De ce există state cu un statut incert? Prezentare despre geografie „Obiecte ale hărții politice a lumii
Ozonul este un gaz caustic, albăstrui, cu un miros „metalic” caracteristic. Molecula de ozon este formată din trei atomi de oxigen O3. Când este lichefiat, ozonul se transformă într-un lichid de culoare indigo. În stare solidă, ozonul apare sub formă de cristale de culoare albastru închis, aproape negre. Ozonul este un compus foarte instabil care se descompune cu ușurință în oxigen și un singur atom de oxigen.
Proprietățile fizice ale ozonului
1. greutatea moleculară a ozonului - 47.998 amu.
2. densitatea gazului în condiții normale - 2,1445 kg/m³.
3. Densitatea ozonului lichid la -183 °C este - 1,71 kg/m³
4. Punctul de fierbere al ozonului lichid este - -111,9 °C
5. Punctul de topire al cristalelor de ozon este - -251,4 °C
6. solubil în apă. Solubilitatea este de 10 ori mai mare decât oxigenul.
7. are un miros înțepător.
Proprietăți chimice ozon
Ar trebui luate în considerare în primul rând proprietățile chimice caracteristice ale ozonului
instabilitate, capacitatea de a se descompune rapid și activitate oxidativă ridicată.
Pentru ozon a fost stabilit numărul de oxidare I, care caracterizează numărul de atomi de oxigen donați de ozon substanței care se oxidează. După cum au arătat experimentele, acesta poate fi egal cu 0,1, 3. În primul caz, ozonul se descompune cu volumul crescând: 2O3--->3O 2, în al doilea dă un atom de oxigen substanței oxidate: O3 -> O2 + O (în acest caz , volumul nu crește), iar în al treilea caz, ozonul se alătură substanței oxidate: O 3 -> 3O (în acest caz, volumul acestuia scade).
Proprietățile oxidante se caracterizează prin reacții chimice ozon cu substante anorganice.
Ozonul oxidează toate metalele, cu excepția aurului ■ și a grupului platinei. Compușii sulfului sunt oxidați de acesta în sulfați, nitriți - în nitrați. În reacțiile cu compuși de iod și brom, ozonul prezintă proprietăți reducătoare și o serie de metode pentru determinarea sa cantitativă se bazează pe aceasta. Azotul, carbonul și oxizii lor reacţionează cu ozonul. În reacția ozonului cu hidrogenul se formează radicali hidroxil: H+O 3 -> HO+O 2. Oxizii de azot reacţionează rapid cu ozonul, formând oxizi mai mari:
NO+Oz->N02 +O2;
N02 +O3 ----->N03 +O2;
NO2 +O3 ->N2O5.
Amoniacul este oxidat de ozon în nitrat de amoniu.
Ozonul descompune halogenurile de hidrogen și transformă oxizii inferiori în alții superiori. Halogenii, care participă ca activatori ai procesului, formează, de asemenea, oxizi mai mari.
Potențialul de reducere al ozonului - oxigenul este destul de mare și într-un mediu acid este determinat a fi de 2,07 V, iar într-o soluție alcalină - 1,24 V. Afinitatea electronică a ozonului este determinată a fi de 2 eV, și numai fluorul, oxizii săi și radicalii liberi au o afinitate electronică mai puternică.
Efectul oxidativ ridicat al ozonului a fost folosit pentru a converti un număr de elemente transuraniu în stare heptavalentă, deși cea mai mare stare de valență a acestora este 6. Se constată reacția ozonului cu metale cu valență variabilă (Cr, Cor etc.). uz practic la obtinerea de materii prime in productia de coloranti si vitamina PP.
Metalele alcaline și alcalino-pământoase sunt oxidate sub influența ozonului, iar hidroxizii lor formează ozonide (trioxizi). Ozonidele sunt cunoscute de mult timp; ele au fost menționate încă din 1886 de chimistul organic francez Charles Adolphe Wurtz. Sunt o substanță cristalină de culoare roșu-brun, rețeaua ale cărei molecule include ioni de ozon individual negativi (O 3 -), ceea ce determină proprietățile lor paramagnetice. Limita de stabilitate termică a ozonidelor este de -60±2°C, conținutul de oxigen activ este de 46% în greutate. La fel ca mulți compuși cu peroxid, ozonidele metalelor alcaline și-au găsit o largă aplicație în procesele de regenerare.
Ozonidele se formează în reacțiile ozonului cu sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu, care trec printr-un complex intermediar instabil de tip M+ O- H+ O 3 - - cu reacție ulterioară cu ozonul, având ca rezultat formarea unui amestec de ozonide. şi hidrat apos de oxid de metal alcalin.
Ozonul intră activ în interacțiune chimică cu mulți compuși organici. Asa de, produs primar Interacțiunea ozonului cu dubla legătură a compușilor nesaturați este un malozoid, care este instabil și se descompune într-un ion bipolar și compuși carbonilici (aldehidă sau cetonă). Produșii intermediari care se formează în această reacție se combină din nou într-o secvență diferită, formând ozonidă. În prezența unor substanțe capabile să reacționeze cu un ion bipolar (alcooli, acizi), în locul ozonidelor se formează diverși compuși peroxidici.
