, jo. Ozona slānis saglabā dzīvajiem organismiem un augiem kaitīgāko daļu no Saules UV starojuma, kura viļņa garums ir mazāks par 300 nm, kopā ar CO2 absorbē Zemes infrasarkano starojumu, neļaujot tam atdzist.

Ozons ūdenī šķīst vairāk nekā skābeklis. Ūdenī ozons sadalās daudz ātrāk nekā gāzes fāzē, un piemaisījumu, īpaši metālu jonu, klātbūtnei ir ārkārtīgi liela ietekme uz sadalīšanās ātrumu.

1. att. Ozona sadalīšanās par dažādi veidiūdens 20 ° C temperatūrā (1 - bidestilāts; 2 - destilāts; 3 - krāna ūdens; 4 - filtrēts ezera ūdens)

Ozonu labi adsorbē silikagels un alumīnija oksīda gēls. Pie daļēja ozona spiediena, piemēram, 20 mm Hg. Art., un 0 ° C temperatūrā silikagels absorbē apmēram 0,19% ozona pēc svara. Plkst zemas temperatūras adsorbcija ir ievērojami samazināta. Adsorbētā stāvoklī ozons ir ļoti stabils. Ozona jonizācijas potenciāls ir 12,8 eV.

Ozona ķīmiskās īpašības

Tās atšķiras ar divām galvenajām iezīmēm – nestabilitāti un oksidēšanas spēju. Sajaukts ar gaisu nelielās koncentrācijās, tas sadalās salīdzinoši lēni, bet, temperatūrai paaugstinoties, tā sadalīšanās paātrinās un kļūst ļoti strauja temperatūrā virs 100°C.

NO2, Cl klātbūtne gaisā, kā arī metālu oksīdu – sudraba, vara, dzelzs, mangāna – katalītiskā iedarbība paātrina ozona sadalīšanos. Ozonam ir tik spēcīgas oksidējošas īpašības, jo viens no skābekļa atomiem ļoti viegli atdalās no tā molekulas. Viegli nonāk skābeklī.

Ozons oksidē lielāko daļu metālu parastā temperatūrā. Skābie ozona ūdens šķīdumi ir diezgan stabili, sārmainos ozons ātri tiek iznīcināts. Mainīgi valences metāli (Mn, Co, Fe u.c.), daudzi oksīdi, peroksīdi un hidroksīdi efektīvi iznīcina ozonu. Vairums metāla virsmas pārklāts ar oksīda plēvi metāla augstākajā valences stāvoklī (piemēram, PbO2, AgO vai Ag2O3, HgO).

Ozons oksidē visus metālus, izņemot zeltu un platīna grupas metālus, reaģē ar lielāko daļu citu elementu, sadala ūdeņraža halogenīdus (izņemot HF), pārvērš zemākos oksīdus par augstākiem utt.

Tas neoksidē zeltu, platīnu, irīdiju, 75%Fe + 25%Cr sakausējumu. Tas pārvērš melno svina sulfīdu PbS par balto sulfātu PbSO4, arsēna anhidrīdu As2O3 par arsēnu As2O5 utt.

Ozona reakcija ar mainīgas valences metālu joniem (Mn, Cr un Co) in pēdējie gadi atrod praktiska izmantošana starpproduktu sintēzei krāsvielām, PP vitamīnam (izonikotīnskābei) utt. Mangāna un hroma sāļu maisījumus skābā šķīdumā, kas satur oksidējamu savienojumu (piemēram, metilpiridīnus), oksidē ar ozonu. Šajā gadījumā Cr3+ joni pāriet Cr6+ un oksidē metilpiridīnus tikai pie metilgrupām. Ja nav metālu sāļu, pārsvarā aromātiskais kodols tiek iznīcināts.

Ozons reaģē arī ar daudzām gāzēm, kas atrodas atmosfērā. Sērūdeņradis H2S, savienojoties ar ozonu, izdala brīvu sēru, sēra anhidrīds SO2 pārvēršas sērskābā SO3; slāpekļa oksīds N2O - pārvēršas NO, slāpekļa oksīds NO ātri oksidējas līdz NO2, savukārt NO2 reaģē arī ar ozonu, un galu galā veidojas N2O5; amonjaks NH3 - slāpekļa amonija sālī NH4NO3.

Viena no svarīgākajām ozona reakcijām ar neorganiskās vielas- kālija jodīda sadalīšanās. Šo reakciju plaši izmanto ozona kvantitatīvai noteikšanai.

Dažos gadījumos ozons reaģē arī ar cietām vielām, veidojot ozonīdus. Ozonīdi izolēti sārmu metāli, sārmzemju metāli: stroncijs, bārijs, un to stabilizācijas temperatūra paaugstinās norādītajās rindās; Ca(O3) 2 ir stabils pie 238 K, Ba(O3) 2 pie 273 K. Ozonīdi sadalās, veidojot superperoksīdu, piemēram, NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Ozona reakcijās ar organiskajiem savienojumiem veidojas arī dažādi ozonīdi.

Ozons oksidē daudzas organiskas vielas, piesātinātos, nepiesātinātos un cikliskos ogļūdeņražus. Ir publicēti daudzi darbi par ozona reakcijas produktu sastāva izpēti ar dažādiem aromātiskie ogļūdeņraži: benzols, ksiloli, naftalīns, fenantrēns, antracēns, benzantracēns, difenilamīns, hinolīns, akrilskābe u.c.. Tas balina indigo un daudzas citas organiskās krāsvielas, kā dēļ to izmanto pat audumu balināšanai.

