luft etter tordenvær
Alternative beskrivelserEn fargeløs gass med en skarp lukt som brukes til å desinfisere vann og luft.
Oksygenalternativ
En gass med en skarp lukt, en forbindelse av tre oksygenatomer
Gass skapt av et tordenvær
En gass som består av oksygenmolekyler med en modifisert struktur
Gass som brukes til å rense luft og vann
Symbol på friskhet, luft etter et tordenvær
Triatomisk oksygen
En giftig gass med en skarp lukt, dannet under elektriske utladninger fra oksygen (O3-molekyler)
Lukt av friskhet
Regissør for filmen "8 kvinner"
Allotropisk modifikasjon av oksygen
Fransk komponist, regissør av filmen "8 Women"
I følge folk som var til stede ved atomprøver, følger denne lukten med alle atomeksplosjoner, men hvordan lukter den etter en eksplosjon, hvis denne lukten også er kjent for deg?
Hvilket navn ble gitt til gassen, oppdaget i 1839 av den tyske kjemikeren Christian Schönbein, for sin karakteristiske lukt, noe som ligner på brom?
En gass som menneskeheten har laget mange hull i
Oksygen er blått
Gass, som på gresk betyr "lukte"
. "lekk" atmosfærisk gass
Gass, en forbindelse av tre oksygenatomer
Regissert filmen "Eight Women"
Gass etter lyn på himmelen
Gass med en skarp lukt
. "frisk luft"
Gas og den rumenske trioen
Gass som brukes til å rense vann
Spesiell form for oksygen
Gass i atmosfæren
Gass i tordenvær
Gass som lukter friskt
. "lekk" gass
Trippel oksygen
Gassrensende vann
Trippel oksygen
Blått oksygen
Oksygen av tre atomer
. "perforert" gass
Oksygen etter lynutladning
. "aroma" av et tordenvær
. "lekk" atmosfærisk gass
Gass med sine hull i atmosfæren
. "lukt" av tordenvær
Trivalent tordenvær oksygen
Hvilken gass lukter det under tordenvær?
Tordengass
Oksygen
Stormfull friskhet
Gass født fra et tordenvær
Gass skapt av lynet
Filmet filmen "Swimming Pool"
Tre oksygenmolekyler
Defekt oksygen ved tordenvær
Gass som gjennomborer atmosfæren vår
Laget lekker hull i atmosfæren
Gass i atmosfæren
Jordskjorte
Dundrende lukt
Blå gass
Gass som gjennomborer atmosfæren
Luktende gass
Tre oksygener samtidig
Blå gass
Tilfører duft til luften
. "materiale" for hullet
Tre oksygenatomer
Tordengass
Gass, en forbindelse av tre oksygenatomer
En gass som består av oksygenmolekyler med en modifisert struktur
Allotropisk modifisering av oksygen, en gass med en skarp lukt
Fransk filmregissør ("Raindrops on Hot Stones", "Under the Sand")
Tilpasset søk
Ozon og ozonering - ren luft etter tordenvær
Lagt til: 2010-03-11
Ozon og ozonering - ren luft etter tordenværet
Vi puster 24 timer i døgnet, 7 dager i uken, og bruker omtrent 25 kg luft daglig. Det viser seg at vi praktisk talt forhåndsbestemmer helsen vår ved luften vi puster inn.
Og alle vet at inneluft (og vi er i dem i gjennomsnitt 60-90 % av tiden) er flere ganger mer forurenset og giftig enn atmosfærisk luft.
Og jo mer forurenset den er, jo mer energi bruker kroppen vår på å nøytralisere farlige forbindelser og holde kroppen i god form. Er det rart i dette tilfellet at vi fort blir slitne, sløve, apatiske og irritable?
Ozon - hva er det?
Tilbake i 1785 oppdaget fysiker Martin Van Marum at oksygen, under påvirkning av elektriske gnister, får en spesiell "tordenvær"-lukt og nye kjemiske egenskaper. Ozon er en spesiell form for eksistens av oksygen, dens modifikasjon. Oversatt fra gresk betyr ozon «luktende».
Ozon- det er en blå gass med en karakteristisk lukt, veldig sterkt oksidasjonsmiddel. Den molekylære formelen til ozon er O3. Det er tyngre enn oksygen og vår vanlige luft.
Ordningen for dannelse av ozon er som følger: under påvirkning av en elektrisk utladning desintegrerer en del av oksygenmolekylene O2 til atomer, deretter kombineres atomært oksygen med molekylært oksygen og ozon O3 dannes. I naturen dannes ozon i stratosfæren under påvirkning av ultrafiolett stråling fra solen, samt under elektriske utladninger i atmosfæren.
Under et tordenvær, når elektriske utladninger av lyn "gjennomborer" atmosfæren, føler vi den resulterende ozonen som frisk luft. Dette er spesielt merkbart på steder rike på oksygen: i en skog, i et kystområde eller i nærheten av en foss. Ozon renser virkelig luften vår! Siden det er et sterkt oksidasjonsmiddel, bryter det ned mange giftige urenheter i atmosfæren til enkle, trygge forbindelser, og desinfiserer dermed luften. Det er derfor vi etter et tordenvær føler oss behagelig friske, vi kan puste lett, og vi ser alt rundt oss klarere, spesielt den blå himmelen.
Hovedtyngden av ozon i atmosfæren ligger i en høyde på 10 til 50 km med en maksimal konsentrasjon i en høyde på 20-25 km, og danner et lag som kalles ozonosfæren.