Ozonul reacționează activ cu compușii aromatici, iar reacția are loc atât cu, cât și fără distrugerea miezului aromatic.
În reacțiile cu hidrocarburi saturate, ozonul se descompune mai întâi pentru a forma oxigen atomic, care inițiază oxidarea în lanț, iar randamentul produselor de oxidare corespunde consumului de ozon. Interacțiunea ozonului cu hidrocarburile saturate are loc atât în faza gazoasă, cât și în soluții.
Fenolii reacționează ușor cu ozonul, iar acesta din urmă este distrus în compuși cu un inel aromatic deteriorat (cum ar fi chinoina), precum și derivați cu toxicitate scăzută ai aldehidelor și acizilor nesaturați.
Interacțiunea ozonului cu compușii organici este utilizată pe scară largă în industria chimicași în industriile conexe. Utilizarea reacției ozonului cu compuși nesaturați face posibilă obținerea artificială a diverșilor acizi grași, aminoacizi, hormoni, vitamine și materiale polimerice; reactii ale ozonului cu hidrocarburile aromatice - acid difenilic, dialdehida ftalica si acid ftalic, acid glioxalic etc.
Reacțiile ozonului cu hidrocarburile aromatice au stat la baza dezvoltării metodelor de dezodorizare. medii diferite, sediu, Ape uzate, gaze de eșapament și cu compuși care conțin sulf - ca bază pentru dezvoltarea metodelor de tratare a apelor uzate și a gazelor reziduale din diverse industrii, inclusiv Agricultură, din compuși nocivi care conțin sulf (hidrogen sulfurat, mercaptani, dioxid de sulf).
Efectul ozonului asupra oamenilor
Când o persoană este expusă la ozon, în primul rând se confruntă cu iritații ale părților superioare ale tractului respirator și apoi durere de cap- deja la o concentrație de ozon în aer de 2,0 mg/m4. La 3,0 mg/m3, după 30 de minute de inhalare, o persoană dezvoltă o tuse uscată, gură uscată, capacitatea de concentrare scade, apetitul și somnul sunt perturbate, durerea apare în stomac, o senzație de „lană” în brațele și picioarele, tuse cu spută clară, senzație de stupefacție, pneumonie, creșterea tensiunii arteriale globul ocular iar vederea se deteriorează, depresie funcția secretorie stomac, senzația de percepție a durerii scade.
Datorită vulnerabilității înalte a plămânilor la ozon cel mai mare număr lucrări din literatura de specialitate sunt dedicate acestei probleme.
Sub influența ozonului, reactivitatea imunobiologică a organismului se modifică și datorită sensibilizării acestuia prin produși proteici ai ozonolizei, formați direct în organism sub influența peroxizilor și a altor substanțe. Acest proces este complicat. Toate mecanismele de mai sus participă, fără îndoială, la dezvoltarea sa. Distrugerea fagocitelor din plămâni de către ozon reduce capacitatea organismului de a manifesta reacții alergice celulare. reacție defensivă. Ca urmare, permeabilitatea microorganismelor patogene în celule și organe crește, producția organismului de factori de protecție, cum ar fi interferonul, scade și sensibilitatea la infecțiile respiratorii crește. Studii detaliate ale acestei probleme la șoareci au arătat că sub influența ozonului I mg/m3 timp de 7-35 de zile s-au dezvoltat leziuni în centrul acinilor bronhiolelor și ductului alveolar cu creșterea numărului de macrofage în alveolele periferice. și proliferarea hiperergică a epiteliului bronșic. În acest context, infecția gripală a crescut efectul dăunător al ozonului asupra plămânilor. Și proliferarea modulară hiperergică a epiteliului bronșic în sine a fost similară ca natură cu starea precanceroasă. Cu toate acestea, moartea șoarecilor din cauza gripei a scăzut atunci când au fost expuși simultan la ozon.
Bolile virale la oameni au scăzut și ele sub influența ozonului. În același timp, expunerea pe termen lung la ozon la om crește incidența infecțiilor respiratorii cronice, cum ar fi tuberculoza și pneumonia, care aparent este asociată cu. mutația microflorei patogene și incapacitatea corpului uman de a răspunde rapid la aceasta prin producerea de anticorpi corespunzători din cauza suprasolicitarii mecanismelor alergene, caracterizată printr-o scădere a conținutului de histamină în plămâni pe fondul creșterii conținutului de apă, reducând simultan și sensibilitatea organismului la histamina exogenă. Acest lucru confirmă opinia că, în anumite condiții, ozonul are un efect imunosupresor asupra organismului, reducând rezistența organismului la toxinele microbiene. Deși chiar și la concentrații de 7,8 mg/m3 timp de 4 ore, ozonul la om nu a inhibat rozetele limfocitelor T, dar activitatea limfocitelor B a fost redusă.
Un gaz precum ozonul are proprietăți extrem de valoroase pentru întreaga omenire. Elementul chimic prin care se formează este O. De fapt, ozonul O 3 este una dintre modificările alotropice ale oxigenului, constând din trei unități de formulă (O÷O÷O). Primul și mai cunoscut compus este oxigenul însuși, mai exact gazul care este format de doi dintre atomii săi (O=O) - O 2.