Ozona reakcijas ātrums ar dubultu C=C saiti ir 100 000 reižu ātrāks nekā ozona reakcijas ātrums ar vienu C-C savienojums. Tāpēc ozons galvenokārt ietekmē gumijas un gumijas. Ozons reaģē ar dubultsaiti, veidojot starpproduktu kompleksu:

Šī reakcija notiek diezgan ātri jau temperatūrā, kas zemāka par 0°C. Piesātināto savienojumu gadījumā ozons ir parastās oksidācijas reakcijas iniciators:

Interesanta ir ozona mijiedarbība ar dažām organiskām krāsvielām, kuras spēcīgi fluorescē ozona klātbūtnē gaisā. Tie ir, piemēram, eihrozīns, riboflavīns un luminols (triaminoftalhidrazīds), un jo īpaši rodamīns-B un, līdzīgi tam, rodamīns-C.

Augsts oksidējošās īpašības ozons, iznīcinot organiskās vielas un oksidējot metālus (īpaši dzelzi) līdz nešķīstošai formai, spēja sadalīt ūdenī šķīstošus gāzveida savienojumus, piesātināt ūdens šķīdumus ar skābekli, zema ozona noturība ūdenī un tā bīstamo īpašību pašiznīcināšanās. cilvēki – tas viss kopā padara ozonu par vispievilcīgāko vielu sadzīves ūdens sagatavošanai un dažādu notekūdeņu attīrīšanai.

Ozona sintēze

Ozons veidojas gāzveida vidē, kas satur skābekli, ja rodas apstākļi, kādos skābeklis sadalās atomos. Tas ir iespējams visās elektriskās izlādes formās: spīdums, loks, dzirkstele, korona, virsma, barjera, bez elektrodiem utt. Galvenais disociācijas cēlonis ir molekulārā skābekļa sadursme ar elektroniem, kas paātrināti elektriskā laukā.

Papildus izlādei skābekļa disociāciju izraisa UV starojums, kura viļņa garums ir mazāks par 240 nm, un dažādas augstas enerģijas daļiņas: alfa, beta, gamma daļiņas, rentgenstari utt. Ozons rodas arī ūdens elektrolīzē.

Gandrīz visos ozona veidošanās avotos pastāv reakciju grupa, kuras rezultātā ozons sadalās. Tie traucē ozona veidošanos, bet tie patiešām pastāv, un ar tiem ir jārēķinās. Tas ietver termisko sadalīšanos reaktora tilpumā un uz sienām, tā reakcijas ar radikāļiem un ierosinātām daļiņām, reakcijas ar piedevām un piemaisījumiem, kas var nonākt saskarē ar skābekli un ozonu.

Pilns mehānisms sastāv no ievērojama skaita reakciju. Reālas iekārtas, neatkarīgi no tā, pēc kāda principa tās darbojas, parāda augstas enerģijas izmaksas ozona ražošanai. Ozona ģeneratora efektivitāte ir atkarīga no tā, kāda - pilna vai aktīvā - jauda tiek aprēķināta uz saražotā ozona masas vienību.

barjeras izlāde

Barjeras izlādi saprot kā izlādi, kas notiek starp diviem dielektriķiem vai dielektriķi un metālu. Sakarā ar to, ka elektrisko ķēdi pārtrauc dielektriķis, tiek piegādāta tikai jauda maiņstrāva. Pirmo reizi modernajiem ozonatoru 1897. gadā piedāvāja Siemens.

Pie mazas jaudas ozonatoru nevar atdzesēt, jo atbrīvotais siltums tiek aizvadīts ar skābekļa un ozona plūsmu. Rūpnieciskajā ražošanā ozonu sintezē arī loka ozonizatoros (plazmas lāpās), kvēlozona ģeneratoros (lāzeros) un virsmas izlādes.

Fotoķīmiskā metode

Lielākā daļa uz Zemes ražotā ozona tiek ražota dabā fotoķīmiskos procesos. Praktiskajā cilvēka darbībā fotoķīmiskās sintēzes metodēm ir mazāka nozīme nekā sintēzei barjeru izlādē. Galvenā to izmantošanas joma ir vidējas un zemas ozona koncentrācijas iegūšana. Šāda ozona koncentrācija ir nepieciešama, piemēram, pārbaudot gumijas izstrādājumu izturību pret plaisāšanu atmosfēras ozona ietekmē. Praksē ozona ražošanai ar šo metodi tiek izmantotas dzīvsudraba un ksenona eksimēra lampas.

Elektrolītiskās sintēzes metode

Pirmā pieminēšana par ozona veidošanos elektrolītiskos procesos ir datēta ar 1907. gadu. Tomēr līdz šim tā veidošanās mehānisms joprojām ir neskaidrs.

Parasti kā elektrolītu izmanto perhlorskābes vai sērskābes ūdens šķīdumus, elektrodus izgatavo no platīna. Ar O18 marķēto skābju izmantošana ir parādījusi, ka ozona veidošanās laikā tās neatsakās no skābekļa. Tāpēc bruto shēmā jāņem vērā tikai ūdens sadalīšanās:

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

ar iespējamu starpposma jonu vai radikāļu veidošanos.

Ozona veidošanās jonizējošā starojuma ietekmē

Ozons veidojas vairākos procesos, ko pavada skābekļa molekulas ierosināšana vai nu ar gaismu, vai elektriskais lauks. Apstarojot skābekli ar jonizējošo starojumu, var parādīties arī ierosinātas molekulas, un tiek novērota ozona veidošanās. Ozona veidošanās jonizējošā starojuma ietekmē vēl nav izmantota ozona sintēzei.

Ozona veidošanās mikroviļņu laukā

Kad skābekļa strūkla tika izlaista cauri mikroviļņu laukam, tika novērota ozona veidošanās. Šis process ir maz pētīts, lai gan laboratorijas praksē bieži tiek izmantoti ģeneratori, kuru pamatā ir šī parādība.

Ozona izmantošana ikdienas dzīvē un tā ietekme uz cilvēkiem

Ūdens, gaisa un citu vielu ozonēšana

Ozonētais ūdens nesatur toksiskus halometānus – tipiskus ūdens sterilizācijas ar hloru piemaisījumus. Ozonēšanas procesu veic burbuļvannās vai maisītājos, kuros no suspensijām attīrīts ūdens tiek sajaukts ar ozonētu gaisu vai skābekli. Procesa trūkums ir ātra O3 iznīcināšana ūdenī (pusperiods 15-30 minūtes).

