Ozon i det periodiska systemet beteckningen. Så annorlunda ozon: fem fakta om en gas som kan rädda och döda

OZON O3 (från grekiskans ozonluktande) är en allotrop modifiering av syre som kan existera i alla tre aggregationstillstånd. Ozon är en instabil förening, och även när rumstemperatur sönderfaller långsamt till molekylärt syre, men ozon är ingen radikal.

Fysikaliska egenskaper

Molekylvikt = 47,9982 g/mol. Gasformigt ozon har en densitet av 2,144 10-3 g/cm3 vid ett tryck av 1 atm och 29°C.

Ozon är ett speciellt ämne. Den är extremt instabil och, med ökande koncentration, lätt oproportionerlig enligt allmän ordning: 2O3 -\u003e 3O2. I gasform har ozon en blåaktig nyans, märkbar när halten av ozon i luften är 15-20%.

Ozon under normala förhållanden är en gas med en stickande lukt. Vid mycket låga koncentrationer upplevs lukten av ozon som en behaglig fräschör, men med ökande koncentration blir den obehaglig. Lukten av frusen tvätt är lukten av ozon. Det är lätt att vänja sig vid det.

Dess huvudsakliga mängd är koncentrerad i det så kallade "ozonbältet" på en höjd av 15-30 km. På jordens yta är koncentrationen av ozon mycket mindre och absolut säker för levande varelser; det finns till och med en åsikt att dess fullständiga frånvaro också negativt påverkar en persons prestation.

Vid koncentrationer på cirka 10 MPC känns ozon väldigt bra, men efter några minuter försvinner känslan nästan helt. Detta måste man ha i åtanke när man arbetar med det.

Men ozon säkerställer också bevarandet av liv på jorden, eftersom. Ozonskiktet behåller den mest skadliga för levande organismer och växter en del av solens UV-strålning med en våglängd på mindre än 300 nm, tillsammans med CO2 absorberar jordens infraröda strålning, vilket förhindrar dess kylning.

Ozon är mer lösligt än syre i vatten. I vatten sönderfaller ozon mycket snabbare än i gasfas och förekomsten av föroreningar, särskilt metalljoner, har en exceptionellt stor effekt på nedbrytningshastigheten.

Figur 1. Nedbrytningen av ozon till olika typer vatten vid en temperatur på 20 ° C (1 - bidistillat; 2 - destillat; 3 - kranvatten; 4 - filtrerat sjövatten)

Ozon absorberas väl av silikagel och aluminiumoxidgel. Vid ett partialtryck av ozon, till exempel 20 mm Hg. Art., och vid 0 ° C absorberar silikagel cirka 0,19 viktprocent ozon. På låga temperaturer adsorptionen minskar markant. I adsorberat tillstånd är ozon mycket stabilt. Joniseringspotentialen för ozon är 12,8 eV.

Ozonets kemiska egenskaper

De skiljer sig åt i två huvuddrag - instabilitet och oxiderande förmåga. Blandat med luft i små koncentrationer sönderdelas det relativt långsamt, men när temperaturen stiger accelererar dess nedbrytning och blir mycket snabb vid temperaturer över 100 ° C.

Närvaron av NO2, Cl i luften, liksom den katalytiska effekten av metalloxider - silver, koppar, järn, mangan - påskyndar nedbrytningen av ozon. Ozon har så starka oxiderande egenskaper eftersom en av syreatomerna mycket lätt spjälkas av från sin molekyl. Går lätt över i syre.

Ozon oxiderar de flesta metaller vid vanliga temperaturer. Sura vattenlösningar av ozon är ganska stabila, i alkaliska lösningar förstörs ozon snabbt. Variabel valensmetaller (Mn, Co, Fe, etc.), många oxider, peroxider och hydroxider förstör ozon effektivt. Majoritet metallytor täckt med en oxidfilm i metallens högsta valenstillstånd (till exempel PbO2, AgO eller Ag2O3, HgO).

Ozon oxiderar alla metaller, med undantag av guld- och platinagruppmetaller, reagerar med de flesta andra grundämnen, bryter ner vätehalogenider (utom HF), omvandlar lägre oxider till högre osv.

Det oxiderar inte guld, platina, iridium, 75% Fe + 25% Cr-legering. Den omvandlar svart blysulfid PbS till vitt sulfat PbSO4, arsenikanhydrid As2O3 till arsenik As2O5, etc.

Reaktionen av ozon med metalljoner med variabel valens (Mn, Cr och Co) i senaste åren fynd praktisk användning för syntes av intermediärer för färgämnen, vitamin PP (isonikotinsyra) etc. Blandningar av mangan- och kromsalter i en sur lösning innehållande en oxiderbar förening (till exempel metylpyridiner) oxideras av ozon. I detta fall passerar Cr3+-joner in i Cr6+ och oxiderar metylpyridiner endast vid metylgrupper. I frånvaro av metallsalter förstörs den övervägande aromatiska kärnan.