Ozonosfæren reflekterer hard ultrafiolett stråling og beskytter levende organismer mot de skadelige effektene av stråling. Det var takket være dannelsen av ozon fra atmosfærisk oksygen at liv på land ble mulig.
Vi vet imidlertid at ozon er et oksidasjonsmiddel. Er det ikke skadelig for mennesker og alt levende? Ethvert stoff kan være både gift og medisin - alt avhenger av dosen. Lave konsentrasjoner av ozon skaper en følelse av friskhet, desinfiserer miljøet rundt oss og "renser" luftveiene våre. Men høye konsentrasjoner av ozon kan forårsake irritasjon av luftveiene, hoste og svimmelhet.
Derfor brukes relativt høye konsentrasjoner av ozon til å desinfisere vann og luft, mens lavere konsentrasjoner fremmer sårheling og er mye brukt i kosmetikk.
Husholdningsapparater for ozonering gir en sikker konsentrasjon av ozon for mennesker.
Ved hjelp av en ozonator vil du alltid puste frisk og ren luft!
Hvor brukes ozon i dag?
Ozon er mye brukt i ulike områder av livet vårt. Det brukes i medisin, i industrien og i hverdagen.
Den vanligste applikasjonen er for vannrensing. Ozon ødelegger effektivt bakterier og virus, fjerner mange skadelige urenheter, inkludert cyanider, fenoler, organiske vannforurensninger, ødelegger lukt og kan brukes som blekereagens.
Ozon er mye brukt i kjemisk industri.
Ozon spiller en spesiell rolle i næringsmiddelindustrien. Et svært desinfiserende og kjemisk trygt middel, det brukes til å forhindre biologisk vekst av uønskede organismer i mat- og matforedlingsutstyr. Ozon har evnen til å drepe mikroorganismer uten å skape nye skadelige kjemikalier.
Ozon bidrar til langsiktig bevaring av kvaliteten på kjøtt, fisk, egg og oster. I prosessen med ozonering ødelegges mikrober og bakterier, skadelige kjemikalier, virus, mugg, og nitratinnholdet i grønnsaker og frukt reduseres også betydelig.
Ozon er vellykket brukt i medisin. Som et sterkt oksidasjonsmiddel brukes det til å sterilisere medisinske produkter. Omfanget av bruken i behandlingen av mange sykdommer utvides.
Ozon er svært effektivt til å ødelegge bakterier, sopp og protozoer. Ozon har en rask og radikal effekt på mange virus, mens den (i motsetning til mange antiseptika) ikke har en destruktiv eller irriterende effekt på vev, siden cellene i en flercellet organisme har et antioksidantforsvarssystem.
Luftozonering fremmer ødeleggelse av helsefarlige kjemikalier (formaldehyd, fenol, styren fra lakk, maling, møbler, spesielt sponplater), tobakksrøyk, organiske stoffer (kilder - insekter, kjæledyr, gnagere), vaske- og rengjøringsmidler, forbrenningsprodukter og brente materialer, mugg, sopp og bakterier.
Alle kjemikalier som er i luften, som reagerer med ozon, brytes ned til ufarlige forbindelser: karbondioksid, vann og oksygen.
Bakteriedrepende effekt
- Ozon dreper skadelige mikrober i luften med 99,9 %.
- Ozon dreper E. coli 100 %; 95,5 % takler stafylokokker og 99,9 % eliminerer gylne og hvite stafylokokker.
- Ozon også veldig raskt og dreper 100% E. coli og Staphylococcus aureus i vannet.
- Studier har vist at etter 15 minutter med å behandle luften med ozon, dør de skadelige mikroorganismene i den fullstendig.
- Ozon er 100 % effektivt mot hepatittvirus og PVI-virus, og 99 % effektivt mot influensavirus.
- Ozon 100% ødelegger ulike typer mugg.
- Ozon oppløst i vann er 100 % effektiv mot svartmugg og gjær.
Husholdnings ozonisator GRAZA
Til hvilke formål brukes en husholdnings-ozonisator?
1. Luftrensing i boliger, bad og toaletter;
2. Eliminering av ubehagelige lukter i kjøleskap, garderober, pantries, etc.;
3. Rensing av drikkevann, ozonering av bad, akvarier; 4. Matforedling (grønnsaker, frukt, egg, kjøtt, fisk);
5. Desinfeksjon og eliminering av smuss og ubehagelige lukter når du vasker klær;
6. Kosmetologiprosedyrer, omsorg for munnhulen, ansiktshud, hender og føtter;
7. Eliminering av lukten av tobakksrøyk, maling, lakk.
Spesifikasjoner
Ozonproduktivitet: 300 mg/t. Effekt, ikke mer: 30 W. Maksimal driftstid uten avbrudd: ikke mer enn 30 minutter. Pausetid når enheten er i drift i mer enn 30 minutter: minst 10 minutter. Skjønn av driftstidsinnstillinger: 1 minutt. Nettstrøm: 220V, 50 Hz. Totalmål: 185*130*55 mm. Vekt: 0,6 kg.
Effekten av ozonisatoren strekker seg til en dybde på 10 cm.
Ozonkonsentrasjon 300 mg/time.