Alotropia este capacitatea unui element chimic de a forma un număr de compuși simpli cu proprietăți diferite. Datorită ei, omenirea a studiat și folosește substanțe precum diamantul și grafitul, sulful monoclinic și ortorombic, oxigenul și ozonul. Un element chimic care are această capacitate nu se limitează neapărat la doar două modificări; unele au mai multe.
Istoricul deschiderii conexiunii
Unitate constitutivă a multor organice și minerale, inclusiv cum ar fi ozonul - un element chimic a cărui denumire este O - oxigen, tradus din greacă „oxys” - acru și „gignomai” - pentru a da naștere.
Cel nou a fost descoperit pentru prima dată în timpul experimentelor cu descărcări electrice în 1785 de olandezul Martin van Maroon; atenția i-a fost atrasă de un miros specific. Și un secol mai târziu, francezul Schönbein a remarcat prezența acestuia după o furtună, în urma căreia gazul a fost numit „miroase”. Dar oamenii de știință au fost oarecum înșelați, crezând că simțul lor al mirosului a simțit ozonul însuși. Mirosul pe care l-au simțit era cel al ceva oxidat prin reacția cu O3, deoarece gazul este foarte reactiv.
Structura electronică
O2 și O3, un element chimic, au același fragment structural. Ozonul are mai mult structura complexa. În oxigen, totul este simplu - doi atomi de oxigen sunt legați printr-o legătură dublă constând dintr-o componentă ϭ și π, în funcție de valența elementului. O 3 are mai multe structuri de rezonanță.
O legătură multiplă conectează doi oxigeni, iar a treia are o singură legătură. Astfel, datorită migrării componentei π, în imaginea de ansamblu trei atomi au un compus sesquicompus. Această legătură este mai scurtă decât o legătură simplă, dar mai lungă decât o legătură dublă. Experimentele efectuate de oamenii de știință exclud posibilitatea ciclicității moleculei.
Metode de sinteză
Pentru a forma un gaz precum ozonul, elementul chimic oxigen trebuie să fie prezent într-un mediu gazos sub formă de atomi individuali. Astfel de condiții sunt create atunci când moleculele de oxigen O 2 se ciocnesc cu electronii în timpul descărcărilor electrice sau a altor particule cu energie mare, precum și atunci când este iradiat cu lumină ultravioletă.
Partea leului din numărul total ozon în conditii naturale atmosfera se formează fotochimic. Omul preferă să folosească alte metode în activitatea chimică, cum ar fi, de exemplu, sinteza electrolitică. Constă în faptul că în mediu acvatic Electrozi de platină sunt plasați în electrolit și se aplică curent. Schema de reactie:
H 2 O + O 2 → O 3 + H 2 + e -
Proprietăți fizice
Oxigenul (O) este o unitate constitutivă a unei substanțe, cum ar fi ozonul - un element chimic a cărui formulă, precum și relativul său Masă molară indicate în tabelul periodic. Prin formarea O 3, oxigenul capătă proprietăți radical diferite de proprietățile O 2.
Gaz culoarea albastra- Aceasta este starea normală a unui compus cum ar fi ozonul. Element chimic, formulă, caracteristici cantitative - toate acestea au fost determinate în timpul identificării și studiului acestei substanțe. pentru ea -111,9 °C, starea lichefiată are o culoare violet închis, cu o scădere suplimentară a gradului până la -197,2 °C începe topirea. În stare solidă de agregare, ozonul capătă o culoare neagră cu o nuanță violetă. Solubilitatea sa este de zece ori mai mare decât această proprietate a oxigenului O2. La cele mai mici concentrații din aer se simte mirosul de ozon, este ascuțit, specific și amintește de mirosul de metal.
Proprietăți chimice
Gazul de ozon este foarte activ, din punct de vedere al reacției. Elementul chimic care îl formează este oxigenul. Caracteristicile care determină comportamentul ozonului în interacțiunea cu alte substanțe sunt capacitatea mare de oxidare și instabilitatea gazului însuși. La temperaturi ridicate, se descompune cu o viteză fără precedent; procesul este, de asemenea, accelerat de catalizatori precum oxizii metalici, oxizii de azot și alții. Proprietățile unui agent oxidant sunt inerente ozonului datorită caracteristicilor structurale ale moleculei și mobilității unuia dintre atomii de oxigen, care, atunci când se desprinde, transformă gazul în oxigen: O 3 → O 2 + O·
Oxigenul (blocul din care sunt construite molecule de substanțe precum oxigenul și ozonul) este un element chimic. După cum este scris în ecuațiile reacției - O·. Ozonul oxidează toate metalele, cu excepția aurului, platinei și a subgrupului său. Reacționează cu gazele din atmosferă - oxizi de sulf, azot și altele. Nu ramane inert si materie organică, procesele de rupere a legăturilor multiple prin formarea de compuși intermediari au loc deosebit de rapid. Este extrem de important ca produsele de reacție să fie inofensive pentru mediu și oameni. Acestea sunt apa, oxigenul, oxizii superiori ai diferitelor elemente și oxizii de carbon. Compușii binari de calciu, titan și siliciu cu oxigenul nu interacționează cu ozonul.