Ozonēšana tiek izmantota arī Pārtikas rūpniecība ledusskapju, noliktavu sterilizācijai, nepatīkamas smakas likvidēšanai; medicīnas praksē - atvērtu brūču dezinfekcijai un noteiktu hronisku slimību (trofisko čūlu, sēnīšu slimības), venozo asiņu ozonēšana, fizioloģiskie šķīdumi.

Mūsdienu ozonizatori, kuros ozons tiek ražots ar elektrisku izlādi gaisā vai skābeklī, sastāv no ozona ģeneratoriem un enerģijas avotiem un ir neatņemama sastāvdaļa ozonatoru iekārtas, tostarp papildus ozonatoriem arī palīgierīces.

Ozons šobrīd ir gāze, ko izmanto tā sauktajās ozona tehnoloģijās: attīrīšanā un sagatavošanā dzeramais ūdens, tīrīšana Notekūdeņi(sadzīves un rūpniecības notekūdeņi), dūmgāzes utt.

Atkarībā no ozona izmantošanas tehnoloģijas ozona ģeneratora produktivitāte var būt no grama frakcijām līdz desmitiem kilogramu ozona stundā. Medicīnisko instrumentu un mazo iekārtu sterilizācijai ar gāzi tiek izmantoti speciāli ozonatori. Sterilizāciju veic mākslīgi samitrinātā ozona-skābekļa vidē, kas piepilda sterilizācijas kameru. Sterilizācijas cikls sastāv no posma, kurā tiek aizstāts gaiss sterilizācijas kamerā ar samitrinātu ozona-skābekļa maisījumu, sterilizācijas iedarbības posms un ozona-skābekļa maisījuma nomaiņa kamerā ar mikrobioloģiski attīrītu gaisu.

Ozonizatoriem, ko izmanto medicīnā ozona terapijai, ir plašs ozona-skābekļa maisījuma koncentrācijas regulēšanas diapazons. Ozona-skābekļa maisījuma radītās koncentrācijas garantēto precizitāti kontrolē ozonizatora automatizācijas sistēma un tā tiek uzturēta automātiski.

Ozona bioloģiskā iedarbība

Ozona bioloģiskā iedarbība ir atkarīga no tā pielietošanas metodes, devas un koncentrācijas. Daudzi tā efekti dažādos koncentrācijas diapazonos atšķiras. Ozona terapijas terapeitiskā efekta pamatā ir ozona-skābekļa maisījumu izmantošana. Ozona augstais redoks potenciāls izraisa tā sistēmisko (skābekļa homeostāzes atjaunošana) un lokālo (izteiktu dezinfekcijas līdzekli) terapeitisko efektu.

Pirmo reizi ozons antiseptisks 1915. gadā izmantoja A. Volfs inficētu brūču ārstēšanai. Pēdējos gados ozona terapija ir veiksmīgi izmantota gandrīz visās medicīnas jomās: neatliekamās palīdzības un strutojošu ķirurģijā, vispārējā un infekcijas terapijā, ginekoloģijā, uroloģijā, gastroenteroloģijā, dermatoloģijā, kosmetoloģijā uc Ozona izmantošana ir saistīta ar tā unikālo spektru. ietekmi uz ķermeni, t.sk. imūnmodulējoša, pretiekaisuma, baktericīda, pretvīrusu, fungicīda utt.

Taču nevar noliegt, ka ozona izmantošanas metodes medicīnā, neskatoties uz acīmredzamajām priekšrocībām daudzos bioloģiskajos rādītājos, vēl nav tikušas plaši izmantotas. Saskaņā ar literatūras datiem augsta ozona koncentrācija ir absolūti baktericīda gandrīz visiem mikroorganismu celmiem. Tāpēc ozonu klīniskajā praksē izmanto kā universālu antiseptisku līdzekli dažādas etioloģijas un lokalizācijas infekcijas un iekaisuma perēkļu rehabilitācijā.

Literatūrā ir dati par paaugstināta efektivitāte antiseptiskie preparāti pēc to ozonēšanas akūtu strutojošu ķirurģisku slimību ārstēšanā.

Secinājumi par ozona izmantošanu mājsaimniecībā

Pirmkārt, ir nepieciešams bez ierunām apstiprināt ozona izmantošanas faktu dziedniecības praksē daudzās medicīnas jomās, kā ārstniecisku un dezinficējošu līdzekli, bet par tā plašo izmantošanu vēl nevar runāt.

Ozonu cilvēks uztver ar vismazākajām blakusparādībām. alerģiskas izpausmes. Un pat ja literatūrā var atrast pieminējumu par individuālo O3 nepanesību, tad šos gadījumus nevar salīdzināt, piemēram, ar hloru saturošām un citām halogenētajām antibakteriālajām zālēm.

Ozons ir trīsatomu skābeklis un ir videi draudzīgākais. Kurš gan nezina tās “svaiguma” smaržu – karstās vasaras dienās pēc pērkona negaisa?! Tā pastāvīgu klātbūtni zemes atmosfērā piedzīvo jebkurš dzīvs organisms.

Pārskats ir balstīts uz materiāliem no interneta.

Ozons ir gāze. Atšķirībā no daudziem citiem, tas nav caurspīdīgs, bet ir raksturīga krāsa un pat smaržo. Tā atrodas mūsu atmosfērā un ir viena no tās svarīgākajām sastāvdaļām. Kāds ir ozona blīvums, tā masa un citas īpašības? Kāda ir tās loma planētas dzīvē?

zilā gāze

Ķīmijā ozonam nav atsevišķas vietas periodiskajā tabulā. Tas ir tāpēc, ka tas nav elements. Ozons ir skābekļa allotropa modifikācija vai variācija. Tāpat kā O2, tā molekula sastāv tikai no skābekļa atomiem, bet tajā nav divi, bet trīs. Tāpēc tā ķīmiskā formula izskatās pēc O3.

