Ózon (kémiai elem): tulajdonságai, képlete, megnevezése. Az ózon előállításának módszerei
Az ÓZON (O 3) az oxigén allotróp módosulata, molekulája három oxigénatomból áll, és mindhárom aggregációs állapotban létezhet. Az ózonmolekula szögletes szerkezetű, egyenlő szárú háromszög formájában, amelynek csúcsa 127 o. Zárt háromszög azonban nem jön létre, és a molekula láncszerkezete 3 oxigénatomból áll, amelyek távolsága közöttük 0,224 nm. E molekulaszerkezet szerint a dipólusmomentum 0,55 debye. Az ózonmolekula elektronszerkezetében 18 elektron található, amelyek mezomerikusan stabil rendszert alkotnak, amely különféle határállapotokban létezik. A határionos szerkezetek az ózonmolekula dipólusos természetét tükrözik, és megmagyarázzák specifikus reakcióviselkedését az oxigénhez képest, amely két párosítatlan elektronból gyököt képez. Az ózonmolekula három oxigénatomból áll. Ennek a gáznak a kémiai képlete: O 3 Ózonképződési reakció: 3O 2 + 68 kcal / mol (285 kJ / mol) ⇄ 2O 3 Ózon molekulatömege - 48 Szobahőmérsékleten az ózon színtelen gáz, jellegzetes szaggal. Az ózon illata 10 -7 M koncentrációban érezhető. Folyékony állapotban az ózon sötétkék színű, olvadáspontja -192,50 C. A szilárd ózon fekete kristályok, forráspontja -111,9 C fok. 0 gr hőmérsékleten. és 1 atm. = 101,3 kPa ózonsűrűség 2,143 g/l. Az ózon gáz halmazállapotban diamágneses és kiszorul a mágneses térből, folyékony állapotban gyengén paramágneses, pl. saját mágneses tere van, és a mágneses térbe kerül.
Az ózon kémiai tulajdonságai
Az ózonmolekula instabil, és normál körülmények között megfelelő koncentrációban a levegőben spontán kétatomos oxigénné alakul hő felszabadulásával. A hőmérséklet emelkedése és a nyomás csökkenése növeli az ózon lebomlásának sebességét. Az ózon érintkezése már kis mennyiségű szerves anyaggal, egyes fémekkel vagy azok oxidjaival élesen felgyorsítja az átalakulást. Az ózon kémiai aktivitása nagyon magas, erős oxidálószer. Szinte minden fémet (az arany, platina és irídium kivételével) és sok nemfémet oxidál. A reakciótermék főként oxigén. Az ózon jobban oldódik vízben, mint az oxigén, instabil oldatokat képez, és oldatban bomlási sebessége 5-8-szor nagyobb, mint a gázfázisban, mint a gázfázisban (Razumovsky SD, 1990). Ez nyilvánvalóan nem a kondenzált fázis sajátosságaiból adódik, hanem a szennyeződésekkel és a hidroxil-ionnal való reakcióinak köszönhető, mivel a bomlási sebesség nagyon érzékeny a szennyeződésekre és a pH-ra. Az ózon oldhatósága nátrium-klorid oldatokban Henry törvényének megfelel. A vizes oldatban a NaCl koncentrációjának növekedésével az ózon oldhatósága csökken (Tarunina VN et al., 1983). Az ózonnak nagyon nagy elektronaffinitása van (1,9 eV), ami meghatározza erős oxidálószer tulajdonságait, csak a fluor múlja felül (Razumovsky SD, 1990).Az ózon biológiai tulajdonságai és hatása az emberi szervezetre
A magas oxidációs képesség és az a tény, hogy az ózon részvételével számos kémiai reakcióban szabad oxigéngyökök keletkeznek, rendkívül veszélyessé teszik ezt a gázt az emberre. Hogyan hat az ózongáz az emberre:- Irritálja és károsítja a légúti szöveteket;
- Befolyásolja a koleszterint az emberi vérben, oldhatatlan formákat képezve, ami érelmeszesedéshez vezet;
- A magas ózonkoncentrációjú környezetben való hosszú tartózkodás férfi meddőséget okozhat.
- Maximális egyszeri megengedhető koncentráció (MAC m.r.) a lakott területek légköri levegőjében 0,16 mg / m 3
- Átlagos napi maximális megengedhető koncentráció (MPC d.s.) - 0,03 mg / m 3
- A munkaterület levegőjében a megengedett legnagyobb koncentráció (MAC) 0,1 mg/m 3 (ugyanakkor az emberi szaglás küszöbértéke megközelítőleg 0,01 mg/m 3 ).
Az ózon káros és előnyös tulajdonságai
Az ózon a légkör két rétegében van jelen. A troposzférikus vagy talajközeli ózon, amely a légkörnek a Föld felszínéhez legközelebb eső rétegében - a troposzférában - található, veszélyes. Káros az emberre és más élő szervezetekre. Káros hatással van a fákra, a növényekre. Emellett a troposzférikus ózon a városi szmog egyik fő "összetevője". Ugyanakkor a sztratoszférikus ózon nagyon hasznos. Az általa képződött ózonréteg (ózonszűrő) pusztulása oda vezet, hogy megnő az ultraibolya sugárzás áramlása a Föld felszínére. Emiatt növekszik a bőrrákos megbetegedések (beleértve annak legveszélyesebb típusát, a melanómát is) és a szürkehályogos esetek száma. A kemény ultraibolya sugárzás gyengíti az immunrendszert. A túlzott UV-sugárzás a mezőgazdaság számára is problémát jelenthet, mivel egyes növények rendkívül érzékenyek az UV-fényre. Ugyanakkor nem szabad elfelejteni, hogy az ózon mérgező gáz, és a földfelszín szintjén káros szennyező anyag. Nyáron az intenzív napsugárzás és meleg hatására különösen sok káros ózon képződik a levegőben.Az ózon és az oxigén kölcsönhatása egymással. Hasonlóságok és különbségek.