Ozon reagerar också med många gaser som finns i atmosfären. Svavelväte H2S, i kombination med ozon, frigör fritt svavel, svavelsyraanhydrid SO2 förvandlas till svavelhaltig SO3; kväveoxid N2O - till NO, kväveoxid NO oxideras snabbt till NO2, i sin tur reagerar NO2 också med ozon, och till slut bildas N2O5; ammoniak NH3 - till kväve ammoniumsalt NH4NO3.

En av de viktigaste reaktionerna av ozon med oorganiska ämnen- nedbrytning av kaliumjodid. Denna reaktion används i stor utsträckning för kvantitativ bestämning av ozon.

I vissa fall reagerar ozon även med fasta ämnen och bildar ozonider. Ozonider isolerade alkaliska metaller, alkaliska jordartsmetaller: strontium, barium, och temperaturen för deras stabilisering ökar i den angivna serien; Ca(O3) 2 är stabil vid 238 K, Ba(O3) 2 vid 273 K. Ozonider sönderdelas till superperoxid, till exempel NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Olika ozonider bildas också vid reaktioner mellan ozon och organiska föreningar.

Ozon oxiderar många organiska ämnen, mättade, omättade och cykliska kolväten. Många arbeten har publicerats om studiet av sammansättningen av ozonreaktionsprodukter med olika aromatiska kolväten: bensen, xylener, naftalen, fenantren, antracen, bensantracen, difenylamin, kinolin, akrylsyra Det bleker indigo och många andra organiska färgämnen, på grund av vilket det används även för blekning av tyger.

Reaktionshastigheten för ozon med en dubbel C=C-bindning är 100 000 gånger snabbare än reaktionshastigheten för ozon med en enkel C-C anslutning. Därför påverkas gummin och gummin främst av ozon. Ozon reagerar med dubbelbindningen och bildar ett mellanliggande komplex:

Denna reaktion fortskrider ganska snabbt redan vid temperaturer under 0°C. När det gäller mättade föreningar är ozon initiatorn till den vanliga oxidationsreaktionen:

Intressant är interaktionen mellan ozon och vissa organiska färgämnen, som starkt fluorescerar i närvaro av ozon i luften. Dessa är till exempel eikrosin, riboflavin och luminol (triaminoftalhydrazid), och speciellt rhodamin-B och, liknande det, rhodamin-C.

Hög oxiderande egenskaper ozon, förstöra organiska ämnen och oxidera metaller (särskilt järn) till olöslig form, förmågan att sönderdela vattenlösliga gasformiga föreningar, mätta vattenlösningar med syre, ozonets låga beständighet i vatten och självförstörelsen av dess farliga egenskaper för människor - allt detta tillsammans gör ozon till det mest attraktiva ämnet för beredning av hushållsvatten och rening av olika avloppsvatten.

Ozonsyntes

Ozon bildas i ett gasformigt medium som innehåller syre om förhållanden uppstår under vilka syre dissocierar till atomer. Detta är möjligt i alla former av elektrisk urladdning: glöd, båge, gnista, korona, yta, barriär, elektrodlös, etc. Den främsta orsaken till dissociation är kollisionen av molekylärt syre med elektroner som accelereras i ett elektriskt fält.

Utöver urladdningen orsakas syredissociation av UV-strålning med en våglängd på mindre än 240 nm och olika högenergipartiklar: alfa-, beta-, gamma-partiklar, Röntgenstrålar etc. Ozon produceras också genom elektrolys av vatten.

I nästan alla källor till ozonbildning finns det en grupp reaktioner, som ett resultat av vilka ozon sönderfaller. De stör bildandet av ozon, men de finns verkligen, och de måste tas i beaktande. Detta inkluderar termisk nedbrytning i volymen och på reaktorns väggar, dess reaktioner med radikaler och exciterade partiklar, reaktioner med tillsatser och föroreningar som kan komma i kontakt med syre och ozon.

Den fullständiga mekanismen består av ett betydande antal reaktioner. Verkliga installationer, oavsett vilken princip de arbetar efter, visar höga energikostnader för ozonproduktion. Ozongeneratorns effektivitet beror på vilken - full eller aktiv - effekt som beräknas per massenhet av det genererade ozonet.

barriärutsläpp

En barriärurladdning förstås som en urladdning som sker mellan två dielektrikum eller ett dielektrikum och en metall. På grund av det faktum att den elektriska kretsen bryts av ett dielektrikum, tillförs endast ström växelström. För första gången föreslogs en ozonator nära moderna 1897 av Siemens.

Vid låg effekt kan ozonisatorn inte kylas, eftersom den frigjorda värmen förs bort med flödet av syre och ozon. I industriell produktion syntetiseras ozon även i ljusbågsozonisatorer (plasmabrännare), i glödozongeneratorer (lasrar) och ytutsläpp.

Fotokemisk metod

Det mesta av det ozon som produceras på jorden produceras i naturen genom fotokemiska processer. I praktisk mänsklig aktivitet spelar fotokemiska syntesmetoder en mindre roll än synteser i en barriärurladdning. Huvudområdet för deras användning är att erhålla medelstora och låga koncentrationer av ozon. Sådana ozonkoncentrationer krävs t.ex. vid test av gummiprodukter med avseende på motståndskraft mot sprickbildning under inverkan av atmosfäriskt ozon. I praktiken, för framställning av ozon med denna metod, används kvicksilver- och excimer-xenonlampor.

