Uttrykket "ozonlag", som ble kjent på 70-tallet. forrige århundre, har lenge vært satt på spissen. Samtidig er det få som virkelig forstår hva dette konseptet betyr og hvorfor ødeleggelsen av ozonlaget er farlig. Et enda større mysterium for mange er strukturen til ozonmolekylet, og likevel er det direkte relatert til problemene med ozonlaget. La oss lære mer om ozon, dets struktur og industrielle anvendelser.
Hva er ozon
Ozon, eller, som det også kalles, aktivt oksygen, er en asurblå gass med en skarp metalllukt.
Dette stoffet kan eksistere i alle tre aggregeringstilstander: gassformig, fast og flytende.
Samtidig forekommer ozon i naturen kun i form av en gass, og danner det såk alte ozonlaget. Det er på grunn av den asurblå fargen at himmelen ser blå ut.
Hvordan ser et ozonmolekyl ut
Kallenavnet ditt er aktivtoksygen» ozon mottatt på grunn av sin likhet med oksygen. Så det viktigste aktive kjemiske elementet i disse stoffene er oksygen (O). Men hvis et oksygenmolekyl inneholder 2 av dets atomer, så består ozonmolekylet (formel - O3) av 3 atomer av dette grunnstoffet.
På grunn av denne strukturen er egenskapene til ozon lik egenskapene til oksygen, men mer utt alt. Spesielt, som O2, er O3det sterkeste oksidasjonsmidlet.
Den viktigste forskjellen mellom disse "relaterte" stoffene, som er viktig for alle å huske, er følgende: ozon kan ikke pustes inn, det er giftig og, hvis det inhaleres, kan det skade lungene eller til og med drepe en person. Samtidig er O3 perfekt for å rense luften fra giftige urenheter. Det er forresten nettopp på grunn av dette at det er så lett å puste etter regn: ozon oksiderer skadelige stoffer i luften, og det blir renset.
Modellen av ozonmolekylet (bestående av 3 oksygenatomer) ser litt ut som et bilde av en vinkel, og størrelsen er 117°. Dette molekylet har ingen uparrede elektroner og er derfor diamagnetisk. I tillegg har den polaritet, selv om den består av atomer av samme grunnstoff.
To atomer i et gitt molekyl er fast bundet til hverandre. Men forbindelsen med den tredje er mindre pålitelig. Av denne grunn er ozonmolekylet (bildet av modellen kan ses nedenfor) veldig skjørt og kort tid etter dannelsen brytes det ned. Som regel frigjøres oksygen i enhver dekomponeringsreaksjon O3.
På grunn av ustabiliteten til ozon kan det ikke produsereshøsting og lagring, samt transport, som andre stoffer. Av denne grunn er produksjonen dyrere enn andre stoffer.
Samtidig lar den høye aktiviteten til molekylene O3dette stoffet være det sterkeste oksidasjonsmidlet, kraftigere enn oksygen og sikrere enn klor.
Hvis et ozonmolekyl brytes ned og frigjør O2, er denne reaksjonen alltid ledsaget av frigjøring av energi. Samtidig, for at den omvendte prosessen skal finne sted (dannelsen av O3 fra O2), er det nødvendig å bruke det ikke mindre.
I gassform brytes ozonmolekylet ned ved en temperatur på 70°C. Økes den til 100 grader eller mer, vil reaksjonen akselerere betydelig. Tilstedeværelsen av urenheter akselererer også nedbrytningsperioden til ozonmolekyler.
O3-egenskaper
Uansett hvilken av de tre tilstandene ozon er i, beholder det sin blå farge. Jo hardere stoffet er, desto rikere og mørkere er denne nyansen.
Hvert ozonmolekyl veier 48 g/mol. Det er tyngre enn luft, noe som hjelper til med å skille disse stoffene.
O3 i stand til å oksidere nesten alle metaller og ikke-metaller (unntatt gull, iridium og platina).
Dette stoffet kan også delta i forbrenningsreaksjonen, men dette krever høyere temperatur enn for O2.
Ozon er i stand til å løse seg opp i H2O og freoner. I flytende tilstand kan den blandes med flytende oksygen, nitrogen, metan, argon,karbontetraklorid og karbondioksid.
Hvordan ozonmolekylet dannes
O3 molekyler dannes ved å feste frie oksygenatomer til oksygenmolekyler. De på sin side vises på grunn av sp altningen av andre molekyler O2 på grunn av innvirkningen på dem av elektriske utladninger, ultrafiolette stråler, raske elektroner og andre høyenergipartikler. Av denne grunn kan den spesifikke lukten av ozon føles i nærheten av gnistrende elektriske apparater eller lamper som sender ut ultrafiolett lys.
I industriell skala er O3 isolert ved hjelp av elektriske ozongeneratorer eller ozonisatorer. I disse enhetene føres en elektrisk høyspentstrøm gjennom en gasstrøm som inneholder O2, hvis atomer fungerer som "byggemateriale" for ozon.