Az ózon az oxigén allotróp formája. Az allotrópia ugyanazon kémiai elem létezése két vagy több egyszerű anyag formájában. Ebben az esetben az ózont (O3) és oxigént (O 2) egyaránt az O kémiai elem képezi. Ózon kinyerése oxigénből Az ózon előállításához általában a molekuláris oxigén (O 2) szolgál kiindulási anyagként, és maga a folyamat is. A 3O 2 → 2O 3 egyenlet írja le. Ez a reakció endoterm és könnyen visszafordítható. Az egyensúly a céltermék (ózon) felé tolására bizonyos intézkedéseket alkalmaznak. Az ózon előállításának egyik módja az ívkisülés. A molekulák termikus disszociációja a hőmérséklet emelkedésével meredeken növekszik. Így T=3000K mellett az atomi oxigéntartalom ~10%. Ívkisüléssel több ezer fokos hőmérséklet érhető el. Magas hőmérsékleten azonban az ózon gyorsabban bomlik le, mint a molekuláris oxigén. Ennek megakadályozására az egyensúlyt úgy lehet eltolni, hogy először a gázt melegítjük, majd hirtelen lehűtjük. Az ózon ebben az esetben egy köztes termék az O 2 + O keverékének molekuláris oxigénné való átalakulása során. Ezzel az előállítási módszerrel elérhető maximális O 3 koncentráció eléri az 1%-ot. Ez a legtöbb ipari célra elegendő. Az ózon oxidáló tulajdonságai Az ózon erős oxidálószer, sokkal reaktívabb, mint a kétatomos oxigén. Oxigénképződéssel szinte minden fémet és sok nemfémet oxidál: 2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3 (g) → 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (1) + O 2 (g) Az ózon részt vehet az égési reakciókban, az égési hőmérséklet magasabb, mint kétatomos oxigén atmoszférában történő égéskor: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 A standard ózon A potenciál 2,07 V, ezért az ózonmolekula instabil, és hő felszabadulásával spontán oxigénné alakul. Alacsony koncentrációban az ózon lassan, nagy koncentrációban - robbanással bomlik le, mert molekulája többletenergiával rendelkezik. Az ózon melegítése és érintkezése elhanyagolható mennyiségű szerves anyaggal (hidroxidok, peroxidok, változó vegyértékű fémek, ezek oxidjai) jelentősen felgyorsítja az átalakulást. Ellenkezőleg, kis mennyiségű salétromsav jelenléte stabilizálja az ózont, és az üvegből és egyes műanyagokból vagy tiszta fémekből készült edényekben az ózon -78 0 C-on gyakorlatilag lebomlik. Az ózon affinitása egy elektronhoz 2 eV. Csak a fluornak és oxidjainak van ilyen erős affinitása. Az ózon oxidál minden fémet (az arany és a platina kivételével), valamint a legtöbb egyéb elemet. A klór az ózonnal reagálva hipoklór OCL-t képez. Az ózon és az atomos hidrogén reakciói a hidroxilgyökök képződésének forrásai. Az ózon abszorpciós maximuma az UV tartományban 253,7 nm hullámhosszon moláris extinkciós együttható mellett: E = 2,900 Ennek alapján az ózonkoncentráció UV fotometriás meghatározása a jodometriás titrálással együtt elfogadott nemzetközi szabvány. Az ózonnal ellentétben az oxigén nem reagál a KI-vel.Az ózon oldhatósága és stabilitása vizes oldatokban
Az ózon lebomlási sebessége oldatban 5-8-szor nagyobb, mint a gázfázisban. Az ózon oldhatósága vízben 10-szer nagyobb, mint az oxigéné. Különböző szerzők szerint az ózon vízben való oldhatósági együtthatója 0,49-0,64 ml ózon/ml víz között van. Ideális termodinamikai körülmények között az egyensúly Henry törvényének engedelmeskedik, azaz. a telített gázoldat koncentrációja arányos a parciális nyomásával. C S = B × d × Рi ahol: С S a telített vizes oldat koncentrációja; d az ózon tömege; Pi az ózon parciális nyomása; B az oldódási együttható; Az ózonra, mint metastabil gázra vonatkozó Henry-törvény teljesítése feltételes. Az ózon bomlása a gázfázisban a parciális nyomástól függ. A vízi környezetben olyan folyamatok mennek végbe, amelyek túlmutatnak a Henry-törvény keretein. Ehelyett ideális körülmények között a Gibs-Dukem-Margulesdu törvény érvényes. A gyakorlatban az ózon vízben való oldhatóságát szokás a folyékony közegben lévő ózonkoncentráció és a gázfázisú ózonkoncentráció arányával kifejezni: Az ózontelítettség a hőmérséklettől és a víz minőségétől függ, mivel a szerves és szervetlen szennyeződések megváltoztatják a tápközeg pH-ja. Ugyanilyen körülmények között csapvízben az ózon koncentrációja 13 mg/l, kétszer desztillált vízben - 20 mg/l. Ennek oka az ózon jelentős bomlása az ivóvíz különböző ionos szennyeződései miatt.Ózonbomlás és felezési idő (t 1/2)
A vízi környezetben az ózon lebomlása erősen függ a víz minőségétől, hőmérsékletétől és a környezet pH-értékétől. A közeg pH-értékének emelkedése felgyorsítja az ózon bomlását, és egyúttal csökkenti az ózon koncentrációját a vízben. Hasonló folyamatok mennek végbe a hőmérséklet emelkedésével. Az ózon felezési ideje kétszer desztillált vízben 10 óra, demineralizált vízben - 80 perc; desztillált vízben - 120 perc. Ismeretes, hogy az ózon lebomlása a vízben gyökláncok reakcióinak összetett folyamata: Egy vizes mintában az ózon maximális mennyisége 8-15 percen belül figyelhető meg. 1 óra elteltével már csak szabad oxigéngyökök figyelhetők meg az oldatban. Közülük a legjelentősebb a hidroxilgyök (OH') (Staehelin G., 1985), és ezt figyelembe kell venni az ozonizált víz terápiás célú alkalmazásakor. Mivel a klinikai gyakorlatban ozonizált vizet és ozonizált sóoldatot használnak, ezeket az ozonizált folyadékokat a hazai gyógyászatban alkalmazott koncentrációk függvényében értékeltük. A fő elemzési módszerek a jodometriás titrálás és a kemilumineszcencia intenzitása volt BKhL-06 biokemiluminométerrel (gyártó: Nyizsnyij Novgorod) (Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). A kemilumineszcencia jelensége az ózon vízben történő lebomlása során keletkező szabad gyökök rekombinációs reakcióihoz kapcsolódik. 500 ml bi- vagy desztillált víz 1000-1500 μg/l ózonkoncentrációjú és 1 l/perc gázáramlási sebességű ózon-oxigén gázkeverékkel történő feldolgozása során 20 percig kemilumineszcenciát észlel. 160 percen belül. Ráadásul a kétszer desztillált vízben a lumineszcencia intenzitása lényegesen nagyobb, mint a desztillált vízben, ami a lumineszcenciát kioltó szennyeződések jelenlétével magyarázható. Az ózon oldhatósága NaCl-oldatokban megfelel Henry törvényének, azaz. csökken a sókoncentráció növekedésével. A fiziológiás oldatot 400, 800 és 1000 μg/l koncentrációjú ózonnal kezeltük 15 percig. A teljes izzás intenzitása (mv-ban) az ózonkoncentráció növekedésével nőtt. A ragyogás időtartama 20 perc. Ennek oka a szabad gyökök gyorsabb rekombinációja, és ezáltal a ragyogás kioltása a fiziológiás oldatban lévő szennyeződések miatt. A magas oxidációs potenciál ellenére az ózon nagy szelektivitással rendelkezik, ami a molekula poláris szerkezetének köszönhető. A szabad kettős kötéseket (-C=C-) tartalmazó vegyületek azonnal reagálnak az ózonnal. Ennek eredményeként a telítetlen zsírsavak, aromás aminosavak és peptidek, különösen az SH csoportokat tartalmazó peptidek érzékenyek az ózonra. Krige (1953) szerint (idézi Vieban R. 1994-től) az ózonmolekula bioorganikus szubsztrátokkal való kölcsönhatásának elsődleges terméke egy 1-3 dipoláris molekula. Ez a reakció a fő reakció az ózon és a szerves szubsztrátok kölcsönhatásában pH-n< 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 Az ózonterápia fő célja Ez: "Az oxigén anyagcsere stimulálása és újraaktiválása a redox rendszerek megzavarása nélkül" - ez azt jelenti, hogy az adagok kiszámításakor egy kezelésre vagy tanfolyamra az ózon terápiás hatásának azon határokon belül kell lennie, amelyekben a gyökös oxigén metabolitok vagy a felesleges peroxid enzimatikusan illeszkednek. (Z Rilling, R. Fiban 1996 könyvben. Az ózonterápia gyakorlata). A külföldi orvosi gyakorlatban az ózon parenterális adagolására elsősorban nagy és kis autohemoterápiát alkalmaznak. Nagyméretű autohemoterápia során a pácienstől vett vért alaposan összekeverik bizonyos térfogatú oxigén-ózon gázkeverékkel, és azonnal csepegtetve visszafecskendezik ugyanannak a páciensnek a vénájába. Kis autohemoterápiával ozonizált vért injektálnak intramuszkulárisan. Az ózon terápiás dózisa ebben az esetben a rögzített gáztérfogat és a benne lévő ózonkoncentráció miatt megmarad.A hazai tudósok tudományos eredményeiről rendszeresen beszámoltak nemzetközi kongresszusokon és szimpóziumokon
