ОЗОН (O 3) е алотропна модификация на кислорода, неговата молекула се състои от три кислородни атома и може да съществува и в трите агрегатни състояния. Молекулата на озона има ъглова структура под формата на равнобедрен триъгълник с връх 127 o . Въпреки това, затворен триъгълник не се образува, а молекулата има верижна структура от 3 кислородни атома с разстояние между тях от 0,224 nm. Според тази молекулярна структура диполният момент е 0,55 дебай. В електронната структура на молекулата на озона има 18 електрона, които образуват мезомерно стабилна система, която съществува в различни гранични състояния. Граничните йонни структури отразяват диполната природа на озоновата молекула и обясняват нейното специфично реакционно поведение в сравнение с кислорода, който образува радикал с два несдвоени електрона. Молекулата на озона се състои от три кислородни атома. Химическата формула на този газ е O 3 Реакция на образуване на озон: 3O 2 + 68 kcal / mol (285 kJ / mol) ⇄ 2O 3 Молекулно тегло на озона - 48 При стайна температура озонът е безцветен газ с характерна миризма. Миризмата на озон се усеща при концентрация 10 -7 М. В течно състояние озонът е тъмносин цвят с точка на топене -192,50 С. Твърдият озон представлява черни кристали с точка на кипене -111,9 g.C. При температура 0 гр. и 1 атм. = 101,3 kPa плътността на озона е 2,143 g/l. В газообразно състояние озонът е диамагнитен и се изтласква извън магнитното поле; в течно състояние е слабо парамагнитен, т.е. има свое собствено магнитно поле и се изтегля в магнитното поле.

Химични свойства на озона

Молекулата на озона е нестабилна и при достатъчни концентрации във въздуха при нормални условия спонтанно се превръща в двуатомен кислород с отделяне на топлина. Повишаването на температурата и намаляването на налягането увеличават скоростта на разлагане на озона. Контактът на озона дори с малки количества органични вещества, някои метали или техни оксиди, рязко ускорява трансформацията. Химическата активност на озона е много висока, той е мощен окислител. Той окислява почти всички метали (с изключение на златото, платината и иридия) и много неметали. Продуктът на реакцията е главно кислород. Озонът се разтваря във вода по-добре от кислорода, образувайки нестабилни разтвори, а скоростта на неговото разлагане в разтвор е 5-8 пъти по-висока, отколкото в газовата фаза, отколкото в газовата фаза (Razumovsky SD, 1990). Това очевидно се дължи не на спецификата на кондензираната фаза, а на нейните реакции с примеси и хидроксилния йон, тъй като скоростта на разлагане е много чувствителна към съдържанието на примеси и pH. Разтворимостта на озона в разтвори на натриев хлорид се подчинява на закона на Хенри. С увеличаване на концентрацията на NaCl във воден разтвор, разтворимостта на озона намалява (Tarunina VN et al., 1983). Озонът има много висок електронен афинитет (1,9 eV), което определя свойствата му като силен окислител, превъзхождан само от флуора (Razumovsky SD, 1990).

Биологични свойства на озона и неговото въздействие върху човешкото тяло

Високата окислителна способност и фактът, че свободните кислородни радикали се образуват при много химични реакции, протичащи с участието на озон, правят този газ изключително опасен за хората. Как озоновият газ влияе върху хората:

• Дразни и уврежда дихателните тъкани;
• Влияе на холестерола в човешката кръв, образувайки неразтворими форми, което води до атеросклероза;
• Продължителният престой в среда с висока концентрация на озон може да причини мъжко безплодие.

В Руската федерация озонът е отнесен към първия, най-висок клас на опасност от вредни вещества. Указания за озон:

• Максимално единична максимално допустима концентрация (МДК m.r.) в атмосферния въздух на населените места 0,16 mg / m 3
• Среднодневна максимално допустима концентрация (MPC d.s.) - 0,03 mg / m 3
• Максимално допустимата концентрация (МДК) във въздуха на работната зона е 0,1 mg/m 3 (в същото време прагът на обонянието при човека е приблизително равен на 0,01 mg/m 3).

Високата токсичност на озона, а именно способността му да убива ефективно мухъл и бактерии, се използва за дезинфекция. Използването на озон вместо дезинфектанти на базата на хлор може значително да намали замърсяването на околната среда с хлор, което е опасно, наред с други неща, за стратосферния озон. Стратосферният озон играе ролята на защитен екран за целия живот на земята, предотвратявайки проникването на твърда ултравиолетова радиация към земната повърхност.

Вредни и полезни свойства на озона

Озонът присъства в два слоя на атмосферата. Тропосферният или приземният озон, разположен в най-близкия до земната повърхност слой на атмосферата - в тропосферата - е опасен. Вреден е за хората и други живи организми. Влияе пагубно върху дърветата, посевите. Освен това тропосферният озон е една от основните „съставки“ на градския смог. В същото време стратосферният озон е много полезен. Разрушаването на образувания от него озонов слой (озонов екран) води до факта, че потокът от ултравиолетова радиация към земната повърхност се увеличава. Поради това нараства броят на раковите заболявания на кожата (включително най-опасният му тип меланом) и случаите на катаракта. Излагането на твърд ултравиолетов отслабва имунната система. Прекомерната UV радиация също може да бъде проблем за селското стопанство, тъй като някои култури са изключително чувствителни към UV светлина. В същото време трябва да се помни, че озонът е отровен газ, а на нивото на земната повърхност е вреден замърсител. През лятото, поради интензивната слънчева радиация и топлина, във въздуха се образува особено много вреден озон.

Взаимодействие на озона и кислорода един с друг. Прилики и разлики.

Озонът е алотропна форма на кислород. Алотропията е съществуването на един и същ химичен елемент под формата на две или повече прости вещества. В този случай и озонът (O3), и кислородът (O 2) се образуват от химичния елемент O. Получаване на озон от кислород Като правило, молекулярният кислород (O 2) действа като изходен материал за производството на озон, а самият процес се описва с уравнението 3O 2 → 2O 3. Тази реакция е ендотермична и лесно обратима. За да се измести равновесието към целевия продукт (озон), се прилагат определени мерки. Един от начините за производство на озон е използването на дъгов разряд. Термичната дисоциация на молекулите се увеличава рязко с повишаване на температурата. Така при T=3000K съдържанието на атомен кислород е ~10%. С помощта на дъгов разряд може да се получи температура от няколко хиляди градуса. Въпреки това, при високи температури озонът се разлага по-бързо от молекулния кислород. За да се предотврати това, равновесието може да бъде изместено чрез първо нагряване на газа и след това рязко охлаждане. Озонът в този случай е междинен продукт при прехода на смес от O 2 + O към молекулен кислород. Максималната концентрация на O 3, която може да се получи при този метод на производство, достига 1%. Това е достатъчно за повечето промишлени цели. Оксидиращи свойства на озонаОзонът е мощен окислител, много по-реактивен от двуатомния кислород. Окислява почти всички метали и много неметали с образуването на кислород: 2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3 (g) → 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (1) + O 2 (g) Озонът може да участва в реакциите на горене, температурата на горене е по-висока, отколкото при горене в атмосфера на двуатомен кислород: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 Стандартният озон потенциалът е 2,07 V, следователно молекулата на озона е нестабилна и спонтанно се превръща в кислород с отделяне на топлина. При ниски концентрации озонът се разлага бавно, при високи концентрации – с експлозия, т.к неговата молекула има излишна енергия. Нагряването и контактът на озона с незначителни количества органични вещества (хидроксиди, пероксиди, метали с променлива валентност, техните оксиди) рязко ускоряват трансформацията. Напротив, наличието на малки количества азотна киселина стабилизира озона, а в съдове, направени от стъкло и някои пластмаси или чисти метали, озонът практически се разлага при -78 0 C. Афинитетът на озона към електрона е 2 eV. Само флуорът и неговите оксиди имат толкова силен афинитет. Озонът окислява всички метали (с изключение на златото и платината), както и повечето други елементи. Хлорът реагира с озона, за да образува хипохлорен OCL. Реакциите на озона с атомарния водород са източник на образуване на хидроксилни радикали. Озонът има абсорбционен максимум в UV областта при дължина на вълната от 253,7 nm с моларен коефициент на екстинкция: E = 2,900 Въз основа на това UV фотометричното определяне на концентрацията на озон заедно с йодометрично титруване се приема като международни стандарти. Кислородът, за разлика от озона, не реагира с KI.