Fullstendighet:
1. Husholdnings ozonisator “Thunderstorm” 1 stk.
2. Dyse (diffus stein) 3 stk.
3. Silikonrør 100 cm 1 stk.
4. Silikonrør 120 cm 1 stk.
5. Pass 1 stk.
6. Søknadsbrosjyre 1 stk.
Garantiperiode for enheten– 12 måneder fra salgsdato, men ikke mer enn 18 måneder fra produksjonsdato. Levetid - 8 år.
Samsvarer med TU 3468-015-20907995-2009. Har samsvarssertifikat nr. POCC RU. AE 88. B00073.
Enheten består av: en kontrollenhet, en høyspenningsgenerator, en ozongenerator og en kompressor.
De fysiske egenskapene til ozon er svært karakteristiske: det er en lett eksplosiv gass med blå farge. En liter ozon veier omtrent 2 gram, og luft - 1,3 gram. Derfor er ozon tyngre enn luft. Smeltepunktet for ozon er minus 192,7ºС. Denne "smeltede" ozonen er en mørkeblå væske. Ozon "is" har en mørkeblå farge med en fiolett fargetone og blir ugjennomsiktig når tykkelsen overstiger 1 mm. Kokepunktet for ozon er minus 112ºС. I gassform er ozon diamagnetisk, dvs. har ikke magnetiske egenskaper, og i flytende tilstand er den svakt paramagnetisk. Løseligheten til ozon i smeltevann er 15 ganger større enn oksygen og er omtrent 1,1 g/l. 2,5 gram ozon løses opp i en liter eddiksyre ved romtemperatur. Det løser seg også godt i essensielle oljer, terpentin og karbontetraklorid. Lukten av ozon kjennes ved konsentrasjoner over 15 µg/m3 luft. I minimale konsentrasjoner oppfattes det som en "lukt av friskhet" i høyere konsentrasjoner får det en skarp, irriterende fargetone.
Ozon dannes av oksygen i henhold til følgende formel: 3O2 + 68 kcal → 2O3. Klassiske eksempler på ozondannelse: under påvirkning av lyn under et tordenvær; under påvirkning av sollys i den øvre atmosfæren. Ozon kan også dannes under alle prosesser ledsaget av frigjøring av atomært oksygen, for eksempel under dekomponering av hydrogenperoksid. Industriell ozonsyntese innebærer bruk av elektriske utladninger ved lave temperaturer. Teknologier for å produsere ozon kan avvike fra hverandre. For å produsere ozon som brukes til medisinske formål, brukes kun rent (uten urenheter) medisinsk oksygen. Separasjon av det resulterende ozon fra oksygenforurensninger er vanligvis ikke vanskelig på grunn av forskjeller i fysiske egenskaper (ozon blir lettere flytende). Hvis visse kvalitative og kvantitative reaksjonsparametere ikke er nødvendige, er det ingen spesielle vanskeligheter å oppnå ozon.
O3-molekylet er ustabilt og blir ganske raskt til O2 ved frigjøring av varme. Ved små konsentrasjoner og uten fremmede urenheter brytes ozon sakte ned, ved store konsentrasjoner brytes det eksplosivt ned. Alkohol antennes umiddelbart ved kontakt med den. Oppvarming og kontakt med ozon selv med ubetydelige mengder av oksidasjonssubstratet (organiske stoffer, noen metaller eller deres oksider) akselererer kraftig nedbrytningen. Ozon kan lagres i lang tid ved -78ºС i nærvær av en stabilisator (en liten mengde HNO3), så vel som i beholdere laget av glass, noen plast eller edle metaller.
Ozon er det sterkeste oksidasjonsmidlet. Årsaken til dette fenomenet ligger i det faktum at atomært oksygen dannes under nedbrytningsprosessen. Slikt oksygen er mye mer aggressivt enn molekylært oksygen, fordi i oksygenmolekylet er mangelen på elektroner på det ytre nivået på grunn av deres kollektive bruk av den molekylære orbitalen ikke så merkbar.
Tilbake på 1700-tallet ble det lagt merke til at kvikksølv i nærvær av ozon mister sin glans og fester seg til glasset, d.v.s. oksiderer. Og når ozon føres gjennom en vandig løsning av kaliumjodid, begynner jodgass å bli frigjort. De samme "triksene" fungerte ikke med rent oksygen. Deretter ble egenskapene til ozon oppdaget, som umiddelbart ble adoptert av menneskeheten: ozon viste seg å være et utmerket antiseptisk middel, ozon fjernet raskt organiske stoffer av enhver opprinnelse (parfymer og kosmetikk, biologiske væsker) fra vann, begynte å bli mye brukt i industri og hverdagsliv, og har vist seg som et alternativ til tannbor.
I det 21. århundre vokser og utvikler bruken av ozon på alle områder av menneskelig liv og aktivitet, og derfor er vi vitne til at den forvandles fra eksotisk til et kjent verktøy for arbeidshverdagen. OZON O3, allotropisk form for oksygen.
Fremstilling og fysiske egenskaper av ozon.
Forskere lærte først om eksistensen av en ukjent gass da de begynte å eksperimentere med elektrostatiske maskiner. Dette skjedde på 1600-tallet. Men de begynte å studere den nye gassen først på slutten av neste århundre. I 1785 oppnådde den nederlandske fysikeren Martin van Marum ozon ved å føre elektriske gnister gjennom oksygen. Navnet ozon dukket opp først i 1840; den ble oppfunnet av den sveitsiske kjemikeren Christian Schönbein, og hentet den fra den greske ozon - luktende. Den kjemiske sammensetningen av denne gassen skilte seg ikke fra oksygen, men den var mye mer aggressiv. Dermed oksiderte det øyeblikkelig fargeløst kaliumjodid, og frigjorde brunt jod; Schönbein brukte denne reaksjonen til å bestemme ozon ved graden av blåhet av papir dynket i en løsning av kaliumjodid og stivelse. Selv kvikksølv og sølv, som er inaktive ved romtemperatur, oksideres i nærvær av ozon.
