Ozonul (din alte limbi grecești) - constă din molecule triatomice O3 modificarea alotropică a oxigenului. În condiții normale - gaz albastru. Când se lichefiază, se transformă într-un lichid colorat indigo. Într-o formă solidă sunt cristalele de culoare albastru închis, aproape negre.
Ambele legături O-O din molecula de ozon au aceeași lungime de 1.272 Å. Unghiul dintre legături este de 116,78 ° [2]. Atomul central de oxigen este sp-hibridizat, are o pereche de electroni neparticipati. Ordinea fiecărei conexiuni este de 1,5, structuri rezonante - cu o legătură simplă localizată cu un atom și una dublă cu cealaltă și invers. Molecula este polară, momentul dipolului este 0,5337 D [3].
Pentru prima oară, ozonul a fost descoperit în 1785 de către fizicianul olandez M. Van Marum pe proprietățile caracteristice ale mirosului și oxidării. care dobândește aer după trecerea prin el scântei electrice. precum și capacitatea de a acționa cu mercur la temperatură obișnuită, ca urmare a faptului că își pierde luciul și începe să se lipească de sticlă [4]. Cu toate acestea, ca o substanță nouă, el nu a fost descris, van Marum credea că sa format o "materie electrică" specială.
Termenul de ozon a fost propus de chimistul german H. F. Schönbein în 1840 pentru mirosul său, a intrat în dicționare la sfârșitul secolului al XIX-lea. Multe surse îi dau prioritatea descoperirii ozonului în 1839. În 1840, Schoenbane a arătat capacitatea ozonului de a înlocui iodul din iodura de potasiu [4].
Această reacție este utilizată pentru determinarea calitativă a ozonului, folosind hârtie de filtru îmbibată într-o soluție amestec de amidon și iodură de potasiu (hârtie iodkrahmalnoy) - ea se transformă în albastru datorită interacțiunii de iod ozon eliberat cu amidon [5].
Faptul de a reduce volumul de gaz în conversia oxigenului în ozon demonstrat experimental Andrews și Tet folosind un tub de sticlă cu un manometru umplut cu oxigen pur, cu platină cositorite în ea pentru conductorii descărcării electrice [4].
• Densitatea gazului în condiții normale este de 2.1445 g / dm3. Densitatea relativă a gazului în oxigen este de 1,5; pe cale aeriană - 1,62 (1,658 [6]).
• Densitatea lichidului la -183 ° C este de 1,71 g / cm3
• Punctul de fierbere este -111,9 ° C. Ozonul lichid este purpuriu închis.
• Punctul de topire este -197,2 ± 0,2 ° C (de obicei ajustat la temperatura de 251,4 ° C este eronat, deoarece determinarea sa nu ia în considerare capacitatea mare de ozon pentru supercool) [7]. În stare solidă - negru cu o reflecție violetă.
• Solubilitatea în apă la 0 ° C este de 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), este de 10 ori mai mare comparativ cu oxigenul.
• Mirosul - ascuțit, specific "metalic" (conform lui Mendeleev - "mirosul racului"). La concentrații ridicate seamănă cu mirosul de clor. Mirosul este vizibil chiar și la o diluție de 1. 100000.
Formarea ozonului trece printr-o reacție reversibilă:
Moleculă O3 este instabilă și la concentrații suficiente în aer în condiții normale spontan timp de câteva zeci de minute [8] se transformă în O2 cu eliberarea căldurii. Creșterea temperaturii și scăderea presiunii măresc rata de tranziție la o stare diatomică. La concentrații mari, tranziția poate fi explozivă. Contactul cu ozon, chiar și cu cantități mici de substanțe organice, unele metale sau oxizii lor, accelerează dramatic transformarea.
În prezența unor cantități mici de HNO3, ozonul se stabilizează, iar în vase sigilate din sticlă, unele materiale plastice sau metale pure, ozonul nu se descompune la temperaturi scăzute (-78 ° C).
Ozonul este un oxidant puternic. mult mai reactiv decât oxigenul diatomic. Oxidează aproape toate metalele (cu excepția aurului, platinei și iridiului) la cele mai înalte stări de oxidare. Oxidează multe nemetale. Produsul de reacție este, în principal, oxigen.
Ozonul mărește oxidarea oxizilor:
Această reacție este însoțită de chemiluminescență. Dioxidul de azot poate fi oxidat în anhidridă nitrică:
Ozonul reacționează cu carbon la temperatura normală pentru a forma dioxid de carbon.