Elektrolytisk syntesmetod

Det första omnämnandet av bildandet av ozon i elektrolytiska processer går tillbaka till 1907. Men mekanismen för dess bildande är fortfarande oklar än så länge.

Vanligtvis används vattenlösningar av perklorsyra eller svavelsyra som elektrolyt, elektroder är gjorda av platina. Användningen av syror märkta med O18 har visat att de inte avger sitt syre under bildningen av ozon. Därför bör bruttoschemat endast ta hänsyn till nedbrytningen av vatten:

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

med möjlig mellanliggande bildning av joner eller radikaler.

Bildandet av ozon under inverkan av joniserande strålning

Ozon bildas i ett antal processer som åtföljs av excitation av en syremolekyl antingen av ljus eller elektriskt fält. När syre bestrålas med joniserande strålning kan även exciterade molekyler uppstå och ozonbildning observeras. Bildandet av ozon under inverkan av joniserande strålning har ännu inte använts för syntes av ozon.

Ozonbildning i mikrovågsfältet

När en syrestråle passerade genom mikrovågsfältet observerades bildning av ozon. Denna process har studerats lite, även om generatorer baserade på detta fenomen ofta används i laboratoriepraxis.

Användningen av ozon i vardagen och dess påverkan på människor

Ozonering av vatten, luft och andra ämnen

Ozonerat vatten innehåller inte giftiga halometaner - typiska föroreningar vid vattensterilisering med klor. Ozoniseringsprocessen utförs i bubbelbad eller blandare, i vilka vatten renat från suspensioner blandas med ozoniserad luft eller syre. Nackdelen med processen är den snabba destruktionen av O3 i vatten (halveringstid 15-30 minuter).

Ozonering används också i Livsmedelsindustrin för sterilisering av kylskåp, lager, eliminering av en obehaglig lukt; i medicinsk praxis - för desinfektion av öppna sår och behandling av vissa kroniska sjukdomar (trofiska sår, svampsjukdomar), ozonering av venöst blod, fysiologiska lösningar.

Moderna ozonisatorer, där ozon produceras genom en elektrisk urladdning i luft eller i syre, består av ozongeneratorer och kraftkällor och är integrerad del ozonatorinstallationer, inklusive, förutom ozonisatorer, hjälpanordningar.

Ozon är för närvarande den gas som används i så kallade ozonteknologier: rening och beredning dricker vatten, städning Avloppsvatten(hushålls- och industriavlopp), avfallsgaser m.m.

Beroende på tekniken för att använda ozon kan ozongeneratorns produktivitet vara från fraktioner av ett gram till tiotals kilogram ozon per timme. Speciella ozonisatorer används för gassterilisering av medicinska instrument och liten utrustning. Sterilisering utförs i en artificiellt fuktad ozon-syremiljö som fyller steriliseringskammaren. Steriliseringscykeln består av steget att ersätta luften i steriliseringskammaren med en fuktad ozon-syreblandning, steget för steriliseringsexponering och steget att ersätta ozon-syreblandningen i kammaren med mikrobiologiskt renad luft.

Ozonisatorer som används inom medicin för ozonterapi har ett brett spektrum av reglering av koncentrationen av ozon-syreblandningen. Den garanterade noggrannheten hos den genererade koncentrationen av ozon-syreblandningen kontrolleras av ozoniseringsautomationssystemet och bibehålls automatiskt.

Den biologiska effekten av ozon

Den biologiska effekten av ozon beror på metoden för dess applicering, dos och koncentration. Många av dess effekter uppträder i olika grad i olika koncentrationsintervall. Grunden för den terapeutiska effekten av ozonterapi är användningen av ozon-syreblandningar. Den höga redoxpotentialen hos ozon orsakar dess systemiska (återställande av syrehomeostas) och lokala (uttalade desinfektionsmedel) terapeutiska effekt.

För första gången ozon antiseptisk användes av A. Wolff 1915 för behandling av infekterade sår. Under de senaste åren har ozonterapi framgångsrikt använts inom nästan alla områden av medicinen: i akut- och purulent kirurgi, allmän och infektionsterapi, gynekologi, urologi, gastroenterologi, dermatologi, kosmetologi, etc. Användningen av ozon beror på dess unika spektrum av effekter på kroppen, inkl. immunmodulerande, antiinflammatoriska, bakteriedödande, antivirala, svampdödande, etc.

Det kan dock inte förnekas att metoderna för att använda ozon i medicin, trots de uppenbara fördelarna i många biologiska indikatorer, ännu inte har använts i stor utsträckning. Enligt litteraturdata är höga koncentrationer av ozon absolut bakteriedödande för nästan alla stammar av mikroorganismer. Därför används ozon i klinisk praxis som ett universellt antiseptiskt medel vid rehabilitering av infektiösa och inflammatoriska foci av olika etiologi och lokalisering.

Det finns uppgifter i litteraturen om ökad effektivitet antiseptiska preparat efter deras ozonisering vid behandling av akuta purulenta kirurgiska sjukdomar.

