Ozon je plinasta snov, ki je modifikacija kisika (sestoji iz treh njegovih atomov). Vedno je prisoten v atmosferi, vendar ga je leta 1785 prvič odkril nizozemski fizik Van Marum med preučevanjem delovanja iskre na zrak. Leta 1840 je nemški kemik Christian Friedrich Schoenbein potrdil ta opažanja in predlagal, da je odkril nov element, ki mu je dal ime "ozon" (iz grške besede ozon - vonj). Leta 1850 so ugotovili visoko aktivnost ozona kot oksidanta in njegovo sposobnost dodajanja dvojnih vezi v reakcijah s številnimi organskimi spojinami. Obe lastnosti ozona sta kasneje našli široko praktično uporabo. Vendar pa vrednost ozona ni omejena na ti dve lastnosti. Ugotovljeno je bilo, da ima številne dragocene lastnosti kot razkužilo in deodorant.
Ozon je bil prvič uporabljen v sanitarijah kot sredstvo za dezinfekcijo pitne vode in zraka. Ruski znanstveniki so bili med prvimi raziskovalci procesov ozoniranja. Ustvarjalec prve šole (ruskih) higienikov, profesor A. D. Dobroye shvin, je že leta 1874 predlagal ozon kot najboljše sredstvo za dezinfekcijo pitne vode in zraka pred patogeno mikrofloro.Pred tem, leta 1886, je N. K. Keldysh raziskoval baktericidno delovanje ozona. in ga priporočal kot zelo učinkovito razkužilo.Raziskave ozona so bile še posebej razširjene v 20. stoletju.In že leta 1911 je v St. , v oksidacijskih procesih kemične industrije itd.
Območja in obsegi uporabe ozona so se v zadnjem desetletju hitro povečali. Trenutno so najpomembnejše uporabe ozona naslednje: čiščenje in dezinfekcija pitne in industrijske vode ter 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, ozonizacija v klimatskih sistemih, skladiščenje živil, sterilizacija embalaže in oblog v farmacevtski industriji, terapija in medicinska preventiva različnih bolezni itd.
V zadnjih letih je bila ugotovljena še ena lastnost ozona - sposobnost povečanja biološke vrednosti živalske krme in hrane za ljudi, kar je omogočilo uporabo ozona pri predelavi, pripravi in ​​skladiščenju krme in različnih izdelkov. 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 svetlomoder plin z značilnim ostrim vonjem (vonj organoleptično občutimo 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, pri čemer absorbira toploto, in obratno, ko se razgradi, preide v kisik in sprošča toploto (podobno kot pri gorenju). Ta postopek lahko zapišemo v naslednji obliki:
eksotermna reakcija
2 oz \u003d ZO2 + 68 kcal
Endotermna reakcija

Hitrosti teh reakcij so odvisne od temperature, tlaka in koncentracije ozona. Pri normalni temperaturi in tlaku potekajo reakcije počasi, pri povišanih temperaturah pa se razgradnja ozona pospeši.
Tvorba ozona pod vplivom energije različnih sevanj je precej zapletena. Primarni procesi tvorbe ozona iz kisika lahko potekajo različno glede na količino uporabljene energije.
Vzbujanje molekule kisika se pojavi pri energiji elektrona 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 ujamejo molekule kisika, kar povzroči nastanek negativnih kisikovih ionov. Po vzbujanju molekule pride do reakcije nastajanja ozona.
Pri energiji elektrona 12,2 eV, ko nastanejo molekularni kisikovi ioni, ne opazimo sproščanja ozona, pri energiji elektrona 19,2 eV, ko sta vpletena 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 pospešujejo v homogenih sistemih 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 okrog -183°C se tekoči ozon lahko dolgo časa hrani 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, v tekočem stanju pa šibko paramagneten. Ozon se dobro topi v eteričnih oljih, terpentinu, ogljikovem tetrakloridu. Njegova topnost v vodi je več kot 15-krat večja od topnosti kisika.
Molekula ozona, kot smo že omenili, je sestavljena iz treh atomov kisika in ima strukturo asimetričnega trikotnika, za katero je značilen tup kot na vrhu (116,5 °) in enake jedrske razdalje (1,28 ° A) s povprečno vezno energijo (78 kcal / mol) in šibko izraženo polarnost (0,58).

Osnovne fizikalne lastnosti ozona

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. Tvorba ozona v ozračju nastane pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca v območju kratkih valovnih dolžin spektra 210-220 in 175 nm. V tem primeru nastaneta dve molekuli ozona na absorbirani kvant svetlobe. Spektralne lastnosti ozona, njegov nastanek in razpad pod vplivom sončnega sevanja zagotavljajo optimalne podnebne parametre v biosferi Zemlje.