Ozonul nu reacționează cu sărurile de amoniu, ci reacționează cu amoniacul pentru a forma azotat de amoniu.
Ozonul reacționează cu hidrogen pentru a forma apă și oxigen:
Cu ajutorul ozonului este posibil să se obțină acid sulfuric din sulful elementar. și din dioxidul de sulf.
Toți cei trei atomi de oxigen din ozon pot reacționa separat în reacția clorurii de staniu cu acid clorhidric și ozon:
În faza gazoasă, ozonul interacționează cu hidrogen sulfurat pentru a forma dioxid de sulf:
Două reacții concurente cu hidrogen sulfurat au loc în soluția apoasă, una cu formarea sulfului elementar, cealaltă cu formarea de acid sulfuric:
Percloratul de iod (III) poate fi obținut prin tratarea cu ozon a unei soluții de iod în acid percloric anhidru rece:
Percloratul nitrilic solid poate fi produs prin reacția de NO2 gazos. ClO2 și O3.
Ozonul poate participa la reacțiile de combustie. temperaturile de ardere sunt mai mari decât cele cu oxigen diatomic:
Ozonul poate intra în reacții chimice și la temperaturi scăzute. La 77 K (-196 ° C), hidrogenul atomic reacționează cu ozonul pentru a forma un radical de superoxid cu dimerizarea acestuia din urmă [9].
Ozonul poate forma ozonide anorganice. conținând anion. Acești compuși sunt explozivi și pot fi depozitați numai la temperaturi scăzute. Sunt cunoscute ozonurile tuturor metalelor alcaline (cu excepția Franței). KO3. RbO3. și Cs03 pot fi obținute din superoxidurile corespunzătoare.
Ozonatul de potasiu poate fi obținut într-un alt mod din hidroxid de potasiu [10].
NaO3 și LiO3 pot fi obținute prin acțiunea CsO3 în amoniac lichid NH3 pe rășini schimbătoare de ioni. conținând ioni de Na + sau Li + [11].
Tratamentul cu ozon a unei soluții de calciu în amoniac duce la formarea ozonului de amoniu și nu a calciului [9].
Ozonul poate fi utilizat pentru a îndepărta manganul din apă pentru a forma un precipitat. care pot fi separate prin filtrare:
Ozonul transformă cianurile toxice în cianuri mai puțin periculoase.
Ozonul poate descompune complet ureea [12].
Interacțiunea dintre ozon și compuși organici cu un atom de carbon activat sau terțiar la temperaturi scăzute conduce la hidrotrioxizii corespunzători.
Ozonul este format în multe procese, însoțite de eliberarea oxigenului atomic, de exemplu, în descompunerea peroxidului, oxidarea fosforului etc.
În industrie, este obținut din aer sau oxigen în ozonatoare prin acțiunea unei descărcări electrice. O3 lichefiază mai ușor decât O2. și, prin urmare, nu este dificil să le separăm. Ozonul pentru ozonoterapie în medicină este obținut numai din oxigen pur. Când se iradiază aerul cu radiații ultraviolete dure, se formează ozon. Același proces are loc în atmosfera superioară. unde sub influența radiației solare se formează și se menține stratul de ozon.
În laborator, ozonul poate fi obținut prin interacțiunea dintre acidul sulfuric concentrat răcit și peroxidul de bariu [5].
Capacitatea mare de oxidare a ozonului și formarea în multe reacții cu participarea lui la radicalii de oxigen liber determină toxicitatea ridicată. Efectul ozonului asupra organismului poate duce la moartea prematură [13].
Efectul cel mai periculos al concentrațiilor ridicate de ozon în aer:
• pe organele respiratorii prin iritare directă;
• colesterolul din sângele uman, cu formarea de forme insolubile, care conduc la ateroscleroză;
• la organele reproductive la masculi din toate speciile de animale, inclusiv la oameni (inhalarea acestui gaz ucide celulele sexuale masculine și împiedică formarea acestora). Cu o lungă ședere într-un mediu cu concentrație crescută, acest gaz poate determina infertilitatea masculină.
Ozonul din Federația Rusă se referă la prima, cea mai înaltă clasă de substanțe periculoase. Standardele privind ozonul:
• concentrația maximă maximă permisă (MPC m) în aerul atmosferic al zonelor populate de 0,16 mg / m³ [14];
• Concentrația medie zilnică maximă admisă (MPC) în aerul atmosferic al zonelor populate este de 0,03 mg / m³ [14];
• concentrația maximă permisă (MPC) în aerul zonei de lucru este de 0,1 mg / m³.