Slutsatser om hushållsanvändning av ozon

Först och främst är det nödvändigt att villkorslöst bekräfta faktumet av användningen av ozon i praktiken av läkning inom många områden av medicin, som ett terapeutiskt och desinficerande medel, men det är ännu inte möjligt att prata om dess utbredda användning.

Ozon uppfattas av en person med minst biverkningar. allergiska manifestationer. Och även om man i litteraturen kan finna omnämnande av individuell intolerans mot O3, så kan dessa fall inte jämföras till exempel med klorhaltiga och andra halogenerade antibakteriella läkemedel.

Ozon är triatomiskt syre och är det mest miljövänliga. Vem känner inte till dess doft av "friskhet" - varma sommardagar efter ett åskväder?! Dess ständiga närvaro i jordens atmosfär upplevs av alla levande organismer.

Granskningen är baserad på material från Internet.

Ozon är en gas. Till skillnad från många andra är den inte transparent, men har karakteristisk färg och till och med lukta. Det finns i vår atmosfär och är en av dess viktigaste komponenter. Vilken är ozonets densitet, dess massa och andra egenskaper? Vad är dess roll i planetens liv?

blå gas

Inom kemin har ozon ingen separat plats i det periodiska systemet. Detta beror på att det inte är ett element. Ozon är en allotrop modifiering eller variation av syre. Liksom i O2 består dess molekyl bara av syreatomer, men har inte två utan tre. Därför det kemisk formel ser ut som O3.

Ozon är en gas blå färg. Den har en distinkt stickande lukt som påminner om klor om koncentrationen är för hög. Kommer du ihåg lukten av friskhet i regnet? Detta är ozon. Tack vare den här egenskapen fick den sitt namn, för från det antika grekiska språket är "ozon" "lukt".

Gasmolekylen är polär, atomerna i den är anslutna i en vinkel på 116,78°. Ozon bildas när en fri syreatom binds till en O2-molekyl. Detta sker under olika reaktioner, till exempel oxidation av fosfor, en elektrisk urladdning eller sönderdelning av peroxider, under vilka syreatomer frigörs.

Ozonegenskaper

Under normala förhållanden finns ozon med en molekylvikt på nästan 48 g/mol. Den är diamagnetisk, det vill säga att den inte kan attraheras av en magnet, precis som silver, guld eller kväve. Ozondensiteten är 2,1445 g/dm³.

I fast tillstånd får ozon en blåsvart färg, i flytande tillstånd en indigofärg nära violett. Kokpunkten är 111,8 grader Celsius. Vid en temperatur på noll grader löser det sig i vatten (endast i rent vatten) tio gånger bättre än syre. Det blandas väl med kväve, fluor, argon och under vissa förhållanden med syre.

Under inverkan av ett antal katalysatorer oxideras den lätt samtidigt som den frigör fria syreatomer. Förbinder den med den, tänds den omedelbart. Ämnet kan oxidera nästan alla metaller. Endast platina och guld är inte mottagliga för dess verkan. Det förstör olika organiska och aromatiska föreningar. Vid kontakt med ammoniak bildar den ammoniumnitrit, förstör dubbla kolbindningar.

Eftersom ozon finns i atmosfären i höga koncentrationer sönderfaller det spontant. I detta fall frigörs värme och en O2-molekyl bildas. Ju högre koncentrationen är, desto starkare blir värmeavgivningsreaktionen. När ozonhalten är mer än 10 % åtföljs det av en explosion. Med ökande temperatur och sjunkande tryck, eller i kontakt med organiska ämnen, sker nedbrytningen av O3 snabbare.

Upptäcktshistoria

Inom kemin var ozon inte känt förrän på 1700-talet. Den upptäcktes 1785 tack vare lukten som fysikern Van Marum hörde bredvid en fungerande elektrostatisk maskin. Ytterligare 50 år senare dök inte upp på något sätt i vetenskapliga experiment och forskning.

Forskaren Christian Schönbein studerade oxidationen av vit fosfor 1840. Under experimenten lyckades han isolera ett okänt ämne, som han kallade "ozon". Kemisten tog tag i studien av dess egenskaper och beskrev metoder för att få fram den nyupptäckta gasen.

Snart anslöt sig andra forskare till forskningen om ämnet. Den berömda fysikern Nikola Tesla byggde till och med den första i historien. Den industriella användningen av O3 började i slutet av 1800-talet med tillkomsten av de första installationerna för att leverera dricksvatten till hemmen. Ämnet användes för desinfektion.

Ozon i atmosfären

Vår jord är omgiven av ett osynligt skal av luft - atmosfären. Utan det skulle livet på planeten vara omöjligt. Komponenter atmosfärisk luft: syre, ozon, kväve, väte, metan och andra gaser.

Ozon existerar inte av sig självt och uppstår endast som ett resultat av kemiska reaktioner. Nära jordens yta bildas den på grund av elektriska urladdningar av blixtar under ett åskväder. På ett onaturligt sätt uppstår det på grund av avgasutsläpp från bilar, fabriker, bensinångor och värmekraftverk.