- 1991 - Kuba, Havanna,
- 1993 – San Francisco USA,
- 1995 – France Lille,
- 1997 - Japán, Kiotó,
- 1998 - Ausztria, Salzburg,
- 1999 – Németország, Baden-Baden,
- 2001 - Anglia, London,
- 2005 – Franciaország, Strasbourg,
- 2009 – Japán, Kiotó,
- 2010 – Spanyolország, Madrid
- 2011 Törökország (Isztambul), Franciaország (Párizs), Mexikó (Cancún)
- 2012 - Spanyolország Madrid
Összoroszországi tudományos és gyakorlati konferenciák nemzetközi részvétellel az ózonterápiáról
I - "ÓZON A BIOLÓGIÁBAN ÉS AZ ORVOSTAN" - 1992., Nyizsnyij Novgorod II - "ÓZON A BIOLÓGIÁBAN ÉS AZ ORVOSTAN" - 1995., Nyizsnyij Novgorod III - "ÓZON ÉS AZ EFFERENT TERÁPIA MÓDSZEREI" - 1998., Nyizsnyij Novgorod IV - "ÓZON ÉS AZ EFFERENT TERÁPIA MÓDSZEREI" - 2000., Nyizsnyij Novgorod V - "ÓZON A BIOLÓGIÁBAN ÉS AZ ORVOSTAN" - 2003., Nyizsnyij Novgorod VI – „ÓZON A BIOLÓGIÁBAN ÉS GYÓGYSZERÉBEN” – 2005., Nyizsnyij Novgorod„Az Ózonterapeuták és Orvosi Eszközgyártók Ázsiai-Európai Uniójának ózonterápiás konferenciája” – 2006., Bolshoe Boldino, Nyizsnyij Novgorod régió VII - "ÓZON A BIOLÓGIÁBAN ÉS AZ ORVOSTAN" - 2007., Nyizsnyij Novgorod U111 – „Ózon, reaktív oxigénfajták és intenzív terápia módszerei az orvostudományban” – 2009, Nyizsnyij Novgorod 2000-re az orosz ózonterápiás iskola végül kialakította a saját, az európaitól eltérő megközelítést az ózon terápiás szerként való használatára vonatkozóan. A fő különbségek a sóoldat ózonhordozóként való elterjedtsége, a lényegesen alacsonyabb ózonkoncentrációk és dózisok alkalmazása, a nagy mennyiségű vér testen kívüli feldolgozására kifejlesztett technológiák (ózonizált kardiopulmonális bypass), a dózisok és koncentrációk egyéni megválasztása. ózon a szisztémás ózonterápiában. Az orosz orvosok többségének vágya, hogy a legalacsonyabb hatékony ózonkoncentrációt alkalmazzák, tükrözi az orvostudomány alapelvét – „ne árts”. Az ózonterápia orosz módszereinek biztonságosságát és hatékonyságát többször is alátámasztották és bizonyították az orvostudomány különböző területeivel kapcsolatban. A Nyizsnyij Novgorod-i tudósok sokéves alapvető klinikai kutatásának eredményeként „az emlősök testének adaptív mechanizmusainak kialakulásában ismeretlen szabályszerűség jött létre kis terápiás dózisú ózonnak való szisztémás expozíció alatt, ami abban áll, hogy a kiváltó tényező az ózon hatása a szervezet pro- és antioxidáns egyensúlyára, és a szabad gyökös reakciók mérsékelt felerősödésének köszönhető, ami viszont növeli az antioxidáns védelmi rendszer enzimatikus és nem enzimatikus komponenseinek aktivitását. ”(Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P.), amelyről a szerzők felfedezést kaptak (2006. május 16-án kelt 309. számú oklevél). A hazai tudósok munkáiban új technológiákat és az ózon terápiás célú felhasználásának szempontjait dolgozták ki:- A sóoldat (0,9%-os NaCl-oldat) széles körben elterjedt alkalmazása oldott ózon hordozójaként
- Viszonylag alacsony koncentrációjú és dózisú ózon alkalmazása szisztémás expozícióhoz (intravascularis és intraintesztinális beadás)
- Ózonos oldatok intraosseális infúziója
- Ózonos cardioplegic oldatok intrakoronáris beadása
- Nagy mennyiségű vér teljes extrakorporális ózonkezelése a kardiopulmonális bypass során
- Alacsony áramlású ózonterápia
- Ózonos oldatok intraportális beadása
- Az ózon használata a hadműveletek során
- Szisztémás ózonterápia kísérő biokémiai szabályozási módszerekkel
- Az ózonterápia egy nem gyógyszeres terápiás hatású módszer, amely lehetővé teszi pozitív eredmények elérését különböző eredetű patológiákban.
- A parenterálisan beadott ózon biológiai hatása alacsony koncentrációk és dózisok szintjén nyilvánul meg, amihez klinikailag kifejezett pozitív terápiás hatások társulnak, amelyek kifejezett dózisfüggőséggel rendelkeznek.
- Az orosz és európai ózonterápiás iskolák tapasztalatai azt mutatják, hogy az ózon terápiás szerként történő alkalmazása jelentősen növeli a gyógyszeres terápia hatékonyságát, és bizonyos esetekben lehetővé teszi a beteg gyógyszeres terheinek pótlását vagy csökkentését. Az ózonterápia hátterében a páciens saját oxigénfüggő reakciói és a beteg szervezet folyamatai helyreállnak.
- A modern orvosi ozonátorok rendkívül precíz adagolási lehetőségekkel rendelkező műszaki lehetőségei lehetővé teszik az ózon alkalmazását a hagyományos farmakológiai hatóanyagokhoz hasonlóan alacsony terápiás koncentráció tartományban.
MEGHATÁROZÁS
Ózon az oxigén allotróp módosulata. Normál állapotában világoskék gáz, folyékony halmazállapotban sötétkék, szilárd halmazállapotban pedig sötétlila (feketéig).
Túlhűtött folyadék állapotban akár hőmérsékletig (-250 o C) is megmaradhat. vízben rosszul, szén-tetrakloridban és különféle fluor-klór-szénhidrogénekben jobban oldódik. Nagyon erős oxidálószer.
Az ózon kémiai képlete
Az ózon kémiai képlete- O 3 . Ez azt mutatja, hogy ennek az anyagnak a molekulája három oxigénatomot tartalmaz (Ar = 16 a.m.u.). A kémiai képlet szerint kiszámíthatja az ózon molekulatömegét:
Mr(O 3) \u003d 3 × Ar (O) \u003d 3 × 16 \u003d 48
Az ózon szerkezeti (grafikus) képlete
Szemléltetőbb az ózon szerkezeti (grafikus) képlete. Megmutatja, hogyan kapcsolódnak egymáshoz az atomok a molekulán belül (1. ábra).
Rizs. 1. Az ózonmolekula szerkezete.
Elektronikus képlet , amely az atomban lévő elektronok energia-alszintek közötti eloszlását mutatja az alábbiakban:
16 O 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Ebből is látszik, hogy az ózont alkotó oxigén a p-család elemei közé tartozik, valamint a vegyértékelektronok száma - a külső energiaszinten 6 elektron található (3s 2 3p 4).
Példák problémamegoldásra
1. PÉLDA
| Gyakorlat | A hidrogén tömeghányada szilíciummal kombinálva 12,5%. Vezesse le a vegyület empirikus képletét és számítsa ki a moláris tömegét! |
| Döntés |
Számítsuk ki a szilícium tömeghányadát a vegyületben: ω(Si) = 100% - ω(H) = 100% - 12,5% = 87,5% Jelöljük a vegyületet alkotó elemek móljainak számát "x" (szilícium) és "y" (hidrogén) alakban. Ekkor a mólarány így fog kinézni (a D. I. Mengyelejev periódusos rendszeréből vett relatív atomtömegek értékeit egész számokra kerekítjük): 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 Ez azt jelenti, hogy a szilícium hidrogénnel való kombinálásának képlete úgy fog kinézni, mint a SiH 4. Ez szilícium-hidrid. |
| Válasz | SiH4 |
2. PÉLDA
| Gyakorlat | A kálium, klór és oxigén vegyületében az elemek tömeghányada rendre 31,8%, 29%, 39,2%. Állítsa be a legegyszerűbb összetett képletet. |
| Döntés | Az X elem tömeghányadát a HX összetétel molekulájában a következő képlettel számítjuk ki: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Jelöljük a vegyületet alkotó elemek móljainak számát "x" (kálium), "y" (klór) és "z" (oxigén) alakban. Ekkor a mólarány így fog kinézni (a D. I. Mengyelejev periódusos rendszeréből vett relatív atomtömegek értékeit egész számokra kerekítjük): 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 Ez azt jelenti, hogy a kálium, klór és oxigén vegyületének képlete KClO 3 -nak tűnik. Ez a bertolet só. |
| Válasz | KClO 3 |
Az ÓZON O3 (a görög ózonszagú szóból) az oxigén allotróp módosulata, amely mindhárom aggregációs állapotában létezhet. Az ózon instabil vegyület, szobahőmérsékleten is lassan bomlik le molekuláris oxigénné, de az ózon nem gyök.
Fizikai tulajdonságok
Molekulatömeg = 47,9982 g/mol. A gáznemű ózon sűrűsége 2,144 10-3 g/cm3 1 atm nyomáson és 29°C-on.
Az ózon különleges anyag. Rendkívül instabil, és a koncentráció növelésével könnyen aránytalanít az általános séma szerint: 2O3 -> 3O2. Gáznemű formában az ózon kékes árnyalatú, ami észrevehető, ha a levegő ózontartalma 15-20%.