Noen ganger injiseres rent oksygen eller vanlig luft i disse maskinene. Kvaliteten på det resulterende ozonet avhenger av renheten til det opprinnelige produktet. Så medisinsk O3, beregnet for behandling av sår, er kun utvunnet fra kjemisk ren O2.
Historien om oppdagelsen av ozon
Etter å ha funnet ut hvordan ozonmolekylet ser ut og hvordan det dannes, er det verdt å gjøre seg kjent med historien til dette stoffet.
Den ble først syntetisert av den nederlandske forskeren Martin Van Marum i andre halvdel av 1700-tallet. Forskeren la merke til at etter å ha ført elektriske gnister gjennom en beholder med luft, endret gassen i dens egenskaper. Samtidig forsto ikke Van Marum at han hadde isolert molekylene til en nystoffer.
Men hans tyske kollega ved navn Sheinbein, som forsøkte å dekomponere H2O til H og O2 ved hjelp av elektrisitet, la merke til til frigjøring av ny gass med en skarp lukt. Etter mye forskning beskrev forskeren stoffet han oppdaget og ga det navnet "ozon" til ære for det greske ordet for "lukt".
Evnen til å drepe sopp og bakterier, samt redusere toksisiteten til skadelige forbindelser, som det åpne stoffet hadde, interesserte mange forskere. 17 år etter den offisielle oppdagelsen av O3, designet Werner von Siemens det første apparatet til å syntetisere ozon i en hvilken som helst mengde. Og 39 år senere oppfant og patenterte den geniale Nikola Tesla verdens første ozongenerator.
Det var denne enheten som først ble brukt i Frankrike i renseanlegg for drikkevann etter 2 år. Siden begynnelsen av XX århundre. Europa begynner å gå over til ozonisering av drikkevann for rensing.
Det russiske imperiet brukte først denne teknikken i 1911, og etter 5 år ble nesten 4 dusin installasjoner for drikkevannsrensing ved bruk av ozon utstyrt i landet.
I dag erstatter ozonering av vann gradvis klorering. Dermed blir 95 % av alt drikkevann i Europa renset med O3. Denne teknikken er også veldig populær i USA. I CIS er den fortsatt under utredning, for selv om denne prosedyren er tryggere og mer praktisk, er den dyrere enn klorering.
Ozon-applikasjoner
I tillegg til vannbehandling har O3 en rekke andre bruksområder.
- Ozon brukes som blekemiddel ved fremstilling av papir og tekstiler.
- Aktivt oksygen brukes til å desinfisere viner, samt for å akselerere aldringsprosessen til konjakk.
- Ulike vegetabilske oljer raffineres med O3.
- Svært ofte brukes dette stoffet til å behandle bedervelige produkter, som kjøtt, egg, frukt og grønnsaker. Denne prosedyren etterlater ikke kjemiske spor, som med klor eller formaldehyd, og produktene kan lagres mye lenger.
- Ozon steriliserer medisinsk utstyr og klær.
- Også renset O3 brukes til ulike medisinske og kosmetiske prosedyrer. Spesielt med sin hjelp i tannlegen desinfiserer de munnhulen og tannkjøttet, og behandler også forskjellige sykdommer (stomatitt, herpes, oral candidiasis). I europeiske land er O3 veldig populært for sårdesinfeksjon.
- De siste årene har bærbare husholdningsapparater for filtrering av luft og vann ved hjelp av ozon blitt veldig populære.
Ozonlaget – hva er det?
I en avstand på 15-35 km over jordens overflate ligger ozonlaget, eller, som det også kalles, ozonosfæren. På dette stedet fungerer konsentrert O3 som et slags filter for skadelig solstråling.
Hvor kommer en slik mengde av et stoff fra hvis molekylene er ustabile? Det er ikke vanskelig å svare på dette spørsmålet hvis vi husker modellen til ozonmolekylet og metoden for dannelsen. Så oksygen, bestående av 2oksygenmolekyler, som kommer inn i stratosfæren, varmes opp der av solens stråler. Denne energien er nok til å dele O2 i atomer, hvorfra O3 dannes. Samtidig bruker ozonlaget ikke bare en del av solenergien, men filtrerer den også, absorberer farlig ultrafiolett stråling.
Det ble sagt ovenfor at ozon løses opp av freoner. Disse gassformige stoffene (brukt til fremstilling av deodoranter, brannslukningsapparater og kjøleskap), når de er sluppet ut i atmosfæren, påvirker ozon og bidrar til nedbrytningen. Som et resultat oppstår det hull i ozonosfæren som ufiltrerte solstråler kommer inn i planeten gjennom, som har en ødeleggende effekt på levende organismer.
Etter å ha vurdert egenskapene og strukturen til ozonmolekyler, kan vi konkludere med at dette stoffet, selv om det er farlig, er svært nyttig for menneskeheten hvis det brukes riktig.