Ozon i de nedre lagren av atmosfären kallas yta eller troposfär. Det finns också en stratosfärisk. Det uppstår under påverkan ultraviolett strålning kommer från solen. Den bildas på ett avstånd av 19-20 kilometer över planetens yta och sträcker sig till en höjd av 25-30 kilometer.

Stratosfärisk O3 bildar planetens ozonskikt, som skyddar den från kraftig solstrålning. Den absorberar cirka 98 % av ultraviolett strålning med en våglängd som är tillräcklig för att orsaka cancer och brännskador.

Substansanvändning

Ozon är en utmärkt oxidator och förstörare. Denna fastighet har länge använts för att rena dricksvatten. Ämnet har en skadlig effekt på bakterier och virus som är farliga för människor och när det oxideras förvandlas det i sig till ofarligt syre.

Det kan döda även klorresistenta organismer. Dessutom används den för att rena avloppsvatten från skadliga till miljö petroleumprodukter, sulfider, fenoler m.m. Sådana metoder är vanliga främst i USA och vissa europeiska länder.

Ozon används inom medicin för desinfektion av instrument, inom industrin används det för att bleka papper, rena oljor, erhålla olika ämnen. Användningen av O3 för att rena luft, vatten och lokaler kallas ozonering.

Ozon och människan

Trots alla dess användbara egenskaper kan ozon vara farligt för människor. Om det finns mer gas i luften än vad en person kan tolerera kan förgiftning inte undvikas. I Ryssland det tillåten kursär 0,1 μg/l.

Om denna gräns överskrids uppstår typiska tecken på kemisk förgiftning, som t.ex huvudvärk, irritation av slemhinnor, yrsel. Ozon minskar kroppens motståndskraft mot infektioner som överförs genom luftvägarna och sänker även blodtrycket. Vid gaskoncentrationer över 8-9 μg/l är lungödem och till och med dödsfall möjliga.

Samtidigt är det ganska lätt att känna igen ozon i luften. Lukten av "friskhet", klor eller "kräftor" (som Mendeleev hävdade) är tydligt hörbar även med låg halt av ämnet.

Nedan kommer vi att uppehålla oss vid att få syre från luften, men för nu går vi in ​​i rummet där elmotorerna arbetar och där vi medvetet stängde av ventilationen.

I sig själva kan dessa motorer inte fungera som en källa till luftföroreningar, eftersom de inte förbrukar något från luften och inte släpper ut något i luften. Men när man andas här känns det lite irritation i halsen. Vad hände med luften som var ren innan motorerna startade?

De så kallade kollektormotorerna fungerar i detta rum. På motorns rörliga kontakter - lameller - bildas ofta en gnista. I en gnista vid hög temperatur kombineras syremolekyler med varandra och bildar ozon (O 3).

Syremolekylen består av 2 atomer, som alltid uppvisar två valenser (0 = 0).

Hur kan man föreställa sig ozonmolekylens struktur? Syrets valens kan inte ändras: syreatomerna i ozon måste också ha en dubbelbindning. Därför är ozonmolekylen vanligtvis avbildad som en triangel, i vars hörn det finns 3 syreatomer.

Ozon- gas av blåaktig färg med en skarp specifik lukt. Bildandet av ozon från syre sker med en stor absorption av värme.

Ordet "ozon" är taget från grekiskan "allos" - en annan och "tropos" - vändning och betyder bildning. enkla ämnen från samma element.

Ozon är en allotrop modifiering av syre. Detta är ett enkelt ämne. Dess molekyl består av 3 syreatomer. Inom tekniken produceras ozon i speciella enheter som kallas ozonisatorer.

I dessa anordningar leds syre genom ett rör i vilket en elektrod är placerad, ansluten till en högspänningsströmkälla. Den andra elektroden är en tråd lindad på utsidan av röret. En elektrisk urladdning skapas mellan elektroderna, där ozon bildas från syre. Syret som lämnar ozonatorn innehåller cirka 15 procent ozon.

Ozon bildas också när syre utsätts för strålarna från det radioaktiva grundämnet radium eller en stark ström av ultravioletta strålar. Kvartslampor, som används mycket inom medicin, avger ultravioletta strålar. Det är därför i rummet där jag jobbade länge kvartslampa luften blir kvävande.

Ozon kan också erhållas kemiskt - genom inverkan av koncentrerad svavelsyra på kaliumpermanganat eller genom oxidation av våt fosfor.

Ozonmolekyler är mycket instabila och bryts lätt ned för att bilda molekylärt och atomärt syre (О 3 = O 2 + O). Eftersom atomärt syre extremt lätt oxiderar olika föreningar är ozon ett starkt oxidationsmedel. Vid rumstemperatur oxiderar den lätt kvicksilver och silver, som är ganska stabila i en syreatmosfär.

Under påverkan av ozon blir organiska färgämnen färglösa, och gummiprodukter förstörs, förlorar sin elasticitet och spricker när de komprimeras lätt.

Brännbara ämnen som eter, alkohol, tändgas antänds vid kontakt med starkt ozonerad luft. Bomull som ozoniserad luft passerar genom antänds också.

Ozonets starka oxiderande egenskaper används för att desinficera luft och vatten. Ozonerad luft, som passerar genom vattnet, förstör patogena bakterier i det och förbättrar något dess smak och färg.

