Ozon | |||
---|---|---|---|
| |||
General | |||
Nume sistematic |
Trioxigen | ||
Nume tradiționale | Ozon | ||
Chim. formulă | O 3 | ||
Proprietăți fizice | |||
Stat | gaz albastru | ||
Masă molară | 47,998 g/ mol | ||
Densitate |
0,0021445 g/cm³ (gaz la 0 °C); 1,59(7) g/cm³ (lichid la 85,2 K); 1,73(2) g/cm³ (solid la 77,4 K) [1] |
||
Tensiune de suprafata |
43,8 N/m (77,4 K); 38,4 N/m (90,2 K) [1] N/m |
||
Vascozitate dinamica |
4,17 mPa s (77,6 K); 1,56(2) mPa s (90,2 K) [1] |
||
Energie de ionizare | 12,52 ± 0,01 eV | ||
Proprietati termice | |||
Temperatura | |||
• topirea | -197,2°C | ||
• fierbere | -111,9°C | ||
Punct critic | |||
• temperatura | −12,0 °C (261,1 K) [1] °C | ||
• presiune | 54,6 atm. [unu] | ||
Mol. capacitate termică | 85,354 − 0,2812 ( T − 90) (l., la T de la 90 la 160 K) [1] J/(mol K) | ||
Entalpie | |||
• educaţie | 144,457 (la 0 K, rel. O 2 ) [1] kJ/mol | ||
Coeff. temp. extensii |
2,0 10 −3 K −1 (lichid, 90,1 K) 2,5 10 −3 K −1 (lichid, 161 K) [1] |
||
Presiunea aburului | 1 ± 1 atm | ||
Proprietăți chimice | |||
Solubilitate | |||
• in apa | 1,06 g/l (la 0 °С) [2] | ||
Constanta dielectrică | 1,0019 (d), 4,79 (w) [1] | ||
Proprietati optice | |||
Indicele de refracție |
1,0533 (gaz, 480 nm) 1,0520 (gaz, 546 nm) 1,0502 (gaz, 671 nm) 1,2236 (lichid, 535 nm) 1,2226 (lichid, 589 nm) 1,2213, [671 nm] [ 671] nm |
||
Structura | |||
Moment dipol | 0,5337 D | ||
Clasificare | |||
Reg. numar CAS | 10028-15-6 | ||
PubChem | 24823 | ||
Reg. numărul EINECS | 233-069-2 | ||
ZÂMBETE | [O-][O+]=O | ||
InChI | InChl=1S/03/c1-3-2CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | RS8225000 | ||
CHEBI | 25812 | ||
ChemSpider | 23208 | ||
Siguranță | |||
LD 50 | 4,8 ppm _ | ||
Pictograme GHS | |||
NFPA 704 | 0 2 patruBOU | ||
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |||
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Ozon (din altă greacă ὄζω - miros) - constând din molecule triatomice de O 3 , o modificare alotropică a oxigenului . În condiții normale - gaz albastru . Mirosul este specific ascutit. Când este lichefiat, se transformă într-un lichid indigo . În formă solidă, este albastru închis, gri, cristale aproape negre.
Ambele legături O–O din molecula de ozon au aceeași lungime de 1,278 Å . Unghiul dintre legături este de 116,8° [3] . Atomul central de oxigen este hibridizat cu sp², are o singură pereche de electroni . Ordinea fiecărei legături este 1,5, structurile rezonante sunt cu o legătură simplă localizată cu un atom și o legătură dublă cu altul și invers. Molecula este polară, momentul dipolar electric este 0,5337 D [4] .
Ozonul a fost descoperit pentru prima dată în 1785 de către fizicianul olandez M. van Marum prin mirosul caracteristic și proprietățile oxidante pe care le dobândește aerul după trecerea scânteilor electrice prin el , precum și prin capacitatea de a acționa asupra mercurului la temperatura obișnuită, ca urmare a pe care își pierde strălucirea și începe să se lipească de sticlă [5] . Cu toate acestea, nu a fost descrisă ca o substanță nouă ; van Marum credea că s-a format o „materie electrică” specială.
Termenul de ozon a fost propus de chimistul german X. F. Schönbein în 1840 pentru mirosul său, intrat în dicționare la sfârșitul secolului al XIX-lea. Multe surse îi acordă prioritate descoperirii ozonului în 1839 . În 1840, Schonbein a arătat capacitatea ozonului de a înlocui iodul din iodura de potasiu [5] :
Această reacție este utilizată pentru determinarea calitativă a ozonului folosind hârtie de filtru impregnată cu un amestec de soluții de amidon și iodură de potasiu (hârtie cu iodură de amidon) - devine albastru în ozon datorită interacțiunii iodului eliberat cu amidonul [6] .
Faptul unei scăderi a volumului de gaz în timpul conversiei oxigenului în ozon a fost demonstrat experimental în 1860 de Andrews și Tet folosind un tub de sticlă cu un manometru umplut cu oxigen pur, cu conductori de platină lipiți în el pentru a produce o descărcare electrică. [5] .
Formarea ozonului are loc printr-o reacție reversibilă:
Molecula de O 3 este instabilă și, la concentrații suficiente în aer în condiții normale, se transformă spontan în O 2 în câteva zeci de minute [9] odată cu degajarea de căldură. O creștere a temperaturii și o scădere a presiunii cresc viteza de tranziție la starea diatomică. La concentrații mari, tranziția poate fi explozivă . Contactul ozonului chiar și cu cantități mici de substanțe organice, unele metale sau oxizii acestora , accelerează brusc transformarea.