Az ózon normál körülmények között szúrós szagú gáz. Nagyon alacsony koncentrációban az ózon illata kellemes frissességként érzékelhető, de a koncentráció növelésével kellemetlenné válik. A fagyasztott ruha szaga az ózon szaga. Könnyű megszokni.
Fő mennyisége az úgynevezett "ózonövben" koncentrálódik 15-30 km magasságban. A Föld felszínén az ózon koncentrációja sokkal kisebb és az élőlények számára abszolút biztonságos; még az a vélemény is létezik, hogy teljes hiánya szintén negatívan befolyásolja az ember teljesítményét.
Körülbelül 10 MPC koncentrációnál az ózon nagyon jól érezhető, de néhány perc múlva az érzés szinte teljesen eltűnik. Ezt szem előtt kell tartani, amikor dolgozik vele.
Az ózon azonban a földi élet megőrzését is biztosítja, mert. Az ózonréteg a Nap 300 nm-nél kisebb hullámhosszú UV-sugárzásának az élő szervezetekre és növényekre legártalmasabb részét visszatartja, a CO2-vel együtt elnyeli a Föld infravörös sugárzását, megakadályozva annak lehűlését.
Az ózon jobban oldódik a vízben, mint az oxigén. A vízben az ózon sokkal gyorsabban bomlik le, mint a gázfázisban, és a szennyeződések, különösen a fémionok jelenléte rendkívül nagy hatással van a bomlási sebességre.
1. ábra. Az ózon lebomlása különböző típusú vizekben 20°C hőmérsékleten (1 - bidesztillátum; 2 - desztillátum; 3 - csapvíz; 4 - szűrt tóvíz)
Az ózont a szilikagél és az alumínium-oxid gél jól adszorbeálja. Az ózon parciális nyomása mellett, például 20 Hgmm. Art., és 0 ° C-on a szilikagél körülbelül 0,19 tömeg% ózont nyel el. Alacsony hőmérsékleten az adszorpció észrevehetően gyengül. Adszorbeált állapotban az ózon nagyon stabil. Az ózon ionizációs potenciálja 12,8 eV.
Az ózon kémiai tulajdonságai
Két fő jellemzőjükben különböznek egymástól - instabilitás és oxidáló képesség. Kis koncentrációban levegővel keveredve viszonylag lassan bomlik le, de a hőmérséklet emelkedésével bomlása felgyorsul, és 100 °C feletti hőmérsékleten igen gyorssá válik.
Az NO2, Cl jelenléte a levegőben, valamint a fémoxidok - ezüst, réz, vas, mangán - katalitikus hatása felgyorsítja az ózon bomlását. Az ózon olyan erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, mert az egyik oxigénatom nagyon könnyen leválik a molekulájáról. Könnyen átjut oxigénbe.
Az ózon normál hőmérsékleten oxidálja a legtöbb fémet. Az ózon savas vizes oldatai meglehetősen stabilak, lúgos oldatokban az ózon gyorsan lebomlik. A változó vegyértékű fémek (Mn, Co, Fe stb.), számos oxid, peroxid és hidroxid hatékonyan roncsolják az ózont. A legtöbb fémfelületet oxidfilm borítja a fém legmagasabb vegyértékű állapotában (például PbO2, AgO vagy Ag2O3, HgO).
Az ózon minden fémet oxidál, kivéve az arany és a platina csoportba tartozó fémeket, reagál a legtöbb más elemmel, lebontja a hidrogén-halogenideket (kivéve a HF-et), az alacsonyabb oxidokat magasabb oxidokká alakítja stb.
Nem oxidálja az aranyat, platinát, irídiumot, 75%Fe + 25%Cr ötvözetet. A fekete ólom-szulfidot PbS fehér szulfáttá PbSO4, az arzén-anhidridet As2O3 arzénná As2O5 stb.
Az ózon reakciója változó vegyértékű fémionokkal (Mn, Cr és Co) a közelmúltban gyakorlati alkalmazást talált színezékek, PP-vitamin (izonikotinsav) stb. közbenső termékeinek szintézisében. Mangán és krómsók keverékei savas oldatban, amely tartalmaz egy oxidálható vegyületet (például metil-piridinek) az ózon oxidál. Ebben az esetben a Cr3+ ionok átmennek a Cr6+-ba és csak a metilcsoportoknál oxidálják a metilpiridineket. Fémsók hiányában a túlnyomóan aromás mag elpusztul.
Az ózon számos, a légkörben jelen lévő gázzal is reakcióba lép. A H2S hidrogén-szulfid ózonnal kombinálva szabad ként szabadul fel, az SO2 kénsav-anhidrid pedig kénsavas SO3-dá alakul; nitrogén-monoxid N2O - NO-vá, nitrogén-monoxid NO gyorsan NO2-vé oxidálódik, viszont az NO2 az ózonnal is reagál, és végül N2O5 keletkezik; ammónia NH3 - nitrogén ammónium sóvá NH4NO3.
Az ózon és a szervetlen anyagok egyik legfontosabb reakciója a kálium-jodid lebomlása. Ezt a reakciót széles körben használják az ózon mennyiségi meghatározására.
Egyes esetekben az ózon szilárd anyagokkal is reakcióba lép, ózonidokat képezve. Az alkálifémek, alkáliföldfémek ózonidjai: stroncium, bárium izolálásra kerültek, stabilizációjuk hőmérséklete a jelzett sorozatban emelkedik; A Ca(O3)2 238 K-en, a Ba(O3)2 273 K-en stabil. Az ózonidok szuperperoxiddá bomlanak, például NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Különféle ózonidok is keletkeznek az ózon és szerves vegyületek reakciójában.
Az ózon számos szerves anyagot, telített, telítetlen és ciklikus szénhidrogéneket oxidál. Számos munka jelent meg az ózon és különböző aromás szénhidrogének reakciótermékeinek összetételének vizsgálatáról: benzol, xilol, naftalin, fenantrén, antracén, benzantracén, difenil-amin, kinolin, akrilsav stb. Fehéríti az indigót és sok más szerves anyagot. színezékek, amelyek miatt még szövetfehérítésre is használják.
A C=C kettős kötéssel rendelkező ózon reakciósebessége 100 000-szer gyorsabb, mint az egyszeres C-C kötésű ózon reakciósebessége. Ezért az ózon elsősorban a gumikat és a gumikat érinti. Az ózon reakcióba lép a kettős kötéssel, és közbenső komplexet képez:
Ez a reakció már 0 °C alatti hőmérsékleten is meglehetősen gyorsan lezajlik. Telített vegyületek esetén az ózon a szokásos oxidációs reakció elindítója:
Érdekes az ózon kölcsönhatása néhány szerves festékkel, amelyek erősen fluoreszkálnak ózon jelenlétében a levegőben. Ilyen például az eikrozin, a riboflavin és a luminol (triaminoftálhidrazid), és különösen a rodamin-B és ehhez hasonlóan a rodamin-C.
Az ózon erős oxidáló tulajdonságai, a szerves anyagok elpusztítása és a fémek (különösen a vas) oldhatatlan formává történő oxidálása, a vízben oldódó gáznemű vegyületek lebontásának képessége, a vizes oldatok oxigénnel való telítése, az ózon alacsony vízperzisztenciája és az önpusztítás emberre veszélyes tulajdonságairól – mindez együttesen teszi az ózont a legvonzóbb anyaggá a háztartási víz készítéséhez és a különféle szennyvizek kezeléséhez.
Ózon szintézis
Az ózon oxigént tartalmazó gázközegben képződik, ha olyan körülmények állnak fenn, amelyek között az oxigén atomokra disszociál. Ez az elektromos kisülés minden formája esetén lehetséges: izzás, ív, szikra, korona, felület, gát, elektróda nélküli stb. A disszociáció fő oka a molekuláris oxigén és az elektromos térben felgyorsított elektronok ütközése.
Az oxigén disszociációt a kisülésen kívül a 240 nm-nél kisebb hullámhosszú UV sugárzás és a különféle nagyenergiájú részecskék: alfa, béta, gamma részecskék, röntgen stb. Az ózon a víz elektrolízisével is keletkezik.
Az ózonképződés szinte minden forrásában van egy reakciócsoport, amelynek eredményeként az ózon lebomlik. Zavarják az ózonképződést, de valóban léteznek, és ezeket figyelembe kell venni. Ez magában foglalja a reaktor térfogatában és falain történő hőbomlást, a gyökökkel és gerjesztett részecskékkel való reakcióit, az oxigénnel és ózonnal érintkező adalékanyagokkal és szennyeződésekkel való reakcióit.