Ozons ir gāze zila krāsa. Tam ir izteikta asa smarža, kas atgādina hloru, ja koncentrācija ir pārāk augsta. Vai atceries svaiguma smaržu lietū? Tas ir ozons. Pateicoties šim īpašumam, tas ieguva savu nosaukumu, jo no sengrieķu valodas “ozons” ir “smarža”.

Gāzes molekula ir polāra, tajā esošie atomi savienoti 116,78° leņķī. Ozons veidojas, kad brīvs skābekļa atoms ir pievienots O2 molekulai. Tas notiek dažādu reakciju, piemēram, fosfora oksidēšanās, elektriskās izlādes vai peroksīdu sadalīšanās laikā, kuru laikā izdalās skābekļa atomi.

Ozona īpašības

Normālos apstākļos ozons pastāv ar molekulmasu gandrīz 48 g/mol. Tas ir diamagnētisks, tas ir, to nevar pievilkt magnēts, tāpat kā sudrabu, zeltu vai slāpekli. Ozona blīvums ir 2,1445 g/dm³.

Cietā stāvoklī ozons iegūst zilgani melnu krāsu, šķidrā stāvoklī indigo krāsu tuvu violetai. Viršanas temperatūra ir 111,8 grādi pēc Celsija. Nulle grādu temperatūrā tas šķīst ūdenī (tikai tīrā ūdenī) desmit reizes labāk nekā skābeklis. Tas labi sajaucas ar slāpekli, fluoru, argonu un noteiktos apstākļos ar skābekli.

Vairāku katalizatoru iedarbībā tas viegli oksidējas, vienlaikus atbrīvojot brīvos skābekļa atomus. Savienojot ar to, tas uzreiz aizdegas. Viela spēj oksidēt gandrīz visus metālus. Tikai platīns un zelts nav pakļauti tā darbībai. Tas iznīcina dažādus organiskos un aromātiskos savienojumus. Saskaroties ar amonjaku, veidojas amonija nitrīts, iznīcina dubultās oglekļa saites.

Atrodoties atmosfērā augstā koncentrācijā, ozons spontāni sadalās. Šajā gadījumā izdalās siltums un veidojas O2 molekula. Jo augstāka tā koncentrācija, jo spēcīgāka ir siltuma izdalīšanās reakcija. Ja ozona saturs pārsniedz 10%, to pavada sprādziens. Paaugstinoties temperatūrai un samazinoties spiedienam vai saskaroties ar organiskām vielām, O3 sadalīšanās notiek ātrāk.

Atklājumu vēsture

Ķīmijā ozons nebija zināms līdz 18. gadsimtam. Tas tika atklāts 1785. gadā, pateicoties smaržai, ko fiziķis Van Marums dzirdēja blakus strādājošai elektrostatiskajai mašīnai. Vēl 50 gadus vēlāk nekādi neparādījās zinātniskos eksperimentos un pētījumos.

Zinātnieks Kristians Šēnbeins 1840. gadā pētīja baltā fosfora oksidēšanos. Eksperimentu laikā viņam izdevās izolēt nezināmu vielu, ko viņš nosauca par "ozonu". Ķīmiķis ķērās pie tās īpašību izpētes un aprakstīja jaunatklātās gāzes iegūšanas metodes.

Drīz vien vielas izpētei pievienojās arī citi zinātnieki. Slavenais fiziķis Nikola Tesla pat uzbūvēja pirmo vēsturē.O3 rūpnieciskā izmantošana sākās 19. gadsimta beigās, kad parādījās pirmās iekārtas dzeramā ūdens piegādei mājām. Viela tika izmantota dezinfekcijai.

Ozons atmosfērā

Mūsu Zemi ieskauj neredzams gaisa apvalks – atmosfēra. Bez tā dzīvība uz planētas nebūtu iespējama. Sastāvdaļas atmosfēras gaiss: skābeklis, ozons, slāpeklis, ūdeņradis, metāns un citas gāzes.

Ozons neeksistē pats par sevi un rodas tikai kā rezultātā ķīmiskās reakcijas. Netālu no Zemes virsmas tas veidojas zibens elektriskās izlādes dēļ pērkona negaisa laikā. Nedabiskā veidā tas parādās automašīnu, rūpnīcu izplūdes gāzu, benzīna izgarojumu un termoelektrostaciju darbības dēļ.

Ozonu atmosfēras apakšējos slāņos sauc par virsmas jeb troposfēru. Ir arī stratosfēra. Tas rodas reibumā ultravioletais starojums nāk no Saules. Tas veidojas 19-20 kilometru attālumā virs planētas virsmas un stiepjas līdz 25-30 kilometru augstumam.

Stratosfēras O3 veido planētas ozona slāni, kas pasargā to no spēcīga saules starojuma. Tas absorbē aptuveni 98% ultravioletā starojuma ar pietiekamu viļņa garumu, lai izraisītu vēzi un apdegumus.

Vielu lietošana

Ozons ir lielisks oksidētājs un iznīcinātājs. Šis īpašums jau sen tiek izmantots dzeramā ūdens attīrīšanai. Vielai ir kaitīga ietekme uz cilvēkiem bīstamām baktērijām un vīrusiem, un, oksidējoties, tā pati pārvēršas par nekaitīgu skābekli.

Tas var nogalināt pat hlorizturīgus organismus. Turklāt to izmanto notekūdeņu attīrīšanai no kaitīgiem uz vide naftas produkti, sulfīdi, fenoli utt. Šāda prakse ir izplatīta galvenokārt ASV un dažās Eiropas valstīs.