Det viste seg at ozonmolekyler, i likhet med oksygen, kun består av oksygenatomer, men ikke to, men tre. Oksygen O2 og ozon O3 er det eneste eksemplet på dannelse av to gassformige (under normale forhold) enkle stoffer av ett kjemisk grunnstoff. I O3-molekylet er atomene plassert i en vinkel, så disse molekylene er polare. Ozon oppnås som et resultat av "klistring" av frie oksygenatomer til O2-molekyler, som dannes fra oksygenmolekyler under påvirkning av elektriske utladninger, ultrafiolette stråler, gammastråler, raske elektroner og andre høyenergipartikler. Det er alltid en lukt av ozon i nærheten av elektriske maskiner, der børster "gnister", og i nærheten av bakteriedrepende kvikksølv-kvartslamper som sender ut ultrafiolett lys. Oksygenatomer frigjøres også under visse kjemiske reaksjoner. Ozon dannes i små mengder under elektrolyse av surgjort vann, under langsom oksidasjon av vått hvitt fosfor i luft, under nedbrytning av forbindelser med høyt oksygeninnhold (KMnO4, K2Cr2O7, etc.), under virkningen av fluor på vann eller konsentrert svovelsyre på bariumperoksid. Oksygenatomer er alltid tilstede i flammen, så hvis du retter en strøm av trykkluft over flammen til en oksygenbrenner, vil den karakteristiske lukten av ozon oppdages i luften.
Reaksjonen 3O2 → 2O3 er svært endoterm: for å oppnå 1 mol ozon må 142 kJ forbrukes. Den omvendte reaksjonen skjer med frigjøring av energi og utføres veldig enkelt. Følgelig er ozon ustabil. I fravær av urenheter brytes ozongass sakte ned ved en temperatur på 70°C og raskt over 100°C. Hastigheten av ozonnedbrytning øker betydelig i nærvær av katalysatorer. De kan være gasser (for eksempel nitrogenoksid, klor) og mange faste stoffer (til og med veggene i et kar). Derfor er rent ozon vanskelig å få tak i, og det er farlig å jobbe med det på grunn av muligheten for eksplosjon.
Det er ikke overraskende at i mange tiår etter oppdagelsen av ozon var til og med dens grunnleggende fysiske konstanter ukjente: i lang tid var ingen i stand til å oppnå ren ozon. Som DI Mendeleev skrev i sin lærebok Fundamentals of Chemistry, "med alle metoder for å tilberede ozongass, er innholdet i oksygen alltid ubetydelig, vanligvis bare noen få tiendedeler av en prosent, sjelden 2%, og bare ved svært lave temperaturer når det. 20 %." Først i 1880 fikk de franske forskerne J. Gotfeil og P. Chappuis ozon fra rent oksygen ved en temperatur på minus 23 ° C. Det viste seg at i et tykt lag har ozon en vakker blå farge. Når det avkjølte ozoniserte oksygenet sakte ble komprimert, ble gassen mørkeblå, og etter raskt å ha sluppet trykket, sank temperaturen enda mer og det dannet seg mørkelilla dråper av flytende ozon. Hvis gassen ikke ble avkjølt eller komprimert raskt, ble ozonet øyeblikkelig, med en gul blink, blitt til oksygen.
Senere ble en praktisk metode for ozonsyntese utviklet. Dersom en konsentrert løsning av perklorsyre, fosforsyre eller svovelsyre utsettes for elektrolyse med en avkjølt platina- eller bly(IV)oksidanode, vil gassen som frigjøres ved anoden inneholde opptil 50 % ozon. De fysiske konstantene til ozon ble også raffinert. Det flyter mye lettere enn oksygen - ved en temperatur på -112 ° C (oksygen - ved -183 ° C). Ved -192,7°C størkner ozon. Fast ozon har en blå-svart farge.
Eksperimenter med ozon er farlige. Ozongass kan eksplodere hvis konsentrasjonen i luften overstiger 9 %. Flytende og fast ozon eksploderer enda lettere, spesielt ved kontakt med oksiderende stoffer. Ozon kan lagres ved lave temperaturer i form av løsninger i fluorerte hydrokarboner (freoner). Slike løsninger er blå i fargen.
Kjemiske egenskaper til ozon.
Ozon er preget av ekstremt høy reaktivitet. Ozon er et av de sterkeste oksidasjonsmidlene og er nummer to i denne forbindelse kun etter fluor og oksygenfluorid OF2. Det aktive prinsippet til ozon som oksidasjonsmiddel er atomært oksygen, som dannes under nedbrytningen av ozonmolekylet. Derfor, som et oksidasjonsmiddel, "bruker" ozonmolekylet som regel bare ett oksygenatom, og de to andre frigjøres i form av fritt oksygen, for eksempel 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Oksydasjon av mange andre forbindelser forekommer også. Det finnes imidlertid unntak når ozonmolekylet bruker alle tre oksygenatomene det har til oksidasjon, for eksempel 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2S03.