gredica, za katero je značilen top kot pri vrhu (116,5°) in enake jedrske razdalje (1,28°A) s povprečno vezno energijo (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. Tvorba ozona v ozračju nastane pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca v območju kratkih valovnih dolžin spektra 210-220 in 175 nm. V tem primeru nastaneta dve molekuli ozona na absorbirani kvant svetlobe. Spektralne lastnosti ozona, njegov nastanek in razpad pod vplivom sončnega sevanja zagotavljajo optimalne podnebne parametre v biosferi Zemlje.
Ozon ima dobro sposobnost adsorpcije s silikagelom in aluminijevim gelom, kar omogoča uporabo tega pojava za ekstrakcijo ozona iz plinskih mešanic in raztopin ter za varno ravnanje z njim pri visokih koncentracijah. V zadnjem času se pogosto uporabljajo freoni za varno delovanje z visokimi koncentracijami ozona. Koncentrirani ozon, raztopljen v freonu, se lahko hrani dolgo časa.
Pri sintezi ozona praviloma nastajajo mešanice plinov (O3 + O2 ali Oz + zrak), v katerih vsebnost ozona ne presega 2-5 vol.%. Pridobivanje čistega ozona je tehnično težka naloga in do danes še ni rešena. Obstaja metoda za ločevanje kisika iz zmesi z nizkotemperaturno destilacijo plinskih zmesi. Vendar pa še ni bilo mogoče izključiti nevarnosti eksplozije ozona med rektifikacijo. 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 mešanice plinov vpihnemo skozi plast ohlajenega (-80°C) silikagela, nato pa adsorbent vpihnemo 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 kemijske lastnosti ozona je treba najprej šteti njegovo nestabilnost, sposobnost hitre razgradnje in visoko oksidativno aktivnost.
Za ozon je bilo ugotovljeno 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 prostornine: 2Oz ---> 3O2, v drugem pa 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 njegova prostornina zmanjša).
Oksidativne lastnosti so značilne za kemične reakcije ozona z anorganskimi snovmi.
Ozon oksidira vse kovine, razen zlata in platinske skupine. Žveplove spojine oksidira v sulfat, nitrit - v nitrat. Pri reakcijah z jodovimi in bromovimi spojinami ima ozon redukcijske lastnosti in na tem temeljijo številne metode za njegovo kvantitativno določanje. Dušik, ogljik in njuni 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 oksidira ozon v amonijev nitrat.
Ozon razgrajuje vodikove halogenide in pretvarja nižje okside v višje. Halogeni, vključeni kot aktivatorji procesa, prav tako tvorijo višje okside.
Redukcijski potencial ozona - kisika je precej visok in je v kislem okolju določen z vrednostjo 2,07 V, v alkalni raztopini pa 1,24 V. Afiniteta ozona z elektronom je določena z vrednostjo 2 eV in le fluor, njegovi oksidi in prosti radikali imajo močnejšo elektronsko afiniteto.
Visok oksidativni učinek ozona je bil uporabljen za prenos številnih transuranovih 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 pod delovanjem ozona oksidirajo, njihovi hidroksidi pa tvorijo ozonide (triokside). Ozonidi so znani že dolgo, že leta 1886 jih je omenil francoski organski kemik Charles Adolph Wurtz. So rdeče-rjave kristalne snovi, katerih 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.%. 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 nestabilni kompleks tipa M + O- H + O3 - z nadaljnjo reakcijo z ozonom, pri čemer nastane zmes ozonida in vodne hidrat alkalijskih oksidov.
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 razpade 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), se namesto ozonidov tvorijo različne peroksidne spojine.
Ozon aktivno reagira z aromatičnimi spojinami, reakcija pa poteka tako z uničenjem aromatskega jedra kot brez njegovega uničenja.
Pri reakcijah z nasičenimi ogljikovodiki ozon najprej razpade s tvorbo atomarnega kisika, ki sproži verižno oksidacijo, medtem ko izkoristek oksidacijskih produktov ustreza porabi ozona. Interakcija ozona z nasičenimi ogljikovodiki poteka tako v plinski fazi kot v raztopinah.
Fenoli zlahka reagirajo z ozonom, slednji pa se uničijo v spojine z motenim aromatskim 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 industrijah. Uporaba reakcije ozona z nenasičenimi spojinami omogoča umetno pridobivanje različnih maščobnih kislin, aminokislin, hormonov, vitaminov in polimernih materialov; reakcije ozona z aromatskimi ogljikovodiki - difenilno kislino, ftalnim dialdehidom in ftalno kislino, glioksalno kislino itd.
Reakcije ozona z aromatskimi ogljikovodiki so bile podlaga za razvoj metod za dezodoriranje različnih okolij, prostorov, odpadne vode, odpadnih plinov in z žveplo vsebujočimi spojinami - osnova za razvoj metod za čiščenje odpadne vode in izpušnih plinov različnih vrst. industrije, vključno s kmetijstvom, pred škodljivimi spojinami, ki vsebujejo žveplo (vodikov sulfid, merkaptani, žveplov dioksid).

Ozon je zemeljski plin, ki v stratosferi ščiti prebivalstvo planeta pred negativnimi učinki ultravijoličnih žarkov. V medicini se ta snov pogosto uporablja za spodbujanje hematopoeze in povečanje imunosti. Hkrati je z naravno tvorbo ozona v troposferi kot posledica interakcije neposredne sončne svetlobe in izpušnih plinov njegov učinek na človeško telo nasproten. Vdihavanje zraka s povečano koncentracijo plina lahko vodi ne le do poslabšanja alergijskih reakcij, ampak tudi do razvoja nevroloških motenj.

Značilnosti ozona

Ozon je plin, sestavljen iz treh atomov kisika. V naravi nastane kot posledica delovanja neposredne sončne svetlobe na atomski kisik.

Odvisno od oblike in temperature se lahko barva ozona spreminja od svetlo modre do temno modre. Povezava molekul v tem plinu je zelo nestabilna – nekaj minut po nastanku snov razpade na atome kisika.

Ozon je močan oksidant, zaradi česar se pogosto uporablja v industriji, raketni znanosti in medicini. V proizvodnih pogojih je ta plin prisoten pri varjenju, postopkih vodne elektrolize in proizvodnji vodikovega peroksida.

Na vprašanje, ali je ozon strupen ali ne, strokovnjaki dajejo pritrdilen odgovor. Ta plin spada v najvišji razred strupenosti, ki ustreza številnim kemičnim bojnim sredstvom, vključno s cianovodikovo kislino.

Vpliv plina na osebo

Med številnimi študijami so znanstveniki prišli do zaključka, da je učinek ozona na človeško telo odvisen od tega, koliko plina vstopi v pljuča skupaj z zrakom. Svetovna zdravstvena organizacija je določila naslednje največje dovoljene koncentracije ozona:

• v stanovanjskem območju - do 30 μg / m 3;
• v industrijskem območju - ne več kot 100 mcg / m 3.

Enkratni največji odmerek snovi ne sme presegati 0,16 mg / m 3.

Negativni vpliv

Negativne učinke ozona na telo pogosto opažamo pri ljudeh, ki se srečujejo s tem plinom v proizvodnem okolju: strokovnjaki v raketni industriji, delavci, ki uporabljajo ozonizatorje in ultravijolične svetilke.

Dolgotrajna in redna izpostavljenost človeka ozonu povzroči naslednje posledice:

• draženje dihalnega sistema;
• razvoj astme;
• depresija dihanja;
• povečano tveganje za razvoj alergijskih reakcij;
• povečati možnost razvoja moške neplodnosti;
• zmanjšana imuniteta;
• rast rakotvornih celic.

Štiri skupine ljudi so najbolj prizadete zaradi ozona: otroci, preobčutljivi, športniki na prostem in starejši. Poleg tega območje tveganja vključuje bolnike s kroničnimi boleznimi dihalnega in kardiovaskularnega sistema.

Zaradi stika v industrijskih pogojih s tekočim ozonom, ki kristalizira pri temperaturi -200 stopinj Celzija, se lahko pojavijo globoke ozebline.

pozitiven vpliv

Največja količina ozona se nahaja v stratosferski plasti zračnega ovoja planeta. Ozonska plast, ki se nahaja tam, prispeva k absorpciji najbolj škodljivega dela ultravijoličnih žarkov sončnega spektra.

V skrbno prilagojenih odmerkih medicinski ozon ali mešanica kisik-ozon blagodejno vpliva na človeško telo, zaradi česar se pogosto uporablja v medicinske namene.

Pod nadzorom lečečega zdravnika uporaba te snovi omogoča doseganje naslednjih rezultatov:

Zgodbe naših bralcev

Vladimir
61 let star

• odpraviti pomanjkanje kisika;
• povečati redoks procese v telesu;
• zmanjšati učinke zastrupitve z odstranjevanjem toksinov;
• odpraviti sindrom bolečine;
• izboljša pretok krvi in ​​zagotovi oskrbo s krvjo vseh organov;
• obnoviti pravilno delovanje jeter pri različnih boleznih, vključno s hepatitisom.