Разтворимост на озона и неговата стабилност във водни разтвори

Скоростта на разлагане на озона в разтвор е 5-8 пъти по-висока, отколкото в газовата фаза. Разтворимостта на озона във вода е 10 пъти по-висока от тази на кислорода. Според различни автори коефициентът на разтворимост на озона във вода варира от 0,49 до 0,64 ml озон/ml вода. При идеални термодинамични условия, равновесието се подчинява на закона на Хенри, т.е. концентрацията на наситен газов разтвор е пропорционална на парциалното му налягане. C S = B × d × Рi където: С S е концентрацията на наситен разтвор във вода; d е масата на озона; Pi е парциалното налягане на озона; B е коефициентът на разтваряне; Изпълнението на закона на Хенри за озона като метастабилен газ е условно. Разпадането на озона в газовата фаза зависи от парциалното налягане. Във водната среда протичат процеси, които излизат извън обхвата на закона на Хенри. Вместо това при идеални условия се прилага законът Гибс-Дукем-Маргулесду. На практика е обичайно да се изразява разтворимостта на озона във вода по отношение на съотношението на концентрацията на озон в течна среда към концентрацията на озон в газовата фаза: насищането с озон зависи от температурата и качеството на водата, тъй като органичните и неорганичните примеси се променят рН на средата. При същите условия в чешмяната вода концентрацията на озон е 13 mg/l, в бидестилирана вода - 20 mg/l. Причината за това е значителното разпадане на озона поради различни йонни примеси в питейната вода.

Разпад и полуживот на озона (t 1/2)

Във водната среда разпадането на озона силно зависи от качеството на водата, температурата и pH на околната среда. Увеличаването на pH на средата ускорява разпадането на озона и в същото време намалява концентрацията на озона във водата. Подобни процеси протичат с повишаване на температурата. Времето на полуразпад на озона в бидестилирана вода е 10 часа, в деминерализирана вода - 80 минути; в дестилирана вода - 120 минути. Известно е, че разлагането на озона във вода е сложен процес от реакции на радикални вериги: максималното количество озон във водна проба се наблюдава в рамките на 8-15 минути. След 1 час в разтвора се наблюдават само свободни кислородни радикали. Сред тях най-важен е хидроксилният радикал (OH') (Staehelin G., 1985) и това трябва да се има предвид при използване на озонирана вода за терапевтични цели. Тъй като озонирана вода и озониран физиологичен разтвор се използват в клиничната практика, ние оценихме тези озонирани течности в зависимост от концентрациите, използвани в домашната медицина. Основните методи за анализ са йодометрично титруване и интензитет на хемилуминесценция с помощта на биохемилуминометър BKhL-06 (произведен от Нижни Новгород) (Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). Феноменът хемилуминесценция се свързва с реакциите на рекомбинация на свободните радикали, образувани при разлагането на озона във вода. При обработка на 500 ml би- или дестилирана вода чрез барботиране с озон-кислородна газова смес с концентрация на озон в диапазона 1000-1500 μg/l и скорост на газовия поток 1 l/min за 20 минути, се открива хемилуминесценция в рамките на 160 минути. Освен това в бидестилирана вода интензитетът на луминесценция е значително по-висок, отколкото в дестилирана вода, което се обяснява с наличието на примеси, които гасят луминесценцията. Разтворимостта на озона в разтворите на NaCl се подчинява на закона на Хенри, т.е. намалява с увеличаване на концентрацията на сол. Физиологичният разтвор се третира с озон в концентрация 400, 800 и 1000 μg/l в продължение на 15 минути. Общият интензитет на светене (в mv) се увеличава с увеличаване на концентрацията на озон. Продължителността на светенето е 20 минути. Това се дължи на по-бързата рекомбинация на свободните радикали и оттам на гасене на блясъка поради наличието на примеси във физиологичния разтвор. Въпреки високия окислителен потенциал, озонът има висока селективност, което се дължи на полярната структура на молекулата. Съединения, съдържащи свободни двойни връзки (-C=C-), незабавно реагират с озона. В резултат на това ненаситените мастни киселини, ароматните аминокиселини и пептидите, особено тези, съдържащи SH групи, са чувствителни към озон. Според Krige (1953) (цитиран от Vieban R. 1994), първичният продукт от взаимодействието на озоновата молекула с биоорганични субстрати е 1-3 диполярна молекула. Тази реакция е основната при взаимодействието на озона с органични субстрати при рН< 7,4. Озонолиз проходит в доли секунды. В растворах скорость этой реакции равна 105 г/моль·с. В первом акте реакции образуется пи-комплекс олефинов с озоном. Он относительно стабилен при температуре 140 0 С и затем превращается в первичный озонид (молозонид) 1,2,3-триоксалан. Другое возможное направление реакции — образование эпоксидных соединений. Первичный озонид нестабилен и распадается с образованием карбоксильного соединения и карбонилоксида. В результате взаимодействия карбонилоксида с карбонильным соединением образуется биполярный ион, который затем превращается во вторичный озонид 1,2,3 — триоксалан. Последний при восстановлении распадается с образованием смеси 2-х карбонильных соединений, с дальнейшим образованием пероксида (I) и озонида (II). Озонирование ароматических соединений протекает с образованием полимерных озонидов. Присоединение озона нарушает ароматическое сопряжение в ядре и требует затрат энергии, поэтому скорость озонирования гомологов коррелирует с энергией сопряжения. Озонирование насушенных углеводородов связано с механизмом внедрения. Озонирование серо- и азотосодержащих органических соединений протекает следующим образом: Озониды обычно плохо растворимы в воде, но хорошо в органических растворителях. При нагревании, действии переходных металлов распадаются на радикалы. Количество озонидов в органическом соединении определяется йодным числом. Йодное число — масса йода в граммах, присоединяющееся к 100 г органического вещества. В норме для жирных кислот йодное число составляет 100-400, для твердых жиров 35-85, для жидких жиров — 150-200. Впервые озон, как антисептическое средство был опробован A. Wolff еще в 1915 во время первой мировой войны. Последующие годы постепенно накапливалась информация об успешном применении озона при лечении различных заболеваний. Однако длительное время использовались лишь методы озонотерапии, связанные с прямыми контактами озона с наружными поверхностями и различными полостями тела. Интерес к озонотерапии усиливался по мере накопления данных о биологическом действии озона на организм и появления сообщений из различных клиник мира об успешном использовании озона при лечении целого ряда заболеваний. История медицинского применения озона начинается с XIX века. Пионерами клинического применения озона были западные ученые Америки и Европы, в частности, C. J. Kenworthy, B. Lust, I. Aberhart, Е. Payer, E. A. Fisch, Н. Н. Wolff и другие. В России о лечебном применении озона было известно мало. Только в 60-70 годы в отечественной литературе появилось несколько работ по ингаляционной озонотерапии и по применению озона в лечении некоторых кожных заболеваний, а с 80-х годов в нашей стране этот метод стал интенсивно разрабатываться и получать более широкое распространение. Основы для фундаментальных разработок технологий озонотерапии были во многом определены работами Института химической физики АМН СССР. Книга «Озон и его реакции с органическими веществами» (С. Д. Разумовский, Г. Е. Зайков, Москва, 1974 г.) явилась отправной точкой для обоснования механизмов лечебного действия озона у многих разработчиков. В мире широко действует Международная озоновая ассоциация (IOA), которая провела 20 международных конгрессов, а с 1991 года в работе этих конгрессов принимают участие и наши врачи и ученые. Совершенно по-новому сегодня рассматриваются проблемы прикладного использования озона, а именно в медицине. В терапевтическом диапазоне концентраций и доз озон проявляет свойства мощного биорегулятора, средства, способного во многом усилить методы традиционной медицины, а зачастую выступать в качестве средства монотерапии. Применение медицинского озона представляет качественно новое решение актуальных проблем лечения многих заболеваний. Технологии озонотерапии используются в хирургии, акушерстве и гинекологии, стоматологии, неврологии, при терапевтической патологии, инфекционных болезнях, дерматологии и венерических болезнях и целом ряде других заболеваний. Для озонотерапии характерна простота исполнения, высокая эффективность, хорошая переносимость, практическое отсутствие побочных действий, она экономически выгодна. Лечебные свойства озона при заболеваниях различной этиологии основаны на его уникальной способности воздействовать на организм. Озон в терапевтических дозах действует как иммуномодулирующее, противовоспалительное, бактерицидное, противовирусное, фунгицидное, цитостатическое, антистрессовое и аналгезирующее средство. Его способность активно коррегировать нарушенный кислородный гомеостаз организма открывает большие перспективы для восстановительной медицины. Широкий спектр методических возможностей позволяет с большой эффективностью использовать лечебные свойства озона для местной и системной терапии. В последние десятилетия на передний план вышли методы, связанные с парентеральным (внутривенным, внутримышечным, внутрисуставным, подкожным) введением терапевтических доз озона, лечебный эффект которых связан, в основном, с активизацией различных систем жизнедеятельности организма. Кислородно-озоновая газовая смесь при высоких (4000 — 8000 мкг/л) концентрациях в ней озона в эффективна при обработке сильно инфицированных, плохо заживающих ран, гангрене, пролежней, ожогов, грибковых поражениях кожи и т.п. Озон в высоких концентрациях можно также использовать как кровоостанавливающее средство. Низкие концентрации озона стимулируют репарацию, способствуют эпителизации и заживлению. В лечении колитов, проктитов, свищей и ряда других заболеваний кишечника используют ректальное введение кислородно-озоновой газовой смеси. Озон, растворенный в физиологическом растворе, успешно применяют при перитоните для санации брюшной полости, а озонированную дистиллированную воду в челюстной хирургии и др. Для внутривенного введения используется озон, растворенный в физиологическом растворе или в крови больного. Пионерами Европейской школы было высказано постулирующее положение о том, что Основната цел на озонотерапиятае: „Стимулирането и реактивирането на кислородния метаболизъм без нарушаване на редокс системите“, което означава, че при изчисляване на дозите за сесия или курс, озоновият терапевтичен ефект трябва да бъде в границите, в които радикалните кислородни метаболити или излишъкът от пероксид са ензимно подравнени. (Z Rilling, R. Fiban 1996 в книгата. Практиката на озонотерапия).В чуждестранната медицинска практика за парентерално приложение на озон се използват главно голяма и малка автохемотерапия. При провеждане на голяма автохемотерапия кръвта, взета от пациента, се смесва старателно с определен обем газова смес кислород-озон и веднага се инжектира капково обратно във вената на същия пациент. При малка автохемотерапия озонираната кръв се инжектира мускулно. Терапевтичната доза озон в този случай се поддържа поради фиксирани обеми газ и концентрация на озон в него.

