OZON (O 3) je alotropna modifikacija kisika, njegova molekula je sestavljena iz treh atomov kisika in lahko obstaja v vseh treh agregacijskih stanjih. Molekula ozona ima kotno strukturo v obliki enakokrakega trikotnika z vrhom 127 o. Vendar se zaprt trikotnik ne oblikuje in ima molekula verižno strukturo 3 atomov kisika z razdaljo med njimi 0,224 nm. Glede na to molekularno strukturo je dipolni moment 0,55 debye. V elektronski strukturi molekule ozona je 18 elektronov, ki tvorijo mezomerno stabilen sistem, ki obstaja v različnih mejnih stanjih. Mejne ionske strukture odražajo dipolno naravo molekule ozona in pojasnjujejo njeno specifično reakcijsko obnašanje v primerjavi s kisikom, ki tvori radikal z dvema neparnima elektronoma. Molekula ozona je sestavljena iz treh atomov kisika. Kemična formula tega plina je O 3 Reakcija tvorbe ozona: 3O 2 + 68 kcal / mol (285 kJ / mol) ⇄ 2O 3 Molekulska masa ozona - 48 Pri sobni temperaturi je ozon brezbarven plin z značilnim vonjem. Vonj po ozonu čutimo pri koncentraciji 10 -7 M. V tekočem stanju je ozon temno modre barve s tališčem -192,50 C. Trden ozon so črni kristali z vreliščem -111,9 g.C. Pri temperaturi 0 gr. in 1 atm. = 101,3 kPa gostota ozona je 2,143 g/l. V plinastem stanju je ozon diamagneten in je izrinjen iz magnetnega polja, v tekočem stanju pa je šibko paramagneten, t.j. ima svoje magnetno polje in je vlečeno v magnetno polje.

Kemijske lastnosti ozona

Molekula ozona je nestabilna in se pri zadostnih koncentracijah v zraku v normalnih pogojih spontano spremeni v dvoatomski kisik s sproščanjem toplote. Zvišanje temperature in znižanje tlaka povečata hitrost razgradnje ozona. Stik ozona s celo majhnimi količinami organskih snovi, nekaterih kovin ali njihovih oksidov, močno pospeši transformacijo. Kemična aktivnost ozona je zelo visoka, je močan oksidant. Oksidi skoraj vse kovine (z izjemo zlata, platine in iridija) in številne nekovine. Reakcijski produkt je predvsem kisik. Ozon se v vodi raztopi bolje kot kisik in tvori nestabilne raztopine, hitrost njegovega razpada v raztopini pa je 5-8 krat večja kot v plinski fazi kot v plinski fazi (Razumovsky SD, 1990). To očitno ni posledica posebnosti kondenzirane faze, temveč njenih reakcij z nečistočami in hidroksilnim ionom, saj je hitrost razgradnje zelo občutljiva na vsebnost nečistoč in pH. Topnost ozona v raztopinah natrijevega klorida je v skladu s Henryjevim zakonom. S povečanjem koncentracije NaCl v vodni raztopini se topnost ozona zmanjša (Tarunina VN et al., 1983). Ozon ima zelo visoko afiniteto do elektronov (1,9 eV), kar določa njegove lastnosti kot močan oksidant, ki ga prekaša le fluor (Razumovsky SD, 1990).

Biološke lastnosti ozona in njegov vpliv na človeško telo

Zaradi visoke oksidacijske sposobnosti in dejstva, da se prosti kisikovi radikali tvorijo v številnih kemičnih reakcijah, ki se pojavljajo s sodelovanjem ozona, je ta plin izjemno nevaren za ljudi. Kako ozon vpliva na ljudi:

• Draži in poškoduje dihala;
• Vpliva na holesterol v človeški krvi, pri čemer tvori netopne oblike, kar vodi v aterosklerozo;
• Dolgo bivanje v okolju z visoko koncentracijo ozona lahko povzroči moško neplodnost.

V Ruski federaciji je ozon uvrščen v prvi, najvišji razred nevarnosti škodljivih snovi. Navodila za ozon:

• Največja enkratna največja dovoljena koncentracija (MAC m.r.) v atmosferskem zraku naseljenih območij 0,16 mg / m 3
• Povprečna dnevna največja dovoljena koncentracija (MPC d.s.) - 0,03 mg / m 3
• Največja dovoljena koncentracija (MAC) v zraku delovnega območja je 0,1 mg/m 3 (hkrati je prag človekovega vonja približno enak 0,01 mg/m 3).

Visoka toksičnost ozona, in sicer njegova sposobnost učinkovitega uničenja plesni in bakterij, se uporablja za dezinfekcijo. Uporaba ozona namesto razkužil na osnovi klora lahko bistveno zmanjša onesnaževanje okolja s klorom, ki je med drugim nevaren za stratosferski ozon. Stratosferski ozon igra vlogo zaščitnega zaslona za vse življenje na zemlji in preprečuje prodor trdega ultravijoličnega sevanja na zemeljsko površino.

Škodljive in koristne lastnosti ozona

Ozon je prisoten v dveh plasteh ozračja. Troposferski ali prizemni ozon, ki se nahaja v sloju atmosfere, ki je najbližje Zemljini površini - v troposferi - je nevaren. Je škodljiv za ljudi in druge žive organizme. Škodljivo vpliva na drevesa, pridelke. Poleg tega je troposferski ozon ena glavnih »sestavin« mestnega smoga. Hkrati je stratosferski ozon zelo koristen. Uničenje ozonske plasti, ki jo tvori (ozonski zaslon), vodi v dejstvo, da se pretok ultravijoličnega sevanja na zemeljsko površino poveča. Zaradi tega se povečuje število kožnih rakov (vključno z najnevarnejšim tipom melanoma) in primerov sive mrene. Izpostavljenost močnemu ultravijoličnemu sevanju oslabi imunski sistem. Prekomerno UV sevanje je lahko težava tudi za kmetijstvo, saj so nekateri pridelki izjemno občutljivi na UV svetlobo. Hkrati je treba spomniti, da je ozon strupen plin, na ravni zemeljske površine pa je škodljivo onesnaževalo. Poleti se zaradi intenzivnega sončnega sevanja in vročine v zraku tvori predvsem veliko škodljivega ozona.

Interakcija ozona in kisika med seboj. Podobnosti in razlike.

Ozon je alotropna oblika kisika. Alotropija je obstoj istega kemičnega elementa v obliki dveh ali več preprostih snovi. V tem primeru tako ozon (O3) kot kisik (O 2) tvori kemični element O. Pridobivanje ozona iz kisika Praviloma molekularni kisik (O 2) deluje kot izhodišče za proizvodnjo ozona, sam proces pa je opisan z enačbo 3O 2 → 2O 3. Ta reakcija je endotermna in zlahka reverzibilna. Za premik ravnotežja proti ciljnemu produktu (ozonu) se uporabljajo določeni ukrepi. Eden od načinov za proizvodnjo ozona je uporaba obločnega razelektritve. Toplotna disociacija molekul se z naraščanjem temperature močno poveča. Tako je pri T=3000K vsebnost atomskega kisika ~10%. Z uporabo obločnega razelektritve je mogoče doseči temperaturo več tisoč stopinj. Vendar pa se pri visokih temperaturah ozon razgradi hitreje kot molekularni kisik. Da bi to preprečili, lahko ravnotežje premaknemo tako, da najprej segrejemo plin in ga nato nenadoma ohladimo. Ozon je v tem primeru vmesni produkt pri prehodu zmesi O 2 + O v molekularni kisik. Največja koncentracija O 3, ki jo lahko dobimo s tem načinom proizvodnje, doseže 1 %. To zadostuje za večino industrijskih namenov. Oksidacijske lastnosti ozona Ozon je močan oksidant, veliko bolj reaktiven kot dvoatomski kisik. Oksidira skoraj vse kovine in številne nekovine s tvorbo kisika: 2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3 (g) → 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (1) + O 2 (g) Ozon lahko sodeluje v reakcijah zgorevanja, temperatura zgorevanja je višja kot pri zgorevanju v atmosferi dvoatomskega kisika: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 Standardni ozon potencial je 2,07 V, zato je molekula ozona nestabilna in se s sproščanjem toplote spontano spremeni v kisik. Pri nizkih koncentracijah se ozon razgrajuje počasi, pri visokih koncentracijah - z eksplozijo, ker njegova molekula ima odvečno energijo. Segrevanje in stik ozona z zanemarljivimi količinami organskih snovi (hidroksidi, peroksidi, kovine spremenljive valence, njihovi oksidi) močno pospeši transformacijo. Nasprotno, prisotnost majhnih količin dušikove kisline stabilizira ozon, v posodah iz stekla in nekaterih plastičnih ali čistih kovin pa se ozon praktično razgradi pri -78 0 C. Afiniteta ozona za elektron je 2 eV. Samo fluor in njegovi oksidi imajo tako močno afiniteto. Ozon oksidira vse kovine (z izjemo zlata in platine), pa tudi večino drugih elementov. Klor reagira z ozonom in tvori hipoklor OCL. Reakcije ozona z atomskim vodikom so vir tvorbe hidroksilnih radikalov. Ozon ima absorpcijski maksimum v UV območju pri valovni dolžini 253,7 nm z molarnim ekstinkcionim koeficientom: E = 2,900 Na podlagi tega je UV fotometrično določanje koncentracije ozona skupaj z jodometrično titracijo sprejeto kot mednarodni standard. Kisik za razliko od ozona ne reagira s KI.