Poleg tega lahko uporaba ozonske terapije v medicinski praksi izboljša splošno stanje pacienta: stabilizira spanec, zmanjša živčnost, poveča imuniteto in odpravi kronično utrujenost.

Zaradi sposobnosti oksidacije drugih kemičnih elementov se ozon pogosto uporablja kot razkužilo. Ta snov vam omogoča učinkovito boj proti glivicam, virusom in bakterijam.

Uporaba ozonizatorjev

Opisane pozitivne lastnosti ozona so privedle do proizvodnje in uporabe v industrijskih in domačih razmerah ozonizatorjev - naprav, ki proizvajajo trivalentni kisik.

Uporaba takšnih naprav v industriji vam omogoča izvajanje naslednjih dejavnosti:

• dezinficirajte zrak v prostoru;
• uničiti plesen in glive;
• dezinficirati vodo in odplake;

V zdravstvenih ustanovah se ozonizatorji uporabljajo za dezinfekcijo prostorov, sterilizacijo instrumentov in potrošnega materiala.

Uporaba ozonizatorjev je pogosta doma. Takšne naprave se pogosto uporabljajo za obogatitev zraka s kisikom, dezinfekcijo vode, odstranjevanje virusov in bakterij iz posode ali gospodinjskih predmetov, ki jih uporablja oseba z nalezljivo boleznijo.

Pri uporabi ozonatorja v vsakdanjem življenju je treba upoštevati vse pogoje, ki jih je določil proizvajalec naprave. Strogo je prepovedano biti v zaprtih prostorih, ko je naprava vklopljena, kot tudi takoj piti vodo, prečiščeno z njo.

Simptomi zastrupitve

Vdor visoke koncentracije ozona v človeško telo skozi dihalne organe ali dolgotrajna interakcija s to snovjo lahko povzroči hudo zastrupitev. Simptomi zastrupitve z ozonom se lahko pojavijo tako ostro - z enkratnim vdihavanjem velike količine te snovi, kot tudi postopoma - s kronično zastrupitvijo zaradi neupoštevanja delovnih pogojev ali pravil za uporabo gospodinjskih ozonizatorjev.

Odkrijejo se prvi znaki zastrupitve iz dihalnega sistema:

• potenje in pekoč občutek v grlu;
• težko dihanje, težko dihanje;
• nezmožnost globokega dihanja;
• pojav pogostega in občasnega dihanja;
• bolečine v predelu prsnega koša.

Pri izpostavljenosti plinu na očeh lahko opazimo njihovo solzenje, pojav bolečine, pordelost sluznice in vazodilatacijo. V nekaterih primerih pride do poslabšanja ali popolne izgube vida.

S sistematičnim stikom lahko ozon vpliva na človeško telo na naslednje načine:

• pojavijo se strukturne transformacije bronhijev;
• se razvijejo in poslabšajo različne bolezni dihalnih poti: pljučnica, bronhitis, astma, emfizem;
• zmanjšanje dihalnega volumna povzroči napade zadušitve in popolno prenehanje dihalne funkcije.

Kronična zastrupitev z ozonom poleg vpliva na dihala povzroči patološke procese v delovanju drugih telesnih sistemov:

• razvoj nevroloških motenj - zmanjšanje koncentracije in pozornosti, pojav glavobolov, oslabljena koordinacija gibov;
• poslabšanje kroničnih bolezni;
• motnje strjevanja krvi, razvoj anemije, pojav krvavitev;
• poslabšanje alergijskih reakcij;
• kršitev oksidativnih procesov v telesu, zaradi česar se prosti radikali širijo in pride do uničenja zdravih celic;
• razvoj ateroskleroze;
• poslabšanje sekretorne funkcije želodca.

Prva pomoč pri zastrupitvi z ozonom

Akutna zastrupitev z ozonom lahko povzroči resne posledice, celo smrt, zato je treba žrtvi takoj zagotoviti prvo pomoč, če sumite na zastrupitev. Pred prihodom strokovnjakov je treba izvesti naslednje dejavnosti:

1. Odstranite žrtev iz prizadetega območja s strupeno snovjo ali zagotovite dotok svežega zraka v prostor.
2. Odpnite tesna oblačila, dajte osebi napol sedeč položaj in preprečite nagibanje glave nazaj.
3. V primeru prenehanja spontanega dihanja in srčnega zastoja izvajajte ukrepe oživljanja - umetno dihanje od ust do ust in indirektno masažo srca.

Če ozon pride v stik z očmi, jih sperite z obilico tekoče vode.

Če je oseba izpostavljena tekočemu ozonu, v nobenem primeru ne poskušajte odstraniti oblačil z žrtve na mestu stika s telesom. Pred prihodom specialistov je vredno prizadeto območje sprati z veliko vode.

Poleg zagotavljanja prve pomoči žrtvi ga je treba takoj dostaviti v zdravstveno ustanovo ali poklicati rešilca, saj lahko nadaljnje ukrepe za zastrupitev izvaja le usposobljeno medicinsko osebje.

Zdravljenje zastrupitve

Za odpravo zastrupitve z ozonom v zdravstveni bolnišnici se izvajajo naslednji ukrepi:

• opravite alkalne inhalacije za odpravo draženja zgornjih dihalnih poti;
• predpisati zdravila za zaustavitev kašlja in obnoviti dihalno funkcijo;
• v primeru akutne respiratorne odpovedi je bolnik priključen na ventilator;
• pri poškodbah oči so predpisana vazokonstriktorska in razkužila;
• v primeru hude zastrupitve se izvaja terapija za normalizacijo funkcij srčno-žilnega sistema;
• antioksidativna terapija.

Učinki

Dolgotrajna izpostavljenost ozonu na človeško telo v neustreznih delovnih pogojih ali kršitev pravil za uporabo ozonatorja vodi v kronično zastrupitev. Ta pogoj pogosto povzroči razvoj takšnih posledic:

• Nastanek tumorjev. Razlog za ta pojav je kancerogeni učinek ozona, ki povzroči poškodbe celičnega genoma in razvoj njihove mutacije.
• razvoj moške neplodnosti. S sistematičnim vdihavanjem ozona pride do motenj spermatogeneze, zaradi česar se izgubi možnost razmnoževanja.
• nevrološke patologije. Oseba ima moteno pozornost, poslabšanje spanja, splošno šibkost, reden pojav glavobolov.