Aplicație
Principalul domeniu în care se folosește gazul „mirositor” este ozonarea. Această metodă de sterilizare este mult mai eficientă și mai sigură pentru organismele vii decât dezinfecția cu clor. Nu există formare de derivați toxici ai metanului înlocuiți cu un halogen periculos.
Din ce în ce mai mult, această metodă de sterilizare a mediului este utilizată în industria alimentară. Echipamentele frigorifice sunt tratate cu ozon, depozite pentru produse, este folosit pentru eliminarea mirosurilor.
Pentru medicină, proprietățile dezinfectante ale ozonului sunt, de asemenea, indispensabile. Dezinfectează rănile cu soluții fiziologice. Sângele venos este ozonizat și o serie de boli cronice sunt tratate cu gazul „mirositor”.
Găsirea în natură și sens
Substanța simplă ozonul este un element al compoziției gazoase a stratosferei, o regiune a spațiului apropiat Pământului situată la o distanță de aproximativ 20-30 km de suprafața planetei. Eliberarea acestui compus are loc în timpul proceselor asociate cu descărcări electrice, în timpul sudării și funcționării mașinilor de copiat. Dar în stratosferă se formează și conține 99% din cantitatea totală de ozon găsită în atmosfera Pământului.
Prezența gazului în spațiul apropiat de Pământ s-a dovedit a fi de o importanță vitală. Formează așa-numitul strat de ozon, care protejează toate ființele vii de radiațiile ultraviolete mortale ale Soarelui. Destul de ciudat, dar împreună cu beneficiile enorme, gazul în sine este periculos pentru oameni. O creștere a concentrației de ozon din aer pe care o persoană o respiră este dăunătoare organismului datorită activității sale chimice extreme.
DEFINIȚIE
Ozon este o modificare alotropică a oxigenului. În stare normală este un gaz albastru deschis, în stare lichidă este albastru închis, iar în stare solidă este violet închis (până la negru).
Poate rămâne în stare de lichid suprarăcit până la o temperatură de (-250 o C). slab solubil în apă, mai bine în tetraclorură de carbon și diverse clorofluorocarburi. Un agent oxidant foarte puternic.
Formula chimică a ozonului
Formula chimică a ozonului- O 3. Arată că molecula acestei substanțe conține trei atomi de oxigen (Ar = 16 amu). De formula chimica Puteți calcula masa moleculară a ozonului:
Mr(O 3) = 3×Ar(O) = 3×16 = 48
Formula structurală (grafică) a ozonului
Mai evident este formula structurală (grafică) a ozonului. Acesta arată modul în care atomii sunt conectați între ei în interiorul unei molecule (Fig. 1).
Orez. 1. Structura moleculei de ozon.
Formula electronica , care arată distribuția electronilor într-un atom în funcție de subnivelul energetic este prezentat mai jos:
16 O 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
De asemenea, arată că oxigenul din care constă ozonul aparține elementelor familiei p, precum și numărul de electroni de valență - există 6 electroni în nivelul energetic exterior (3s 2 3p 4).
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
Exercițiu | Fracția de masă a hidrogenului în combinația sa cu siliciul este de 12,5%. Ieșire formulă empirică compus și calculați masa molară a acestuia. |
Soluţie |
Să calculăm fracția de masă a siliciului din compus: ω(Si) = 100% - ω(H) = 100% - 12,5% = 87,5% Să notăm numărul de moli de elemente incluși în compus prin „x” (siliciu) și „y” (hidrogen). Apoi, raportul molar va arăta astfel (valorile maselor atomice relative luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev sunt rotunjite la numere întregi): 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 Aceasta înseamnă că formula compusului de siliciu cu hidrogen va fi SiH 4. Aceasta este hidrura de siliciu. |
Răspuns | SiH4 |
EXEMPLUL 2
Exercițiu | În compusul de potasiu, clor și oxigen, fracțiile de masă ale elementelor sunt respectiv 31,8%, 29%, 39,2%. Instalare cea mai simplă formulă conexiuni. |
Soluţie | Fracția de masă a elementului X dintr-o moleculă din compoziția NX se calculează folosind următoarea formulă: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Să notăm numărul de moli de elemente incluși în compus ca „x” (potasiu), „y” (clor) și „z” (oxigen). Apoi, raportul molar va arăta astfel (valorile maselor atomice relative luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev sunt rotunjite la numere întregi): 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 Aceasta înseamnă că formula compusului de potasiu, clor și oxigen va fi KClO 3 . Aceasta este sarea lui Berthollet. |
Răspuns | KClO3 |
OZON O3 (din limba greacă cu miros de ozon) este o modificare alotropică a oxigenului care poate exista în toate cele trei stări de agregare. Ozonul este un compus instabil și chiar și cu temperatura camerei se descompune încet în oxigen molecular, dar ozonul nu este un radical.
Proprietăți fizice
Greutate moleculară = 47,9982 g/mol. Ozonul gazos are o densitate de 2,144 10-3 g/cm3 la o presiune de 1 atm și 29°C.
Ozonul este o substanță specială. Este extrem de instabilă și cu creșterea concentrației se disproporționează ușor schema generala: 2O3 -> 3O2.În formă gazoasă, ozonul are nuanță albăstruie, vizibil atunci când aerul conține 15-20% ozon.