Topnost ozona in njegova stabilnost v vodnih raztopinah

Hitrost razgradnje ozona v raztopini je 5-8 krat višja kot v plinski fazi. Topnost ozona v vodi je 10-krat večja od topnosti kisika. Po mnenju različnih avtorjev se koeficient topnosti ozona v vodi giblje od 0,49 do 0,64 ml ozona/ml vode. V idealnih termodinamičnih pogojih ravnotežje upošteva Henryjev zakon, t.j. koncentracija nasičene plinske raztopine je sorazmerna njenemu parcialnemu tlaku. C S = B × d × Рi kjer je: С S koncentracija nasičene raztopine v vodi; d je masa ozona; Pi je delni tlak ozona; B je koeficient raztapljanja; Izpolnjevanje Henryjevega zakona za ozon kot metastabilen plin je pogojno. Razpad ozona v plinski fazi je odvisen od parcialnega tlaka. V vodnem okolju potekajo procesi, ki presegajo obseg Henryjevega zakona. Namesto tega v idealnih pogojih velja zakon Gibs-Dukem-Margulesdu. V praksi je običajno topnost ozona v vodi izraziti z razmerjem med koncentracijo ozona v tekočem mediju in koncentracijo ozona v plinski fazi: nasičenost ozona je odvisna od temperature in kakovosti vode, saj se organske in anorganske nečistoče spreminjajo. pH medija. Pod enakimi pogoji v vodi iz pipe je koncentracija ozona 13 mg/l, v bidestilirani vodi - 20 mg/l. Razlog za to je precejšen razpad ozona zaradi različnih ionskih nečistoč v pitni vodi.

Razpad ozona in razpolovna doba (t 1/2)

V vodnem okolju je razpad ozona močno odvisen od kakovosti vode, temperature in pH okolja. Povečanje pH medija pospešuje razpad ozona in hkrati zmanjšuje koncentracijo ozona v vodi. Podobni procesi se pojavljajo z naraščanjem temperature. Razpolovna doba ozona v bidestilirani vodi je 10 ur, v demineralizirani vodi - 80 minut; v destilirani vodi - 120 minut. Znano je, da je razgradnja ozona v vodi zapleten proces reakcij radikalnih verig: največjo količino ozona v vodnem vzorcu opazimo v 8-15 minutah. Po 1 uri v raztopini opazimo samo proste kisikove radikale. Med njimi je najpomembnejši hidroksilni radikal (OH') (Staehelin G., 1985), kar je treba upoštevati pri uporabi ozonizirane vode v terapevtske namene. Ker se v klinični praksi uporabljata ozonizirana voda in ozonirana fiziološka raztopina, smo te ozonirane tekočine ovrednotili glede na koncentracije, ki se uporabljajo v domači medicini. Glavne metode analize so bile jodometrična titracija in intenzivnost kemiluminiscence z uporabo biokemiluminometra BKhL-06 (proizvajalca Nižni Novgorod) (Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). Pojav kemiluminiscence je povezan z rekombinacijskimi reakcijami prostih radikalov, ki nastanejo pri razgradnji ozona v vodi. Pri obdelavi 500 ml bi- ali destilirane vode z mehurčki z mešanico plina ozon-kisik s koncentracijo ozona v območju 1000-1500 μg/l in pretokom plina 1 l/min za 20 minut se zazna kemiluminiscenca v 160 minutah. Poleg tega je v bidestilirani vodi intenzivnost luminiscence bistveno višja kot v destilirani vodi, kar je razloženo s prisotnostjo nečistoč, ki dušijo luminiscenco. Topnost ozona v raztopinah NaCl upošteva Henryjev zakon, t.j. zmanjšuje z naraščajočo koncentracijo soli. Fiziološko raztopino smo 15 minut obdelali z ozonom v koncentraciji 400, 800 in 1000 μg/l. Skupna intenzivnost sijaja (v mv) se je povečevala z naraščajočo koncentracijo ozona. Trajanje žara je 20 minut. To je posledica hitrejše rekombinacije prostih radikalov in s tem gašenja sijaja zaradi prisotnosti nečistoč v fiziološki raztopini. Kljub visokemu oksidacijskemu potencialu ima ozon visoko selektivnost, kar je posledica polarne strukture molekule. Spojine, ki vsebujejo proste dvojne vezi (-C=C-), takoj reagirajo z ozonom. Posledično so nenasičene maščobne kisline, aromatske aminokisline in peptidi, zlasti tisti, ki vsebujejo SH skupine, občutljivi na ozon. Po Krigeju (1953) (citirano po Vieban R. 1994) je primarni produkt interakcije molekule ozona z bioorganskimi substrati 1-3 dipolarna molekula. Ta reakcija je glavna pri interakciji ozona z organskimi substrati pri pH< 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 glavni cilj ozonoterapije je: "Spodbujanje in reaktivacija metabolizma kisika brez motenj redoks sistemov", kar pomeni, da mora biti pri izračunu odmerkov za sejo ali tečaj terapevtski učinek ozona v mejah, v katerih so radikalni metaboliti kisika ali presežek peroksida encimsko usklajeni" (Z Rilling, R. Fiban 1996 v knjigi. Praksa ozonoterapije). V tuji medicinski praksi se za parenteralno dajanje ozona uporabljajo predvsem velika in majhna avtohemoterapija. Pri izvajanju obsežne avtohemoterapije se pacientu odvzeta kri temeljito zmeša z določeno količino plinske mešanice kisik-ozon in takoj po kapljicah vbrizga nazaj v veno istega bolnika. Z majhno avtohemoterapijo se ozonizirana kri injicira intramuskularno. Terapevtski odmerek ozona se v tem primeru vzdržuje zaradi fiksnih količin plina in koncentracije ozona v njem.

O znanstvenih dosežkih domačih znanstvenikov so začeli redno poročati na mednarodnih kongresih in simpozijih

• 1991 - Kuba, Havana,
• 1993 - ZDA San Francisco,
• 1995 - France Lille,
• 1997 - Japonska, Kjoto,
• 1998 - Avstrija, Salzburg,
• 1999 – Nemčija, Baden-Baden,
• 2001 - Anglija, London,
• 2005 - Francija, Strasbourg,
• 2009 - Japonska, Kjoto,
• 2010 - Španija, Madrid
• 2011 Turčija (Istanbul), Francija (Pariz), Mehika (Cancun)
• 2012 - Španija Madrid

Kliniki v Moskvi in ​​Nižnjem Novgorodu so postali znanstvena središča za razvoj ozonske terapije v Rusiji. Zelo kmalu so se jim pridružili znanstveniki iz Voroneža, Smolenska, Kirova, Novgoroda, Jekaterinburga, Saranska, Volgograda, Iževska in drugih mest. Širjenje ozonoterapevtskih tehnologij je zagotovo pripomoglo k rednemu izvajanju vseruskih znanstvenih in praktičnih konferenc z mednarodno udeležbo, ki se od leta 1992 organizirajo na pobudo Združenja ruskih ozonoterapevtov v Nižnjem Novgorodu in zbirajo strokovnjake iz vse države.