Ozonu medicīnā izmanto instrumentu dezinfekcijai, rūpniecībā izmanto papīra balināšanai, eļļu attīrīšanai, iegūšanai. dažādas vielas. O3 izmantošanu gaisa, ūdens un telpu attīrīšanai sauc par ozonēšanu.

Ozons un cilvēks

Neskatoties uz visām tā derīgajām īpašībām, ozons var būt bīstams cilvēkiem. Ja gaisā ir vairāk gāzu, nekā cilvēks spēj panest, no saindēšanās izvairīties nevar. Krievijā tā pieļaujamā likme ir 0,1 μg / l.

Ja šī robeža tiek pārsniegta, parādās tipiskas ķīmiskās saindēšanās pazīmes, piemēram, galvassāpes, gļotādu kairinājums, reibonis. Ozons samazina organisma izturību pret infekcijām, kas tiek pārnestas caur elpceļiem, kā arī samazina asinsspiedienu. Ja gāzes koncentrācija pārsniedz 8-9 μg / l, iespējama plaušu tūska un pat nāve.

Tajā pašā laikā ir diezgan viegli atpazīt ozonu gaisā. "Svaiguma", hlora vai "vēžu" smarža (kā apgalvoja Mendeļejevs) ir skaidri dzirdama pat ar zemu vielas saturu.

Tālāk pakavēsimies pie skābekļa iegūšanas no gaisa, bet pagaidām iesim telpā, kur strādā elektromotori un kurā apzināti izslēdzām ventilāciju.

Šie dzinēji paši par sevi nevar kalpot par gaisa piesārņojuma avotu, jo tie neko nepatērē no gaisa un neko neizlaiž gaisā. Taču, šeit elpojot, ir jūtams kāds kairinājums kaklā. Kas notika ar gaisu, kas bija tīrs pirms dzinēju iedarbināšanas?

Šajā telpā darbojas tā sauktie kolektoru motori. Uz motora kustīgajiem kontaktiem - lamelēm - bieži veidojas dzirkstele. Dzirkstelē augstā temperatūrā skābekļa molekulas savienojas viena ar otru, veidojot ozonu (O 3).

Skābekļa molekula sastāv no 2 atomiem, kuriem vienmēr ir divas valences (0 = 0).

Kā iedomāties ozona molekulas struktūru? Skābekļa valence nevar mainīties: arī skābekļa atomiem ozonā ir jābūt dubultai saitei. Tāpēc ozona molekula parasti tiek attēlota kā trīsstūris, kura stūros ir 3 skābekļa atomi.

Ozons- zilganas krāsas gāze ar asu specifisku smaržu. Ozona veidošanās no skābekļa notiek ar lielu siltuma absorbciju.

Vārds "ozons" ir pārņemts no grieķu valodas "allos" - cits un "tropos" - pagrieziens un nozīmē veidošanos. vienkāršas vielas no tā paša elementa.

Ozons ir skābekļa alotropā modifikācija. Šī ir vienkārša viela. Tās molekula sastāv no 3 skābekļa atomiem. Tehnoloģijā ozonu ražo īpašās ierīcēs, ko sauc par ozonizatoriem.

Šajās ierīcēs skābeklis tiek izvadīts caur cauruli, kurā ievietots elektrods, kas savienots ar augstsprieguma strāvas avotu. Otrais elektrods ir stieple, kas uztīta caurules ārpusē. Starp elektrodiem veidojas elektriskā izlāde, kurā no skābekļa veidojas ozons. Skābeklis, kas iziet no ozonatora, satur apmēram 15 procentus ozona.

Ozons veidojas arī tad, kad skābeklis tiek pakļauts radioaktīvā elementa rādija stariem vai spēcīgai ultravioleto staru plūsmai. Kvarca lampas, kuras plaši izmanto medicīnā, izstaro ultravioletie stari. Tāpēc telpā, kurā strādāju ilgu laiku kvarca lampa gaiss kļūst smacējošs.

Ozonu var iegūt arī ķīmiski – koncentrētai sērskābei iedarbojoties uz kālija permanganātu vai oksidējot slapjo fosforu.

Ozona molekulas ir ļoti nestabilas un viegli sadalās, veidojot molekulāro un atomu skābekli (О 3 = O 2 + O). Tā kā atomu skābeklis ļoti viegli oksidē dažādus savienojumus, ozons ir spēcīgs oksidētājs. Istabas temperatūrā tas viegli oksidē dzīvsudrabu un sudrabu, kas ir diezgan stabili skābekļa atmosfērā.

Ozona ietekmē organiskās krāsvielas kļūst bezkrāsainas, un gumijas izstrādājumi tiek iznīcināti, zaudē savu elastību un plaisā, viegli saspiežot.

Uzliesmojošas vielas, piemēram, ēteris, spirts, aizdedzes gāze, saskaroties ar ļoti ozonētu gaisu, aizdegas. Uzliesmo arī vate, caur kuru tiek izvadīts ozonēts gaiss.

Ozona spēcīgās oksidējošās īpašības tiek izmantotas gaisa un ūdens dezinfekcijai. Ozonēts gaiss, kas tiek izlaists caur ūdeni, iznīcina tajā esošās patogēnās baktērijas un nedaudz uzlabo tā garšu un krāsu.

Gaisa ozonēšana kaitīgo baktēriju iznīcināšanai netiek plaši izmantota, jo efektīvai gaisa attīrīšanai ir nepieciešama ievērojama ozona koncentrācija, un lielā koncentrācijā tas ir kaitīgs cilvēka veselībai - izraisa smagu nosmakšanu.

Mazās koncentrācijās ozons ir pat patīkams. Tas notiek, piemēram, pēc pērkona negaisa, kad no gaisa skābekļa milzīgā zibens elektriskajā dzirkstī veidojas ozons, kas pamazām izplatās atmosfērā, radot vieglu, patīkamu sajūtu elpojot. To pašu mēs piedzīvojam mežā, īpaši blīvā priežu mežā, kur skābekļa ietekmē oksidējas dažādi organiskie sveķi, izdaloties ozonam. Terpentīns, kas ir daļa no sveķiem skujkoku koks, īpaši viegli oksidējas. Tāpēc iekšā skujkoku meži Gaiss vienmēr satur zināmu daudzumu ozona.