Ozonul în condiții normale este un gaz cu miros înțepător. La concentrații foarte scăzute, mirosul de ozon este perceput ca fiind plăcut proaspăt, dar devine neplăcut pe măsură ce concentrația crește. Mirosul de rufe congelate este mirosul de ozon. Este ușor să te obișnuiești.
Cantitatea sa principală este concentrată în așa-numita „centură de ozon” la o altitudine de 15-30 km. La suprafața pământului, concentrația de ozon este mult mai mică și este absolut sigură pentru ființele vii; există chiar opinia că absența sa completă afectează negativ și performanța unei persoane.
La concentrații de aproximativ 10 MAC, ozonul se simte foarte bine, dar după câteva minute senzația dispare aproape complet. Acest lucru trebuie reținut atunci când lucrați cu el.
Cu toate acestea, ozonul asigură și conservarea vieții pe Pământ, deoarece Stratul de ozon reține cea mai distructivă parte a radiației ultraviolete a soarelui cu o lungime de undă mai mică de 300 nm pentru organismele vii și plante și, împreună cu CO2, absoarbe radiația infraroșie a Pământului, împiedicând răcirea acesteia.
Ozonul este mai solubil în apă decât oxigenul. În apă, ozonul se descompune mult mai repede decât în faza gazoasă și exclusiv influență mare Viteza de descompunere este afectată de prezența impurităților, în special a ionilor metalici.
Fig1. Descompunerea ozonului în tipuri variate apa la temperatura de 20°C (1 - bidistilat; 2 - distilat; 3 - apa de la robinet; 4 - apa de lac filtrata)
Ozonul este bine adsorbit de silicagel și gel de aluminiu. La presiune parțială ozon, de exemplu 20 mm Hg. Art., iar la 0°C silicagelul absoarbe aproximativ 0,19% ozon în greutate. La temperaturi scăzute adsorbția slăbește vizibil. În stare adsorbită, ozonul este foarte stabil. Potențialul de ionizare al ozonului este de 12,8 eV.
Proprietățile chimice ale ozonului
Se disting prin două caracteristici principale - instabilitate și capacitatea de oxidare. Amestecat cu aer în concentrații mici, se descompune relativ lent, dar odată cu creșterea temperaturii descompunerea sa se accelerează și la temperaturi peste 100 ° C devine foarte rapidă.
Prezența NO2, Cl în aer, precum și efectul catalitic al oxizilor metalici - argint, cupru, fier, mangan - accelerează descompunerea ozonului. Ozonul are proprietăți oxidante atât de puternice, deoarece unul dintre atomii de oxigen se desprinde foarte ușor de molecula sa. Se transformă ușor în oxigen.
Ozonul oxidează majoritatea metalelor la temperaturi obișnuite. Soluțiile apoase acide de ozon sunt destul de stabile; în soluțiile alcaline, ozonul este rapid distrus. Metalele cu valență variabilă (Mn, Co, Fe etc.), mulți oxizi, peroxizi și hidroxizi distrug efectiv ozonul. Majoritatea suprafețelor metalice sunt acoperite cu o peliculă de oxid în cea mai mare stare de valență a metalului (de exemplu, PbO2, AgO sau Ag2O3, HgO).
Ozonul oxidează toate metalele, cu excepția metalelor din grupa aurului și a platinei, reacționează cu majoritatea celorlalte elemente, descompune halogenurile de hidrogen (cu excepția HF), transformă oxizii inferiori în oxizi superiori etc.
Nu oxideaza aurul, platina, iridiul, aliajul 75%Fe + 25%Cr. Acesta transformă sulfura de plumb neagră PbS în sulfat alb PbSO4, anhidrida arsenosă As2O3 în anhidridă de arsen As2O5 etc.
Reacția ozonului cu ionii metalici cu valență variabilă (Mn, Cr și Co) în anul trecut găsește aplicație practică pentru sinteza intermediarilor pentru coloranți, vitamina PP (acid izonicotinic), etc. Amestecuri de săruri de mangan și crom într-o soluție acidă care conține un compus oxidabil (de exemplu, metilpiridine) sunt oxidate cu ozon. În acest caz, ionii Cr3+ se transformă în Cr6+ și oxidează metilpiridinele numai la grupările metil. În absența sărurilor metalice, predominant miezul aromatic este distrus.
Ozonul reacționează și cu multe gaze care sunt prezente în atmosferă. Hidrogenul sulfurat H2S, atunci când este combinat cu ozonul, eliberează sulf liber, dioxidul de sulf SO2 se transformă în dioxid de sulf SO3; protoxid de azot N2O - în oxid de NO, oxid de azot NO este oxidat rapid la NO2, la rândul său, NO2 reacţionează de asemenea cu ozonul, iar în final se formează N2O5; amoniac NH3 - în sare de azot-amoniac NH4NO3.
Una dintre cele mai importante reacții ale ozonului cu substanțele anorganice este descompunerea acestuia a iodurii de potasiu. Această reacție este utilizată pe scară largă pentru determinarea cantitativă a ozonului.
Ozonul reacționează în unele cazuri cu solide, formând ozonide. Au fost izolate ozonide ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase: stronțiu, bariu, iar temperatura de stabilizare a acestora crește în seria indicată; Ca(O3)2 este stabil la 238 K, Ba(O3)2 la 273 K. Ozonidele se descompun pentru a forma superoxid, de exemplu NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. În timpul reacțiilor ozonului cu compușii organici se formează și diverse ozonide.