Vseruske znanstvene in praktične konference z mednarodno udeležbo o ozonski terapiji

I - "OZON V BIOLOGIJI IN MEDICINI" - 1992., N.Novgorod II - "OZON V BIOLOGIJI IN MEDICINI" - 1995., N.Novgorod III - "OZON IN METODE EFERENTNE TERAPIJE" - 1998., N.Novgorod IV - "OZON IN METODE EFERENTNE TERAPIJE" - 2000., N.Novgorod V - "OZON V BIOLOGIJI IN MEDICINI" - 2003., N.Novgorod VI - "OZON V BIOLOGIJI IN MEDICINI" - 2005., N.Novgorod“I konferenca o ozonoterapiji Azijsko-evropske zveze ozonoterapevtov in proizvajalcev medicinske opreme”– 2006., Bolshoe Boldino, regija Nižni Novgorod VII - "OZON V BIOLOGIJI IN MEDICINI" - 2007., N.Novgorod U111 – "Ozon, reaktivne kisikove vrste in metode intenzivne nege v medicini" - 2009, Nižni Novgorod Do leta 2000 je ruska šola ozonoterapije končno oblikovala svoj, drugačen od evropskega, pristop k uporabi ozona kot terapevtskega sredstva. Glavne razlike so široka uporaba fiziološke raztopine kot nosilca ozona, uporaba bistveno nižjih koncentracij in odmerkov ozona, razvite tehnologije za ekstrakorporalno obdelavo velikih količin krvi (ozoniziran kardiopulmonalni bypass), individualna izbira odmerkov in koncentracij ozona. ozon pri sistemskem zdravljenju z ozonom. Želja večine ruskih zdravnikov po uporabi najnižjih učinkovitih koncentracij ozona odraža osnovno načelo medicine - "ne škodi". Varnost in učinkovitost ruskih metod ozonoterapije je bila večkrat potrjena in dokazana na različnih področjih medicine. Kot rezultat dolgoletnih temeljnih kliničnih raziskav znanstvenikov iz Nižnjega Novgoroda je bila »ugotovljena neznana pravilnost pri oblikovanju prilagoditvenih mehanizmov telesa sesalcev ob sistemski izpostavljenosti nizkim terapevtskim odmerkom ozona, ki je v tem, da sprožilec je učinek ozona na pro- in antioksidativno ravnovesje telesa in je posledica zmernega intenziviranja reakcij prostih radikalov, kar posledično poveča aktivnost encimskih in neencimskih komponent antioksidantnega obrambnega sistema. ”(Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P.), za katero so avtorji prejeli odkritje (Diploma št. 309 z dne 16. maja 2006). V delih domačih znanstvenikov so bile razvite nove tehnologije in vidiki uporabe ozona v terapevtske namene:

• Široka uporaba fiziološke raztopine (0,9 % raztopina NaCl) kot nosilca raztopljenega ozona
• Uporaba relativno nizkih koncentracij in odmerkov ozona za sistemsko izpostavljenost (intravaskularno in intraintestinalno dajanje)
• Intraosalne infuzije ozoniziranih raztopin
• Intrakoronarna uporaba ozoniranih kardioplegičnih raztopin
• Popolna ekstrakorporalna ozonska obdelava velikih količin krvi med kardiopulmonalnim obvodom
• Terapija z nizkim pretokom ozona
• Intraportalna uporaba ozoniziranih raztopin
• Uporaba ozona v prizorišču operacij
• Spremljanje sistemske ozonoterapije z biokemičnimi kontrolnimi metodami

V letih 2005-2007 prvič v svetovni praksi v Rusiji je ozonoterapija dobila uradni status na državni ravni v obliki odobritve s strani Ministrstva za zdravje in socialni razvoj Ruske federacije novih medicinskih tehnologij za uporabo ozona v dermatologiji in kozmetologiji, porodništvo in ginekologija ter travmatologija. Trenutno v naši državi poteka aktivno delo za širjenje in uvajanje metode ozonoterapije. Analiza ruskih in evropskih izkušenj z ozonoterapijo nam omogoča, da naredimo pomembne zaključke:

1. Ozonoterapija je metoda terapevtskega učinka brez zdravil, ki omogoča doseganje pozitivnih rezultatov pri patologijah različnega izvora.
2. Biološki učinek parenteralno danega ozona se kaže na ravni nizkih koncentracij in odmerkov, kar spremljajo klinično izraziti pozitivni terapevtski učinki, ki imajo izrazito odvisnost od odmerka.
3. Izkušnje ruske in evropske šole ozonoterapije kažejo, da uporaba ozona kot terapevtskega sredstva znatno poveča učinkovitost zdravljenja z zdravili, v nekaterih primerih pa omogoča nadomestitev ali zmanjšanje farmakološke obremenitve bolnika. V ozadju ozonske terapije se obnovijo pacientove lastne reakcije, odvisne od kisika, in procesi obolelega organizma.
4. Tehnične zmogljivosti sodobnih medicinskih ozonatorjev z izjemno natančnimi dozirnimi zmogljivostmi omogočajo uporabo ozona v območju nizkih terapevtskih koncentracij, podobnih običajnim farmakološkim sredstvom.

DEFINICIJA

ozon je alotropna modifikacija kisika. V normalnem stanju je svetlo moder plin, v tekočem stanju je temno moder, v trdnem stanju pa temno vijoličen (do črn).

Lahko ostane v stanju prehlajene tekočine do temperature (-250 o C). slabo topen v vodi, bolje v ogljikovem tetrakloridu in različnih fluorokloroogljikih. Zelo močan oksidant.

Kemična formula ozona

Kemična formula ozona- O 3 . Kaže, da molekula te snovi vsebuje tri atome kisika (Ar = 16 a.m.u.). Po kemični formuli lahko izračunate molekulsko maso ozona:

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

Strukturna (grafična) formula ozona

Bolj ilustrativno je strukturna (grafična) formula ozona. Prikazuje, kako so atomi povezani med seboj znotraj molekule (slika 1).

riž. 1. Struktura molekule ozona.

Elektronska formula , ki prikazuje porazdelitev elektronov v atomu po energijskih podravneh, je prikazana spodaj:

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

Prav tako kaže, da kisik, ki sestavlja ozon, spada med elemente p-družine, pa tudi število valenčnih elektronov – na zunanji energijski ravni je 6 elektronov (3s 2 3p 4).

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

Vaja	Masni delež vodika v kombinaciji s silicijem je 12,5%. Izpeljite empirično formulo spojine in izračunajte njeno molsko maso.
Odločitev	Izračunajte masni delež silicija v spojini: ω(Si) = 100% - ω(H) = 100% - 12,5% = 87,5% Število molov elementov, ki sestavljajo spojino, označimo z "x" (silicij) in "y" (vodik). Nato bo molsko razmerje videti tako (vrednosti ​​​relativnih atomskih mas, vzete iz periodnega sistema D.I. Mendelejeva, bodo zaokrožene na cela števila): 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 To pomeni, da bo formula za združevanje silicija z vodikom videti kot SiH 4. To je silicijev hidrid.
Odgovori	SiH4

PRIMER 2

Vaja	V spojini kalija, klora in kisika so masni deleži elementov enaki 31,8 %, 29 %, 39,2 %. Nastavite najpreprostejšo sestavljeno formulo.
Odločitev	Masni delež elementa X v molekuli sestave HX se izračuna po naslednji formuli: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 % Število molov elementov, ki sestavljajo spojino, označimo z "x" (kalij), "y" (klor) in "z" (kisik). Nato bo molsko razmerje videti tako (vrednosti ​​​relativnih atomskih mas, vzete iz periodnega sistema D.I. Mendelejeva, bodo zaokrožene na cela števila): 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 To pomeni, da bo formula spojine kalija, klora in kisika videti kot KClO 3. To je bertoletova sol.
Odgovori	KClO 3

OZON O3 (iz grškega vonja po ozonu) je alotropna modifikacija kisika, ki lahko obstaja v vseh treh agregacijskih stanjih. Ozon je nestabilna spojina in tudi pri sobni temperaturi se počasi razgradi v molekularni kisik, vendar ozon ni radikal.