A teljes mechanizmus jelentős számú reakcióból áll. A valódi létesítmények, függetlenül attól, hogy milyen elven működnek, magas energiaköltségeket mutatnak az ózon előállításához. Az ózongenerátor hatásfoka attól függ, hogy a keletkező ózon egységnyi tömegére milyen - teljes vagy aktív - teljesítményt számítanak ki.
gát kisülés
Gátkisülés alatt olyan kisülést értünk, amely két dielektrikum vagy egy dielektrikum és egy fém között lép fel. Tekintettel arra, hogy az elektromos áramkört egy dielektrikum megszakítja, az áramellátást csak váltakozó áram biztosítja. A Siemens 1897-ben javasolta először a modernekhez közeli ozonátort.
Alacsony teljesítményen az ózonizáló nem hűthető, mivel a felszabaduló hőt az oxigén és az ózon áramlása elszállítja. Az ipari termelésben az ózont ívozonizátorokban (plazmalámpák), izzó ózongenerátorokban (lézerekben) és felületi kisülésekben is szintetizálják.
Fotokémiai módszer
A Földön keletkező ózon nagy része a természetben keletkezik fotokémiai folyamatokkal. A gyakorlati emberi tevékenységben a fotokémiai szintézis módszerek kisebb szerepet játszanak, mint a gátkisülésben történő szintézisek. Felhasználásuk fő területe közepes és alacsony koncentrációjú ózon előállítása. Ilyen ózonkoncentrációra van szükség például a gumitermékek repedésállóságának vizsgálatakor a légköri ózon hatására. A gyakorlatban az ózon ezzel a módszerrel történő előállításához higany- és excimer xenonlámpákat használnak.
Elektrolitikus szintézis módszer
Az ózon elektrolitikus folyamatok során történő képződésének első említése 1907-ből származik. Képződésének mechanizmusa azonban mindeddig tisztázatlan.
Általában perklór- vagy kénsav vizes oldatait használják elektrolitként, az elektródák platinából készülnek. Az O18-cal jelölt savak használata azt mutatta, hogy az ózonképződés során nem adják le oxigénjüket. Ezért a bruttó rendszernek csak a víz bomlását kell figyelembe venni:
H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-
ionok vagy gyökök esetleges közbenső képződésével.
Az ózon képződése ionizáló sugárzás hatására
Az ózon számos folyamatban képződik, amelyet egy oxigénmolekula fény vagy elektromos tér általi gerjesztése kísér. Az oxigén ionizáló sugárzással történő besugárzásakor gerjesztett molekulák is megjelenhetnek, és ózonképződés figyelhető meg. Az ionizáló sugárzás hatására képződő ózont még nem használták fel az ózon szintézisére.
Ózonképződés a mikrohullámú térben
Amikor oxigénsugarat vezettek át a mikrohullámú mezőn, ózonképződést figyeltek meg. Ezt a folyamatot kevéssé tanulmányozták, bár a jelenségre épülő generátorokat gyakran alkalmazzák a laboratóriumi gyakorlatban.
Az ózon használata a mindennapi életben és hatása az emberre
Víz, levegő és egyéb anyagok ózonozása
Az ózonozott víz nem tartalmaz mérgező halometánokat - a víz klóros sterilizálásának tipikus szennyeződéseit. Az ózonozási folyamatot pezsgőfürdőben vagy keverőben hajtják végre, amelyben a szuszpenziókból tisztított vizet ozonizált levegővel vagy oxigénnel keverik össze. Az eljárás hátránya az O3 gyors elpusztulása a vízben (felezési idő 15-30 perc).
Az ózonozást az élelmiszeriparban is alkalmazzák hűtőszekrények, raktárak sterilizálására, a kellemetlen szagok eltüntetésére; az orvosi gyakorlatban - nyílt sebek fertőtlenítésére és egyes krónikus betegségek (trofikus fekélyek, gombás betegségek) kezelésére, vénás vér ózonozására, élettani megoldásokra.
A modern ózonizátorok, amelyekben az ózont levegőben vagy oxigénben történő elektromos kisüléssel állítják elő, ózongenerátorokból és tápegységekből állnak, és szerves részét képezik az ózonozó berendezéseknek, amelyek az ózonizátorokon kívül kiegészítő berendezéseket is tartalmaznak.
Jelenleg az ózon az úgynevezett ózontechnológiákban használt gáz: ivóvíz tisztítása és előkészítése, szennyvízkezelés (háztartási és ipari szennyvíz), hulladékgázok stb.
Az ózonfelhasználási technológiától függően az ózongenerátor termelékenysége óránként egy gramm töredékétől több tíz kilogramm ózonig terjedhet. Speciális ózonizátorokat használnak orvosi műszerek és kis berendezések gázsterilizálására. A sterilizálás mesterségesen nedvesített ózon-oxigén környezetben történik, amely kitölti a sterilizáló kamrát. A sterilizálási ciklus a sterilizálókamra levegőjének nedves ózon-oxigén keverékkel való helyettesítésének szakaszából, a sterilizálási expozíció szakaszából és a kamrában lévő ózon-oxigén keverék mikrobiológiailag tisztított levegővel való helyettesítésének szakaszából áll.
A gyógyászatban ózonterápiára használt ózonizálók az ózon-oxigén keverék koncentrációjának szabályozási tartományában széles skálán mozognak. Az ózon-oxigén keverék generált koncentrációjának garantált pontosságát az ózonizáló automatizálási rendszer szabályozza és automatikusan fenntartja.
Az ózon biológiai hatása
Az ózon biológiai hatása az alkalmazás módjától, dózisától és koncentrációjától függ. Számos hatása eltérő mértékben jelenik meg a különböző koncentráció-tartományokban. Az ózonterápia terápiás hatásának alapja az ózon-oxigén keverékek alkalmazása. Az ózon magas redoxpotenciálja szisztémás (oxigén homeosztázis helyreállítása) és lokális (kifejezetten fertőtlenítő) terápiás hatását okozza.
Az ózont először A. Wolff használta antiszeptikus szerként 1915-ben fertőzött sebek kezelésére. Az elmúlt években az ózonterápiát az orvostudomány szinte minden területén sikerrel alkalmazták: sürgősségi és gennyes sebészetben, általános és fertőzésterápiában, nőgyógyászatban, urológiában, gasztroenterológiában, bőrgyógyászatban, kozmetológiában stb. Az ózon felhasználása egyedülálló spektrumának köszönhető. a testre gyakorolt hatások, beleértve a immunmoduláló, gyulladáscsökkentő, baktériumölő, vírusölő, gombaölő stb.
Nem tagadható azonban, hogy az ózon orvosi felhasználásának módszereit számos biológiai mutató nyilvánvaló előnyei ellenére még nem alkalmazták széles körben. Irodalmi adatok szerint a nagy koncentrációjú ózon abszolút baktericid hatású szinte minden mikroorganizmus törzsre. Ezért az ózont a klinikai gyakorlatban univerzális antiszeptikumként használják a különböző etiológiájú és lokalizációjú fertőző és gyulladásos gócok rehabilitációjában.
Az irodalomban vannak adatok az antiszeptikus készítmények ózonozás utáni fokozott hatékonyságáról az akut gennyes sebészeti betegségek kezelésében.
Következtetések az ózon háztartási felhasználására vonatkozóan
Mindenekelőtt feltétel nélkül meg kell erősíteni az ózon gyógyítás gyakorlatában való felhasználásának tényét az orvostudomány számos területén, mint terápiás és fertőtlenítő szer, de széleskörű használatáról még nem lehet beszélni.
Az ózont a legkevésbé káros allergiás megnyilvánulásokkal rendelkező személy észleli. És még ha az irodalomban is találunk említést az egyéni O3 intoleranciáról, akkor ezek az esetek nem hasonlíthatók össze például klórtartalmú és más halogénezett antibakteriális gyógyszerekkel.
Az ózon háromatomos oxigén, és a leginkább környezetbarát. Ki ne ismerné a „frissesség” illatát – zivatar utáni forró nyári napokon?! Állandó jelenlétét a föld légkörében minden élő szervezet megtapasztalja.
Az áttekintés az internetről származó anyagokon alapul.