Научните постижения на местните учени започнаха редовно да се докладват на международни конгреси и симпозиуми

• 1991 - Куба, Хавана,
• 1993 - САЩ Сан Франциско,
• 1995 - Франция Лил,
• 1997 - Япония, Киото,
• 1998 - Австрия, Залцбург,
• 1999 г – Германия, Баден-Баден,
• 2001 - Англия, Лондон,
• 2005 - Франция, Страсбург,
• 2009 - Япония, Киото,
• 2010 г. - Испания, Мадрид
• 2011 Турция (Истанбул), Франция (Париж), Мексико (Канкун)
• 2012 г - Испания Мадрид

Клиники в Москва и Нижни Новгород се превърнаха в научни центрове за развитие на озонотерапията в Русия. Много скоро към тях се присъединиха учени от Воронеж, Смоленск, Киров, Новгород, Екатеринбург, Саранск, Волгоград, Ижевск и други градове. Разпространението на технологиите за озонотерапия със сигурност допринесе за редовното провеждане на всеруски научно-практически конференции с международно участие, организирани по инициатива на Асоциацията на руските озонотерапевти от 1992 г. в Нижни Новгород, събиращи специалисти от цялата страна.

Всеруски научно-практически конференции с международно участие по озонотерапия

I - "ОЗОН В БИОЛОГИЯТА И МЕДИЦИНАТА" - 1992 г., Н.Новгород II - "ОЗОН В БИОЛОГИЯТА И МЕДИЦИНАТА" - 1995 г., Н.Новгород III - "ОЗОН И МЕТОДИ НА ЕФЕРЕНТНА ТЕРАПИЯ" - 1998 г., Н.Новгород IV - "ОЗОН И МЕТОДИ НА ЕФЕРЕНТНА ТЕРАПИЯ" - 2000 г., Н.Новгород V - "ОЗОН В БИОЛОГИЯТА И МЕДИЦИНАТА" - 2003 г., Н.Новгород VI - "ОЗОН В БИОЛОГИЯТА И МЕДИЦИНАТА" - 2005 г., Н.Новгород„I конференция по озонотерапия на Азиатско-европейския съюз на озонотерапевтите и производителите на медицинско оборудване“– 2006 г., Болшо Болдино, област Нижни Новгород VII - "ОЗОН В БИОЛОГИЯТА И МЕДИЦИНАТА" - 2007 г., Н.Новгород U111 – „Озон, реактивни кислородни видове и методи за интензивно лечение в медицината“ – 2009 г., Нижни Новгород До 2000 г. руската школа по озонотерапия най-накрая формира свой собствен, различен от европейския подход към използването на озона като терапевтичен агент. Основните разлики са широкото използване на физиологичен разтвор като носител на озон, използването на значително по-ниски концентрации и дози озон, разработените технологии за екстракорпорална обработка на големи обеми кръв (озонизиран кардиопулмонарен байпас), индивидуалният избор на дози и концентрации на озон в системната озонотерапия. Желанието на по-голямата част от руските лекари да използват най-ниските ефективни концентрации на озон отразява основния принцип на медицината – „не навреди“. Безопасността и ефективността на руските методи на озонотерапия е многократно обоснована и доказана във връзка с различни области на медицината. В резултат на многогодишни фундаментални клинични изследвания на учени от Нижни Новгород „е установена неизвестна закономерност във формирането на адаптивните механизми на тялото на бозайниците при системно излагане на ниски терапевтични дози озон, която се състои във факта, че тригер е ефектът на озона върху про- и антиоксидантния баланс на организма и се дължи на умерено засилване на свободно-радикалните реакции, което от своя страна повишава активността на ензимните и неензимните компоненти на антиоксидантната защитна система ”(Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P.), за което авторите получиха откритие (Диплома № 309 от 16 май 2006 г.). В трудовете на местни учени са разработени нови технологии и аспекти на използването на озона за терапевтични цели:

• Широко използване на физиологичен разтвор (0,9% разтвор на NaCl) като носител на разтворен озон
• Използването на относително ниски концентрации и дози озон със системна експозиция (вътресъдово и вътречревно приложение)
• Интраосални вливания на озонирани разтвори
• Интракоронарно приложение на озонизирани кардиоплегични разтвори
• Пълно екстракорпорално озоново лечение на големи обеми кръв по време на кардиопулмонален байпас
• Озонотерапия с нисък поток
• Интрапортално приложение на озонирани разтвори
• Използването на озона в театъра на военните действия
• Съпътстващо системна озонотерапия с биохимични методи за контрол