Fizične lastnosti

Molekulska masa = 47,9982 g/mol. Plinasti ozon ima gostoto 2,144 10-3 g/cm3 pri tlaku 1 atm in 29°C.

Ozon je posebna snov. Je izredno nestabilen in se z naraščajočo koncentracijo zlahka nesorazmerja po splošni shemi: 2O3 -> 3O2 V plinasti obliki ima ozon modrikast odtenek, ki je opazen, ko je vsebnost ozona v zraku 15-20%.

Ozon je v normalnih pogojih plin ostrega vonja. Pri zelo nizkih koncentracijah vonj ozona zaznamo kot prijetno svežino, z naraščajočo koncentracijo pa postane neprijeten. Vonj zamrznjenega perila je vonj po ozonu. Na to se je enostavno navaditi.

Njegova glavna količina je koncentrirana v tako imenovanem "ozonskem pasu" na nadmorski višini 15-30 km. Na površini zemlje je koncentracija ozona veliko manjša in popolnoma varna za živa bitja; obstaja celo mnenje, da njegova popolna odsotnost negativno vpliva tudi na uspešnost osebe.

Pri koncentracijah okoli 10 MPC se ozon zelo dobro počuti, po nekaj minutah pa občutek skoraj popolnoma izgine. To je treba upoštevati pri delu z njim.

Vendar pa ozon zagotavlja tudi ohranjanje življenja na Zemlji, ker. Ozonska plast zadržuje za žive organizme in rastline najbolj škodljiv del UV sevanja Sonca z valovno dolžino manj kot 300 nm, skupaj s CO2 absorbira infrardeče sevanje Zemlje in preprečuje njeno ohlajanje.

Ozon je v vodi bolj topen kot kisik. V vodi se ozon razgradi veliko hitreje kot v plinski fazi, prisotnost nečistoč, predvsem kovinskih ionov, pa izjemno močno vpliva na hitrost razgradnje.

Slika 1. Razgradnja ozona v različnih vrstah vode pri temperaturi 20°C (1 - bidestilat; 2 - destilat; 3 - voda iz pipe; 4 - filtrirana jezerska voda)

Silikagel in aluminijev gel dobro adsorbira ozon. Pri delnem tlaku ozona, na primer 20 mm Hg. Art., in pri 0 ° C silikagel absorbira približno 0,19 % ozona po masi. Pri nizkih temperaturah adsorpcija opazno oslabi. V adsorbiranem stanju je ozon zelo stabilen. Ionizacijski potencial ozona je 12,8 eV.

Kemijske lastnosti ozona

Razlikujejo se po dveh glavnih značilnostih - nestabilnosti in oksidacijski sposobnosti. Pomešan z zrakom v majhnih koncentracijah se razpada razmeroma počasi, z dvigom temperature pa se njegova razgradnja pospeši in postane zelo hitra pri temperaturah nad 100 °C.

Prisotnost NO2, Cl v zraku, pa tudi katalitični učinek kovinskih oksidov - srebra, bakra, železa, mangana - pospešujeta razgradnjo ozona. Ozon ima tako močne oksidativne lastnosti, ker se eden od atomov kisika zelo zlahka odcepi od njegove molekule. Z lahkoto prehaja v kisik.

Ozon oksidira večino kovin pri običajnih temperaturah. Kisle vodne raztopine ozona so precej stabilne, v alkalnih raztopinah se ozon hitro uniči. Kovine s spremenljivo valenco (Mn, Co, Fe itd.), številni oksidi, peroksidi in hidroksidi učinkovito uničujejo ozon. Večina kovinskih površin je prekrita z oksidnim filmom v najvišjem valenčnem stanju kovine (na primer PbO2, AgO ali Ag2O3, HgO).

Ozon oksidira vse kovine, razen kovin zlata in platinske skupine, reagira z večino drugih elementov, razgrajuje vodikove halogenide (razen HF), pretvarja nižje okside v višje itd.

Ne oksidira zlata, platine, iridija, zlitine 75% Fe + 25% Cr. Pretvori črni svinčev sulfid PbS v beli sulfat PbSO4, arzenov anhidrid As2O3 v arzen As2O5 itd.

Reakcija ozona s kovinskimi ioni spremenljive valence (Mn, Cr in Co) je nedavno našla praktično uporabo za sintezo intermediatov za barvila, vitamina PP (izonikotinska kislina) itd. Mešanice soli mangana in kroma v kisli raztopini, ki vsebuje oksidativne spojine (na primer metilpiridini) oksidira ozon. V tem primeru ioni Cr3+ prehajajo v Cr6+ in oksidirajo metilpiridine le pri metilnih skupinah. V odsotnosti kovinskih soli se uniči pretežno aromatično jedro.

Ozon reagira tudi s številnimi plini, ki so prisotni v ozračju. Vodikov sulfid H2S v kombinaciji z ozonom sprošča prosto žveplo, žveplov anhidrid SO2 se spremeni v žveplov SO3; dušikov oksid N2O - v NO se dušikov oksid NO hitro oksidira v NO2, nato pa NO2 reagira tudi z ozonom in na koncu nastane N2O5; amoniak NH3 - v dušikovo amonijevo sol NH4NO3.

Ena najpomembnejših reakcij ozona z anorganskimi snovmi je njegova razgradnja kalijevega jodida. Ta reakcija se pogosto uporablja za kvantitativno določanje ozona.

V nekaterih primerih ozon reagira tudi s trdnimi snovmi in tvori ozonide. Izolirani so ozonidi alkalijskih kovin, zemeljskoalkalijskih kovin: stroncij, barij, temperatura njihove stabilizacije pa narašča v navedeni seriji; Ca(O3) 2 je stabilen pri 238 K, Ba(O3) 2 pri 273 K. Ozonidi se razgradijo v superperoksid, na primer NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Pri reakcijah ozona z organskimi spojinami nastajajo tudi različni ozonidi.

Ozon oksidira številne organske snovi, nasičene, nenasičene in ciklične ogljikovodike. Objavljenih je bilo veliko del o preučevanju sestave reakcijskih produktov ozona z različnimi aromatičnimi ogljikovodiki: benzenom, ksileni, naftalenom, fenantrenom, antracenom, benzantracenom, difenilaminom, kinolinom, akrilno kislino itd. Beli indigo in številne druge organske. barvil, zaradi katerih se uporablja tudi za beljenje tkanin.

Hitrost reakcije ozona z dvojno vezjo C=C je 100.000-krat hitrejša od reakcijske hitrosti ozona z enojno vezjo C-C. Zato na gume in gume vpliva predvsem ozon. Ozon reagira z dvojno vezjo in tvori vmesni kompleks:

Ta reakcija poteka precej hitro že pri temperaturah pod 0°C. V primeru nasičenih spojin je ozon iniciator običajne oksidacijske reakcije:

Zanimiva je interakcija ozona z nekaterimi organskimi barvili, ki v prisotnosti ozona v zraku močno fluorescirajo. To so na primer eihrozin, riboflavin in luminol (triaminoftalhidrazid), predvsem pa rodamin-B in njemu podoben rodamin-C.

Visoke oksidacijske lastnosti ozona, uničenje organskih snovi in ​​oksidacije kovin (zlasti železa) v netopno obliko, sposobnost razgradnje vodotopnih plinastih spojin, nasičenost vodnih raztopin s kisikom, nizka obstojnost ozona v vodi in samouničenje njegovih nevarnih lastnosti za ljudi - vse to v kombinaciji naredi ozon najbolj privlačno snov za pripravo sanitarne vode in čiščenje različnih odplak.

Sinteza ozona

Ozon nastane v plinastem mediju, ki vsebuje kisik, če nastanejo pogoji, pod katerimi kisik disociira na atome. To je možno pri vseh oblikah električnega razelektritve: sijaj, lok, iskra, korona, površinska, pregradna, brezelektrična itd. Glavni vzrok disociacije je trk molekularnega kisika z elektroni, pospešenimi v električnem polju.