Az ózon egy gáznemű anyag, amely az oxigén módosulata (három atomjából áll). Mindig jelen van a légkörben, de először 1785-ben fedezték fel, amikor Van Marum holland fizikus egy szikra hatását tanulmányozta a levegőre. 1840-ben Christian Friedrich Schönbein német kémikus megerősítette ezeket a megfigyeléseket, és egy új elem felfedezését javasolta, aminek az „ózon” nevet adta (a görög ózon szóból – szaglás). 1850-ben meghatározták az ózon oxidálószerként való nagy aktivitását és azt a képességét, hogy számos szerves vegyülettel való reakciók során kettős kötéseket hozzon létre. Az ózon mindkét tulajdonsága széleskörű gyakorlati alkalmazásra talált. Az ózon értéke azonban nem korlátozódik erre a két tulajdonságra. Megállapították, hogy számos értékes tulajdonsággal rendelkezik fertőtlenítőként és dezodorként.
Először használták az ózont a higiéniában az ivóvíz és a levegő fertőtlenítésére. Az orosz tudósok az ózonizációs folyamatok első kutatói közé tartoztak. Az (orosz) higiénikusok első iskolájának megalkotója, A. D. Dobroye shvin professzor még 1874-ben javasolta az ózont, mint a legjobb eszközt az ivóvíz és a levegő patogén mikroflórától való fertőtlenítésére. Korábban, 1886-ban N. K. Keldysh végzett kutatásokat az ozone baktériumölő hatásáról. és rendkívül hatékony fertőtlenítőként ajánlotta.Az ózonkutatás különösen elterjedt a 20. században.És már 1911-ben üzembe helyezték Európa első ózonos vízellátó állomását St. célra az orvostudományban, egészségügyi célokra az élelmiszeriparban. , a vegyipar oxidációs folyamataiban stb.
Az ózonhasználat területei és mértéke gyorsan növekedett az elmúlt évtizedben. Jelenleg az ózon legfontosabb felhasználási területei a következők: ivó- és ipari víz, valamint háztartási és széklet- és ipari szennyvíz tisztítása és fertőtlenítése a biológiai oxigénigény (BOD) csökkentése érdekében, fehérítés, káros mérgező anyagok (cianidok) semlegesítése. , fenolok, merkaptánok), kellemetlen szagok megszüntetése, szagtalanítás és légtisztítás a különböző iparágakban, ózonozás klímaberendezésekben, élelmiszertárolás, csomagoló- és kötőanyagok sterilizálása a gyógyszeriparban, különféle betegségek terápiája és orvosi megelőzése stb.
Az elmúlt években az ózon egy másik tulajdonságát állapították meg - az állati takarmányok és élelmiszerek biológiai értékének növelésének képességét az emberek számára, amely lehetővé tette az ózon felhasználását takarmányok és különféle termékek feldolgozásában, előkészítésében és tárolásában. Ezért nagyon ígéretes az ózonozási technológiák fejlesztése a mezőgazdasági termelésben, és különösen a baromfitenyésztésben.
Az ózon fizikai tulajdonságai
Az ózon az oxigén rendkívül aktív, allotróp formája; közönséges hőmérsékleten világoskék, jellegzetes csípős szagú gáz (a szag 0,015 mg/m3 levegő ózonkoncentrációja esetén érzékszervileg érezhető). Folyékony fázisban az ózon indigókék színű, szilárd fázisban pedig vastag ibolya-kék színű, gyakorlatilag átlátszatlan az 1 mm vastag ózonréteg. Az ózon oxigénből képződik, miközben felveszi a hőt, és fordítva, ha bomlik, oxigénné alakul át, hő szabadul fel (hasonlóan az égéshez). Ez a folyamat a következő formában írható le:
exoterm reakció
2Oz \u003d ZO2 + 68 kcal
Endoterm reakció
E reakciók sebessége a hőmérséklettől, a nyomástól és az ózonkoncentrációtól függ. Normál hőmérsékleten és nyomáson a reakciók lassan mennek végbe, magasabb hőmérsékleten viszont az ózon bomlása felgyorsul.
Az ózon képződése a különféle sugárzások energiájának hatására meglehetősen bonyolult. Az oxigénből az ózon képződésének elsődleges folyamatai az alkalmazott energia mennyiségétől függően eltérően haladhatnak.
Az oxigénmolekula gerjesztése 6,1 eV elektronenergiánál történik; molekuláris oxigénionok képződése - 12,2 eV elektronenergiánál; disszociáció oxigénben - 19,2 eV elektronenergiánál. Minden szabad elektront befognak az oxigénmolekulák, ami negatív oxigénionok képződését eredményezi. A molekula gerjesztése után az ózonképződés reakciója következik be.
12,2 eV elektronenergiánál, amikor molekuláris oxigénionok képződnek, nem figyelhető meg ózon felszabadulás, 19,2 eV elektronenergiánál pedig, ha atom és oxigénion is részt vesz, ózon képződik. Ezzel együtt pozitív és negatív oxigénionok képződnek. Az ózonbomlás* mechanizmusa, amely homogén és heterogén rendszereket foglal magában, összetett és a körülményektől függ. Az ózon lebontását homogén rendszerekben gáz-halmazállapotú adalékok (nitrogén-oxidok, klór stb.), heterogén rendszerekben fémek (higany, ezüst, réz stb.) és fémoxidok (vas, réz, nikkel, ólom stb.) gyorsítják. ). Magas ózonkoncentráció esetén a reakció robbanással megy végbe. Legfeljebb 10%-os ózonkoncentrációnál nem következik be robbanásveszélyes bomlás. Az alacsony hőmérséklet segít megőrizni az ózont. -183°C körüli hőmérsékleten a folyékony ózon hosszú ideig tárolható észrevehető bomlás nélkül. Az ózon gyors felmelegítése forráspontra (-119°C) vagy gyors lehűlés robbanást okozhat. Ezért az ózon tulajdonságainak ismerete és az óvintézkedések megtétele nagyon fontos az ózonnal végzett munka során. Az 1. táblázat az ózon főbb fizikai tulajdonságait mutatja be.
Gázhalmazállapotban az ózon diamágneses, míg folyékony állapotban gyengén paramágneses. Az ózon jól oldódik illóolajokban, terpentinben, szén-tetrakloridban. Vízben való oldhatósága több mint 15-ször nagyobb, mint az oxigén.
Az ózonmolekula, amint már említettük, három oxigénatomból áll, és aszimmetrikus háromszög szerkezettel rendelkezik, amelyet a csúcson elhelyezkedő tompaszög (116,5 °) és egyenlő nukleáris távolságok (1,28 ° A) jellemeznek átlagos kötési energiával (78 kcal / mol) és gyengén kifejezett polaritása (0,58).
Az ózon alapvető fizikai tulajdonságai
| Indikátor | Jelentése |
| Molekuláris tömeg | 47,998 |
| Levegő fajsúlya | 1,624 |
| Sűrűség az NTD-nél | 2,1415 g/l |
| Kötet az NTD-nél | 506 cm3/g |
| Olvadási hőmérséklet | -192,5 °C |
| Forráspont | -111,9 °C |
| Kritikus hőmérséklet | -12,1°C |
| kritikus nyomás | 54,6 atm |
| Kritikus kötet | 147,1 cm3/mol |
| Viszkozitás NTD-nél | 127- KG * szünetek |
| Képződési hő (18°C) | 34,2 kcal/mol |
| Párolgási hő (-112°С) | 74,6 kcal/mol |
| Oldathő (HgO, 18°C) | 3,9 kcal/mol |
| Ionizációs potenciál | 12,8 eV |
| elektronaffinitás | 1,9-2,7 eV |
| Dielektromos állandó Gáznemű ózon az NTD-nél |
1,0019 |
| Hővezető képesség (25°C) | 3,3-10~5 cal/s-cm2 |
| Detonációs sebesség (25°C) | 1863 m/s |
| Detonációs nyomás (25°C) | 30 atm |
| Mágneses érzékenység | |
| (18°C) | 0,002 Yu-6 egység |
| Molekuláris együtthatók | |
| .kstintsii (25 °C) | 3360 cm "" 1 mol (252 nmUFL-nél); 1,32 cm-1 (605 nm-en látható fénynél) |
| Vízben való oldhatóság (C): | |
| 0 | 1,13 g/l |
| 10 | 0,875 g/l |
| 20 | 0,688 g/l |
| 40 | 0,450 g/l |
| ÍGY | 0,307 g/l |
| Az ózon oldhatósága: | |
| ecetsavban (18,2 °C) | 2,5 g/l |
| triklór-ecetsavban, 0 °C) | 1,69 g/l |
| , ecetsavanhidrid (0°С) | 2,15 g/l |
| propionsavban (17,3 °C) | 3,6 g/l |
| propionsav-anhidridben (18,2 °C) | 2,8 g/l |
| szén-tetrakloridban (21 °C) | 2,95 g/l |
Az ózon optikai tulajdonságait a különböző spektrális összetételű sugárzásokkal szembeni instabilitása jellemzi. A sugárzást az ózon nemcsak elnyelheti, tönkretéve azt, hanem ózont is képezhet. Az ózon képződése a légkörben a nap ultraibolya sugárzásának hatására a spektrum 210-220 és 175 nm rövidhullámú tartományában történik. Ebben az esetben egy elnyelt fénykvantumonként két ózonmolekula képződik. Az ózon spektrális tulajdonságai, a napsugárzás hatására kialakuló és bomlása optimális klímaparamétereket biztosít a Föld bioszférájában.
egy lugas, amelyet csúcsszögben (116,5°) és egyenlő magtávolságokkal (1,28°A) jellemez, átlagos kötési energiával (78 kcal/mol) és gyenge polaritással (0,58).