През 2005-2007г за първи път в световната практика в Русия озонотерапията получи официален статут на държавно ниво под формата на одобрение от Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Руската федерация на нови медицински технологии за използване на озон в дерматологията и козметологията, акушерство и гинекология и травматология. В момента у нас се работи активно за разпространение и въвеждане на метода на озонотерапията. Анализът на руския и европейския опит в озонотерапията ни позволява да направим важни заключения:

1. Озонотерапията е нелекарствен метод за терапевтичен ефект, който позволява да се получат положителни резултати при патология от различен произход.
2. Биологичният ефект на парентерално приложен озон се проявява на ниво ниски концентрации и дози, което е придружено от клинично изразени положителни терапевтични ефекти, които имат изразена зависимост от дозата.
3. Опитът на руската и европейската озонотерапия показва, че използването на озон като терапевтично средство значително повишава ефективността на лекарствената терапия, а в някои случаи прави възможно замяната или намаляването на фармакологичната тежест върху пациента. На фона на озонотерапията се възстановяват собствените кислород-зависими реакции и процеси на болния организъм на пациента.
4. Техническите възможности на съвременните медицински озонатори със свръхпрецизни дозиращи възможности дават възможност за използване на озон в диапазона от ниски терапевтични концентрации, подобни на конвенционалните фармакологични средства.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

озоне алотропна модификация на кислорода. В нормално състояние е светлосин газ, в течно състояние е тъмносин, а в твърдо състояние е тъмно лилав (до черен).

Може да остане в състояние на преохладена течност до температура (-250 o C). слабо разтворим във вода, по-добре в тетрахлорметан и различни флуорохлорвъглеводороди. Много силен окислител.

Химическа формула на озона

Химическа формула на озона- O 3 . Това показва, че молекулата на това вещество съдържа три кислородни атома (Ar = 16 a.m.u.). Според химическата формула можете да изчислите молекулното тегло на озона:

Mr(O 3) \u003d 3 × Ar (O) = 3 × 16 = 48

Структурна (графична) формула на озона

По-илюстративно е структурна (графична) формула на озона. Показва как атомите са свързани един с друг вътре в молекулата (фиг. 1).

Ориз. 1. Структурата на молекулата на озона.

Електронна формула , показващ разпределението на електроните в атома върху енергийните поднива е показано по-долу:

16 O 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Също така показва, че кислородът, който изгражда озона, принадлежи към елементите от p-семейството, както и броят на валентните електрони - има 6 електрона във външното енергийно ниво (3s 2 3p 4).

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение	Масовата част на водорода в комбинацията му със силиций е 12,5%. Изведете емпиричната формула на съединението и изчислете неговата моларна маса.
Решение	Изчислете масовата част на силиция в съединението: ω(Si) = 100% - ω(H) = 100% - 12,5% = 87,5% Нека означим броя на моловете елементи, които съставляват съединението като "x" (силиций) и "y" (водород). Тогава моларното съотношение ще изглежда така (стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, ще бъдат закръглени до цели числа): x:y = ω(Si)/Ar(Si): ω(H)/Ar(H); x:y= 87,5/28: 12,5/1; x:y= 3,125: 12,5 = 1: 4 Това означава, че формулата за комбиниране на силиций с водород ще изглежда като SiH 4. Това е силициев хидрид.
Отговор	SiH4

ПРИМЕР 2

Упражнение	В съединението на калия, хлора и кислорода масовите доли на елементите са съответно равни на 31,8%, 29%, 39,2%. Задайте най-простата формула на съединението.
Решение	Масовата част на елемента X в молекулата на състава на HX се изчислява по следната формула: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Нека означим броя на моловете елементи, които съставляват съединението като "x" (калий), "y" (хлор) и "z" (кислород). Тогава моларното съотношение ще изглежда така (стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, ще бъдат закръглени до цели числа): x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 31,8/39: 29/35,5: 39,2/16; x:y:z= 0,82: 0,82: 2,45 = 1: 1: 3 Това означава, че формулата на съединението от калий, хлор и кислород ще изглежда като KClO 3. Това е бертолет сол.
Отговор	KClO 3

ОЗОН O3 (от гръцки ozon-miling) е алотропна модификация на кислорода, която може да съществува и в трите агрегатни състояния. Озонът е нестабилно съединение и дори при стайна температура бавно се разлага до молекулен кислород, но озонът не е радикал.

Физически свойства

Молекулно тегло = 47,9982 g/mol. Газообразният озон има плътност 2,144 10-3 g/cm3 при налягане 1 atm и 29°C.

Озонът е специално вещество. Той е изключително нестабилен и с увеличаване на концентрацията лесно се диспропорционира по общата схема: 2O3 -> 3O2.В газообразна форма озонът има синкав оттенък, забележим, когато съдържанието на озон във въздуха е 15-20%.

При нормални условия озонът е газ с остра миризма. При много ниски концентрации миризмата на озон се възприема като приятна свежест, но с увеличаване на концентрацията става неприятна. Миризмата на замразено пране е миризмата на озон. Лесно е да свикнеш.

Основното му количество е съсредоточено в т. нар. "озонов пояс" на височина 15-30 км. На повърхността на земята концентрацията на озон е много по-ниска и абсолютно безопасна за живите същества; дори има мнение, че пълното му отсъствие също се отразява негативно на представянето на човек.

При концентрации от около 10 MPC озонът се усеща много добре, но след няколко минути усещането изчезва почти напълно. Това трябва да се има предвид при работа с него.

Озонът обаче осигурява и запазването на живота на Земята, т.к. Озоновият слой задържа най-вредната за живите организми и растения част от UV радиацията на Слънцето с дължина на вълната под 300 nm, заедно с CO2 поглъща инфрачервеното лъчение на Земята, предотвратявайки нейното охлаждане.

Озонът е по-разтворим от кислорода във вода. Във водата озонът се разлага много по-бързо, отколкото в газовата фаза, а наличието на примеси, особено метални йони, има изключително голям ефект върху скоростта на разлагане.

Фиг. 1. Разлагане на озона в различни видове вода при температура 20°C (1 - бидестилат; 2 - дестилат; 3 - чешмяна вода; 4 - филтрирана езерна вода)

Озонът се абсорбира добре от силикагел и алуминиев гел. При парциално налягане от озон, например 20 mm Hg. чл., и при 0 ° C силикагелът абсорбира около 0,19% озон от теглото. При ниски температури адсорбцията забележимо отслабва. В адсорбирано състояние озонът е много стабилен. Йонизационният потенциал на озона е 12,8 eV.

Химични свойства на озона

Те се различават по две основни характеристики - нестабилност и окислителна способност. Смесен с въздух в малки концентрации, той се разлага сравнително бавно, но с повишаване на температурата разлагането му се ускорява и става много бързо при температури над 100°C.

Наличието на NO2, Cl във въздуха, както и каталитичният ефект на металните оксиди – сребро, мед, желязо, манган – ускоряват разграждането на озона. Озонът има толкова силни окислителни свойства, защото един от кислородните атоми много лесно се отделя от молекулата му. Лесно преминава в кислород.

Озонът окислява повечето метали при обикновени температури. Киселинните водни разтвори на озона са доста стабилни; в алкалните разтвори озонът бързо се разрушава. Металите с променлива валентност (Mn, Co, Fe и др.), много оксиди, пероксиди и хидроксиди ефективно унищожават озона. Повечето метални повърхности са покрити с оксиден филм в най-високото валентно състояние на метала (например PbO2, AgO или Ag2O3, HgO).

Озонът окислява всички метали, с изключение на златото и металите от платиновата група, реагира с повечето други елементи, разлага халогеноводородите (с изключение на HF), превръща по-ниските оксиди в по-високи и т.н.

Не окислява злато, платина, иридий, 75%Fe + 25%Cr сплав. Той преобразува черен оловен сулфид PbS в бял сулфат PbSO4, арсенов анхидрид As2O3 в арсен As2O5 и др.