Ozonul oxidează numeroase substanțe organice, hidrocarburi saturate, nesaturate și ciclice. Au fost publicate numeroase lucrări despre compoziția produșilor de reacție ai ozonului cu diferite hidrocarburi aromatice: benzen, xilen, naftalenă, fenantren, antracen, benzantracen, difenilamină, chinolină, acid acrilic etc. Decolorează indigo și mulți alți coloranți organici, datorită la care se folosește chiar și pentru albirea țesăturilor.
Viteza de reacție a ozonului cu o legătură dublă C=C este de 100.000 de ori mai mare decât viteza de reacție a ozonului cu o legătură simplă Conexiune C-C. Prin urmare, cauciucul și cauciucul sunt afectate în primul rând de ozon. Ozonul reacţionează cu o legătură dublă pentru a forma un complex intermediar:
Această reacție are loc destul de repede chiar și la temperaturi sub 0°C. În cazul compușilor saturați, ozonul inițiază reacția obișnuită de oxidare:
Interacțiunea ozonului cu unii coloranți organici, care fluoresc puternic în prezența ozonului în aer, este interesantă. Acestea sunt, de exemplu, eicrozina, riboflavina și luminolul (triaminoftalhidrazidă), și în special rodamina-B și, similar cu aceasta, rodamina-C.
Proprietățile de oxidare ridicate ale ozonului, distrugerea substanțelor organice și a metalelor oxidante (în special fier) într-o formă insolubilă, capacitatea de a descompune compușii gazoși solubili în apă, saturarea soluțiilor apoase cu oxigen, rezistența scăzută a ozonului în apă și autodistrugerea a proprietăților sale periculoase pentru oameni - toate acestea împreună fac din ozon cea mai atractivă substanță pentru preparare apa menajerași prelucrarea diferitelor ape uzate.
Sinteza ozonului
Ozonul se formează în mediu gazos conţinând oxigen, dacă apar condiţii în care oxigenul se disociază în atomi. Acest lucru este posibil în toate formele de descărcare electrică: strălucire, arc, scânteie, coroană, suprafață, barieră, fără electrod etc. Principala cauză a disocierii este ciocnirea oxigenului molecular cu electronii accelerați într-un câmp electric.
În plus față de descărcare, disocierea oxigenului este cauzată de radiațiile UV cu o lungime de undă mai mică de 240 nm și diferite particule de înaltă energie: particule alfa, beta, gamma, raze X etc. Ozonul este produs și prin electroliza apei.
În aproape toate sursele de formare a ozonului, există un grup de reacții în urma cărora ozonul se descompune. Ele interferează cu formarea ozonului, dar există cu adevărat și trebuie luate în considerare. Aceasta include descompunerea termică în volum și pe pereții reactorului, reacțiile sale cu radicalii și particulele excitate, reacțiile cu aditivi și impurități care pot intra în contact cu oxigenul și ozonul.
Mecanismul complet constă dintr-un număr semnificativ de reacții. Instalațiile reale, indiferent de principiul pe care funcționează, prezintă costuri mari de energie pentru producția de ozon. Eficiența unui generator de ozon depinde de tipul de putere - totală sau activă - la care se calculează unitatea de masă a ozonului generat.
Descărcare barieră
O descărcare de barieră este înțeleasă ca o descărcare care are loc între doi dielectrici sau un dielectric și un metal. Din cauza circuit electric este rupt de un dielectric, puterea este furnizată numai de curent alternativ. Primul ozonizator apropiat celor moderni a fost propus în 1897 de Siemens.
La puteri scăzute, ozonizatorul nu trebuie răcit, deoarece căldura generată este transportată cu fluxul de oxigen și ozon. ÎN productie industriala Ozonul este, de asemenea, sintetizat în ozonizatoare cu arc (plasmatron), în generatoare de ozon strălucitor (lasere) și descărcare de suprafață.
Metoda fotochimică
Cea mai mare parte a ozonului produs pe Pământ în natură se formează fotochimic. În activitatea umană practică, metodele de sinteză fotochimică joacă un rol mai mic decât sinteza descărcării de barieră. Domeniul principal de utilizare a acestora este obținerea de concentrații medii și scăzute de ozon. Astfel de concentrații de ozon sunt necesare, de exemplu, la testarea produselor din cauciuc pentru rezistența la fisurare sub influența ozonului atmosferic. În practică, lămpile cu mercur și excimer xenon sunt folosite pentru a produce ozon folosind această metodă.
Metoda de sinteză electrolitică
Prima mențiune despre formarea ozonului în procesele electrolitice datează din 1907. Cu toate acestea, până în prezent mecanismul formării acestuia rămâne neclar.
În mod obișnuit, soluțiile apoase de acid percloric sau sulfuric sunt utilizate ca electrolit; electrozii sunt fabricați din platină. Utilizarea acizilor marcați O18 a demonstrat că aceștia nu renunță la oxigen în timpul formării ozonului. Prin urmare, diagrama brută ar trebui să ia în considerare doar descompunerea apei:
H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-
cu posibilă formare intermediară de ioni sau radicali.