Az ózon optikai tulajdonságait a különböző spektrális összetételű sugárzásokkal szembeni instabilitása jellemzi. A sugárzást az ózon nemcsak elnyelheti, tönkretéve azt, hanem ózont is képezhet. Az ózon képződése a légkörben a nap ultraibolya sugárzásának hatására a spektrum 210-220 és 175 nm rövidhullámú tartományában történik. Ebben az esetben egy elnyelt fénykvantumonként két ózonmolekula képződik. Az ózon spektrális tulajdonságai, a napsugárzás hatására kialakuló és bomlása optimális klímaparamétereket biztosít a Föld bioszférájában.
Az ózon szilikagél és alumínium-oxid géllel jó adszorbeáló képességgel rendelkezik, ami lehetővé teszi ennek a jelenségnek a felhasználását gázkeverékekből és oldatokból ózon kinyerésére, illetve magas koncentrációknál történő biztonságos kezelésére. A közelmúltban a freonokat széles körben használják a magas ózonkoncentrációjú biztonságos működéshez. A freonban oldott koncentrált ózon hosszú ideig tárolható.
Az ózon szintézisében általában gázelegyek (O3 + O2 vagy Oz + levegő) keletkeznek, amelyekben az ózontartalom nem haladja meg a 2-5 térfogatszázalékot. A tiszta ózon előállítása technikailag nehéz feladat, és a mai napig nem sikerült megoldani. Létezik egy módszer az oxigén elválasztására a keverékekből a gázkeverékek alacsony hőmérsékletű desztillációjával. Az ózonrobbanás veszélyét azonban még nem lehetett kizárni a helyreállítás során. A kutatási gyakorlatban gyakran alkalmazzák az ózon folyékony nitrogénnel történő kettős lefagyasztásának technikáját, amely lehetővé teszi koncentrált ózon előállítását. Biztonságosabb módszer a tömény ózon előállítása adszorpcióval - deszorpcióval, amikor a gázelegy áramlását lehűtött (-80°C) szilikagél rétegen fújják át, majd az adszorbenst inert gázzal (nitrogénnel vagy héliummal) fújják át. Ezzel a módszerrel megkaphatja az ózon: oxigén \u003d 9: 1 arányát, azaz erősen koncentrált ózont.
A koncentrált ózon oxidáló komponensként való ipari felhasználása jelentéktelen.
Az ózon kémiai tulajdonságai
Az ózon jellemző kémiai tulajdonságainak elsősorban instabilitását, gyors lebomlási képességét és magas oxidációs aktivitását kell figyelembe venni.
Az ózonra az I oxidációs számot állapították meg, amely az ózon által az oxidált anyagnak leadott oxigénatomok számát jellemzi. Mint a kísérletek kimutatták, egyenlő lehet 0,1, 3. Az első esetben az ózon térfogatnövekedéssel bomlik: 2Oz ---> 3O2, a másodikban egy oxigénatomot ad az oxidált anyagnak: O3 -> O2 + O (ugyanakkor a térfogat nem növekszik), a harmadik esetben pedig ózont adnak az oxidált anyaghoz: O3 -\u003e 3O (ebben az esetben a térfogata csökken).
Oxidáló tulajdonságok jellemzik az ózon kémiai reakcióit szervetlen anyagokkal.
Az ózon minden fémet oxidál, kivéve az aranyat és a platinacsoportot. A kénvegyületeket szulfáttá, a nitriteket nitráttá oxidálják. A jód- és brómvegyületekkel való reakciókban az ózon redukáló tulajdonságokat mutat, és ezen alapul számos módszer a mennyiségi meghatározására. A nitrogén, a szén és oxidjaik reakcióba lépnek az ózonnal. Az ózon és a hidrogén reakciójában hidroxil gyökök keletkeznek: H + O3 -> HO + O2. A nitrogén-oxidok gyorsan reagálnak az ózonnal, magasabb oxidokat képezve:
NO+Oz->NO2+O2;
NO2+O3----->NO3+O2;
NO2+O3->N2O5.
Az ammóniát az ózon oxidálja ammónium-nitráttá.
Az ózon lebontja a hidrogén-halogenideket, és az alacsonyabb oxidokat magasabb oxidokká alakítja. A folyamataktivátorként részt vevő halogének szintén magasabb oxidokat képeznek.
Az ózon redukciós potenciálja - az oxigén meglehetősen magas, és savas környezetben 2,07 V, lúgos oldatban pedig 1,24 V értéke határozza meg. Az ózon elektronhoz való affinitását 2 eV érték határozza meg, ill. csak a fluornak, annak oxidjainak és szabad gyökeinek van erősebb elektronaffinitása.
Az ózon erős oxidatív hatását számos transzurán elem hét vegyértékű állapotba való átvitelére használták, bár legmagasabb vegyértékű állapotuk 6. Az ózon reakciója változó vegyértékű fémekkel (Cr, Co stb.) gyakorlati alkalmazásra talál nyersanyagok megszerzésében a színezékek és a PP-vitamin gyártása során.
Az alkáli- és alkáliföldfémek ózon hatására oxidálódnak, hidroxidjaik ózonidokat (trioxidokat) képeznek. Az ózonidok régóta ismertek, már 1886-ban említette őket Charles Adolph Wurtz francia szerves vegyész. Vörösbarna kristályos anyag, amelynek molekuláinak rácsában egyszeresen negatív ózonionok (O3-) találhatók, ami meghatározza paramágneses tulajdonságaikat. Az ózonidok hőstabilitási határa -60±2°C, aktív oxigén tartalma 46 tömeg%. Sok peroxidvegyülethez hasonlóan az alkálifém-ózonidok is széles körben alkalmazhatók a regenerációs folyamatokban.
Az ózon és a nátrium, kálium, rubídium és cézium reakciójában ózonidok keletkeznek, amelyek egy M + O-H + O3 típusú köztes instabil komplexen mennek keresztül, majd az ózonnal további reakcióba lépnek, ami ózonid és vizes keveréket eredményez. alkálifém-oxid-hidrát.
Az ózon aktívan lép kémiai kölcsönhatásba számos szerves vegyülettel. Így az ózon és a telítetlen vegyületek kettős kötése közötti kölcsönhatás elsődleges terméke egy malozoid, amely instabil, és bipoláris ionra és karbonilvegyületekre (aldehidre vagy ketonra) bomlik. Az ebben a reakcióban képződő közbenső termékek más sorrendben rekombinálódnak, ózonidot képezve. Bipoláris ionnal reagálni képes anyagok (alkoholok, savak) jelenlétében az ózonidok helyett különféle peroxidvegyületek keletkeznek.
Az ózon aktívan reagál aromás vegyületekkel, és a reakció az aromás mag elpusztulásával és annak megsemmisülése nélkül megy végbe.
A telített szénhidrogénekkel való reakciók során az ózon először atomi oxigén képződésével bomlik le, ami láncoxidációt indít el, míg az oxidációs termékek hozama az ózon fogyasztásának felel meg. Az ózon és a telített szénhidrogének kölcsönhatása gázfázisban és oldatokban egyaránt előfordul.
A fenolok könnyen reakcióba lépnek az ózonnal, míg az utóbbiak zavart aromás maggal rendelkező vegyületekké (például kinoinná), valamint telítetlen aldehidek és savak alacsony toxikus származékaivá bomlanak.