En svært viktig forskjell mellom ozon og oksygen er at ozon viser oksiderende egenskaper allerede ved romtemperatur. For eksempel reagerer ikke PbS og Pb(OH)2 med oksygen under normale forhold, mens i nærvær av ozon omdannes sulfidet til PbSO4, og hydroksydet til PbO2. Hvis en konsentrert ammoniakkløsning helles i et kar med ozon, vil det oppstå hvit røyk - dette er ozonoksiderende ammoniakk for å danne ammoniumnitritt NH4NO2. Spesielt karakteristisk for ozon er evnen til å "svarte" sølvgjenstander med dannelse av AgO og Ag2O3.
Ved å legge til ett elektron og bli et negativt ion O3-, blir ozonmolekylet mer stabilt. "Ozonsyresalter" eller ozonider som inneholder slike anioner har vært kjent i lang tid - de dannes av alle alkalimetaller unntatt litium, og stabiliteten til ozonider øker fra natrium til cesium. Noen ozonider av jordalkalimetaller er også kjent, for eksempel Ca(O3)2. Hvis en strøm av ozongass rettes mot overflaten av en fast tørr alkali, dannes det en oransjerød skorpe som inneholder ozonider, for eksempel 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Samtidig binder fast alkali effektivt vann, noe som beskytter ozonid mot umiddelbar hydrolyse. Men med et overskudd av vann brytes ozonider raskt ned: 4KO3+ 2H2O → 4KOH + 5O2. Nedbryting skjer også under lagring: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonider er svært løselige i flytende ammoniakk, noe som gjorde det mulig å isolere dem i sin rene form og studere deres egenskaper.
Organiske stoffer som ozon kommer i kontakt med blir vanligvis ødelagt. Dermed er ozon, i motsetning til klor, i stand til å splitte benzenringen. Når du arbeider med ozon, kan du ikke bruke gummirør og slanger - de vil umiddelbart bli utette. Reaksjoner av ozon med organiske forbindelser frigjør store mengder energi. Eter, alkohol, bomullsull dynket i terpentin, metan og mange andre stoffer antennes for eksempel spontant ved kontakt med ozonisert luft, og blanding av ozon med etylen fører til en sterk eksplosjon.
Påføring av ozon.
Ozon «brenner» ikke alltid organisk materiale; I noen tilfeller er det mulig å utføre spesifikke reaksjoner med sterkt fortynnet ozon. For eksempel, når oljesyre ozoneres (den finnes i store mengder i vegetabilske oljer), dannes det azelainsyre HOOC(CH2)7COOH, som brukes til å produsere høykvalitets smøreoljer, syntetiske fibre og myknere for plast. Adipinsyre oppnås på samme måte, som brukes i syntesen av nylon. I 1855 oppdaget Schönbein reaksjonen av umettede forbindelser som inneholder doble C=C-bindinger med ozon, men først i 1925 etablerte den tyske kjemikeren H. Staudinger mekanismen for denne reaksjonen. Et ozonmolekyl fester seg til en dobbeltbinding for å danne et ozonid - denne gangen organisk, og et oksygenatom erstatter en av C=C-bindingene, og en -O-O- gruppe tar plassen til den andre. Selv om noen organiske ozonider er isolert i ren form (for eksempel etylenozonid), utføres denne reaksjonen vanligvis i en fortynnet løsning, siden frie ozonider er svært ustabile eksplosiver. Ozoniseringsreaksjonen til umettede forbindelser er høyt verdsatt av organiske kjemikere; Problemer med denne reaksjonen tilbys ofte selv på skolekonkurranser. Faktum er at når ozonid brytes ned med vann, dannes det to aldehyd- eller ketonmolekyler, som er enkle å identifisere og videre etablere strukturen til den opprinnelige umettede forbindelsen. Således etablerte kjemikere på begynnelsen av det 20. århundre strukturen til mange viktige organiske forbindelser, inkludert naturlige, som inneholder C=C-bindinger.
Et viktig bruksområde for ozon er desinfisering av drikkevann. Vanligvis er vann klorert. Imidlertid blir noen urenheter i vann under påvirkning av klor til forbindelser med en svært ubehagelig lukt. Derfor har det lenge vært foreslått å erstatte klor med ozon. Ozonert vann får ingen fremmed lukt eller smak; Når mange organiske forbindelser oksideres fullstendig av ozon, dannes det kun karbondioksid og vann. Ozon renser også avløpsvann. Ozonoksidasjonsprodukter av selv slike forurensninger som fenoler, cyanider, overflateaktive stoffer, sulfitter, kloraminer er ufarlige, fargeløse og luktfrie forbindelser. Overflødig ozon desintegrerer ganske raskt for å danne oksygen. Vannozonering er imidlertid dyrere enn klorering; I tillegg kan ozon ikke transporteres og må produseres på bruksstedet.
Ozon i atmosfæren.
Det er lite ozon i jordens atmosfære – 4 milliarder tonn, d.v.s. i gjennomsnitt bare 1 mg/m3. Konsentrasjonen av ozon øker med avstanden fra jordens overflate og når et maksimum i stratosfæren, i en høyde på 20-25 km - dette er "ozonlaget". Hvis all ozon fra atmosfæren ble samlet på jordoverflaten ved normalt trykk, ville det resulterende laget bare være omtrent 2-3 mm tykt. Og så små mengder ozon i luften støtter faktisk livet på jorden. Ozon skaper en "beskyttende skjerm" som hindrer harde ultrafiolette stråler fra solen, som er ødeleggende for alle levende ting, fra å nå jordens overflate.