În același timp, pragul mirosului uman este de aproximativ 0,01 mg / m³ [15].
Ozonul ucide în mod eficient mucegaiul și bacteriile.
Utilizarea ozonului se datorează proprietăților sale:
• reactiv puternic de oxidare.
• pentru sterilizarea dispozitivelor medicale
• când multe substanțe sunt obținute în practica de laborator și industrială
• pentru albirea hârtiei
• pentru curățarea uleiurilor
• un dezinfectant puternic.
• pentru purificarea apei și a aerului de la microorganisme (ozonizare)
• pentru dezinfectarea încăperilor și a hainelor
• pentru ozonizarea soluțiilor utilizate în medicină (atât pentru utilizare intravenoasă, cât și pentru contact).
Unul dintre avantajele semnificative ale ozonării. în comparație cu clorurarea. Este absența [15], toxina în apa tratată, în timp ce în clorurarea se poate forma o cantitate substanțială de compuși organici clorurați, dintre care multe sunt toxice, cum ar fi dioxine și mai bună, în comparație cu solubilitatea oxigenului în apă.
Conform declarațiilor de terapeuți de ozon, sănătatea umană este îmbunătățită semnificativ prin tratament cu ozon (local, oral. Intravenos, si in vitro), dar nici un studiu clinic obiectiv nu a confirmat nici un efect terapeutic pronunțat. În plus, atunci când ozonul este utilizat ca medicament (în special atunci când afectează în mod direct sângele pacientului), riscul dovedit al mutagenei sale. efecte cancerigene și toxice depășesc orice efecte pozitive ale teoretic posibil, prin urmare, în aproape toate țările dezvoltate, terapia cu ozon nu este recunoscut de droguri, iar utilizarea sa în clinici private este posibilă numai cu consimțământul în cunoștință de cauză [16].
În secolul XXI, multe companii au lansat așa-numitele generatoare de ozon pe piața internă, destinate de asemenea, pentru dezinfectarea spațiilor (subsoluri, camere după boli virale, depozite, contaminate cu bacterii si lucruri ciuperci) spune adesea nimic despre măsurile de siguranță care sunt atât de necesare în aplicarea acestei tehnici.
Acesta a fost mult timp considerat folosirea ozonului ca energie ridicată și, în același timp cu mediul oxidant prietenos în inginerie de rachete [17]. energie chimică generală eliberată în timpul reacției de ardere care implică ozon este mai mare decât cea pentru un simplu oxigen, aproximativ un sfert (719 kcal / kg). Mai multe vor, respectiv, și impulsul specific. Ozonul lichid are o densitate mare. decât oxigenul lichid (1,35 și 1,14 g / cm3, respectiv), și punctul său de fierbere este mai mare (-112 ° C și -183 ° C, respectiv), astfel încât, în acest sens un avantaj ca oxidant în inginerie navetei la lichid ozon. Cu toate acestea, un obstacol este instabilitatea chimică și explozivitatea ozonului lichid cu descompunerea lui în O și O2. în care se deplasează cu o viteză de val 2 km / s detonării, și dezvoltă presiunea de detonație distructivă a mai mult de 3 * 10 iulie dyne / cm2, care utilizează un ozon lichid imposibilă la stadiul actual al tehnicii [18].
Ozonul atmosferic (stratosferic) este un produs al efectului radiației solare asupra oxigenului atmosferic (O 2). Cu toate acestea, ozonul troposferic este un poluant care poate amenința sănătatea oamenilor și animalelor, precum și distrugerea plantelor.
Se crede că fulgerul Catatumbo este cel mai mare generator de ozon troposferic unic de pe Pământ.
1 ↑ Holleman, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. ss. 91-100. Auflage. de Gruyter, 1985, S. 460.
6 Manualul medicului chimist, vol. II. L. "Chimie", 1971.
7 ↑ Karyakin Yu V. Angelov I. Substanțe chimice pure. - M. Chemistry, 1974.
9 ↑ Du-te la: 12 Horvath M. Bilitzky L. Huttner, J. 1985. "Ozone." Pg 44-49
12 ↑ Horvath M. Bilitzky L. Huttner, J. 1985. "Ozone." Pg 259, 269-270