Formarea ozonului sub influența radiațiilor ionizante
Ozonul se formează printr-o serie de procese care implică excitarea unei molecule de oxigen fie prin lumină, fie printr-un câmp electric. Când oxigenul este iradiat cu radiații ionizante, pot apărea și molecule excitate și se observă formarea ozonului. Formarea ozonului sub influența radiațiilor ionizante nu a fost încă folosită pentru sinteza ozonului.
Formarea ozonului într-un câmp de microunde
Când un curent de oxigen a fost trecut printr-un câmp de microunde, a fost observată formarea de ozon. Acest proces a fost puțin studiat, deși generatoarele bazate pe acest fenomen sunt adesea folosite în practica de laborator.
Utilizarea ozonului în viața de zi cu zi și efectul său asupra oamenilor
Ozonarea apei, a aerului și a altor substanțe
Apa ozonată nu conține halogenmetani toxici - impurități tipice de sterilizare a apei cu clor. Procesul de ozonare se desfășoară în băi cu bule sau mixere, în care apa purificată din materie în suspensie este amestecată cu aer ozonat sau oxigen. Dezavantajul procesului este distrugerea rapidă a O3 din apă (timp de înjumătățire 15-30 minute).
Ozonarea este, de asemenea, utilizată în Industria alimentară pentru sterilizare frigidere, depozite, eliminare miros neplăcut; în practica medicală - pentru dezinfecția rănilor deschise și tratamentul anumitor boli cronice (ulcere trofice, boli fungice), ozonarea sângelui venos, soluții fiziologice.
Ozonizatoarele moderne, în care ozonul este produs folosind o descărcare electrică în aer sau oxigen, constau din generatoare de ozon și surse de energie și sunt parte integrantă instalatii de ozon, inclusiv, pe langa ozonizatoare, dispozitive auxiliare.
În prezent, ozonul este un gaz utilizat în așa-numitele tehnologii cu ozon: epurarea și prepararea apei potabile, tratarea apelor uzate (ape uzate menajere și industriale), gaze reziduale etc.
În funcție de tehnologia de utilizare a ozonului, productivitatea unui ozonizator poate varia de la fracțiuni de gram la zeci de kilograme de ozon pe oră. Ozonizatoarele speciale sunt utilizate pentru sterilizarea cu gaz a instrumentelor medicale și a echipamentelor mici. Sterilizarea se realizează într-un mediu ozon-oxigen umidificat artificial care umple camera de sterilizare. Ciclul de sterilizare constă în etapa de înlocuire a aerului din camera de sterilizare cu un amestec umidificat ozon-oxigen, etapa de expunere de sterilizare și etapa de înlocuire a amestecului ozon-oxigen din cameră cu aer purificat microbiologic.
Ozonizatoarele utilizate în medicină pentru ozonoterapia au o gamă largă de reglare a concentrației amestecului ozon-oxigen. Precizia garantată a concentrației generate de amestecul ozon-oxigen este controlată de sistemul de automatizare a ozonatorului și este menținută automat.
Efectul biologic al ozonului
Efectul biologic al ozonului depinde de metoda de aplicare, doza și concentrația acestuia. Multe dintre efectele sale apar în grade diferite în diferite intervale de concentrație. Efectul terapeutic al terapiei cu ozon se bazează pe utilizarea amestecurilor ozon-oxigen. Potențialul redox ridicat al ozonului determină efectul terapeutic sistemic (restabilirea homeostaziei oxigenului) și local (dezinfectant pronunțat).
Ozonul a fost folosit pentru prima dată ca antiseptic de către A. Wolff în 1915 pentru a trata rănile infectate. În ultimii ani, ozonoterapia a fost folosită cu succes în aproape toate domeniile medicinei: chirurgie de urgență și purulentă, terapie generală și infecțioasă, ginecologie, urologie, gastroenterologie, dermatologie, cosmetologie etc. Utilizarea ozonului se datorează spectrului său unic de efecte asupra organismului, incl. imunomodulator, antiinflamator, bactericid, antiviral, fungicid etc.
Cu toate acestea, nu se poate nega că metodele de utilizare a ozonului în medicină, în ciuda avantajelor evidente în mulți indicatori biologici, nu au fost încă utilizate pe scară largă. Conform datelor din literatură, concentrațiile mari de ozon sunt absolut bactericide pentru aproape toate tulpinile de microorganisme. Prin urmare, ozonul este utilizat în practica clinică ca antiseptic universal pentru igienizarea focarelor infecțioase și inflamatorii de diverse etiologii și localizări.
Există date în literatură despre eficienta crescuta medicamente antiseptice după ozonarea lor în tratamentul bolilor chirurgicale purulente acute.
Concluzii privind utilizarea în gospodărie a ozonului
În primul rând, este necesar să se confirme necondiționat faptul utilizării ozonului în practica vindecării în multe domenii ale medicinei, ca dezinfectant și terapeutic, dar nu este încă posibil să vorbim despre utilizarea sa pe scară largă.
Ozonul este perceput de oameni cu cele mai puține efecte secundare alergice. Și chiar dacă în literatură se găsesc referiri la intoleranța individuală la O3, aceste cazuri nu pot fi în niciun fel comparate, de exemplu, cu medicamentele antibacteriene care conțin clor și alte halogeni.