Luftozonering i syfte att förstöra skadliga bakterier används inte i stor utsträckning, eftersom en betydande koncentration av ozon är nödvändig för effektiv luftrening, och i hög koncentration är det skadligt för människors hälsa - det orsakar allvarlig kvävning.

I små koncentrationer är ozon till och med behagligt. Detta händer till exempel efter ett åskväder, när ozon bildas från luftens syre i en enorm elektrisk gnista av blixtnedslag, som gradvis distribueras i atmosfären, vilket ger en lätt, behaglig känsla när man andas. Samma sak upplever vi i skogen, speciellt i en tät tallskog, där olika organiska hartser under inverkan av syre oxideras med frigörande av ozon. Terpentin, som är en del av hartset barrträd, oxiderar särskilt lätt. Det är därför in barrskogar Luft innehåller alltid en viss mängd ozon.

På frisk person luften i en tallskog orsakar en behaglig känsla. Och för en person med sjuka lungor är denna luft användbar och nödvändig för behandling. Sovjetstaten använder de rika tallskogarna i olika regioner i vårt land och skapar medicinska sanatorier där.

Ozon (Oz) är en färglös gas med en irriterande, stickande lukt. Molekylvikt 48 g/mol, densitet i förhållande till luft 1,657 kg/m. Koncentrationen av ozon i luften vid lukttröskeln når 1 mg/m. I låga koncentrationer på nivån 0,01-0,02 mg/m (5 gånger lägre än den maximalt tillåtna koncentrationen för människor) ger ozon luften en karakteristisk lukt av friskhet och renhet. Så, till exempel, efter ett åskväder är den subtila lukten av ozon alltid förknippad med ren luft.

Det är känt att syremolekylen består av 2 atomer: 0 2 . Under vissa förutsättningar kan en syremolekyl dissociera, d.v.s. bryts ner i 2 separata atomer. I naturen är dessa förhållanden: skapade under ett åskväder under urladdningar av atmosfärisk elektricitet och i övre skikten atmosfären, under påverkan av ultraviolett strålning från solen (jordens ozonskikt). Syreatomen kan dock inte existera separat och tenderar att omgrupperas. Under loppet av en sådan omarrangering bildas 3-atomära molekyler.

En molekyl som består av 3 syreatomer, kallad ozon eller aktiverat syre, är allotrop modifiering syre och har molekylär formel 03 (d = 1,28 A, q = 11,6,5°).

Det bör noteras att bindningen av den tredje atomen i ozonmolekylen är relativt svag, vilket orsakar instabiliteten hos molekylen som helhet och dess tendens att självförfalla. Det är på grund av denna egenskap som ozon är ett starkt oxidationsmedel och ett exceptionellt effektivt desinfektionsmedel.

Ozon är brett spritt i naturen. Det bildas alltid i luften under ett åskväder på grund av atmosfärisk elektricitet, samt under inverkan av kortvågig strålning och snabba partikelflöden under det naturliga sönderfallet av radioaktiva ämnen i kärnreaktioner, kosmisk strålning, etc. Bildandet av ozon sker också under avdunstning av vatten från stora ytor, särskilt smältning av snö, oxidation av hartsartade ämnen och fotokemisk oxidation av omättade kolväten och alkoholer. Den ökade bildningen av ozon i luften av barrskogar och vid havsstranden förklaras av oxidationen av trädharts och tång. Den så kallade ozonosfären, som bildas i den övre atmosfären, är skyddande lager terrestra biosfären på grund av att ozon intensivt absorberar den biologiskt aktiva UV-strålningen från solen (med en våglängd på mindre än 290 nm).

Ozon förs in i atmosfärens ytskikt från den nedre stratosfären. Koncentrationen av ozon i atmosfären sträcker sig från 0,08-0,12 mg/m. Men före mognaden av cumulusmoln ökar joniseringen av atmosfären, som ett resultat av vilket ozonbildningen ökar avsevärt, dess koncentration i luften kan överstiga 1,3 mg/m3.

Ozon är en mycket aktiv allotrop form av syre. Bildandet av ozon från syre uttrycks av ekvationen

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

av vilket det följer att standardentalpin för ozonbildning är positiv och lika med 142,5 kJ/mol. Dessutom, som ekvationens koefficienter visar, under loppet av denna reaktion erhålls två molekyler från tre gasmolekyler, d.v.s. systemets entropi minskar. Som ett resultat är standardavvikelsen för Gibbs-energin i den betraktade reaktionen också positiv (163 kJ/mol). Således kan reaktionen av omvandlingen av syre till ozon inte fortgå spontant, energi krävs för dess genomförande. Den omvända reaktionen - sönderfallet av ozon fortskrider spontant, eftersom Gibbs-energin i systemet minskar under denna process. Med andra ord är ozon ett instabilt ämne som snabbt rekombinerar och förvandlas till molekylärt syre:

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

Reaktionshastigheten beror på blandningens temperatur, tryck och ozonkoncentrationen i den. Vid normal temperatur och tryck fortskrider reaktionen långsamt, vid förhöjda temperaturer accelererar nedbrytningen av ozon. Vid låga koncentrationer (utan främmande föroreningar) under normala förhållanden sönderfaller ozon ganska långsamt. Med en ökning av temperaturen till 100°C eller mer ökar nedbrytningshastigheten avsevärt. Mekanismen för ozonnedbrytning, som involverar homogena och heterogena system, är ganska komplex och beror på yttre förhållanden.