Preprečevanje

Da bi se izognili zastrupitvi z ozonom, strokovnjaki priporočajo upoštevanje naslednjih priporočil:

• Izogibajte se športu na prostem v vročem času dneva, zlasti poleti. Priporočljivo je izvajati telesne vaje v zaprtih prostorih ali na območjih, oddaljenih od velikih industrijskih podjetij in širokih avtocest, zjutraj in zvečer.
• V vročem času dneva je treba biti čim manj na prostem, zlasti na območjih z visoko vsebnostjo plinov.
• V primeru stika z ozonom v industrijskih okoljih mora biti prostor opremljen z izpušnim prezračevanjem. Poleg tega je med proizvodnim procesom potrebno uporabljati zaščitne naprave, pa tudi posebne senzorje, ki prikazujejo nivo plina v prostoru. Čas neposrednega stika z ozonom naj bo čim krajši.

Pri izbiri gospodinjskega ozonatorja je pomembno, da bodite pozorni na njegove tehnične lastnosti in razpoložljivost ustreznega certifikata. Nakup necertificirane naprave lahko povzroči zastrupitev s trivalentnim kisikom. Pred uporabo naprave se morate seznaniti s pravili njenega delovanja in previdnostnimi ukrepi.

Zastrupitev z ozonom je precej resno stanje, ki zahteva takojšnje posredovanje zdravstvenih delavcev. Zato je treba zapomniti, da je pri delu s tem plinom ali uporabi gospodinjskih ozonizatorjev vredno upoštevati varnostne ukrepe in se ob najmanjšem sumu zastrupitve obrniti na zdravstveno ustanovo.

Znanstveniki so se prvič zavedli obstoja neznanega plina, ko so začeli eksperimentirati z elektrostatičnimi stroji. Zgodilo se je v 17. stoletju. Toda nov plin so začeli preučevati šele konec naslednjega stoletja. Leta 1785 je nizozemski fizik Martin van Marum ustvaril ozon s prepuščanjem električnih isker skozi kisik. Ime ozon se je pojavilo šele leta 1840; Izumil ga je švicarski kemik Christian Schönbein, izpeljan iz grškega ozon, vonj. Kemična sestava tega plina se ni razlikovala od kisika, vendar je bila veliko bolj agresivna. Tako je takoj oksidiral brezbarvni kalijev jodid s sproščanjem rjavega joda; Shenbein je s to reakcijo določil ozon s stopnjo modrine papirja, prepojenega z raztopino kalijevega jodida in škroba. Tudi živo srebro in srebro, ki sta pri sobni temperaturi neaktivni, v prisotnosti ozona oksidirata.

Izkazalo se je, da so molekule ozona, tako kot kisik, sestavljene samo iz atomov kisika, le ne iz dveh, ampak iz treh. Kisik O2 in ozon O3 sta edini primer tvorbe dveh plinastih (pri normalnih pogojih) enostavnih snovi z enim kemičnim elementom. V molekuli O3 so atomi nameščeni pod kotom, zato so te molekule polarne. Ozon nastane kot posledica "lepljenja" prostih atomov kisika na molekule O2, ki nastanejo iz molekul kisika pod vplivom električnih razelektritev, ultravijoličnih žarkov, žarkov gama, hitrih elektronov in drugih visokoenergijskih delcev. Ozon vedno diši v bližini delujočih električnih strojev, v katerih ščetke "iskrijo", v bližini baktericidnih živosrebrnih kremenčevih žarnic, ki oddajajo ultravijolično sevanje. Atomi kisika se sproščajo tudi med nekaterimi kemičnimi reakcijami. Ozon nastaja v majhnih količinah pri elektrolizi zakisane vode, pri počasni oksidaciji mokrega belega fosforja v zraku, pri razgradnji spojin z visoko vsebnostjo kisika (KMnO4, K2Cr2O7 itd.), pri delovanju fluora na vodo. ali na barijev peroksid koncentrirane žveplove kisline. Atomi kisika so vedno prisotni v plamenu, zato če curek stisnjenega zraka usmerite čez plamen kisikovega gorilnika, se v zraku pojavi značilen vonj po ozonu.
Reakcija 3O2 → 2O3 je zelo endotermna: za proizvodnjo 1 mola ozona je treba porabiti 142 kJ. Povratna reakcija poteka s sproščanjem energije in se izvede zelo enostavno. V skladu s tem je ozon nestabilen. V odsotnosti nečistoč se plinasti ozon razgradi počasi pri temperaturi 70° C in hitro nad 100° C. Hitrost razgradnje ozona se znatno poveča v prisotnosti katalizatorjev. Lahko so plini (na primer dušikov oksid, klor) in številne trdne snovi (celo stene posod). Zato je čisti ozon težko dobiti, delo z njim pa je nevarno zaradi možnosti eksplozije.

Ni presenetljivo, da dolga desetletja po odkritju ozona niso bile znane niti njegove osnovne fizikalne konstante: dolgo časa nikomur ni uspelo pridobiti čistega ozona. Kot je zapisal D.I. Mendelejev v svojem učbeniku Osnove kemije, je »pri vseh metodah priprave plinastega ozona njegova vsebnost v kisiku vedno nepomembna, običajno le nekaj desetink odstotka, redko 2%, in le pri zelo nizkih temperaturah doseže 20 %.« Šele leta 1880 sta francoska znanstvenika J. Gotfeil in P. Chappui pridobila ozon iz čistega kisika pri temperaturi minus 23 ° C. Izkazalo se je, da ima ozon v debelem sloju lepo modro barvo. Pri počasnem stiskanju ohlajenega ozoniranega kisika se je plin obarval temno modro, po hitri sprostitvi tlaka pa je temperatura še bolj padla in nastale so temno vijolične kapljice tekočega ozona. Če plin ni bil hitro ohlajen ali stisnjen, se je ozon takoj, z rumenim bliskom, spremenil v kisik.

Kasneje je bila razvita priročna metoda za sintezo ozona. Če zgoščeno raztopino perklorove, fosforne ali žveplove kisline podvržemo elektrolizi z ohlajeno anodo iz platinovega ali svinčevega (IV) oksida, bo plin, ki se sprosti na anodi, vseboval do 50 % ozona. Izpopolnjene so bile tudi fizikalne konstante ozona. Utekočini se veliko lažje kot kisik pri -112 °C (kisik pri -183 °C). Pri –192,7 °C se ozon strdi. Trden ozon je modro-črne barve.

Poskusi z ozonom so nevarni. Plinasti ozon lahko eksplodira, če njegova koncentracija v zraku preseže 9%. Tekoči in trdni ozon še lažje eksplodirata, še posebej v stiku z oksidativnimi snovmi. Ozon lahko pri nizkih temperaturah skladiščimo v obliki raztopin v fluoriranih ogljikovodikih (freonih). Te rešitve so modre barve.

Kemijske lastnosti ozona.