Poleg razelektritve disociacijo kisika povzročajo UV sevanje z valovno dolžino manj kot 240 nm in različni visokoenergetski delci: alfa, beta, gama delci, rentgenski žarki itd. Ozon nastaja tudi z elektrolizo vode.

V skoraj vseh virih nastajanja ozona obstaja skupina reakcij, zaradi katerih se ozon razgradi. Motijo ​​nastajanje ozona, vendar res obstajajo in jih je treba upoštevati. To vključuje toplotno razgradnjo v volumnu in na stenah reaktorja, njegove reakcije z radikali in vzbujenimi delci, reakcije z dodatki in nečistočami, ki lahko pridejo v stik s kisikom in ozonom.

Celoten mehanizem je sestavljen iz velikega števila reakcij. Prave instalacije, ne glede na to, po katerem principu delujejo, kažejo visoke stroške energije za proizvodnjo ozona. Učinkovitost generatorja ozona je odvisna od tega, kakšna - polna ali aktivna - moč je izračunana na enoto mase ustvarjenega ozona.

pregradni izpust

Pregradno razelektritev razumemo kot razelektritev, ki nastane med dvema dielektrikoma ali dielektrikom in kovino. Ker je električni tokokrog prekinjen z dielektrikom, se napajanje napaja samo z izmeničnim tokom. Ozonator, ki je blizu sodobnim, je prvič predlagal Siemens leta 1897.

Pri nizki moči ozonizatorja ni mogoče ohladiti, saj se sproščena toplota odnese s tokom kisika in ozona. V industrijski proizvodnji se ozon sintetizira tudi v obločnih ozonizatorjih (plazemske gorilnike), v žarečih generatorjih ozona (laserji) in površinskih razelektritvah.

Fotokemijska metoda

Večina ozona, proizvedenega na Zemlji, nastane v naravi s fotokemičnimi procesi. V praktični človeški dejavnosti imajo metode fotokemične sinteze manjšo vlogo kot sinteze pri pregradnem izpustu. Glavno področje njihove uporabe je pridobivanje srednjih in nizkih koncentracij ozona. Takšne koncentracije ozona so potrebne na primer pri preskušanju odpornosti gumijastih izdelkov proti razpokanju pod vplivom atmosferskega ozona. V praksi se za proizvodnjo ozona po tej metodi uporabljajo živosrebrne in ksenonske ekscimerne sijalke.

Metoda elektrolitske sinteze

Prva omemba nastajanja ozona v elektrolitskih procesih sega v leto 1907. Vendar mehanizem njegovega nastanka doslej ostaja nejasen.

Običajno se kot elektrolit uporabljajo vodne raztopine perklorovodikove ali žveplove kisline, elektrode so izdelane iz platine. Uporaba kislin, označenih z O18, je pokazala, da se pri tvorbi ozona ne odpovejo kisiku. Zato bi morala bruto shema upoštevati samo razgradnjo vode:

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

z možno vmesno tvorbo ionov ali radikalov.

Nastajanje ozona pod vplivom ionizirajočega sevanja

Ozon nastaja v številnih procesih, ki jih spremlja vzbujanje molekule kisika bodisi s svetlobo bodisi z električnim poljem. Pri obsevanju kisika z ionizirajočim sevanjem se lahko pojavijo tudi vzbujene molekule in opazimo nastanek ozona. Nastajanje ozona pod delovanjem ionizirajočega sevanja še ni bilo uporabljeno za sintezo ozona.

Nastajanje ozona v mikrovalovnem polju

Ko smo skozi mikrovalovno polje spustili curek kisika, smo opazili nastanek ozona. Ta proces je bil malo raziskan, čeprav se generatorji, ki temeljijo na tem pojavu, pogosto uporabljajo v laboratorijski praksi.

Uporaba ozona v vsakdanjem življenju in njegov vpliv na človeka

Ozoniranje vode, zraka in drugih snovi

Ozonirana voda ne vsebuje strupenih halometanov - tipičnih nečistoč sterilizacije vode s klorom. Postopek ozoniranja poteka v penečih kopelih ali mešalnikih, v katerih vodo, prečiščeno iz suspenzij, mešamo z ozoniziranim zrakom ali kisikom. Pomanjkljivost postopka je hitro uničenje O3 v vodi (razpolovna doba 15-30 minut).

Ozoniranje se uporablja tudi v živilski industriji za sterilizacijo hladilnikov, skladišč, odpravljanje neprijetnih vonjav; v medicinski praksi - za dezinfekcijo odprtih ran in zdravljenje nekaterih kroničnih bolezni (trofične razjede, glivične bolezni), ozoniranje venske krvi, fiziološke raztopine.

Sodobni ozonizatorji, pri katerih ozon nastaja z električnim razelektritvijo v zraku ali v kisiku, so sestavljeni iz generatorjev ozona in napajalnikov ter so sestavni del ozonatorjev, ki poleg ozonizatorjev vključujejo tudi pomožne naprave.

Trenutno je ozon plin, ki se uporablja v tako imenovanih ozonskih tehnologijah: čiščenje in priprava pitne vode, čiščenje odpadnih voda (gospodinjske in industrijske odpadne vode), odpadni plini itd.

Glede na tehnologijo uporabe ozona je lahko produktivnost generatorja ozona od delčkov grama do desetine kilogramov ozona na uro. Za plinsko sterilizacijo medicinskih instrumentov in manjše opreme se uporabljajo posebni ozonizatorji. Sterilizacija se izvaja v umetno navlaženem ozonsko-kiskovem okolju, ki napolni sterilizacijsko komoro. Sterilizacijski cikel je sestavljen iz stopnje zamenjave zraka v sterilizacijski komori z navlaženo mešanico ozon-kisika, stopnje sterilizacijske izpostavljenosti in stopnje zamenjave zmesi ozon-kisik v komori z mikrobiološko prečiščenim zrakom.

Ozonizatorji, ki se uporabljajo v medicini za ozonoterapijo, imajo širok razpon regulacije koncentracije zmesi ozon-kisik. Zagotovljena natančnost ustvarjene koncentracije zmesi ozon-kisik je nadzorovana s sistemom avtomatizacije ozonizatorja in se samodejno vzdržuje.

Biološki učinek ozona

Biološki učinek ozona je odvisen od načina njegove uporabe, odmerka in koncentracije. Številni njegovi učinki se zdijo v različnih stopnjah v različnih koncentracijskih območjih. Osnova terapevtskega učinka ozonske terapije je uporaba mešanic ozon-kisik. Visok redoks potencial ozona povzroča njegov sistemski (obnova homeostaze kisika) in lokalni (izrazito razkužilo) terapevtski učinek.

Ozon je kot antiseptično sredstvo prvič uporabil A. Wolff leta 1915 za zdravljenje okuženih ran. V zadnjih letih se ozonoterapija uspešno uporablja na skoraj vseh področjih medicine: v urgentni in gnojni kirurgiji, splošni in infekcijski terapiji, ginekologiji, urologiji, gastroenterologiji, dermatologiji, kozmetologiji itd. Uporaba ozona je posledica njegovega edinstvenega spektra. učinkov na telo, vklj. imunomodulatorno, protivnetno, baktericidno, protivirusno, fungicidno itd.

Vendar pa ni mogoče zanikati, da metode uporabe ozona v medicini kljub očitnim prednostim v številnih bioloških kazalnikih še niso bile široko uporabljene. Po literaturnih podatkih so visoke koncentracije ozona absolutno baktericidne za skoraj vse seve mikroorganizmov. Zato se ozon v klinični praksi uporablja kot univerzalni antiseptik pri sanaciji infekcijskih in vnetnih žarišč različne etiologije in lokalizacije.

V literaturi obstajajo podatki o povečani učinkovitosti antiseptičnih pripravkov po ozoniranju pri zdravljenju akutnih gnojnih kirurških bolezni.

Sklepi o domači uporabi ozona

Najprej je treba brezpogojno potrditi dejstvo uporabe ozona v praksi zdravljenja na številnih področjih medicine, kot terapevtsko in razkuževalno sredstvo, vendar še ni mogoče govoriti o njegovi široki uporabi.