Plkst vesels cilvēks priežu meža gaiss rada patīkamu sajūtu. Un cilvēkam ar slimām plaušām šis gaiss ir noderīgs un nepieciešams ārstēšanai. Padomju valsts izmanto bagātos priežu mežus dažādos mūsu valsts reģionos un veido tajos medicīnas sanatorijas.

Ozons (Oz) ir bezkrāsaina gāze ar kairinošu, asu smaku. Molekulmasa 48 g/mol, blīvums attiecībā pret gaisu 1,657 kg/m. Ozona koncentrācija gaisā pie smakas sliekšņa sasniedz 1 mg/m. Zemās koncentrācijās 0,01-0,02 mg/m līmenī (5 reizes zemāka par maksimāli pieļaujamo koncentrāciju cilvēkam) ozons piešķir gaisam raksturīgu svaiguma un tīrības smaržu. Tā, piemēram, pēc pērkona negaisa smalkā ozona smarža vienmēr ir saistīta ar tīru gaisu.

Ir zināms, ka skābekļa molekula sastāv no 2 atomiem: 0 2 . Noteiktos apstākļos skābekļa molekula var atdalīties, t.i. sadalās 2 atsevišķos atomos. Dabā šie apstākļi ir: radīti pērkona negaisa laikā atmosfēras elektrības izplūdes laikā un iekšā augšējie slāņi atmosfērā, saules ultravioletā starojuma (Zemes ozona slāņa) ietekmē. Tomēr skābekļa atoms nevar pastāvēt atsevišķi, un tam ir tendence pārgrupēties. Šādas pārkārtošanās gaitā veidojas 3 atomu molekulas.

Molekula, kas sastāv no 3 skābekļa atomiem, ko sauc par ozonu vai aktivēto skābekli, ir alotropiskā modifikācija skābeklis un ir molekulārā formula 0 3 (d = 1,28 A, q = 11,6,5°).

Jāpiebilst, ka trešā atoma saite ozona molekulā ir salīdzinoši vāja, kas izraisa molekulas kopumā nestabilitāti un tendenci pašsabrukt. Šīs īpašības dēļ ozons ir spēcīgs oksidētājs un īpaši efektīvs dezinfekcijas līdzeklis.

Ozons dabā ir plaši izplatīts. Tas vienmēr veidojas gaisā pērkona negaisa laikā atmosfēras elektrības ietekmē, kā arī īsviļņu starojuma un strauju daļiņu plūsmu ietekmē radioaktīvo vielu dabiskās sabrukšanas laikā. kodolreakcijas, kosmiskais starojums utt. Ozona veidošanās notiek arī ūdens iztvaikošanas laikā no lielām virsmām, īpaši sniega kušanas, sveķainu vielu oksidēšanās un nepiesātināto ogļūdeņražu un spirtu fotoķīmiskās oksidēšanās laikā. Pastiprināto ozona veidošanos skuju koku mežu gaisā un jūras krastā skaidro ar koku sveķu un jūras aļģu oksidēšanos. Tā sauktā ozonosfēra, kas veidojas atmosfēras augšējos slāņos, ir aizsargslānis sauszemes biosfēra sakarā ar to, ka ozons intensīvi absorbē bioloģiski aktīvo saules UV starojumu (ar viļņa garumu mazāku par 290 nm).

Ozons tiek ienests atmosfēras virsmas slānī no zemākās stratosfēras. Ozona koncentrācija atmosfērā svārstās no 0,08 līdz 0,12 mg/m. Savukārt pirms gubu mākoņu nobriešanas pastiprinās atmosfēras jonizācija, kā rezultātā ievērojami palielinās ozona veidošanās, tā koncentrācija gaisā var pārsniegt 1,3 mg/m3.

Ozons ir ļoti aktīva, alotropiska skābekļa forma. Ozona veidošanos no skābekļa izsaka vienādojums

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

no kā izriet, ka ozona veidošanās standarta entalpija ir pozitīva un vienāda ar 142,5 kJ/mol. Turklāt, kā rāda vienādojuma koeficienti, šīs reakcijas gaitā no trim gāzes molekulām tiek iegūtas divas molekulas, t.i., sistēmas entropija samazinās. Rezultātā Gibsa enerģijas standartnovirze aplūkotajā reakcijā arī ir pozitīva (163 kJ/mol). Tādējādi skābekļa pārvēršanās ozonā reakcija nevar noritēt spontāni, tās īstenošanai ir nepieciešama enerģija. Apgrieztā reakcija - ozona sabrukšana notiek spontāni, jo šī procesa laikā sistēmas Gibsa enerģija samazinās. Citiem vārdiem sakot, ozons ir nestabila viela, kas ātri rekombinējas, pārvēršoties molekulārajā skābekli:

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

Reakcijas ātrums ir atkarīgs no maisījuma temperatūras, spiediena un ozona koncentrācijas tajā. Normālā temperatūrā un spiedienā reakcija norit lēni, paaugstinātā temperatūrā ozona sadalīšanās paātrinās. Pie zemām koncentrācijām (bez svešiem piemaisījumiem) normālos apstākļos ozons sadalās diezgan lēni. Paaugstinoties temperatūrai līdz 100°C vai vairāk, sadalīšanās ātrums ievērojami palielinās. Ozona sabrukšanas mehānisms, kas ietver viendabīgas un neviendabīgas sistēmas, ir diezgan sarežģīts un atkarīgs no ārējiem apstākļiem.

Galvenās ozona fizikālās īpašības ir parādītas 1. tabulā.