Za ozon je značilna izjemno visoka reaktivnost. Ozon je eno najmočnejših oksidantov in je v tem pogledu slabši le od fluora in kisikovega fluorida OF2. Aktivni princip ozona kot oksidanta je atomski kisik, ki nastane pri razpadu molekule ozona. Zato molekula ozona, ki deluje kot oksidant, praviloma "uporablja" samo en atom kisika, medtem ko se druga dva sprostita v obliki prostega kisika, na primer 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Na enak način se oksidirajo številne druge spojine. Vendar pa obstajajo izjeme, ko molekula ozona za oksidacijo uporabi vse tri atome kisika, ki jih ima, na primer 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Zelo pomembna razlika med ozonom in kisikom je, da ima ozon oksidativne lastnosti že pri sobni temperaturi. Na primer, PbS in Pb(OH)2 v normalnih pogojih ne reagirata s kisikom, medtem ko se v prisotnosti ozona sulfid pretvori v PbSO4, hidroksid pa v PbO2. Če koncentrirano raztopino amoniaka vlijemo v posodo z ozonom, se pojavi bel dim - to je ozonsko oksidiran amoniak, ki tvori amonijev nitrit NH4NO2. Posebej značilna za ozon je sposobnost "črnitve" srebrnih predmetov s tvorbo AgO in Ag2O3.

Z vezavo enega elektrona in pretvorbo v negativni ion O3– postane molekula ozona bolj stabilna. "Ozonatne soli" oziroma ozonide, ki vsebujejo takšne anione, poznamo že dolgo - tvorijo jih vse alkalijske kovine razen litija, stabilnost ozonidov pa se poveča od natrija do cezija. Znani so tudi nekateri ozonidi zemeljskoalkalijskih kovin, na primer Ca(O3)2. Če je tok plinastega ozona usmerjen na površino trdne suhe alkalije, nastane oranžno rdeča skorja, ki vsebuje ozonide, na primer 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Hkrati trdna alkalija učinkovito veže vodo, kar prepreči takojšnjo hidrolizo ozona. Vendar pa s presežkom vode ozonidi hitro razpadejo: 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2. Razgradnja poteka tudi med skladiščenjem: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonidi so zelo topni v tekočem amoniaku, kar je omogočilo njihovo izolacijo v čisti obliki in proučevanje njihovih lastnosti.

Organske snovi, s katerimi ozon pride v stik, običajno uniči. Torej lahko ozon, za razliko od klora, razcepi benzenski obroč. Pri delu z ozonom ne morete uporabljati gumijastih cevi in ​​cevi - takoj bodo "iztekle". Ozon reagira z organskimi spojinami, pri čemer se sprosti velika količina energije. Na primer, eter, alkohol, vata, namočena v terpentin, metan in številne druge snovi se ob stiku z ozoniranim zrakom spontano vnamejo, mešanje ozona z etilenom pa povzroči močno eksplozijo.

Uporaba ozona.

Ozon ne "sežge" vedno organskih snovi; v številnih primerih je mogoče izvesti posebne reakcije z visoko razredčenim ozonom. Na primer, z ozoniranjem oleinske kisline (v velikih količinah jo najdemo v rastlinskih oljih) nastane azelainska kislina HOOC(CH2)7COOH, ki se uporablja za proizvodnjo visokokakovostnih mazalnih olj, sintetičnih vlaken in mehčal za plastiko. Podobno se pridobiva adipinska kislina, ki se uporablja pri sintezi najlona. Leta 1855 je Schönbein odkril reakcijo nenasičenih spojin, ki vsebujejo dvojne vezi C=C, z ozonom, vendar je šele leta 1925 nemški kemik H. Staudinger ugotovil mehanizem te reakcije. Molekula ozona se poveže z dvojno vezjo in nastane ozonid, tokrat organski, eno od vezi C=C pa nadomesti atom kisika, drugo pa skupina –O–O–. Čeprav so bili nekateri organski ozonidi izolirani v čisti obliki (na primer etilen ozonid), se ta reakcija običajno izvaja v razredčeni raztopini, saj so prosti ozonidi zelo nestabilni eksplozivi. Reakcija ozoniranja nenasičenih spojin uživa veliko spoštovanje med organskimi kemiki; težave s to reakcijo pogosto ponujajo tudi na šolskih olimpijadah. Dejstvo je, da pri razgradnji ozona z vodo nastaneta dve molekuli aldehida ali ketona, ki ju je enostavno prepoznati in nadalje ugotoviti strukturo prvotne nenasičene spojine. Tako so kemiki v začetku 20. stoletja ugotovili strukturo številnih pomembnih organskih spojin, tudi naravnih, ki vsebujejo vezi C=C.

Pomembno področje uporabe ozona je dezinfekcija pitne vode. Običajno je voda klorirana. Nekatere nečistoče v vodi pa se pod delovanjem klora spremenijo v spojine z zelo neprijetnim vonjem. Zato se že dolgo predlaga zamenjava klora z ozonom. Ozonirana voda ne pridobi tujega vonja ali okusa; ko se mnoge organske spojine popolnoma oksidirajo z ozonom, nastaneta samo ogljikov dioksid in voda. Očistite z ozonom in odpadno vodo. Produkti oksidacije ozona, tudi takšnih onesnaževal, kot so fenoli, cianidi, površinsko aktivne snovi, sulfiti, kloramini, so neškodljive spojine brez barve in vonja. Odvečni ozon se hitro razgradi s tvorbo kisika. Vendar je ozonizacija vode dražja od kloriranja; poleg tega ozona ni mogoče prevažati in ga je treba proizvesti na kraju samem.

Ozon v ozračju.

V Zemljinem ozračju ni veliko ozona – 4 milijarde ton, tj. v povprečju le 1 mg/m3. Koncentracija ozona narašča z oddaljenostjo od Zemljinega površja in doseže maksimum v stratosferi, na nadmorski višini 20-25 km – to je »ozonski plašč«. Če ves ozon iz atmosfere zberemo blizu zemeljskega površja pri normalnem tlaku, dobimo le približno 2–3 mm debelo plast. In tako majhne količine ozona v zraku dejansko zagotavljajo življenje na Zemlji. Ozon ustvarja "zaščitni zaslon", ki ne dovoli močnim ultravijoličnim sončnim žarkom, da dosežejo zemeljsko površje in so škodljivi za vsa živa bitja.

V zadnjih desetletjih je bilo veliko pozornosti namenjene nastanku tako imenovanih »ozonskih lukenj« – območij z bistveno zmanjšano vsebnostjo stratosferskega ozona. Skozi tak »neprepusten« ščit pride do Zemljine površine močnejše ultravijolično sevanje Sonca. Zato znanstveniki že dalj časa spremljajo ozon v ozračju. Leta 1930 je angleški geofizik S. Chapman predlagal shemo štirih reakcij za razlago stalne koncentracije ozona v stratosferi (te reakcije imenujemo Chapmanov cikel, v katerem M pomeni vsak atom ali molekulo, ki odnaša odvečno energijo):

O2 → 2O
O + O + M → O2 + M
O + O3 → 2O2
O3 → O2 + O.