Ozon zaznava oseba z najmanj škodljivimi alergijskimi manifestacijami. In tudi če je v literaturi mogoče najti omembo individualne intolerance na O3, potem teh primerov ni mogoče primerjati na primer s klornimi in drugimi halogeniranimi antibakterijskimi zdravili.

Ozon je triatomski kisik in je okolju najbolj prijazen. Kdo ne pozna njegovega vonja po "svežini" - v vročih poletnih dneh po nevihti?! Njegovo stalno prisotnost v zemeljskem ozračju doživlja vsak živi organizem.

Pregled temelji na gradivu z interneta.

Ozon je plinasta snov, ki je modifikacija kisika (sestavljen je iz treh njegovih atomov). V ozračju je vedno prisoten, prvič pa ga je leta 1785 med preučevanjem delovanja iskre na zraku odkril nizozemski fizik Van Marum. Leta 1840 je nemški kemik Christian Friedrich Schönbein potrdil ta opažanja in predlagal, da je odkril nov element, ki mu je dal ime "ozon" (iz grščine ozon - diši). Leta 1850 so ugotovili visoko aktivnost ozona kot oksidacijskega sredstva in njegovo sposobnost dodajanja dvojnim vezjem v reakcijah s številnimi organskimi spojinami. Obe lastnosti ozona sta kasneje našli široko praktično uporabo. Vendar vrednost ozona ni omejena na ti dve lastnosti. Ugotovljeno je bilo, da ima številne dragocene lastnosti kot razkužilo in deodorant.
Prvič je bil ozon uporabljen v sanitarijah kot sredstvo za razkuževanje pitne vode in zraka. Ruski znanstveniki so bili med prvimi raziskovalci procesov ozoniranja. Že leta 1874 je ustvarjalec prve šole (ruskih) higienikov, profesor A.D. Dobroye shvin, predlagal ozon kot najboljše sredstvo za razkuževanje pitne vode in zraka pred patogeno mikrofloro. Prej, leta 1886, je N.K. Keldysh izvedel raziskavo o baktericidnem delovanju ozona. in ga priporočil kot zelo učinkovito razkužilo. Raziskave ozona so bile še posebej razširjene v 20. stoletju. In že leta 1911 je bila v St. zaživela prva ozonska vodovodna postaja v Evropi. , v oksidacijskih procesih kemične industrije itd.
Področja in obsegi uporabe ozona so se v zadnjem desetletju hitro povečali. Trenutno so najpomembnejše uporabe ozona: čiščenje in dezinfekcija pitne in industrijske vode, pa tudi gospodinjskih in fekalnih ter industrijskih odplak za zmanjšanje biološke potrebe po kisiku (BPK), beljenje, nevtralizacija škodljivih strupenih snovi (cianidov). , fenoli, merkaptani), odpravljanje neprijetnih vonjav, dezodoracija in čiščenje zraka različnih industrij, ozoniranje v klimatskih sistemih, skladiščenje hrane, sterilizacija embalaže in previjalnih materialov v farmacevtski industriji, terapija in medicinska preventiva različnih bolezni itd.
V zadnjih letih se je uveljavila še ena lastnost ozona - sposobnost povečanja biološke vrednosti živalske krme in hrane za ljudi, kar je omogočilo uporabo ozona pri predelavi, pripravi in ​​shranjevanju krme in različnih proizvodov. Zato je razvoj tehnologij ozoniranja v kmetijski proizvodnji, zlasti v perutninarstvu, zelo obetaven.

Fizikalne lastnosti ozona

Ozon je zelo aktivna, alotropna oblika kisika; pri običajnih temperaturah je svetlo moder plin z značilnim ostrim vonjem (vonj se organoleptično čuti pri koncentraciji ozona 0,015 mg/m3 zraka). V tekoči fazi ima ozon indigo-modro barvo, v trdni fazi pa gosto vijolično-modrikasto barvo, plast ozona debeline 1 mm je praktično neprozorna. Ozon nastane iz kisika, medtem ko absorbira toploto, in obratno, ko se razgradi, preide v kisik, pri čemer se sprosti toplota (podobno kot pri zgorevanju). Ta postopek lahko zapišemo v naslednji obliki:
eksotermna reakcija
2 oz \u003d ZO2 + 68 kcal
Endotermna reakcija

Hitrost teh reakcij je odvisna od temperature, tlaka in koncentracije ozona. Pri normalni temperaturi in tlaku reakcije potekajo počasi, pri povišanih temperaturah pa se razgradnja ozona pospeši.
Tvorba ozona pod delovanjem energije različnih sevanj je precej zapletena. Primarni procesi za tvorbo ozona iz kisika lahko potekajo različno, odvisno od količine uporabljene energije.
Vzbujanje molekule kisika se pojavi pri energiji elektronov 6,1 eV; tvorba molekularnih kisikovih ionov - pri energiji elektronov 12,2 eV; disociacija v kisiku - pri energiji elektronov 19,2 eV. Vse proste elektrone zajamejo molekule kisika, kar povzroči nastanek negativnih kisikovih ionov. Po vzbujanju molekule pride do reakcije nastajanja ozona.
Pri energiji elektronov 12,2 eV, ko nastanejo ioni molekularnega kisika, ne opazimo sproščanja ozona, pri energiji elektronov 19,2 eV, ko sta vključena tako atom kot kisikov ion, pa nastane ozon. Ob tem nastajajo pozitivni in negativni kisikovi ioni. Mehanizem razpada ozona*, ki vključuje homogene in heterogene sisteme, je zapleten in odvisen od pogojev. Razgradnjo ozona v homogenih sistemih pospešujejo plinasti dodatki (dušikovi oksidi, klor itd.), v heterogenih sistemih pa kovine (živo srebro, srebro, baker itd.) in kovinski oksidi (železo, baker, nikelj, svinec itd.). ). Pri visokih koncentracijah ozona pride do reakcije z eksplozijo. Pri koncentraciji ozona do 10 % ne pride do eksplozivne razgradnje. Nizke temperature pomagajo ohranjati ozon. Pri temperaturah okoli -183°C lahko tekoči ozon shranjujemo dlje časa brez opazne razgradnje. Hitro segrevanje do vrelišča (-119°C) ali hitro ohlajanje ozona lahko povzroči eksplozijo. Zato je poznavanje lastnosti ozona in upoštevanje previdnostnih ukrepov zelo pomembno pri delu z njim. Tabela 1 prikazuje glavne fizikalne lastnosti ozona.
V plinastem stanju je ozon diamagneten, medtem ko je v tekočem stanju šibko paramagneten. Ozon se dobro raztopi v eteričnih oljih, terpentinu, ogljikovem tetrakloridu. Njegova topnost v vodi je več kot 15-krat večja od kisika.
Molekula ozona, kot je bilo že omenjeno, je sestavljena iz treh atomov kisika in ima asimetrično trikotno strukturo, za katero je značilen topel kot na vrhu (116,5 °) in enake jedrske razdalje (1,28 ° A) s povprečno energijo vezave (78 kcal / mol) in šibko izraženo polarnost (0,58).