Реакцията на озона с метални йони с променлива валентност (Mn, Cr и Co) наскоро намери практическо приложение за синтеза на междинни продукти за багрила, витамин РР (изоникотинова киселина) и др. Смеси от манганови и хромови соли в киселинен разтвор, съдържащ окисляеми съединения (например метилпиридини) се окисляват от озон. В този случай йони Cr3+ преминават в Cr6+ и окисляват метилпиридините само при метилови групи. При липса на метални соли се разрушава предимно ароматното ядро.

Озонът също реагира с много газове, които присъстват в атмосферата. Сероводородът H2S, когато се комбинира с озон, отделя свободна сяра, серният анхидрид SO2 се превръща в серен SO3; азотен оксид N2O - в NO, азотният оксид NO бързо се окислява до NO2, от своя страна NO2 също реагира с озона и в крайна сметка се образува N2O5; амоняк NH3 - в азотна амониева сол NH4NO3.

Една от най-важните реакции на озона с неорганични вещества е неговото разлагане на калиев йодид. Тази реакция се използва широко за количествено определяне на озона.

В някои случаи озонът реагира и с твърди вещества, образувайки озониди. Изолирани са озонидите на алкалните метали, алкалоземните метали: стронций, барий, като температурата на тяхното стабилизиране се повишава в посочените серии; Ca(O3) 2 е стабилен при 238 K, Ba(O3) 2 при 273 K. Озонидите се разлагат, за да образуват суперпероксид, например NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Различни озониди също се образуват при реакциите на озона с органични съединения.

Озонът окислява множество органични вещества, наситени, ненаситени и циклични въглеводороди. Публикувани са много трудове за изследване на състава на реакционните продукти на озона с различни ароматни въглеводороди: бензол, ксилени, нафталин, фенантрен, антрацен, бензантрацен, дифениламин, хинолин, акрилова киселина и др. Избелва индиго и много други органични багрила, поради което се използва дори за избелване на тъкани.

Скоростта на реакцията на озона с двойна C=C връзка е 100 000 пъти по-бърза от скоростта на реакцията на озона с единична C-C връзка. Следователно каучукът и каучукът са предимно засегнати от озона. Озонът реагира с двойната връзка, за да образува междинен комплекс:

Тази реакция протича доста бързо вече при температури под 0°C. В случай на наситени съединения, озонът е инициатор на обичайната реакция на окисление:

Интересно е взаимодействието на озона с някои органични багрила, които силно флуоресцират в присъствието на озон във въздуха. Това са например ейхрозин, рибофлавин и луминол (триаминофталхидразид), и особено родамин-В и подобен на него родамин-С.

Високите окислителни свойства на озона, разрушаващи органични вещества и окислителни метали (особено желязо) до неразтворима форма, способността да разлагат водоразтворими газообразни съединения, насищане на водни разтвори с кислород, ниската устойчивост на озона във водата и саморазрушаването от опасните му свойства за хората – всичко това в комбинация прави озона най-привлекателното вещество за приготвяне на битова вода и пречистване на различни отпадъчни води.

Синтез на озон

Озонът се образува в газообразна среда, съдържаща кислород, ако възникнат условия, при които кислородът се дисоциира на атоми. Това е възможно при всички форми на електрически разряд: свечение, дъга, искра, корона, повърхност, бариера, безелектродна и др. Основната причина за дисоциацията е сблъсъкът на молекулярен кислород с електрони, ускорени в електрическо поле.

В допълнение към разряда, кислородната дисоциация се причинява от UV лъчение с дължина на вълната под 240 nm и различни високоенергийни частици: алфа, бета, гама частици, рентгенови лъчи и др. Озонът се произвежда и чрез електролиза на вода.

В почти всички източници на образуване на озон има група реакции, в резултат на които озонът се разлага. Те пречат на образуването на озон, но те наистина съществуват и трябва да се вземат предвид. Това включва термично разлагане в обема и по стените на реактора, неговите реакции с радикали и възбудени частици, реакции с добавки и примеси, които могат да влязат в контакт с кислород и озон.

Пълният механизъм се състои от значителен брой реакции. Истинските инсталации, независимо на какъв принцип работят, показват високи енергийни разходи за производство на озон. Ефективността на генератора на озон зависи от това каква - пълна или активна - мощност се изчислява на единица маса от генерирания озон.

бариерно изпускане

Бариерен разряд се разбира като разряд, който възниква между два диелектрика или диелектрик и метал. Поради факта, че електрическата верига е разкъсана от диелектрик, захранването се доставя само чрез променлив ток. За първи път озонатор, близък до съвременните, е предложен през 1897 г. от Siemens.

При ниска мощност озонизаторът не може да се охлади, тъй като отделената топлина се отвежда с потока на кислород и озон. В промишленото производство озонът се синтезира и в дъгови озонатори (плазмени факли), в светещи озон генератори (лазери) и повърхностни разряди.

Фотохимичен метод

По-голямата част от произвеждания на Земята озон се произвежда в природата чрез фотохимични процеси. В практическата човешка дейност методите на фотохимичен синтез играят по-малка роля от синтезите при бариерен разряд. Основната област на тяхното използване е получаването на средни и ниски концентрации на озон. Такива концентрации на озон са необходими, например, при изпитване на каучукови изделия за устойчивост на напукване под действието на атмосферния озон. На практика за производството на озон по този метод се използват живачни и ксенонови ексимерни лампи.

Метод на електролитен синтез

Първото споменаване за образуването на озон в електролитните процеси датира от 1907 г. Механизмът на образуването му обаче остава неясен досега.

Обикновено като електролит се използват водни разтвори на перхлорна или сярна киселина, електродите са изработени от платина. Използването на киселини, обозначени с O18, показва, че те не отделят кислорода си по време на образуването на озон. Следователно, брутната схема трябва да отчита само разлагането на водата:

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

с възможно междинно образуване на йони или радикали.

Образуването на озон под действието на йонизиращо лъчение

Озонът се образува в редица процеси, придружени от възбуждане на кислородна молекула от светлина или от електрическо поле. При облъчване на кислорода с йонизиращо лъчение могат да се появят и възбудени молекули и се наблюдава образуване на озон. Образуването на озон под действието на йонизиращо лъчение все още не е използвано за синтеза на озон.

Образуване на озон в микровълновото поле

При преминаване на кислородна струя през микровълновото поле се наблюдава образуването на озон. Този процес е малко проучен, въпреки че генераторите, базирани на това явление, често се използват в лабораторната практика.

Използването на озона в ежедневието и въздействието му върху хората

Озониране на вода, въздух и други вещества

Озонираната вода не съдържа токсични халометани - типични примеси за стерилизация на водата с хлор. Процесът на озониране се извършва в барботиращи вани или смесители, в които пречистената от суспензии вода се смесва с озониран въздух или кислород. Недостатъкът на процеса е бързото разрушаване на O3 във вода (период на полуразпад 15-30 минути).

Озонирането се използва и в хранително-вкусовата промишленост за стерилизиране на хладилници, складове, премахване на неприятни миризми; в медицинската практика - за дезинфекция на открити рани и лечение на някои хронични заболявания (трофични язви, гъбични заболявания), озониране на венозна кръв, физиологични разтвори.

Съвременните озонатори, при които озонът се получава чрез електрически разряд във въздуха или в кислород, се състоят от озоногенератори и захранващи устройства и са неразделна част от озонаторни инсталации, които включват освен озонаторите и спомагателни устройства.

Понастоящем озонът е газ, използван в така наречените озонови технологии: пречистване и приготвяне на питейна вода, пречистване на отпадъчни води (битови и промишлени отпадъчни води), отпадъчни газове и др.

В зависимост от технологията на използване на озона, производителността на озоногенератора може да бъде от фракции от грам до десетки килограми озон на час. За газова стерилизация на медицински инструменти и дребно оборудване се използват специални озонатори. Стерилизацията се извършва в изкуствено навлажнена озоно-кислородна среда, която запълва стерилизационната камера. Цикълът на стерилизация се състои от етапа на замяна на въздуха в стерилизационната камера с навлажнена озон-кислородна смес, етапа на стерилизационно излагане и етапа на замяна на озоно-кислородната смес в камерата с микробиологично пречистен въздух.