Ozonets huvudsakliga fysikaliska egenskaper presenteras i tabell 1.

Kunskap om ozons fysikaliska egenskaper är nödvändig för dess korrekta användning i tekniska processer i icke-explosiva koncentrationer, för syntes och nedbrytning av ozon i optimala säkra lägen och för att bedöma dess aktivitet i olika medier.

Ozonets egenskaper kännetecknas av dess aktivitet mot strålning med olika spektral sammansättning. Ozon absorberar intensivt mikrovågs-, infraröd- och ultraviolett strålning.

Ozon är kemiskt aggressivt och går lätt in i kemiska reaktioner. Reagerar med organiska ämnen och orsakar en mängd olika oxidativa reaktioner vid en relativt låg temperatur. Detta är framför allt baserat på den bakteriedödande effekten av ozon, som används för att desinficera vatten. Oxidativa processer som initieras av ozon är ofta kedja.

Ozonets kemiska aktivitet beror i högre grad på att molekylens dissociation

0 3 -> 0 2 + O (3)

kräver en energiförbrukning på något mer än 1 eV. Ozon donerar lätt en syreatom, som är mycket aktiv. I vissa fall kan ozonmolekylen helt fästa vid organiska molekyler och bilda instabila föreningar som lätt sönderdelas under påverkan av temperatur eller ljus för att bilda olika syrehaltiga föreningar.

Ett stort antal studier har ägnats åt ozons reaktioner med organiska ämnen, där det har visat sig att ozon bidrar till inblandning av syre i oxidativa processer, att vissa oxidationsreaktioner börjar vid lägre temperaturer när reagenser behandlas med ozonerat syre. .

Ozon reagerar aktivt med aromatiska föreningar, i detta fall kan reaktionen fortgå både med och utan förstörelse av den aromatiska kärnan.

I reaktionerna av ozon med natrium, kalium, rubidium, cesium, som går genom ett mellanliggande instabilt komplex M + Oˉ H + O3ˉ följt av en reaktion med ozon, bildas ozonider. Оˉ 3-jonen kan också bildas i reaktioner med organiska föreningar.

För industriella ändamål erhålls ozon genom att bearbeta atmosfärisk luft eller syre i speciella enheter - ozonisatorer. Konstruktioner av ozonisatorer som arbetar med en ökad strömfrekvens (500-2000 Hz) och ozonisatorer med kaskadurladdning som inte kräver preliminär luftberedning (rengöring, torkning) och elektrodkylning har utvecklats. Energiutbytet av ozon i dem når 20–40 g/kWh.

Fördelen med ozon i jämförelse med andra oxidationsmedel är att ozon kan erhållas på konsumtionsstället från atmosfäriskt syre, vilket inte kräver leverans av reagens, råmaterial etc. Produktionen av ozon åtföljs inte av frigöring av kumulativ skadliga ämnen. Ozon är lätt att neutralisera. Kostnaden för ozon är relativt låg.

Av alla kända oxidationsmedel deltar endast syre och ett begränsat antal peroxidföreningar i naturliga bioprocesser.

Vad är formeln för ozon? Låt oss tillsammans försöka identifiera de utmärkande egenskaperna hos denna kemikalie.

Allotropisk modifiering av syre

Molekylformel för ozon i kemi O 3 . Dess relativa molekylvikt är 48. Det finns tre O-atomer i sammansättningen av föreningen. Eftersom formeln för syre och ozon inkluderar samma kemiskt element, inom kemi kallas de allotropa modifieringar.

Fysikaliska egenskaper

Under normala förhållanden är den kemiska formeln för ozon ett gasformigt ämne med en specifik lukt och en ljusblå färg. I naturen, givet kemisk förening kan kännas under en promenad efter ett åskväder genom en tallskog. Eftersom formeln för ozon är O 3 är det 1,5 gånger tyngre än syre. Jämfört med O 2 är ozonets löslighet mycket högre. Vid noll temperatur löser sig 49 volymer av det lätt i 100 volymer vatten. I små koncentrationer har ämnet inte egenskapen toxicitet, ozon är ett gift endast i betydande volymer. Den högsta tillåtna koncentrationen anses vara 5 % av mängden O 3 i luften. Vid kraftig kylning blir det lätt flytande, och när temperaturen sjunker till -192 grader blir det fast.

I naturen

Ozonmolekylen, vars formel presenterades ovan, bildas i naturen under en blixtnedladdning från syre. Dessutom bildas O 3 under oxidationen av barrharts, det förstör skadliga mikroorganismer och anses vara fördelaktigt för människor.