Osnovne fizikalne lastnosti ozona

Indikator	Pomen
Molekularna teža	47,998
Specifična teža po zraku	1,624
Gostota pri NTD	2,1415 g/l
Obseg na NTD	506 cm3/g
Temperatura taljenja	-192,5°C
Temperatura vrelišča	-111,9°С
Kritična temperatura	-12,1°C
kritični pritisk	54,6 atm
Kritični volumen	147,1 cm3/mol
Viskoznost pri NTD	127- KG * pavze
Toplota tvorbe (18°C)	34,2 kcal/mol
Toplota izhlapevanja (-112° С)	74,6 kcal/mol
Toplota raztopine (HgO, 18°C)	3,9 kcal/mol
Ionizacijski potencial	12,8 eV
afiniteta do elektronov	1,9-2,7 eV
Dielektrična konstanta Plinasti ozon pri NTD	1,0019
Toplotna prevodnost (25°C)	3,3-10~"5 cal/s-cm2
Hitrost detonacije (25°C)	1863 m/s
Detonacijski tlak (25°C)	30 atm
Magnetna občutljivost
(18°C)	0,002- Yu-6 enote
Molekularni koeficienti
.kstintsii (25 °C)	3360 cm "" 1 mol (pri 252 nmUFL); 1,32 cm-1 (pri 605 nm vidni svetlobi)
Topnost v vodi pri (C):
0	1,13 g/l
10	0,875 g/l
20	0,688 g/l
40	0,450 g/l
TAKO	0,307 g/l
Topnost ozona:
v ocetni kislini (18,2 °C)	2,5 g/l
v trikloroocetni kislini, 0 "C)	1,69 g/l
, anhidrid ocetne kisline (0°С)	2,15 g/l
v propionski kislini (17,3°C)	3,6 g/l
v anhidridu propionske kisline (18,2 °C)	2,8 g/l
v ogljikovem tetrakloridu (21°C)	2,95 g/l

Za optične lastnosti ozona je značilna njegova nestabilnost na sevanje različne spektralne sestave. Ozon ne more samo absorbirati sevanja in ga uničiti, ampak tudi tvori ozon. Nastajanje ozona v ozračju se pojavi pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca v kratkovalovnem območju spektra 210-220 in 175 nm. V tem primeru nastaneta dve molekuli ozona na absorbirani svetlobni kvant. Spektralne lastnosti ozona, njegovo nastajanje in razpad pod vplivom sončnega sevanja zagotavljajo optimalne klimatske parametre v biosferi Zemlje.



arbor, za katerega je značilen tup kot na vrhu (116,5°) in enake jedrske razdalje (1,28°A) s povprečno energijo vezave (78 kcal/mol) in šibko polarnostjo (0,58).
Za optične lastnosti ozona je značilna njegova nestabilnost na sevanje različne spektralne sestave. Ozon ne more samo absorbirati sevanja in ga uničiti, ampak tudi tvori ozon. Nastajanje ozona v ozračju se pojavi pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca v kratkovalovnem območju spektra 210-220 in 175 nm. V tem primeru nastaneta dve molekuli ozona na absorbirani svetlobni kvant. Spektralne lastnosti ozona, njegovo nastajanje in razpad pod vplivom sončnega sevanja zagotavljajo optimalne klimatske parametre v biosferi Zemlje.
Ozon ima dobro sposobnost adsorbiranja s silikagelom in aluminijevim gelom, kar omogoča uporabo tega pojava za ekstrakcijo ozona iz plinskih zmesi in raztopin ter za varno ravnanje z njim pri visokih koncentracijah. V zadnjem času se freoni pogosto uporabljajo za varno delovanje z visokimi koncentracijami ozona. Koncentrirani ozon, raztopljen v freonu, se lahko shranjuje dlje časa.
Pri sintezi ozona praviloma nastanejo mešanice plinov (O3 + O2 ali Oz + zrak), v katerih vsebnost ozona ne presega 2-5 % prostornine. Pridobivanje čistega ozona je tehnično zahtevna naloga in do danes še ni rešena. Obstaja metoda za ločevanje kisika iz mešanic z nizkotemperaturno destilacijo plinskih zmesi. Vendar pa še ni bilo mogoče izključiti nevarnosti eksplozije ozona med sanacijo. V raziskovalni praksi se pogosto uporablja tehnika dvojnega zamrzovanja ozona s tekočim dušikom, ki omogoča pridobivanje koncentriranega ozona. Varnejša metoda je pridobivanje koncentriranega ozona z adsorpcijo – desorpcijo, ko tok plinske mešanice prepihamo skozi plast ohlajenega (-80°C) silikagela, nato pa adsorbent pihamo z inertnim plinom (dušikom ali helijem). S to metodo lahko dobite razmerje ozon: kisik \u003d 9: 1, to je visoko koncentriran ozon.
Uporaba koncentriranega ozona kot oksidacijske komponente za industrijske namene je nepomembna.

Kemijske lastnosti ozona

Za značilne kemične lastnosti ozona je treba najprej upoštevati njegovo nestabilnost, sposobnost hitrega razpadanja in visoko oksidativno aktivnost.
Za ozon je bilo določeno oksidacijsko število I, ki označuje število atomov kisika, ki jih ozon odda oksidirani snovi. Kot so pokazali poskusi, je lahko enak 0,1, 3. V prvem primeru se ozon razgradi s povečanjem volumna: 2Oz ---> 3O2, v drugem daje en atom kisika oksidirani snovi: O3 -> O2 + O (hkrati se prostornina ne poveča), v tretjem primeru pa se oksidirani snovi doda ozon: O3 -\u003e 3O (v tem primeru se njegov volumen zmanjša).
Oksidacijske lastnosti so značilne za kemične reakcije ozona z anorganskimi snovmi.
Ozon oksidira vse kovine, razen zlata in platinaste skupine. Žveplove spojine se z njim oksidirajo v sulfat, nitrit - v nitrat. V reakcijah z jodnimi in bromovimi spojinami ima ozon redukcijske lastnosti in na tem temeljijo številne metode za njegovo kvantitativno določanje. Dušik, ogljik in njihovi oksidi reagirajo z ozonom. Pri reakciji ozona z vodikom nastanejo hidroksilni radikali: H + O3 -> HO + O2. Dušikovi oksidi hitro reagirajo z ozonom in tvorijo višje okside:
NO+Oz->NO2+O2;
NO2+O3----->NO3+O2;
NO2+O3->N2O5.
Amoniak se z ozonom oksidira v amonijev nitrat.
Ozon razgrajuje vodikove halogenide in pretvarja nižje okside v višje. Halogeni, ki so vključeni kot aktivatorji procesa, tvorijo tudi višje okside.
Potencial redukcije ozona - kisika je precej visok in v kislem okolju je določen z vrednostjo 2,07 V, v alkalni raztopini pa 1,24 V. Afiniteta ozona z elektronom je določena z vrednostjo 2 eV in samo fluor, njegovi oksidi in prosti radikali imajo močnejšo afiniteto do elektronov.
Visok oksidativni učinek ozona je bil uporabljen za prenos številnih transuranskih elementov v sedemvalentno stanje, čeprav je njihovo najvišje valenčno stanje 6. Reakcija ozona s kovinami spremenljive valence (Cr, Co itd.) najde praktično uporabo pri pridobivanju surovin pri proizvodnji barvil in vitamina PP .
Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine se pod delovanjem ozona oksidirajo, njihovi hidroksidi pa tvorijo ozonide (triokside). Ozonidi so poznani že dolgo, že leta 1886 jih je omenil francoski organski kemik Charles Adolph Wurtz. So rdeče-rjava kristalna snov, katere mreža molekul vključuje posamezno negativne ozonske ione (O3-), kar določa njihove paramagnetne lastnosti. Meja toplotne stabilnosti ozonidov je -60±2° C, vsebnost aktivnega kisika je 46 mas.%. Tako kot mnoge peroksidne spojine so tudi ozonidi alkalijskih kovin našli široko uporabo v regenerativnih procesih.
Ozonidi nastanejo pri reakcijah ozona z natrijem, kalijem, rubidijem, cezijem, ki gredo skozi vmesni nestabilen kompleks tipa M + O- H + O3 - z nadaljnjo reakcijo z ozonom, kar povzroči mešanico ozonida in vodne hidrat alkalijskih kovin.
Ozon aktivno vstopa v kemično interakcijo s številnimi organskimi spojinami. Tako je primarni produkt interakcije ozona z dvojno vezjo nenasičenih spojin malozoid, ki je nestabilen in se razgradi na bipolarni ion in karbonilne spojine (aldehid ali keton). Vmesni produkti, ki nastanejo pri tej reakciji, se rekombinirajo v drugačnem zaporedju in tvorijo ozonid. V prisotnosti snovi, ki lahko reagirajo z bipolarnim ionom (alkoholi, kisline), namesto ozonidov nastanejo različne peroksidne spojine.
Ozon aktivno reagira z aromatičnimi spojinami in reakcija poteka tako z uničenjem aromatičnega jedra kot brez njegovega uničenja.
Pri reakcijah z nasičenimi ogljikovodiki se ozon najprej razgradi s tvorbo atomskega kisika, ki sproži verižno oksidacijo, medtem ko donos oksidacijskih produktov ustreza porabi ozona. Interakcija ozona z nasičenimi ogljikovodiki se pojavlja tako v plinski fazi kot v raztopinah.
Fenoli zlahka reagirajo z ozonom, slednji pa se uničijo v spojine z motenim aromatičnim jedrom (kot je kinoin), pa tudi v nizko toksične derivate nenasičenih aldehidov in kislin.
Interakcija ozona z organskimi spojinami se pogosto uporablja v kemični industriji in sorodnih panogah. Uporaba reakcije ozona z nenasičenimi spojinami omogoča umetno pridobivanje različnih maščobnih kislin, aminokislin, hormonov, vitaminov in polimernih materialov; reakcije ozona z aromatičnimi ogljikovodiki - difenilna kislina, ftalni dialdehid in ftalna kislina, glioksalna kislina itd.
Reakcije ozona z aromatičnimi ogljikovodiki so bile osnova za razvoj metod za dezodoriranje različnih okolij, prostorov, odpadne vode, odpadnih plinov in s spojinami, ki vsebujejo žveplo - osnova za razvoj metod za čiščenje odpadne vode in izpušnih plinov različnih industrijo, vključno s kmetijstvom, od škodljivih spojin, ki vsebujejo žveplo (vodikov sulfid, merkaptani, žveplov dioksid).