Озонизаторите, използвани в медицината за озонотерапия, имат широк диапазон на регулиране на концентрацията на озон-кислородната смес. Гарантираната точност на генерираната концентрация на озон-кислородната смес се контролира от системата за автоматизация на озонатора и се поддържа автоматично.

Биологичният ефект на озона

Биологичният ефект на озона зависи от начина на неговото приложение, дозата и концентрацията. Много от неговите ефекти се появяват в различна степен в различни концентрационни диапазони. Основата на терапевтичния ефект на озонотерапията е използването на озоно-кислородни смеси. Високият редокс потенциал на озона предизвиква системен (възстановяване на кислородната хомеостаза) и локален (изразен дезинфектант) терапевтичен ефект.

За първи път озонът е използван като антисептично средство от А. Волф през 1915 г. за лечение на инфектирани рани. През последните години озонотерапията се използва успешно в почти всички области на медицината: в спешна и гнойна хирургия, обща и инфекциозна терапия, гинекология, урология, гастроентерология, дерматология, козметология и др. Използването на озона се дължи на неговия уникален спектър. на въздействие върху организма, вкл. имуномодулиращо, противовъзпалително, бактерицидно, антивирусно, фунгицидно и др.

Въпреки това, не може да се отрече, че методите за използване на озона в медицината, въпреки очевидните предимства в много биологични показатели, все още не са широко използвани. Според литературни данни, високите концентрации на озон са абсолютно бактерицидни за почти всички щамове микроорганизми. Поради това озонът се използва в клиничната практика като универсален антисептик при саниране на инфекциозни и възпалителни огнища с различна етиология и локализация.

В литературата има данни за повишената ефективност на антисептичните препарати след тяхното озониране при лечение на остри гнойни хирургични заболявания.

Заключения относно битовата употреба на озона

На първо място, необходимо е безусловно да се потвърди фактът на използването на озона в лечебната практика в много области на медицината, като терапевтично и дезинфекционно средство, но все още не може да се говори за широкото му използване.

Озонът се възприема от човек с най-малко неблагоприятни алергични прояви. И дори ако в литературата може да се намери споменаване за индивидуална непоносимост към O3, тогава тези случаи не могат да се сравняват, например, с хлор-съдържащи и други халогенирани антибактериални лекарства.

Озонът е триатомен кислород и е най-екологичният. Кой не познава нейната миризма на „свежест” – в горещите летни дни след гръмотевична буря?! Неговото постоянно присъствие в земната атмосфера се усеща от всеки жив организъм.

Ревюто е базирано на материали от интернет.

Озонът е газообразно вещество, което е модификация на кислорода (състои се от три негови атома). Той винаги присъства в атмосферата, но за първи път е открит през 1785 г., докато изучава действието на искра във въздуха от холандския физик Ван Марум. През 1840 г. немският химик Кристиан Фридрих Шьонбайн потвърждава тези наблюдения и предполага, че е открил нов елемент, на който дава името "озон" (от гръцки ozon - мирише). През 1850 г. е установена високата активност на озона като окислител и способността му да се присъединява към двойни връзки в реакции с много органични съединения. И двете свойства на озона впоследствие намериха широко практическо приложение. Стойността на озона обаче не се ограничава до тези две свойства. Установено е, че има редица ценни свойства като дезинфектант и дезодорант.
За първи път озонът е използван в канализацията като средство за дезинфекция на питейна вода и въздух. Руски учени са сред първите изследователи на процесите на озониране. Още през 1874 г. създателят на първата школа за (руски) хигиенисти, професор А. Д. Доброе Швин, предлага озона като най-доброто средство за дезинфекция на питейна вода и въздух от патогенна микрофлора. По-рано, през 1886 г., Н. К. Келдиш провежда изследване на бактерицидно действие на озона и го препоръчва като високоефективен дезинфектант. Изследванията на озона са особено широко разпространени през 20 век. И още през 1911 г. първата озонова водоснабдителна станция в Европа е пусната в експлоатация в Св. цел в медицината, за санитарни цели в хранително-вкусовата промишленост , в окислителните процеси на химическата промишленост и др.
Областите и мащабите на използване на озон се увеличиха бързо през последното десетилетие. Понастоящем най-важните приложения на озона са, както следва: пречистване и дезинфекция на питейна и промишлена вода, както и на битови и фекални и промишлени отпадъчни води с цел намаляване на биологичното потребление на кислород (БПК), избелване, неутрализиране на вредни токсични вещества (цианиди). , феноли, меркаптани), премахване на неприятни миризми, дезодориране и пречистване на въздуха на различни индустрии, озониране в климатични системи, съхранение на храни, стерилизация на опаковъчни и превързочни материали във фармацевтичната индустрия, терапия и медицинска профилактика на различни заболявания и др.
През последните години се установи още едно свойство на озона - способността да повишава биологичната стойност на животинските фуражи и храните за хората, което направи възможно използването на озона при преработката, приготвянето и съхранението на фуражи и различни продукти. Следователно развитието на технологиите за озониране в селскостопанското производство, и по-специално в птицевъдството, е много обещаващо.

Физични свойства на озона

Озонът е силно активна, алотропна форма на кислород; при обикновени температури това е светлосин газ с характерна остра миризма (миризмата се усеща органолептично при концентрация на озон от 0,015 mg/m3 въздух). В течната фаза озонът има индиго-син цвят, а в твърдата фаза има плътен виолетово-синкав цвят, слой от озон с дебелина 1 mm е практически непрозрачен. Озонът се образува от кислорода, като същевременно поглъща топлина и, обратно, когато се разлага, преминава в кислород, отделяйки топлина (подобно на горенето). Този процес може да бъде написан в следната форма:
екзотермична реакция
2Oz \u003d ZO2 + 68 kcal
Ендотермична реакция

Скоростта на тези реакции зависи от температурата, налягането и концентрацията на озон. При нормална температура и налягане реакциите протичат бавно, но при повишени температури разлагането на озона се ускорява.
Образуването на озон под действието на енергията на различни лъчения е доста сложно. Първичните процеси за образуване на озон от кислород могат да протичат по различен начин в зависимост от количеството приложена енергия.
Възбуждането на кислородна молекула става при енергия на електрони от 6,1 eV; образуването на молекулярни кислородни йони - при енергия на електрони 12,2 eV; дисоциация в кислород - при енергия на електрони 19,2 eV. Всички свободни електрони се улавят от кислородни молекули, което води до образуването на отрицателни кислородни йони. След възбуждането на молекулата настъпва реакцията на образуване на озон.
При енергия на електрони от 12,2 eV, когато се образуват йони на молекулярния кислород, не се наблюдава освобождаване на озон, а при енергия на електрони от 19,2 eV, когато участват както атом, така и кислороден йон, се образува озон. Заедно с това се образуват положителни и отрицателни кислородни йони. Механизмът на разпадане на озона*, който включва хомогенни и хетерогенни системи, е сложен и зависи от условията. Разлагането на озона се ускорява в хомогенни системи от газообразни добавки (азотни оксиди, хлор и др.), а в хетерогенни системи от метали (живак, сребро, мед и др.) и метални оксиди (желязо, мед, никел, олово и др.). ). При високи концентрации на озон реакцията протича с експлозия. При концентрация на озон до 10% не настъпва експлозивно разлагане. Ниските температури спомагат за запазването на озона. При температури около -183°C течният озон може да се съхранява дълго време без забележимо разлагане. Бързото нагряване до точката на кипене (-119°C) или бързото охлаждане на озона може да причини експлозия. Ето защо познаването на свойствата на озона и вземането на предпазни мерки е много важно при работа с него. Таблица 1 показва основните физични свойства на озона.
В газообразно състояние озонът е диамагнитен, докато в течно състояние е слабо парамагнитен. Озонът се разтваря добре в етерични масла, терпентин, въглероден тетрахлорид. Разтворимостта му във вода е повече от 15 пъти по-висока от кислорода.
Молекулата на озона, както вече беше отбелязано, се състои от три кислородни атома и има асиметрична триъгълна структура, характеризираща се с тъп ъгъл на върха (116,5 °) и равни ядрени разстояния (1,28 ° A) със средна енергия на свързване (78 kcal / mol) и слабо изразена полярност (0,58).