Inhämtning i laboratoriet

Hur kan man få ozon? Ett ämne vars formel är O 3 bildas genom att leda en elektrisk urladdning genom torrt syre. Processen utförs i en speciell enhet - en ozonator. Den bygger på två glasrör som sätts in i varandra. Inuti finns en metallstav, utanför finns en spiral. Efter anslutning till en högspänningsspole sker en urladdning mellan ytter- och innerröret och syre omvandlas till ozon. Ett element vars formel presenteras som en förening med en kovalent polär bindning bekräftar allotropin av syre.

Processen att omvandla syre till ozon är en endoterm reaktion som innebär betydande energikostnader. På grund av reversibiliteten av denna omvandling observeras ozonnedbrytning, vilket åtföljs av en minskning av systemets energi.

Kemiska egenskaper

Formeln för ozon förklarar dess oxiderande kraft. Han kan interagera med olika ämnen samtidigt som en syreatom förloras. Till exempel, vid en reaktion med kaliumjodid i ett vattenhaltigt medium, frigörs syre och fri jod bildas.

Den molekylära formeln för ozon förklarar dess förmåga att reagera med nästan alla metaller. Undantagen är guld och platina. Till exempel, efter att ha passerat metalliskt silver genom ozon, observeras dess svärtning (oxid bildas). Under verkan av detta starka oxidationsmedel observeras förstörelsen av gummi.

I stratosfären bildas ozon på grund av verkan av UV-strålning från solen, vilket bildar ett ozonskikt. Detta skal skyddar planetens yta från negativ påverkan solstrålning.

Biologisk effekt på kroppen

Denna ökade oxiderande kraft gasformigt ämne, bildandet av fria syreradikaler indikerar dess fara för människokroppen. Vilken skada kan ozon göra på en person? Det skadar och irriterar vävnaderna i andningsorganen.

Ozon verkar på kolesterolet i blodet och orsakar åderförkalkning. Med en lång vistelse av en person i en miljö som innehåller en ökad koncentration av ozon utvecklas manlig infertilitet.

I vårt land tillhör detta oxidationsmedel den första (farliga) klassen av skadliga ämnen. Dess genomsnittliga dagliga MPC bör inte överstiga 0,03 mg per kubikmeter.

Ozonets toxicitet, möjligheten att använda det för att förstöra bakterier och mögel, används aktivt för desinfektion. Stratosfäriskt ozon är underbart skyddsskärm jordelivet från ultraviolett strålning.

Om fördelarna och skadorna med ozon

Detta ämne finns i två lager av jordens atmosfär. Troposfäriskt ozon är farligt för levande varelser, har en negativ effekt på grödor, träd och är en del av urban smog. Stratosfäriskt ozon ger en viss fördel för en person. Dess sönderdelning i en vattenlösning beror på pH, temperatur och mediets kvalitet. I medicinsk praxis används ozoniserat vatten i olika koncentrationer. Ozonterapi innebär direkt kontakt av detta ämne med människokroppen. Denna teknik användes först på artonhundratalet. Amerikanska forskare analyserade ozonets förmåga att oxidera skadliga mikroorganismer och rekommenderade läkare att använda detta ämne vid behandling av förkylningar.

I vårt land började ozonterapi användas först i slutet av förra seklet. PÅ terapeutiska syften detta oxidationsmedel uppvisar egenskaperna hos en stark bioregulator, som kan öka effektiviteten hos traditionella metoder, samt visa sig vara ett effektivt oberoende medel. Efter utvecklingen av ozonterapiteknik har läkare möjlighet att effektivt hantera många sjukdomar. Inom neurologi, tandvård, gynekologi, terapi använder specialister detta ämne för att bekämpa en mängd olika infektioner. Ozonterapi kännetecknas av metodens enkelhet, dess effektivitet, utmärkt tolerabilitet, brist på bieffekter, låg kostnad.

Slutsats

Ozon är ett starkt oxidationsmedel som kan bekämpa skadliga mikrober. Denna egenskap används i stor utsträckning inom modern medicin. I hushållsterapi används ozon som ett antiinflammatoriskt, immunmodulerande, antiviralt, bakteriedödande, anti-stress, cytostatiskt medel. På grund av dess förmåga att återställa störningar i syreomsättningen ger det utmärkta möjligheter för terapeutisk och profylaktisk medicin.

Bland de innovativa metoderna baserade på denna förenings oxiderande förmåga pekar vi ut intramuskulär, intravenös, subkutan administrering av detta ämne. Till exempel är behandling av liggsår, svamphudskador, brännskador med en blandning av syre och ozon erkänt som en effektiv teknik.

I höga koncentrationer kan ozon användas som ett hemostatiskt medel. Vid låga koncentrationer främjar det reparation, läkning, epitelisering. Detta ämne, löst i saltlösning, är ett utmärkt verktyg för rehabilitering av käken. I modern europeisk medicin bred användning fick mindre och större autohemoterapi. Båda metoderna är förknippade med införandet av ozon i kroppen, med hjälp av dess oxiderande förmåga.

Vid en stor autohemoterapi injiceras en ozonlösning med en given koncentration i patientens ven. Liten autohemoterapi kännetecknas av intramuskulär injektion av ozoniserat blod. Förutom medicin efterfrågas detta starka oxidationsmedel i kemisk produktion.