Poletje se bo začelo čez nekaj dni. Dobro je, ko je poleti priložnost, da gremo nekam daleč stran od asfalta mest, ki se topi od vročine - na primer na morje ali na podeželje. Žal za mnoge to razkošje ni na voljo: vsaj pet dni na teden so meščani prisiljeni preživljati svoj čas v »kamniti džungli«. Prebivalci mest si prizadevajo ob prvi dobri priložnosti, če ne morejo v gozd, potem vsaj pogosteje obiskovati mestne parke in trge.

Ni pa vse tako rožnato. Od rastlin v mestih, seveda, veliko koristi. Toda, kot se je izkazalo, obstaja precej oprijemljiva škoda. To škodo je ocenila mednarodna skupina okoljskih znanstvenikov z nemške Humboldtove univerze, med katerimi je tudi naša rojakinja dr. Galina Čurkina. Skupina znanstvenikov je objavila rezultate svojih raziskav.

Mestne rastline so odgovorne za 225.000 smrti na leto

Izkazalo se je, da mestne rastline prispevajo k povečanju površinskega (troposferskega) ozona. Ta plin po razvrstitvi škodljivih snovi spada v snovi najvišjega razreda nevarnosti, ki predstavljajo resno nevarnost za človeka - do možnega smrtnega izida.

Vse rastline prispevajo k povečanju količine ozona. Vendar se po tem še posebej odlikujejo predstavniki rute, drena in astre. In če pomaranče in limone (družina rue) niso prepogosti gostje na naših ulicah, potem sta dren (družina drena) in repinca z regratom (astra) precej pogosta pri nas.

O koristnem in škodljivem ozonu

Znanstveniki razlikujejo dve vrsti ozona. Natančneje, ozon je eno in isto: je plinasta snov, sestavljena iz treh atomov kisika. Koristen je ozon, ki v stratosferi tvori plast, ki ščiti življenje na našem planetu pred vplivi sončnega sevanja. Še več, brez njega bi bil obstoj in sam nastanek življenja na Zemlji nemogoč.

Vsi smo že slišali za ozonsko luknjo – tanjšanje ozonske plasti kot posledica izpusta klorofluoroogljikovodikov, metilbromida, ogljikovega tetraklorida, klorofluoroogljikovodikov in drugih stvari v ozračje.

Toda triatomska kisikova spojina je po toksičnosti boljša od kemičnih bojnih sredstev, kot je na primer klor. Zato je ozon, ki je v spodnjih plasteh atmosfere - v troposferi - smrtonosen. Poleg tega WHO (Svetovna zdravstvena organizacija) razvršča ozon kot snov brez praga. To pomeni, da je kakršna koli koncentracija te snovi nevarna za zdravje ljudi.

Kaj je "krivda" rastlin oziroma Kako pride do tvorbe "škodljivega" ozona?

Na splošno rastline niso krive. Za pojav troposferskega ozona pa je krivda, pa tudi za uničenje stratosferske plasti, pa je na človeku s svojim uničujočim vplivom na ekologijo planeta.

Tvorba ozona je fotokemična reakcija, normalna za naš planet. Reakcija med dušikovimi oksidi in hlapnimi organskimi spojinami pri izpostavljenosti ultravijoličnemu sevanju. Tako je s pomočjo rastlin pred milijoni let nastal ta zaščitni zaslon našega planeta, ozonska plast.

Rastline izločajo organske spojine - monoterpene in seskviterpene, izopren in druge. Zahvaljujoč njim diši po borovih iglicah, divjem rožmarinu, pomaranči. Bolj ko sije sonce, močnejše je sproščanje hlapnih organskih spojin pri rastlinah in posledično nastajanje ozona, ki se nato dvigne v zgornjo atmosfero.

Toda težava je v tem, da te hlapne organske spojine reagirajo z dušikovimi oksidi, ki jih najdemo v avtomobilskih izpušnih plinih. Posledično poleg nevarnosti iz samih izpušnih plinov (dušikovi oksidi so desetkrat bolj strupeni od ogljikovega monoksida) nastaja ozon.

Po mnenju znanstvenikov prisotnost rastlin poveča količino ozona v mestih za skoraj 60%. Glede na število avtomobilov v megamestih ta količina proizvedenega ozona nima časa, da bi pobegnila v stratosfero.

Zakaj je ozon nevaren?

Ker je ozon kemično aktivna spojina - oksidant, ozon, ko vstopi v telo, povzroči oksidativni stres. Posledično nastane plazovita tvorba prostih radikalov, ki negativno vplivajo na žive organizme in povzročajo njihovo razgradnjo.

Ozon vpliva predvsem na dihala, kar povzroča kašelj, pljučnico, poslabšanje napadov astme, emfizem in pljučni edem. Pri ljudeh, ki niso nagnjeni k boleznim dihal, ozon povzroča povečano utrujenost, slabost in glavobol. Prav tako jim grozi astma, bronhitis in druge težave.

Ozon prispeva k poslabšanju ali pojavu alergij. In kar je najpomembneje, ozon je genotoksičen. To pomeni, da je mutagen ali rakotvorna snov. Se pravi, ozon je snov, ki povzroča genske mutacije ali pojav tumorjev.

Najnevarnejša izpostavljenost ozonu je za otroke, starejše, ljudi s srčno-žilnimi boleznimi in, kot že omenjeno, tiste z dihalnimi težavami.

Ekonomski izraz negativnega vpliva ozona - izgube zaradi obolevnosti in umrljivosti - za Rusijo je izražen v skoraj 2401 milijardah rubljev na leto, kar je približno 6 % BDP. No, in kot "bonus": ozon uničuje ne le žive organizme, ampak tudi gradbene materiale in strukture.

Kako se zaščititi pred ozonom

Žal je naše življenje urejeno tako, da je večina ljudi prisiljena živeti v mestih. Težko je iti v nasprotju z naravnimi zakoni in procesa nastajanja ozona ni mogoče ustaviti. Njegovo količino lahko zmanjšate le z zmanjšanjem količine izpušnih plinov. Res je, večinoma tudi to laiku ni v moči.

Edino, kar lahko storite za svoje zdravje in zdravje svojih bližnjih, je, da se čim manj zadržujete na odprtem soncu, še bolj pa, da se v vročini ne ukvarjate z intenzivno telesno dejavnostjo: bolj ko sije sonce, bolj aktivno poteka proces nastajanja ozona. Največ pade ob opoldanskih urah, minimum - zgodaj zjutraj.

Glede na študije je med nenavadnim vročinskim valom leta 2010 raven ozona v moskovski regiji dosegla 500 µg/m3, z največjo dovoljeno koncentracijo 100 µg/m3. Ta količina ozona (500 µg/m3) ubije 20 % laboratorijskih podgan v samo eni uri.

Opozorilo o izogibanju vročemu soncu ne velja le za meščane, ampak tudi za poletne prebivalce: ozon se prenaša na razdaljo več kot 100 kilometrov od mest.