Основни физични свойства на озона

Индикатор	смисъл
Молекулно тегло	47,998
Специфична гравитация по въздух	1,624
Плътност при NTD	2,1415 g/l
Том в NTD	506 cm3/g
Температура на топене	-192,5°С
Температура на кипене	-111.9°С
Критична температура	- 12,1°С
критичен натиск	54,6 атм
Критичен обем	147,1 cm3/mol
Вискозитет при NTD	127- KG * паузи
Топлина на образуване (18°C)	34,2 kcal/mol
Топлина на изпарение (-112°С)	74,6 kcal/mol
Топлина на разтвора (HgO, 18°C)	3,9 kcal/mol
Йонизационен потенциал	12,8 eV
електронен афинитет	1,9-2,7 eV
Диелектрична константа Газообразен озон в NTD	1,0019
Топлопроводимост (25°C)	3,3-10~"5 cal/s-cm2
Скорост на детонация (25°C)	1863 м/сек
Детонационно налягане (25°C)	30 атм
Магнитна чувствителност
(18°C)	0,002- Ю-6 единици
Молекулни коефициенти
.kstintsii (25°C)	3360 cm "" 1 mol (при 252 nmUFL); 1,32 см-1 (при 605 nm видима светлина)
Разтворимост във вода при (C):
0	1,13 g/l
10	0,875 g/l
20	0,688 g/l
40	0,450 г/л
ТАКА	0,307 g/l
Разтворимост на озона:
в оцетна киселина (18,2 ° C)	2,5 г/л
в трихлороцетна киселина, 0 "C)	1,69 г/л
, оцетен анхидрид (0°С)	2,15 г/л
в пропионова киселина (17,3°C)	3,6 г/л
в анхидрид на пропионова киселина (18,2 ° C)	2,8 г/л
в тетрахлорметан (21°C)	2,95 г/л

Оптичните свойства на озона се характеризират с неговата нестабилност към излъчване с различен спектрален състав. Радиацията може не само да се абсорбира от озона, унищожавайки го, но и да образува озон. Образуването на озон в атмосферата става под въздействието на ултравиолетова радиация от слънцето в късовълновата област на спектъра 210-220 и 175 nm. В този случай на погълнат светлинен квант се образуват две молекули на озона. Спектралните свойства на озона, неговото образуване и разпадане под въздействието на слънчевата радиация осигуряват оптимални климатични параметри в биосферата на Земята.



беседка, характеризираща се с тъп ъгъл на върха (116,5°) и равни ядрени разстояния (1,28°A) със средна енергия на свързване (78 kcal/mol) и слаба полярност (0,58).
Оптичните свойства на озона се характеризират с неговата нестабилност към излъчване с различен спектрален състав. Радиацията може не само да се абсорбира от озона, унищожавайки го, но и да образува озон. Образуването на озон в атмосферата става под въздействието на ултравиолетова радиация от слънцето в късовълновата област на спектъра 210-220 и 175 nm. В този случай на погълнат светлинен квант се образуват две молекули на озона. Спектралните свойства на озона, неговото образуване и разпадане под въздействието на слънчевата радиация осигуряват оптимални климатични параметри в биосферата на Земята.
Озонът има добра способност да се адсорбира от силикагел и алуминиев гел, което прави възможно използването на този феномен за извличане на озон от газови смеси и разтвори, както и за безопасното му боравене при високи концентрации. Напоследък фреоните се използват широко за безопасна работа с високи концентрации на озон. Концентрираният озон, разтворен във фреон, може да се съхранява дълго време.
При синтеза на озон, като правило, се образуват газови смеси (O3 + O2 или Oz + въздух), в които съдържанието на озон не надвишава 2-5% обемни. Получаването на чист озон е технически трудна задача и все още не е решена до момента. Съществува метод за отделяне на кислорода от смеси чрез нискотемпературна дестилация на газови смеси. Все още обаче не е възможно да се изключи опасността от озонова експлозия по време на ректификацията. В изследователската практика често се използва техниката на двойно замразяване на озон с течен азот, което прави възможно получаването на концентриран озон. По-безопасен метод е да се получи концентриран озон чрез адсорбция - десорбция, когато потокът от газова смес се продухва през слой от охладен (-80°C) силикагел и след това адсорбентът се продухва с инертен газ (азот или хелий). Използвайки този метод, можете да получите съотношението озон: кислород \u003d 9: 1, тоест високо концентриран озон.
Използването на концентриран озон като окислителен компонент за промишлени цели е незначително.

Химични свойства на озона

Характерните химични свойства на озона на първо място трябва да се имат предвид неговата нестабилност, способност за бързо разлагане и висока окислителна активност.
За озона е установено числото на окисление I, което характеризира броя на кислородните атоми, отделяни от озона на окисленото вещество. Както показаха експериментите, той може да бъде равен на 0,1, 3. В първия случай озонът се разлага с увеличаване на обема: 2Oz ---> 3O2, във втория дава един кислороден атом на окисленото вещество: O3 -> O2 + O (в същото време обемът не се увеличава), а в третия случай към окисленото вещество се добавя озон: O3 -\u003e 3O (в този случай обемът му намалява).
Окислителните свойства характеризират химичните реакции на озона с неорганични вещества.
Озонът окислява всички метали, с изключение на златото и платинената група. От него серните съединения се окисляват до сулфат, нитритите - до нитрати. При реакции с йодни и бромни съединения озонът проявява редуциращи свойства и на това се основават редица методи за неговото количествено определяне. Азотът, въглеродът и техните оксиди реагират с озона. При реакцията на озона с водорода се образуват хидроксилни радикали: H + O3 -> HO + O2. Азотните оксиди реагират бързо с озона, образувайки по-високи оксиди:
NO+Oz->NO2+O2;
NO2+O3----->NO3+O2;
NO2+O3->N2O5.
Амонякът се окислява от озона до амониев нитрат.
Озонът разгражда халогеноводородите и превръща по-ниските оксиди в по-високи. Халогените, участващи като активатори на процеса, също образуват по-високи оксиди.
Потенциалът за редукция на озон - кислород е доста висок и в кисела среда се определя от стойността 2,07 V, а в алкален разтвор - 1,24 V. Афинитетът на озона с електрона се определя от стойност 2 eV, а само флуорът, неговите оксиди и свободните радикали имат по-силен електронен афинитет.
Високият окислителен ефект на озона е използван за прехвърляне на редица трансуранови елементи в седемвалентно състояние, въпреки че най-високото им валентно състояние е 6. Реакцията на озона с метали с променлива валентност (Cr, Co и др.) намира практическо приложение при получаване на суровини при производството на багрила и витамин РР.
Алкалните и алкалоземните метали се окисляват под действието на озона, а техните хидроксиди образуват озониди (триоксиди). Озонидите са известни от дълго време, те са споменати още през 1886 г. от френския органичен химик Чарлз Адолф Вюрц. Те са червено-кафяво кристално вещество, чиято решетка от молекули включва единично отрицателни озонови йони (O3-), което определя техните парамагнитни свойства. Границата на термична стабилност на озонидите е -60±2°C, съдържанието на активен кислород е 46% тегловни. Подобно на много пероксидни съединения, озонидите на алкалните метали са намерили широко приложение в регенеративните процеси.
Озонидите се образуват при реакциите на озона с натрий, калий, рубидий, цезий, които преминават през междинен нестабилен комплекс от типа M + O- H + O3 - с последваща реакция с озон, в резултат на което се получава смес от озонид и воден хидрат на оксид на алкален метал.
Озонът активно влиза в химично взаимодействие с много органични съединения. По този начин основният продукт от взаимодействието на озона с двойната връзка на ненаситените съединения е малозоид, който е нестабилен и се разлага на биполярен йон и карбонилни съединения (алдехид или кетон). Междинните продукти, които се образуват при тази реакция, се рекомбинират в различна последователност, образувайки озонид. В присъствието на вещества, способни да реагират с биполярен йон (алкохоли, киселини), се образуват различни пероксидни съединения вместо озониди.
Озонът реагира активно с ароматни съединения и реакцията протича както с разрушаването на ароматното ядро, така и без неговото разрушаване.
При реакции с наситени въглеводороди озонът първо се разлага с образуването на атомен кислород, който инициира верижно окисление, докато добивът на продуктите на окисление съответства на консумацията на озон. Взаимодействието на озона с наситени въглеводороди се осъществява както в газовата фаза, така и в разтворите.
Фенолите лесно реагират с озона, докато последният се разрушава до съединения с нарушено ароматно ядро ​​(като хиноин), както и нискотоксични производни на ненаситени алдехиди и киселини.
Взаимодействието на озона с органични съединения се използва широко в химическата промишленост и свързаните с нея индустрии. Използването на реакцията на озона с ненаситени съединения прави възможно получаването на изкуствено различни мастни киселини, аминокиселини, хормони, витамини и полимерни материали; реакции на озона с ароматни въглеводороди - дифенилова киселина, фталов диалдехид и фталова киселина, глиоксалова киселина и др.
Реакциите на озона с ароматни въглеводороди са в основата на разработването на методи за дезодориране на различни среди, помещения, отпадни води, отпадъчни газове и със сяросъдържащи съединения - основата за разработването на методи за пречистване на отпадни води и отработени газове от различни индустрии, включително селското стопанство, от вредни съединения, съдържащи сяра (сероводород, меркаптани, серен диоксид).