Ozona fizikālo īpašību zināšanas nepieciešamas tā pareizai izmantošanai tehnoloģiskajos procesos nesprādzienbīstamā koncentrācijā, ozona sintēzei un sadalīšanai optimālos drošos režīmos un aktivitātes novērtēšanai dažādās vidēs.

Ozona īpašības raksturo tā aktivitāte pret dažāda spektrālā sastāva starojumu. Ozons intensīvi absorbē mikroviļņu, infrasarkano un ultravioleto starojumu.

Ozons ir ķīmiski agresīvs un viegli nonāk ķīmiskās reakcijās. Reaģējot ar organiskām vielām, relatīvi zemā temperatūrā tas izraisa dažādas oksidatīvas reakcijas. Tas jo īpaši ir balstīts uz ozona baktericīdo iedarbību, ko izmanto ūdens dezinficēšanai. Ozona ierosinātie oksidatīvie procesi bieži ir ķēdes.

Ozona ķīmiskā aktivitāte lielākā mērā ir saistīta ar to, ka molekulas disociējas

0 3 -> 0 2 + O (3)

nepieciešams enerģijas patēriņš nedaudz vairāk par 1 eV. Ozons viegli nodod skābekļa atomu, kas ir ļoti aktīvs. Dažos gadījumos ozona molekula var pilnībā pievienoties organiskajām molekulām, veidojot nestabilus savienojumus, kas temperatūras vai gaismas ietekmē viegli sadalās, veidojot dažādus skābekli saturošus savienojumus.

Ozona reakcijām ar organiskām vielām veltīts liels skaits pētījumu, kuros pierādīts, ka ozons veicina skābekļa iesaistīšanos oksidācijas procesos, ka dažas oksidācijas reakcijas sākas zemākā temperatūrā, ja reaģentus apstrādā ar ozonētu skābekli. .

Ozons aktīvi reaģē ar aromātiskajiem savienojumiem, šajā gadījumā reakcija var noritēt gan ar aromātiskā kodola iznīcināšanu, gan bez tā.

Ozona reakcijās ar nātriju, kāliju, rubīdiju, cēziju, kas iziet cauri vidēji nestabilam kompleksam M + Oˉ H + O3ˉ, kam seko reakcija ar ozonu, veidojas ozonīdi. Оˉ 3 jons var veidoties arī reakcijās ar organiskiem savienojumiem.

Rūpnieciskiem nolūkiem ozonu iegūst, apstrādājot atmosfēras gaisu vai skābekli īpašās ierīcēs - ozonatoros. Izstrādāti ar paaugstinātu strāvas frekvenci (500-2000 Hz) strādājošo ozonatoru un kaskādes izlādi ozonatoru, kuriem nav nepieciešama iepriekšēja gaisa sagatavošana (tīrīšana, žāvēšana) un elektrodu dzesēšana, konstrukcijas. Ozona enerģijas ieguve tajos sasniedz 20–40 g/kWh.

Ozona priekšrocība salīdzinājumā ar citiem oksidētājiem ir tāda, ka ozonu patēriņa vietā var iegūt no atmosfēras skābekļa, kas neprasa reaģentu, izejvielu u.tml. piegādi. Ozona ražošanai nav pievienota ozona izdalīšanās. kumulatīvs kaitīgās vielas. Ozonu ir viegli neitralizēt. Ozona izmaksas ir salīdzinoši zemas.

No visiem zināmajiem oksidētājiem dabiskajos bioprocesos piedalās tikai skābeklis un ierobežots peroksīda savienojumu klāsts.

Kāda ir ozona formula? Mēģināsim kopā noteikt šīs ķīmiskās vielas atšķirīgās īpašības.

Skābekļa allotropā modifikācija

Ozona molekulārā formula ķīmijā O 3 . Tā relatīvā molekulmasa ir 48. Savienojuma sastāvā ir trīs O atomi Tā kā skābekļa un ozona formula ietver vienu un to pašu. ķīmiskais elements, ķīmijā tās sauc par alotropiskām modifikācijām.

Fizikālās īpašības

Normālos apstākļos ozona ķīmiskā formula ir gāzveida viela ar īpašu smaržu un gaiši zilu krāsu. Dabā, dots ķīmiskais savienojums jūtama pastaigā pēc pērkona negaisa pa priežu mežu. Tā kā ozona formula ir O 3, tas ir 1,5 reizes smagāks par skābekli. Salīdzinot ar O 2, ozona šķīdība ir daudz augstāka. Nulles temperatūrā 49 tilpumi no tā viegli izšķīst 100 tilpumos ūdens. Mazās koncentrācijās vielai nav toksiskuma īpašību, ozons ir inde tikai ievērojamos daudzumos. Par maksimālo pieļaujamo koncentrāciju uzskata 5% no O 3 daudzuma gaisā. Spēcīgas dzesēšanas gadījumā tas viegli sašķidrinās un, temperatūrai nokrītot līdz -192 grādiem, kļūst par cietu.

Dabā

Ozona molekula, kuras formula tika parādīta iepriekš, veidojas dabā skābekļa zibens izlādes laikā. Turklāt O 3 veidojas skujkoku sveķu oksidēšanas laikā, tas iznīcina kaitīgos mikroorganismus un tiek uzskatīts par labvēlīgu cilvēkiem.

Iegūšana laboratorijā

Kā jūs varat iegūt ozonu? Viela, kuras formula ir O 3, veidojas, izlaižot elektrisko izlādi caur sausu skābekli. Process tiek veikts īpašā ierīcē - ozonatorā. Tas ir balstīts uz divām stikla caurulēm, kuras tiek ievietotas viena otrā. Iekšpusē metāla stienis, ārpusē spirāle. Pēc pievienošanas augstsprieguma spolei starp ārējo un iekšējo cauruli notiek izlāde, un skābeklis tiek pārvērsts ozonā. Elements, kura formula ir uzrādīta kā savienojums ar kovalento polāro saiti, apstiprina skābekļa allotropiju.