Prva in četrta reakcija tega cikla sta fotokemični, potekata pod vplivom sončnega sevanja. Za razgradnjo molekule kisika na atome je potrebno sevanje z valovno dolžino, manjšo od 242 nm, medtem ko ozon razpade, ko se svetloba absorbira v območju 240–320 nm (slednja reakcija nas samo ščiti pred trdim ultravijoličnim sevanjem, saj kisik ne absorbira v tem spektralnem območju). Preostali dve reakciji sta termični, tj. brez delovanja svetlobe. Zelo pomembno je, da ima tretja reakcija, ki vodi do izginotja ozona, aktivacijsko energijo; to pomeni, da lahko hitrost takšne reakcije povečamo z delovanjem katalizatorjev. Kot se je izkazalo, je glavni katalizator za razpad ozona dušikov oksid NO. Nastaja v zgornji atmosferi iz dušika in kisika pod vplivom najmočnejšega sončnega sevanja. Ko je v ozonosferi, vstopi v cikel dveh reakcij O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, zaradi česar se njegova vsebnost v ozračju ne spremeni, stacionarna koncentracija ozona pa se zmanjša. Obstajajo tudi drugi cikli, ki vodijo do zmanjšanja vsebnosti ozona v stratosferi, na primer s sodelovanjem klora:

Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.

Ozon uničujejo tudi prah in plini, ki v velikih količinah pridejo v ozračje ob vulkanskih izbruhih. Pred kratkim so domnevali, da je ozon učinkovit tudi pri uničevanju vodika, ki se sprošča iz zemeljske skorje. Skupek vseh reakcij nastajanja in razpada ozona vodi do dejstva, da je povprečna življenjska doba molekule ozona v stratosferi približno tri ure.

Predpostavlja se, da poleg naravnih obstajajo tudi umetni dejavniki, ki vplivajo na ozonski plašč. Znan primer so freoni, ki so viri atomov klora. Freoni so ogljikovodiki, v katerih so vodikovi atomi nadomeščeni z atomi fluora in klora. Uporabljajo se v hlajenju in za polnjenje aerosolnih pločevink. Končno freoni pridejo v zrak in se z zračnimi tokovi počasi dvigajo višje in višje ter končno dosežejo ozonski plašč. Freoni, ki se razgradijo pod vplivom sončnega sevanja, sami začnejo katalitično razgraditi ozon. V kolikšni meri so freoni krivi za "ozonske luknje", še ni natančno znano, kljub temu pa so že dolgo sprejeti ukrepi za omejitev njihove uporabe.

Izračuni kažejo, da se lahko v 60–70 letih koncentracija ozona v stratosferi zmanjša za 25 %. Hkrati se bo povečala koncentracija ozona v površinski plasti - troposferi, kar je prav tako slabo, saj so ozon in produkti njegovih pretvorb v zraku strupeni. Glavni vir ozona v troposferi je prenos stratosferskega ozona z zračnimi masami v nižje plasti. Letno pride v prizemno plast ozona približno 1,6 milijarde ton ozona. Življenjska doba molekule ozona v spodnjem delu atmosfere je veliko daljša - več kot 100 dni, saj je v površinski plasti manjša jakost ultravijoličnega sončnega sevanja, ki uničuje ozon. Običajno je v troposferi zelo malo ozona: v čistem svežem zraku je njegova koncentracija v povprečju le 0,016 μg / l. Koncentracija ozona v zraku ni odvisna samo od nadmorske višine, ampak tudi od reliefa. Tako je nad oceani vedno več ozona kot nad kopnim, saj tam ozon počasneje razpada. Meritve v Sočiju so pokazale, da zrak ob morski obali vsebuje 20 % več ozona kot v gozdu 2 km od obale.

Sodobni ljudje vdihavamo veliko več ozona kot njihovi predniki. Glavni razlog za to je povečanje količine metana in dušikovih oksidov v zraku. Tako vsebnost metana v ozračju od sredine 19. stoletja, ko se je začela uporaba zemeljskega plina, nenehno narašča. V ozračju, onesnaženem z dušikovimi oksidi, vstopi metan v kompleksno verigo transformacij, ki vključujejo kisik in vodno paro, rezultat pa lahko izrazimo z enačbo CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Kot metan lahko delujejo tudi drugi ogljikovodiki, na primer tisti, ki jih vsebujejo izpušni plini avtomobilov med nepopolnim zgorevanjem bencina. Zaradi tega se je v zraku velikih mest v zadnjih desetletjih koncentracija ozona povečala za desetkrat.

Že od nekdaj velja, da se med nevihto koncentracija ozona v zraku močno poveča, saj strele prispevajo k pretvorbi kisika v ozon. Pravzaprav je porast nepomemben in se ne pojavi med nevihto, ampak nekaj ur pred njo. Med nevihto in nekaj ur po njej se koncentracija ozona zmanjša. To je razloženo z dejstvom, da pred nevihto pride do močnega navpičnega mešanja zračnih mas, tako da dodatna količina ozona prihaja iz zgornjih plasti. Poleg tega se pred nevihto poveča električna poljska jakost in ustvarijo se pogoji za nastanek koronskega praznjenja na točkah različnih predmetov, na primer na konicah vej. Prispeva tudi k nastanku ozona. In potem z razvojem nevihtnega oblaka pod njim nastanejo močni naraščajoči zračni tokovi, ki zmanjšajo vsebnost ozona neposredno pod oblakom.
Zanimivo je vprašanje o vsebnosti ozona v zraku iglastih gozdov. Na primer, v tečaju anorganske kemije G. Remyja lahko preberemo, da je "ozoniziran zrak iglastih gozdov" fikcija. Ali je tako? Nobena rastlina seveda ne oddaja ozona. Toda rastline, zlasti iglavci, oddajajo v zrak veliko hlapnih organskih spojin, vključno z nenasičenimi ogljikovodiki razreda terpenov (veliko jih je v terpentinu). Tako na vroč dan bor sprosti 16 mikrogramov terpenov na uro za vsak gram suhe teže iglic. Terpene ne odlikujejo le iglavci, ampak tudi nekateri listavci, med katerimi sta topol in evkaliptus. In nekatera tropska drevesa lahko sprostijo 45 mikrogramov terpenov na 1 g suhe listne mase na uro. Posledično lahko en hektar iglastega gozda sprosti do 4 kg organske snovi na dan, listavcev pa približno 2 kg. Gozdno območje Zemlje je na milijone hektarjev, vsi pa sprostijo na stotine tisoč ton različnih ogljikovodikov, vključno s terpeni, na leto. In ogljikovodiki, kot je bilo prikazano na primeru metana, pod vplivom sončnega sevanja in ob prisotnosti drugih nečistoč prispevajo k nastanku ozona. Kot so pokazali poskusi, so terpeni v ustreznih pogojih res zelo aktivno vključeni v krog atmosferskih fotokemičnih reakcij s tvorbo ozona. Ozon v iglastem gozdu torej sploh ni izum, ampak eksperimentalno dejstvo.