Ozonul este oxigen triatomic și este cel mai prietenos cu mediul. Cine nu-i cunoaște mirosul „proaspăt” – în zilele fierbinți de vară după o furtună?! Prezența lui constantă în atmosfera pământului experimentat de orice organism viu.
Revizuirea este compilată pe baza materialelor de pe Internet.
Mai jos ne vom opri asupra obținerii de oxigen din aer, dar deocamdată vom intra în camera în care funcționează motoarele electrice și în care am oprit în mod intenționat ventilația.
Aceste motoare în sine nu pot fi o sursă de poluare a aerului, deoarece nu consumă nimic din aer și nu eliberează nimic în aer. Cu toate acestea, atunci când respirați aici, se simte o oarecare iritație în gât. Ce s-a întâmplat cu aerul care era curat înainte de a porni motoarele?
În această cameră funcționează așa-numitele motoare cu comutator. Adesea se formează o scânteie pe contactele în mișcare ale motorului - lamelele. Într-o scânteie la temperatura ridicata moleculele de oxigen se combină între ele pentru a forma ozon (O 3).
Molecula de oxigen este formată din 2 atomi, care prezintă întotdeauna două valențe (0 = 0).
Cum ne putem imagina structura moleculei de ozon? Valența oxigenului nu se poate modifica: atomii de oxigen din ozon trebuie să aibă și o legătură dublă. Prin urmare, molecula de ozon este de obicei descrisă ca un triunghi, în colțurile căruia se află 3 atomi de oxigen.
Ozon- un gaz albăstrui cu miros ascuțit, specific. Formarea ozonului din oxigen are loc cu o absorbție mare de căldură.
Cuvântul „ozon” este preluat din grecescul „allos” – altul și „tropos” – se întoarce și înseamnă formarea unor substanțe simple din același element.
Ozonul este o modificare alotropică a oxigenului. Este o substanță simplă. Molecula sa este formată din 3 atomi de oxigen. În tehnologie, ozonul este produs în dispozitive speciale numite ozonizatoare.
În aceste dispozitive, oxigenul este trecut printr-un tub care conține un electrod conectat la o sursă de curent. tensiune înaltă. Al doilea electrod este un fir bobinat pe exteriorul tubului. Între electrozi se creează o descărcare electrică, în care se formează ozon din oxigen. Oxigenul care iese din ozonizator conține aproximativ 15 la sută ozon.
Ozonul se formează și atunci când oxigenul este expus la razele elementului radioactiv radiu sau la un flux puternic de raze ultraviolete. Lămpile cu cuarț, care sunt utilizate pe scară largă în medicină, emit raze ultraviolete. Acesta este motivul pentru care într-o cameră în care o lampă cu cuarț funcționează de mult timp, aerul devine sufocant.
Puteți obține ozon și chimic- actiunea acidului sulfuric concentrat asupra permanganatului de potasiu sau oxidarea fosforului umed.
Moleculele de ozon sunt foarte instabile și se dezintegrează ușor pentru a forma oxigen molecular și atomic (O 3 = O 2 + O). Deoarece oxigenul atomic oxidează extrem de ușor diferiți compuși, ozonul este un agent oxidant puternic. La temperatura camerei, oxidează cu ușurință mercurul și argintul, care sunt destul de stabile într-o atmosferă de oxigen.
Sub influența ozonului, coloranții organici se decolorează, iar produsele din cauciuc sunt distruse, își pierd elasticitatea și se crapă atunci când sunt ușor comprimate.
Substanțele combustibile precum eterul, alcoolul și gazul de iluminare se aprind la contactul cu aerul puternic ozonizat. Se aprinde și vata prin care trece aerul ozonat.
Proprietățile oxidante puternice ale ozonului sunt folosite pentru a dezinfecta aerul și apa. Aerul ozonizat trecut prin apă distruge bacteriile patogene din ea și îi îmbunătățește oarecum gustul și culoarea.
Ozonarea aerului în scopul distrugerii bacteriilor dăunătoare nu este utilizată pe scară largă, deoarece curatare eficienta aerul necesită o concentrație semnificativă de ozon, iar în concentrații mari este dăunător sănătății umane - provoacă sufocare severă.
În concentrații scăzute, ozonul este chiar plăcut. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, după o furtună, când într-o scânteie electrică uriașă de fulger, se formează ozon din oxigenul din aer, care se distribuie treptat în atmosferă, provocând o senzație ușoară, plăcută la respirație. Același lucru îl trăim în pădure, mai ales într-o pădure deasă de pini, unde, sub influența oxigenului, se oxidează diverse rășini organice și se eliberează ozon. Terebentina, care face parte din rășină arbore de conifere, se oxidează deosebit de ușor. De aceea în păduri de conifere aerul conține întotdeauna o anumită cantitate de ozon.
U persoana sanatoasa aer pădure de conifere provoacă o senzație plăcută. Și pentru o persoană cu plămâni bolnavi acest aer este util și necesar pentru vindecare. Statul sovietic îi folosește pe cei bogați păduri de piniîn diverse regiuni ale patriei noastre și creează acolo sanatorie medicale.