Skābekļa pārvēršanas process ozonā ir endotermiska reakcija, kas saistīta ar ievērojamām enerģijas izmaksām. Šīs transformācijas atgriezeniskuma dēļ tiek novērota ozona sadalīšanās, ko pavada sistēmas enerģijas samazināšanās.

Ķīmiskās īpašības

Ozona formula izskaidro tā oksidēšanas spēju. Viņš spēj sazināties ar dažādas vielas vienlaikus zaudējot skābekļa atomu. Piemēram, reakcijā ar kālija jodīdu ūdens vidē izdalās skābeklis un veidojas brīvais jods.

Ozona molekulārā formula izskaidro tā spēju reaģēt ar gandrīz visiem metāliem. Izņēmumi ir zelts un platīns. Piemēram, pēc metāliskā sudraba izlaišanas caur ozonu tiek novērota tā melnēšana (veidojas oksīds). Šī spēcīgā oksidētāja iedarbībā tiek novērota gumijas iznīcināšana.

Stratosfērā ozons veidojas Saules UV starojuma ietekmē, veidojot ozona slāni. Šis apvalks aizsargā planētas virsmu no negatīva ietekme saules radiācija.

Bioloģiskā ietekme uz ķermeni

Palielināta oksidējošā jauda gāzveida viela, brīvo skābekļa radikāļu veidošanās liecina par tās bīstamību cilvēka ķermenim. Kādu kaitējumu ozons var nodarīt cilvēkam? Tas bojā un kairina elpošanas orgānu audus.

Ozons iedarbojas uz asinīs esošo holesterīnu, izraisot aterosklerozi. Cilvēkam ilgstoši atrodoties vidē, kurā ir paaugstināta ozona koncentrācija, attīstās vīriešu neauglība.

Mūsu valstī šis oksidētājs pieder pie pirmās (bīstamās) kaitīgo vielu klases. Tās vidējais dienas MPC nedrīkst pārsniegt 0,03 mg uz kubikmetru.

Dezinficēšanai aktīvi tiek izmantota ozona toksicitāte, iespēja to izmantot baktēriju un pelējuma iznīcināšanai. Stratosfēras ozons ir brīnišķīgs aizsargājošs ekrāns Zemes dzīvība no ultravioletā starojuma.

Par ozona priekšrocībām un kaitējumu

Šī viela atrodas divos Zemes atmosfēras slāņos. Troposfēras ozons ir bīstams dzīvām būtnēm, negatīvi ietekmē labību, kokus un ir pilsētas smoga sastāvdaļa. Stratosfēras ozons cilvēkam sniedz noteiktu labumu. Tās sadalīšanās ūdens šķīdumā ir atkarīga no pH, temperatūras un barotnes kvalitātes. Medicīnas praksē tiek izmantots dažādu koncentrāciju ozonēts ūdens. Ozona terapija ietver tiešu šīs vielas saskari ar cilvēka ķermeni. Šī tehnika pirmo reizi tika izmantota deviņpadsmitajā gadsimtā. Amerikāņu pētnieki analizēja ozona spēju oksidēt kaitīgos mikroorganismus un ieteica ārstiem šo vielu lietot saaukstēšanās ārstēšanā.

Mūsu valstī ozona terapiju sāka izmantot tikai pagājušā gadsimta beigās. AT terapeitiskiem nolūkiemšim oksidētājam piemīt spēcīga bioregulatora īpašības, kas spēj paaugstināt tradicionālo metožu efektivitāti, kā arī pierādīt sevi kā efektīvu neatkarīgu līdzekli. Pēc ozona terapijas tehnoloģijas izstrādes ārstiem ir iespēja efektīvi tikt galā ar daudzām slimībām. Neiroloģijā, zobārstniecībā, ginekoloģijā, terapijā speciālisti izmanto šo vielu, lai cīnītos pret dažādām infekcijām. Ozona terapiju raksturo metodes vienkāršība, efektivitāte, lieliska panesamība, trūkums blakus efekti, lēts.

Secinājums

Ozons ir spēcīgs oksidētājs, kas spēj cīnīties ar kaitīgiem mikrobiem. Šis īpašums tiek plaši izmantots mūsdienu medicīnā. Mājsaimniecības terapijā ozonu izmanto kā pretiekaisuma, imūnmodulējošu, pretvīrusu, baktericīdu, pretstresa, citostatisku līdzekli. Pateicoties spējai atjaunot skābekļa vielmaiņas traucējumus, tas sniedz lieliskas iespējas ārstnieciskai un profilaktiskai medicīnai.

No inovatīvām metodēm, kuru pamatā ir šī savienojuma oksidēšanas spēja, mēs izceļam šīs vielas intramuskulāru, intravenozu, subkutānu ievadīšanu. Piemēram, izgulējumu, ādas sēnīšu bojājumu, apdegumu ārstēšana ar skābekļa un ozona maisījumu ir atzīta par efektīvu paņēmienu.

Augstās koncentrācijās ozonu var izmantot kā hemostatisku līdzekli. Zemā koncentrācijā tas veicina atjaunošanos, dzīšanu, epitelizāciju. Šī viela, izšķīdināta fizioloģiskā šķīdumā, ir lielisks līdzeklis žokļa rehabilitācijai. Mūsdienu Eiropas medicīnā plaša izmantošana saņēma nelielu un lielu autohemoterapiju. Abas metodes ir saistītas ar ozona ievadīšanu organismā, izmantojot tā oksidēšanas spēju.

Lielas autohemoterapijas gadījumā pacienta vēnā tiek ievadīts noteiktas koncentrācijas ozona šķīdums. Mazo autohemoterapiju raksturo ozonētu asiņu intramuskulāra injekcija. Papildus medicīnai šis spēcīgais oksidētājs ir pieprasīts ķīmiskajā ražošanā.