Ozon in zdravje.

Kakšen užitek je hoditi po nevihti! Zrak je čist in svež, zdi se, da njegovi poživljajoči curki brez napora tečejo v pljuča. "Smrdi po ozonu," pogosto rečejo v takih primerih. “Zelo dobro za zdravje.” Ali je tako?

Nekoč je ozon zagotovo veljal za zdravju koristnega. Če pa njegova koncentracija preseže določeno mejo, lahko povzroči veliko neprijetnih posledic. Glede na koncentracijo in čas vdihavanja ozon povzroča spremembe v pljučih, draženje sluznice oči in nosu, glavobol, vrtoglavico, znižanje krvnega tlaka; ozon zmanjša odpornost telesa na bakterijske okužbe dihalnih poti. Njegova najvišja dovoljena koncentracija v zraku je le 0,1 µg/l, kar pomeni, da je ozon veliko nevarnejši od klora! Če preživite več ur v zaprtih prostorih s koncentracijo ozona le 0,4 μg / l, se lahko pojavijo bolečine v prsih, kašelj, nespečnost, zmanjša se ostrina vida. Če dolgo časa vdihavate ozon v koncentraciji nad 2 μg / l, so lahko posledice hujše - do omame in upada srčne aktivnosti. Pri vsebnosti ozona 8–9 µg/l se po nekaj urah pojavi pljučni edem, ki je poln smrti. Toda tako zanemarljive količine snovi je običajno težko analizirati s konvencionalnimi kemijskimi metodami. Na srečo človek čuti prisotnost ozona že pri zelo nizkih koncentracijah - okoli 1 μg/l, pri katerih škrobni jod papir ne bo pomodril. Nekaterim ljudem vonj ozona v majhnih koncentracijah spominja na vonj klora, drugim - žveplovemu dioksidu, tretjim - česnu.

Ni samo ozon strupen. Z njegovo udeležbo v zraku na primer nastane peroksiacetilnitrat (PAN) CH3-CO-OONO2 - snov, ki ima močan dražilni, tudi solzilni učinek, ki oteži dihanje, v večjih koncentracijah pa povzroči paralizo srca. PAN je ena izmed sestavin tako imenovanega fotokemičnega smoga, ki nastane poleti v onesnaženem zraku (beseda izhaja iz angleških smoke - dim in fog - megla). Koncentracija ozona v smogu lahko doseže 2 μg/l, kar je 20-krat več od najvišje dovoljene. Upoštevati je treba tudi, da je skupni učinek ozona in dušikovih oksidov v zraku desetkrat močnejši od vsake snovi posebej. Ni presenetljivo, da so lahko posledice takšnega smoga v velikih mestih katastrofalne, še posebej, če zraka nad mestom ne prepihuje »prepih« in nastane stagnirno območje. Tako je leta 1952 v Londonu zaradi smoga v nekaj dneh umrlo več kot 4000 ljudi. Smog v New Yorku leta 1963 je ubil 350 ljudi. Podobne zgodbe so bile v Tokiu in drugih večjih mestih. Ne le ljudje trpijo zaradi atmosferskega ozona. Ameriški raziskovalci so na primer dokazali, da se na območjih z visoko vsebnostjo ozona v zraku življenjska doba avtomobilskih gum in drugih izdelkov iz gume znatno skrajša.
Kako zmanjšati vsebnost ozona v prizemni plasti? Zmanjšanje izpustov metana v ozračje je komaj realno. Ostaja še en način - zmanjšanje izpustov dušikovih oksidov, brez katerih ne more potekati krog reakcij, ki vodijo do ozona. Tudi ta pot ni enostavna, saj dušikovih oksidov ne izpuščajo le avtomobili, ampak (predvsem) termoelektrarne.

Viri ozona niso le na ulici. Nastaja v rentgenskih prostorih, v prostorih za fizioterapijo (njegov vir so živosrebrne kremenčeve žarnice), med delovanjem kopirnih strojev (kopirnih strojev), laserskih tiskalnikov (tukaj je vzrok za nastanek visokonapetostna razelektritev). Ozon je neizogiben spremljevalec za proizvodnjo perhidrola, argonsko obločno varjenje. Da bi zmanjšali škodljive učinke ozona, je treba pokrov opremiti z ultravijoličnimi žarnicami, dobro prezračevati prostor.

In vendar je komaj pravilno, da je ozon brezpogojno škodljiv za zdravje. Vse je odvisno od njegove koncentracije. Študije so pokazale, da svež zrak zelo slabo sveti v temi; razlog za sijaj so oksidacijske reakcije s sodelovanjem ozona. Sijaj smo opazili tudi pri stresanju vode v bučko, v katero smo predhodno napolnili ozoniziran kisik. Ta sij je vedno povezan s prisotnostjo majhnih količin organskih nečistoč v zraku ali vodi. Pri mešanju svežega zraka z izdihano osebo se je intenzivnost sijaja povečala za desetkrat! In to ni presenetljivo: v izdihanem zraku so našli mikronečistoče etilena, benzena, acetaldehida, formaldehida, acetona in mravljinčne kisline. "Poudari" jih ozon. Obenem pa »stare«, tj. Popolnoma brez ozona, čeprav zelo čist, zrak ne povzroča sijaja in človek ga občuti kot »zastarelega«. Tak zrak lahko primerjamo z destilirano vodo: je zelo čist, praktično ne vsebuje nečistoč in ga je škodljivo piti. Torej popolna odsotnost ozona v zraku očitno ni ugodna tudi za ljudi, saj povečuje vsebnost mikroorganizmov v njem, vodi do kopičenja škodljivih snovi in ​​neprijetnih vonjav, ki jih ozon uničuje. Tako postane jasna potreba po rednem in dolgotrajnem prezračevanju prostorov, tudi če v njih ni ljudi: navsezadnje se ozon, ki je vstopil v prostor, v njem ne zadržuje dolgo - delno se razgradi , in se v veliki meri usede (adsorbira) na stene in druge površine. Težko je reči, koliko ozona naj bo v prostoru. V minimalnih koncentracijah pa je ozon verjetno potreben in uporaben.

Ilya Leenson

OPREDELITEV

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

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

Kemijska formula ozona

Kemijska formula ozona- O 3 . Kaže, da molekula te snovi vsebuje tri atome kisika (Ar = 16 a.m.u.). Glede na kemijsko formulo 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 med seboj povezani znotraj molekule (slika 1).

riž. 1. Zgradba molekule ozona.