I de siste tiårene har det blitt viet mye oppmerksomhet til utseendet til såkalte "ozonhull" - områder med betydelig reduserte nivåer av stratosfærisk ozon. Gjennom et slikt "lekk" skjold når hardere ultrafiolett stråling fra solen jordens overflate. Det er derfor forskerne har overvåket ozon i atmosfæren i lang tid. I 1930 foreslo den engelske geofysikeren S. Chapman, for å forklare den konstante konsentrasjonen av ozon i stratosfæren, et skjema med fire reaksjoner (disse reaksjonene ble kalt Chapman-syklusen, der M betyr et hvilket som helst atom eller molekyl som bærer bort overflødig energi) :
O + O + M → O2 + M
O + O3 → 202
O3 → O2 + O.
De første og fjerde reaksjonene i denne syklusen er fotokjemiske, de oppstår under påvirkning av solstråling. For å dekomponere et oksygenmolekyl til atomer kreves stråling med en bølgelengde på mindre enn 242 nm, mens ozon går i oppløsning når lys absorberes i området 240-320 nm (sistnevnte reaksjon beskytter oss nettopp mot hard ultrafiolett stråling, siden oksygen gjør det ikke absorberes i dette spektrale området). De resterende to reaksjonene er termiske, dvs. gå uten påvirkning av lys. Det er svært viktig at den tredje reaksjonen, som fører til at ozon forsvinner, har en aktiveringsenergi; dette betyr at hastigheten på en slik reaksjon kan økes ved påvirkning av katalysatorer. Som det viste seg, er hovedkatalysatoren for ozonnedbrytning nitrogenoksid NO. Det dannes i de øvre lagene av atmosfæren fra nitrogen og oksygen under påvirkning av den hardeste solstrålingen. En gang i ozonosfæren går den inn i en syklus med to reaksjoner O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, som et resultat av at innholdet i atmosfæren ikke endres, og den stasjonære ozonkonsentrasjonen synker. Det er andre sykluser som fører til en reduksjon i ozoninnholdet i stratosfæren, for eksempel med deltakelse av klor:
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.
Ozon blir også ødelagt av støv og gasser som kommer inn i atmosfæren i store mengder under vulkanutbrudd. Nylig har det blitt antydet at ozon også er effektivt til å ødelegge hydrogen som frigjøres fra jordskorpen. Kombinasjonen av alle reaksjoner av ozondannelse og forfall fører til at gjennomsnittlig levetid for et ozonmolekyl i stratosfæren er omtrent tre timer.
Det antas at i tillegg til naturlige, er det også kunstige faktorer som påvirker ozonlaget. Et kjent eksempel er freoner, som er kilder til kloratomer. Freoner er hydrokarboner der hydrogenatomer er erstattet med fluor- og kloratomer. De brukes i kjøleteknologi og til å fylle aerosolbokser. Til syvende og sist kommer freoner inn i luften og stiger sakte høyere og høyere med luftstrømmer, og når til slutt ozonlaget. Freoner brytes ned under påvirkning av solstråling og begynner å bryte ned ozon katalytisk. Det er foreløpig ikke kjent nøyaktig i hvilken grad freoner har skylden for "ozonhullet", og likevel har det lenge vært iverksatt tiltak for å begrense bruken.
Beregninger viser at om 60-70 år kan ozonkonsentrasjonen i stratosfæren reduseres med 25 %. Og samtidig vil konsentrasjonen av ozon i grunnlaget - troposfæren - øke, noe som også er dårlig, siden ozon og produktene av dets transformasjoner i luften er giftige. Hovedkilden til ozon i troposfæren er overføring av stratosfærisk ozon med luftmasser til de nedre lagene. Hvert år kommer cirka 1,6 milliarder tonn ozon inn i grunnlaget. Levetiden til et ozonmolekyl i den nedre delen av atmosfæren er mye lengre - mer enn 100 dager, siden intensiteten av ultrafiolett solstråling som ødelegger ozon er lavere i grunnlaget. Vanligvis er det svært lite ozon i troposfæren: i ren frisk luft er konsentrasjonen i gjennomsnitt bare 0,016 μg/l. Konsentrasjonen av ozon i luften avhenger ikke bare av høyden, men også av terrenget. Dermed er det alltid mer ozon over havene enn over land, siden ozon nedbrytes saktere der. Målinger i Sotsji viste at luften nær havkysten inneholder 20 % mer ozon enn i en skog 2 km fra kysten.
Moderne mennesker inhalerer betydelig mer ozon enn sine forfedre. Hovedårsaken til dette er økningen i mengden metan og nitrogenoksider i luften. Dermed har innholdet av metan i atmosfæren vært stadig økende siden midten av 1800-tallet, da bruken av naturgass startet. I en atmosfære forurenset med nitrogenoksider går metan inn i en kompleks kjede av transformasjoner med deltagelse av oksygen og vanndamp, hvis resultat kan uttrykkes ved ligningen CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Andre hydrokarboner kan også fungere som metan, for eksempel de som finnes i bileksosgasser under ufullstendig forbrenning av bensin. Som et resultat har konsentrasjonen av ozon i luften i store byer tidoblet seg de siste tiårene.