Az ózon szerves vegyületekkel való kölcsönhatását széles körben alkalmazzák a vegyiparban és a kapcsolódó iparágakban. Az ózon és a telítetlen vegyületek reakciója lehetővé teszi különféle zsírsavak, aminosavak, hormonok, vitaminok és polimer anyagok mesterséges előállítását; az ózon reakciói aromás szénhidrogénekkel - difenilsav, ftál-dialdehid és ftálsav, glioxálsav stb.
Az ózon aromás szénhidrogénekkel való reakciói képezték az alapját a különféle környezetek, helyiségek, szennyvizek, kipufogógázok szagtalanításának, valamint kéntartalmú vegyületekkel való szagtalanítási módszerek kidolgozásának - az alapja a különféle szennyvizek és kipufogógázok kezelésére szolgáló módszerek kidolgozásának. az iparban, beleértve a mezőgazdaságot is, kéntartalmú káros vegyületektől (hidrogén-szulfid, merkaptánok, kén-dioxid).
Pár nap múlva kezdődik a nyár. Jó, ha van lehetőség a nyárra elmenni valahova távol a hőségtől olvadó városok aszfaltjától - például a tengerhez, vagy a vidékre. Sajnos sokak számára ez a luxus nem elérhető: a városlakók hetente legalább öt napot kénytelenek a „kődzsungelben” tölteni az idejüket. A városok lakói törekednek az első jó alkalomra, ha nem tudnak kijutni az erdőbe, legalább gyakrabban látogassák meg a városi parkokat, tereket.
De nem minden olyan rózsás. A városokban található növényekből természetesen sok haszna van. De, mint kiderült, van egy kézzelfogható kár. Ezt a kárt a német Humboldt Egyetem környezettudósainak nemzetközi csoportja értékelte, köztük honfitársunk, Dr. Galina Churkina is. A tudóscsoport bejelentette kutatása eredményeit.
A városi növények évente 225 000 halálesetért felelősek
Kiderült, hogy a városi növények hozzájárulnak a felszíni (troposzférikus) ózon növekedéséhez. Ez a gáz a káros anyagok besorolása szerint a legmagasabb veszélyességi osztályba tartozó anyagok közé tartozik, amelyek komoly kockázatot jelentenek az emberre - akár halálos kimenetelig is.Minden növény hozzájárul az ózon mennyiségének növekedéséhez. Ez azonban különösen megkülönbözteti a rue, a somfa és az aster képviselőit. És ha a narancs és a citrom (a rue család) nem túl gyakori vendég az utcáinkon, akkor nálunk a somfa (cornel család) és a pitypangos bojtorján (őszirózsa) elég gyakori.
A hasznos és káros ózonról
A tudósok az ózon két típusát különböztetik meg. Pontosabban, az ózon egy és ugyanaz: három oxigénatomból álló gáznemű anyag. Hasznos az ózon, amely a sztratoszférában egy réteget képez, amely megvédi bolygónkon az életet a napsugárzás hatásaitól. Ráadásul nélküle lehetetlen lenne az élet létezése és eredete a Földön.Mindannyian hallottunk már az ózonlyukról - az ózonréteg elvékonyodásáról a klór-fluor-szénhidrogének, metil-bromid, szén-tetraklorid, részlegesen halogénezett klórozott-fluorozott szénhidrogének és egyéb dolgok légkörbe jutása következtében.
De a háromatomos oxigénvegyület toxikusabb a vegyi harci anyagoknál, mint például a klór. Ezért a légkör alsóbb rétegeiben – a troposzférában – található ózon halálos. Ezenkívül a WHO (Egészségügyi Világszervezet) az ózont a küszöbérték nélküli anyagok közé sorolja. Vagyis ennek az anyagnak minden koncentrációja veszélyes az emberi egészségre.
Mi a "hibája" a növényeknek, avagy Hogyan történik a "káros" ózon képződése?
Általában a növények nem hibásak. A troposzférikus ózon megjelenésének, valamint a sztratoszférikus réteg pusztulásának hibája azonban az emberben van, a bolygó ökológiájára gyakorolt pusztító hatásában.Az ózon képződése bolygónk számára normális fotokémiai reakció. Nitrogén-oxidok és illékony szerves vegyületek közötti reakció ultraibolya sugárzásnak kitéve. Így alakult ki évmilliókkal ezelőtt a növények segítségével bolygónknak ez a védőernyője, az ózonréteg.
A növények szerves vegyületeket választanak ki - monoterpének és szeszkviterpének, izoprén és mások. Nekik köszönhetően fenyőtű, vadrozmaring, narancs illata van. Minél melegebben süt a nap, annál erősebben bocsátják ki a növények az illékony szerves vegyületeket, és ennek eredményeként ózon képződik, amely aztán a felső légkörbe emelkedik.
De az a baj, hogy ezek az illékony szerves vegyületek reakcióba lépnek a nitrogén-oxidokkal, amelyek az autók kipufogógázaiban találhatók. Ennek eredményeként amellett, hogy maguk a kipufogógázok jelentenek veszélyt (a nitrogén-oxidok tízszer mérgezőbbek, mint a szén-monoxid), ózon képződik.
A tudósok szerint a növények jelenléte csaknem 60%-kal növeli az ózon mennyiségét a városokban. Tekintettel a nagyvárosokban lévő autók számára, ennek a keletkezett ózonmennyiségnek nincs ideje a sztratoszférába távozni.
Miért veszélyes az ózon?
Mivel kémiailag aktív vegyület - oxidálószer, az ózon a szervezetbe kerülve oxidatív stresszt okoz. Ennek eredményeként lavinaszerű szabad gyökképződés lép fel, amely negatívan hat az élő szervezetekre, degradációjukat okozva.Az ózon elsősorban a légutakat érinti, köhögést, tüdőgyulladást, az asztmás rohamok súlyosbodását, tüdőtágulatot és tüdőödémát okozva. A légúti betegségekre nem hajlamos embereknél az ózon fokozott fáradtságot, hányingert és fejfájást okoz. Emellett fennáll az asztma, hörghurut és egyéb problémák kockázata is.
Az ózon hozzájárul az allergia súlyosbodásához vagy megjelenéséhez. És ami a legfontosabb, az ózon genotoxikus. Ez azt jelenti, hogy mutagén vagy karcinogén. Vagyis az ózon olyan anyag, amely génmutációkat vagy daganatok megjelenését okozza.
Az ózonnak való kitettség a legveszélyesebb a gyermekeket, az időseket, a szív- és érrendszeri betegségekben szenvedőket, valamint – mint fentebb említettük – a légzőszervi problémákkal küzdőket.
Az ózon negatív hatásának – a megbetegedések és mortalitások által okozott veszteségek – gazdasági megnyilvánulása Oroszország esetében csaknem évi 2401 milliárd rubelben fejeződik ki, ami a GDP körülbelül 6%-a. No, és „bónuszként”: az ózon nemcsak az élő szervezeteket, hanem az építőanyagokat, szerkezeteket is tönkreteszi.
Hogyan védheti meg magát az ózontól
Sajnos az életünk úgy van berendezve, hogy a legtöbb ember kénytelen városokban élni. A természeti törvényekkel nehéz szembemenni, az ózonképződés folyamatát pedig nem lehet megállítani. Csak a kipufogógázok mennyiségének csökkentésével csökkentheti a mennyiségét. Igaz, nagyrészt ez is meghaladja a laikusok erejét.A saját és szerettei egészségéért csak annyit tehet, hogy a lehető legkevesebbet tartózkodik a szabad napon, és még inkább nem végez erőteljes fizikai tevékenységet a hőségben: minél melegebben süt a nap, aktívabban megy végbe az ózonképződés folyamata. A maximum a déli órákra esik, a minimum a kora reggeli órákra.
Tanulmányok szerint a 2010-es rendhagyó hőhullám idején az ózonszint a moszkvai régióban elérte az 500 µg/m3-t, a megengedett legnagyobb koncentráció pedig 100 µg/m3. Ez az ózonmennyiség (500 µg/m3) mindössze egy óra alatt megöli a laboratóriumi patkányok 20%-át.
A tűző nap elkerülésére vonatkozó figyelmeztetés nemcsak a városlakókra vonatkozik, hanem a nyári lakosokra is: az ózon több mint 100 kilométeres távolságra terjed a városoktól.