Elektronska formula , ki prikazuje porazdelitev elektronov v atomu po podravnih energije, je prikazano spodaj:

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

Kaže tudi, da kisik, ki sestavlja ozon, spada med elemente p-družine, kot tudi število valenčnih elektronov - na zunanjem energijskem nivoju je 6 elektronov (3s 2 3p 4).

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2

Ozon je plin. Za razliko od mnogih drugih ni prozoren, ima pa značilno barvo in celo vonj. Prisoten je v našem ozračju in je ena njegovih najpomembnejših sestavin. Kakšna je gostota ozona, njegova masa in druge lastnosti? Kakšna je njegova vloga v življenju planeta?

modri plin

V kemiji ozon nima posebnega mesta v periodnem sistemu. To je zato, ker ni element. Ozon je alotropna modifikacija ali variacija kisika. Tako kot pri O2 je njegova molekula sestavljena samo iz atomov kisika, vendar nima dveh, ampak tri. Zato je njegova kemijska formula videti kot O3.

Ozon je modri plin. Ima izrazit oster vonj, ki spominja na klor, če je koncentracija previsoka. Se spomnite vonja po svežini v dežju? To je ozon. Zahvaljujoč tej lastnosti je dobil ime, saj iz starogrškega jezika "ozon" pomeni "vonj".

Molekula plina je polarna, atomi v njej so povezani pod kotom 116,78°. Ozon nastane, ko se prosti atom kisika veže na molekulo O2. To se zgodi med različnimi reakcijami, na primer oksidacijo fosforja, električnim praznjenjem ali razpadom peroksidov, med katerimi se sprostijo atomi kisika.

Lastnosti ozona

V normalnih pogojih obstaja ozon z molekulsko maso skoraj 48 g/mol. Je diamagneten, to pomeni, da ga magnet ne more pritegniti, tako kot srebro, zlato ali dušik. Gostota ozona je 2,1445 g/dm³.

V trdnem stanju dobi ozon modro-črno barvo, v tekočem stanju pa indigo barvo, ki je blizu vijolični. Vrelišče je 111,8 stopinj Celzija. Pri temperaturi nič stopinj se v vodi (samo v čisti vodi) raztopi desetkrat bolje kot kisik. Dobro se meša z dušikom, fluorom, argonom in pod določenimi pogoji s kisikom.

Pod delovanjem številnih katalizatorjev se zlahka oksidira, pri tem pa sprošča proste atome kisika. Ko se poveže z njim, se takoj vžge. Snov lahko oksidira skoraj vse kovine. Le platina in zlato nista podvržena njegovemu delovanju. Uničuje različne organske in aromatske spojine. Ob stiku z amoniakom tvori amonijev nitrit, uničuje dvojne ogljikove vezi.

Ker je v ozračju prisoten v visokih koncentracijah, se ozon spontano razgradi. V tem primeru se sprosti toplota in nastane molekula O2. Višja kot je njegova koncentracija, močnejša je reakcija sproščanja toplote. Ko je vsebnost ozona večja od 10 %, to spremlja eksplozija. Z naraščanjem temperature in padanjem tlaka ali v stiku z organskimi snovmi pride do razgradnje O3 hitreje.

Zgodovina odkritij

V kemiji ozon ni bil poznan vse do 18. stoletja. Odkrili so ga leta 1785 po zaslugi vonja, ki ga je fizik Van Marum slišal ob delujočem elektrostatičnem stroju. Še 50 let kasneje se v znanstvenih poskusih in raziskavah nikakor ni pojavil.

Znanstvenik Christian Schönbein je leta 1840 proučeval oksidacijo belega fosforja. Med poskusi mu je uspelo izolirati neznano snov, ki jo je poimenoval "ozon". Kemik se je lotil študija njegovih lastnosti in opisal metode za pridobivanje novoodkritega plina.

Kmalu so se raziskavam snovi pridružili še drugi znanstveniki. Slavni fizik Nikola Tesla je zgradil celo prvo v zgodovini.Industrijska uporaba O3 se je začela konec 19. stoletja s pojavom prvih naprav za oskrbo domov s pitno vodo. Snov je bila uporabljena za dezinfekcijo.

Ozon v ozračju

Našo Zemljo obdaja nevidna lupina zraka – atmosfera. Brez tega bi bilo življenje na planetu nemogoče. Sestavine atmosferskega zraka: kisik, ozon, dušik, vodik, metan in drugi plini.

Sam po sebi ozon ne obstaja in nastane le kot posledica kemičnih reakcij. Blizu površine Zemlje nastane zaradi električnih izpustov strele med nevihto. Na nenaraven način se pojavi zaradi izpušnih plinov avtomobilov, tovarn, bencinskih hlapov in delovanja termoelektrarn.

Ozon v spodnjih plasteh ozračja imenujemo površinski ali troposferski. Obstaja tudi stratosferski. Nastane pod vplivom ultravijoličnega sevanja, ki prihaja iz sonca. Nastane na razdalji 19-20 kilometrov nad površjem planeta in se razteza do višine 25-30 kilometrov.

Stratosferski O3 tvori ozonski plašč planeta, ki ga ščiti pred močnim sončnim sevanjem. Absorbira približno 98 % ultravijoličnega sevanja z valovno dolžino, ki zadostuje za nastanek raka in opeklin.

Uporaba snovi

Ozon je odličen oksidant in uničevalec. Ta lastnost se že dolgo uporablja za čiščenje pitne vode. Snov ima škodljiv učinek na bakterije in viruse, ki so nevarni za ljudi, in ko se oksidira, se sama spremeni v neškodljiv kisik.

Lahko ubije celo organizme, odporne na klor. Poleg tega se uporablja za čiščenje odpadne vode iz okolju škodljivih naftnih derivatov, sulfidov, fenolov itd. Takšne prakse so pogoste predvsem v ZDA in nekaterih evropskih državah.

Ozon se uporablja v medicini za razkuževanje instrumentov, v industriji pa za beljenje papirja, čiščenje olj in pridobivanje različnih snovi. Uporaba O3 za čiščenje zraka, vode in prostorov se imenuje ozonizacija.

Ozon in človek

Kljub vsem svojim uporabnim lastnostim je ozon lahko nevaren za človeka. Če je v zraku več plina, kot ga človek lahko prenese, se zastrupitvi ne moremo izogniti. V Rusiji je njegova dovoljena stopnja 0,1 μg / l.

Če je ta norma presežena, se pojavijo značilni znaki kemične zastrupitve, kot so glavobol, draženje sluznice, omotica. Ozon zmanjšuje odpornost telesa na okužbe, ki se prenašajo po dihalih, znižuje pa tudi krvni tlak. Pri koncentraciji plina nad 8-9 μg / l je možen pljučni edem in celo smrt.

Hkrati pa je ozon v zraku povsem enostavno prepoznati. Vonj po "svežini", kloru ali "raku" (kot je trdil Mendelejev) je jasno slišen tudi pri nizki vsebnosti snovi.