Лятото ще започне след няколко дни. Хубаво е, когато има възможност за лятото да отидете някъде далече от асфалта на топящи се от жегата градове - например до морето или на село. За съжаление, за мнозина този лукс не е наличен: поне пет дни в седмицата жителите на града са принудени да прекарват времето си в „каменната джунгла“. Жителите на градовете се стремят при първата добра възможност, ако не могат да излязат в гората, тогава поне посещавайте градските паркове и площади по-често.

Но не всичко е толкова розово. От растенията в градовете, разбира се, има много ползи. Но, както се оказа, има доста осезаема вреда. Тази вреда е оценена от международна група учени по околната среда от немския Хумболтов университет, сред които е и нашата сънародничка д-р Галина Чуркина. Групата учени обяви резултатите от своето изследване.

Градските растения са отговорни за 225 000 смъртни случая годишно

Оказа се, че градските растения допринасят за увеличаване на повърхностния (тропосферен) озон. Този газ, според класификацията на вредните вещества, принадлежи към вещества от най-висок клас на опасност, които представляват сериозен риск за хората - до възможен фатален изход.

Всички растения допринасят за увеличаването на количеството озон. Въпреки това, представителите на рута, дрян и астра се отличават особено с това. И ако портокалите и лимоните (семейството на рутите) не са много чести гости по нашите улици, то дрянът (семейство дрян) и репейът с глухарчета (астра) са доста често срещани при нас.

За полезния и вредния озон

Учените разграничават два вида озон. По-точно, озонът е едно и също: това е газообразно вещество, състоящо се от три кислородни атома. Полезен е озонът, който образува слой в стратосферата, който предпазва живота на нашата планета от въздействието на слънчевата радиация. Освен това без него съществуването и самият произход на живота на Земята биха били невъзможни.

Всички сме чували за озоновата дупка - изтъняването на озоновия слой в резултат на отделянето на хлорофлуоровъглеводороди, метилбромид, въглероден тетрахлорид, хидрохлорфлуоровъглеводороди и други неща в атмосферата.

Но триатомното кислородно съединение превъзхожда по токсичност химическите бойни агенти, като например хлора. Следователно озонът, който се намира в долните слоеве на атмосферата - в тропосферата, е смъртоносен. Освен това СЗО (Световната здравна организация) класифицира озона като вещество без прагове. Тоест всяка концентрация на това вещество е опасна за човешкото здраве.

Каква е "вината" на растенията или Как се получава образуването на "вреден" озон?

Като цяло растенията не са виновни. Вината за появата на тропосферния озон обаче, както и унищожаването на стратосферния слой, е на човека, с неговото разрушително влияние върху екологията на планетата.

Образуването на озон е фотохимична реакция, нормална за нашата планета. Реакция между азотни оксиди и летливи органични съединения при излагане на ултравиолетово лъчение. Така с помощта на растенията преди милиони години се е образувал този защитен екран на нашата планета – озоновият слой.

Растенията отделят органични съединения – монотерпени и сесквитерпени, изопрен и др. Благодарение на тях ухае на борови иглички, див розмарин, портокал. Колкото по-горещо грее слънцето, толкова по-силно е отделянето на летливи органични съединения от растенията и в резултат на това образуването на озон, който след това се издига до горните слоеве на атмосферата.

Но проблемът е, че тези летливи органични съединения реагират с азотни оксиди, които се намират в изгорелите газове на автомобилите. В резултат на това в допълнение към опасността от самите отработени газове (азотните оксиди са десет пъти по-токсични от въглеродния оксид), се образува озон.

Според учените наличието на растения увеличава количеството озон в градовете с почти 60%. Като се има предвид броят на колите в мегаполисите, това количество генериран озон няма време да избяга в стратосферата.

Защо озонът е опасен?

Бидейки химически активно съединение - окислител, озонът, когато попадне в тялото, причинява оксидативен стрес. В резултат на това се получава лавинообразно образуване на свободни радикали, което се отразява негативно на живите организми, причинявайки тяхното разграждане.

Озонът засяга предимно дихателните пътища, причинявайки кашлица, пневмония, обостряне на астматични пристъпи, емфизем и белодробен оток. При хора, които не са предразположени към респираторни заболявания, озонът причинява повишена умора, гадене и главоболие. Освен това те са изложени на риск от астма, бронхит и други проблеми.

Озонът допринася за обостряне или поява на алергии. И най-важното е, че озонът е генотоксичен. Това означава, че е мутаген или канцероген. Тоест озонът е вещество, което причинява генни мутации или появата на тумори.

Най-опасното излагане на озон е за деца, възрастни хора, хора със сърдечно-съдови заболявания и, както беше споменато по-горе, тези с дихателни проблеми.

Икономическият израз на негативното въздействие на озона - загуби от заболеваемост и смъртност - за Русия се изразява в почти 2401 милиарда рубли годишно, което е около 6% от БВП. Е, и като „бонус“: озонът унищожава не само живите организми, но и строителните материали и конструкции.

Как да се предпазите от озон

За съжаление животът ни е устроен така, че повечето хора са принудени да живеят в градовете. Трудно е да се противоречи на природните закони, а процесът на образуване на озон не може да бъде спрян. Можете да намалите количеството му само чрез намаляване на количеството отработени газове. Вярно е, че в по-голямата си част това също не е по силите на лаика.

Единственото, което можете да направите за вашето здраве и здравето на вашите близки, е да останете възможно най-малко на открито слънце и още повече да не се занимавате с интензивна физическа активност в жегата: колкото по-горещо грее слънцето, толкова по-активно протича процесът на образуване на озон. Максимумът пада в обедните часове, минимумът - рано сутринта.

Според проучвания по време на аномалната гореща вълна от 2010 г. нивото на озона в района на Москва достигна 500 µg/m3, с максимално допустима концентрация от 100 µg/m3. Това количество озон (500 µg/m3) убива 20% от лабораторните плъхове само за час.

Предупреждението за избягване на горещото слънце се отнася не само за жителите на града, но и за летните жители: озонът се пренася на разстояние повече от 100 километра от градовете.