Det har alltid vært antatt at under et tordenvær øker konsentrasjonen av ozon i luften kraftig, siden lyn fremmer omdannelsen av oksygen til ozon. Faktisk er økningen ubetydelig, og den oppstår ikke under et tordenvær, men flere timer før det. Under et tordenvær og i flere timer etter det synker ozonkonsentrasjonen. Dette forklares med at det før et tordenvær skjer en sterk vertikal blanding av luftmasser, slik at det kommer en ekstra mengde ozon fra de øvre lagene. I tillegg, før et tordenvær, øker den elektriske feltstyrken, og det skapes betingelser for dannelse av en koronautladning på tuppen av forskjellige objekter, for eksempel tuppen av grener. Dette bidrar også til dannelsen av ozon. Og så, mens en tordensky utvikler seg, oppstår kraftige oppadgående luftstrømmer under den, som reduserer ozoninnholdet rett under skyen.
Et interessant spørsmål handler om ozoninnholdet i luften i barskog. For eksempel, i Course of Inorganic Chemistry av G. Remy, kan du lese at "ozonisert luft av barskoger" er en fiksjon. Er det sånn? Selvfølgelig produserer ingen planter ozon. Men planter, spesielt bartrær, avgir mange flyktige organiske forbindelser til luften, inkludert umettede hydrokarboner av terpenklassen (det er mange av dem i terpentin). Så, på en varm dag, frigjør furu 16 mikrogram terpener per time for hvert gram tørrvekt av nåler. Terpener frigjøres ikke bare av bartrær, men også av noen løvtrær, inkludert poppel og eukalyptus. Og noen tropiske trær er i stand til å frigjøre 45 mcg terpener per 1 g tørr masse blader per time. Som et resultat kan en hektar barskog frigjøre opptil 4 kg organisk materiale per dag, og ca. 2 kg lauvskog. Det skogkledde området på jorden er millioner av hektar, og alle avgir hundretusenvis av tonn forskjellige hydrokarboner, inkludert terpener, per år. Og hydrokarboner, som ble vist med eksemplet med metan, under påvirkning av solstråling og i nærvær av andre urenheter bidrar til dannelsen av ozon. Som eksperimenter har vist, er terpener, under passende forhold, faktisk veldig aktivt involvert i syklusen av atmosfæriske fotokjemiske reaksjoner med dannelse av ozon. Så ozon i en barskog er ikke en fiksjon i det hele tatt, men et eksperimentelt faktum.
Ozon og helse.
Så fint det er å ta en tur etter et tordenvær! Luften er ren og frisk, dens forfriskende bekker ser ut til å strømme inn i lungene uten anstrengelse. "Det lukter ozon," sier de ofte i slike tilfeller. "Veldig bra for helsa." Er det sånn?
På en gang ble ozon absolutt ansett som gunstig for helsen. Men hvis konsentrasjonen overstiger en viss terskel, kan det føre til mange ubehagelige konsekvenser. Avhengig av konsentrasjonen og tidspunktet for innånding, forårsaker ozon endringer i lungene, irritasjon av slimhinnene i øyne og nese, hodepine, svimmelhet og redusert blodtrykk; Ozon reduserer kroppens motstand mot bakterielle luftveisinfeksjoner. Maksimalt tillatt konsentrasjon i luften er kun 0,1 μg/l, noe som betyr at ozon er mye farligere enn klor! Hvis du tilbringer flere timer i et rom med en ozonkonsentrasjon på kun 0,4 μg/l, kan brystsmerter, hoste, søvnløshet oppstå, og synsstyrken kan reduseres. Hvis du puster inn ozon i lang tid ved en konsentrasjon på mer enn 2 mcg/l, kan konsekvensene bli mer alvorlige – til og med torpor og nedgang i hjerteaktivitet. Når ozoninnholdet er 8-9 µg/l, oppstår lungeødem i løpet av få timer, som kan være dødelig. Men slike små mengder av et stoff er vanligvis vanskelig å analysere ved bruk av konvensjonelle kjemiske metoder. Heldigvis føler en person tilstedeværelsen av ozon selv ved svært lave konsentrasjoner - omtrent 1 μg/l, hvor stivelsejodpapir ennå ikke kommer til å bli blått. For noen mennesker ligner lukten av ozon i lave konsentrasjoner lukten av klor, for andre - til svoveldioksid, for andre - til hvitløk.
Det er ikke bare ozon i seg selv som er giftig. Ved sin deltagelse i luften dannes for eksempel peroksyacetylnitrat (PAN) CH3-CO-OONO2 - et stoff som har en sterk irriterende effekt, inkludert tåreproduserende, vanskelig å puste og i høyere konsentrasjoner forårsaker hjertelammelse. PAN er en av komponentene i den såkalte fotokjemiske smog som dannes om sommeren i forurenset luft (dette ordet er avledet fra engelsk røyk - røyk og tåke - tåke). Ozonkonsentrasjonen i smog kan nå 2 µg/l, som er 20 ganger mer enn den maksimalt tillatte grensen. Det bør også tas i betraktning at den kombinerte effekten av ozon og nitrogenoksider i luften er titalls ganger sterkere enn hvert stoff for seg. Det er ikke overraskende at konsekvensene av slik smog i store byer kan være katastrofale, spesielt hvis luften over byen ikke blåses gjennom av "trekk" og det dannes en stillestående sone. I London i 1952 døde altså mer enn 4000 mennesker av smog i løpet av få dager. Og smog i New York i 1963 drepte 350 mennesker. Det var lignende historier i Tokyo og andre store byer. Det er ikke bare mennesker som lider av atmosfærisk ozon. Amerikanske forskere har for eksempel vist at i områder med høye nivåer av ozon i luften reduseres levetiden til bildekk og andre gummiprodukter betydelig.
Hvordan redusere ozoninnholdet i grunnlaget? Det er neppe realistisk å redusere utslippet av metan til atmosfæren. Det gjenstår en annen måte - å redusere utslipp av nitrogenoksider, uten hvilken syklusen av reaksjoner som fører til ozon ikke kan fortsette. Denne veien er heller ikke lett, siden nitrogenoksider slippes ut ikke bare av biler, men også (hovedsakelig) av termiske kraftverk.
Kilder til ozon er ikke bare på gaten. Det dannes i røntgenrom, i fysioterapirom (kilden er kvikksølv-kvartslamper), under drift av kopieringsutstyr (kopimaskiner), laserskrivere (her er grunnen til dannelsen en høyspenningsutladning). Ozon er en uunngåelig følgesvenn til produksjon av perhydrol- og argonbuesveising. For å redusere de skadelige effektene av ozon, er det nødvendig å ha ventilasjonsutstyr i nærheten av ultrafiolette lamper og god ventilasjon av rommet.
Og likevel er det neppe riktig å betrakte ozon som utvilsomt helseskadelig. Alt avhenger av konsentrasjonen. Studier har vist at frisk luft lyser veldig svakt i mørket; Årsaken til gløden er oksidasjonsreaksjoner som involverer ozon. Gløden ble også observert ved risting av vann i en kolbe som tidligere hadde blitt tilført ozonisert oksygen. Denne gløden er alltid forbundet med tilstedeværelsen av små mengder organiske urenheter i luften eller vannet. Når frisk luft ble blandet med en persons utånding, økte intensiteten av gløden tidoblet! Og dette er ikke overraskende: mikrourenheter av etylen, benzen, acetaldehyd, formaldehyd, aceton og maursyre ble funnet i utåndingsluften. De "fremheves" av ozon. Samtidig «stale», dvs. fullstendig blottet for ozon, selv om den er veldig ren, produserer ikke luften en glød, og en person oppfatter den som "muggen". Slik luft kan sammenlignes med destillert vann: den er veldig ren, praktisk talt fri for urenheter, og å drikke den er skadelig. Så det fullstendige fraværet av ozon i luften er tilsynelatende også ugunstig for mennesker, siden det øker innholdet av mikroorganismer i det og fører til akkumulering av skadelige stoffer og ubehagelige lukter, som ozon ødelegger. Dermed blir behovet for regelmessig og langvarig ventilasjon av rom tydelig, selv om det ikke er noen mennesker i det: tross alt, ozon som kommer inn i et rom forblir ikke lenge i det - det går delvis i oppløsning og legger seg i stor grad. (adsorberer) på vegger og andre overflater. Det er vanskelig å si hvor mye ozon det skal være i rommet. Men i minimale konsentrasjoner er ozon sannsynligvis nødvendig og gunstig.
Dermed er ozon en tidsinnstilt bombe. Hvis den brukes riktig, vil den tjene menneskeheten, men så snart den brukes til andre formål, vil den umiddelbart føre til en global katastrofe og Jorden vil bli en planet som Mars.
Vi merker alle hver gang at etter et tordenvær lukter luften behagelig frisk. Hvorfor skjer dette? Faktum er at etter et tordenvær dukker det opp en stor mengde av en spesiell gass i luften - ozon. Det er ozon som har en så delikat, behagelig lukt av friskhet. Mange selskaper involvert i produksjon av husholdningskjemikalier prøver å lage produkter med lukten av regn, men ingen har ennå lyktes. Alles oppfatning av frisk luft er forskjellig. Så, mekanismen for utseendet av ozon i luften etter et tordenvær:
- det er et stort antall molekyler av forskjellige gasser i luften;
- mange gassmolekyler inneholder oksygen;
- Som et resultat av virkningen av en kraftig elektrisk ladning av lyn på gassmolekyler, vises ozon i luften - en gass hvis formel er representert av et molekyl som består av tre oksygenatomer.
Årsaker til at luften holder seg frisk en kort stund etter et tordenvær
Generelt, dessverre, varer ikke denne friskheten lenge. Mye avhenger av hvor sterk og lang varigheten av tordenværet var. Vi vet alle at den behagelige friskheten i luften etter stormen forsvinner etter en stund. Dette skyldes diffusjonsprosessen. Vitenskapen om fysikk, og til en viss grad kjemi, studerer denne prosessen. Med enkle ord betyr diffusjon prosessen med å blande stoffer, gjensidig penetrering av atomer av ett stoff inn i et annet. Som et resultat av diffusjonsprosessen er atomer av stoffer gjensidig jevnt fordelt i et visst rom, i et gitt volum. Ozonmolekylet består av tre oksygenatomer. Når de beveger seg, kolliderer molekyler av forskjellige gasser og utveksler atomer. Som et resultat dukker molekyler av oksygen, karbondioksid, nitrogen og mange andre gasser opp igjen.
- under diffusjonsprosessen kolliderer gassmolekyler og utveksler atomer;
- mange forskjellige gasser oppstår: nitrogen, oksygen, karbondioksid og andre;
- Ozonkonsentrasjonen i området der tordenværet oppsto avtar gradvis på grunn av den jevne fordelingen av tilgjengelig mengde gass i atmosfæren.
Det er diffusjonsprosessen som fører til dette naturfenomenet.