În prezența unor cantități mici de acid azotic , ozonul se stabilizează, iar în vasele ermetice din sticlă, unele materiale plastice sau metale pure, ozonul practic nu se descompune la temperaturi scăzute (-78 ° C).
Ozonul este un agent oxidant puternic , mult mai reactiv decât oxigenul diatomic. Oxidează aproape toate metalele (cu excepția aurului , platinei [10] și iridiului ) la cele mai înalte stări de oxidare (după o anumită oxidare la suprafață, Ni, Cu, Sn rezistă destul de bine la ozon) [11] . Oxidează multe nemetale. Produsul de reacție este în principal oxigen.
Ozonul crește starea de oxidare a oxizilor:
Această reacție este însoțită de chemiluminiscență . Dioxidul de azot poate fi oxidat la anhidridă nitrică:
Ozonul nu reacționează cu azotul molecular la temperatura camerei, dar la 295°C reacționează cu acesta:
Ozonul reacționează cu carbonul la temperatură normală pentru a forma dioxid de carbon :
Ozonul nu reacționează cu sărurile de amoniu, ci reacționează cu amoniacul formând nitrat de amoniu :
Ozonul reacţionează cu hidrogenul formând apă şi oxigen:
Ozonul reacţionează cu sulfurile formând sulfaţi :
Cu ajutorul ozonului, acidul sulfuric poate fi obținut atât din sulf elementar , cât și din dioxid de sulf și hidrogen sulfurat :
În faza gazoasă, ozonul reacţionează cu hidrogenul sulfurat formând dioxid de sulf:
Într-o soluție apoasă au loc două reacții concurente cu hidrogenul sulfurat, una cu formarea sulfului elementar, cealaltă cu formarea acidului sulfuric:
Toți cei trei atomi de oxigen din ozon pot reacționa individual în reacția clorurii de staniu cu acidul clorhidric și ozonul:
Prin tratarea unei soluții de iod în acid percloric anhidru rece cu ozon, se poate obține perclorat de iod (III) :
Perclorat de nitroniu solidpoate fi obținut prin reacția gazosului NO 2 , ClO 2 și O 3 :
Ozonul poate participa la reacțiile de ardere , temperaturile de ardere fiind mai ridicate decât în cazul oxigenului diatomic:
Ozonul poate intra în reacții chimice la temperaturi scăzute. La 77 K (-196 °C, punctul de fierbere al azotului lichid ), hidrogenul atomic interacționează cu ozonul pentru a forma un radical hidroperoxid cu dimerizarea acestuia din urmă [12] :
Ozonul poate forma ozonide anorganice care conțin anionul O 3 − . Acești compuși sunt explozivi și pot fi depozitați numai la temperaturi scăzute. Sunt cunoscute ozonidele tuturor metalelor alcaline (cu excepția Franței). KO 3 , RbO 3 și CsO 3 pot fi obținuți din superoxizii corespunzători :
Ozonura de potasiu poate fi obținută în alt mod din hidroxid de potasiu [13] :
NaO 3 și LiO 3 pot fi obținute prin acțiunea CsO 3 în amoniacul lichid NH 3 asupra rășinilor schimbătoare de ioni care conțin ioni Na + sau Li + [14] :
Tratarea unei soluții de calciu în amoniac cu ozon duce la formarea ozonidei de amoniu și nu a calciului [12] :
Ozonul poate fi folosit pentru a îndepărta fierul și manganul din apă pentru a forma un precipitat (respectiv hidroxid de fier (III) și mangan dioxihidrat ), care poate fi separat prin filtrare:
În mediile acide, oxidarea manganului poate duce la permanganat .
Ozonul transformă cianurile toxice în cianați mai puțin periculoși :
Ozonul poate descompune complet ureea [15] :
Interacțiunea ozonului cu compușii organici cu un atom de carbon activat sau terțiar la temperaturi scăzute conduce la hidrotrioxizi corespunzători . Reacția ozonului cu compușii nesaturați pentru a forma ozonide organice este utilizată în analiza substanțelor organice.
Ozonul se formează în multe procese însoțite de eliberarea de oxigen atomic, de exemplu, în timpul descompunerii peroxizilor, oxidării fosforului etc.
În industrie, se obține din aer sau oxigen din ozonizatoare prin acțiunea unei descărcări electrice. O 3 se lichefiază mai ușor decât O 2 și, prin urmare, este ușor de separat. Ozonul pentru ozonoterapia în medicină se obține numai din oxigen pur. Când aerul este iradiat cu radiații ultraviolete dure , se formează ozon. Acelasi proces are loc si in straturile superioare ale atmosferei , unde stratul de ozon se formeaza si se mentine sub influenta radiatiei solare .
În laborator, ozonul poate fi obținut prin interacțiunea acidului sulfuric concentrat răcit cu peroxidul de bariu [6] :
În concentrații moderate, ozonul nu este toxic. Cu toate acestea, puterea mare de oxidare a ozonului și formarea de radicali liberi de oxigen în multe reacții cu participarea sa determină toxicitatea acestuia (în concentrații mari). Expunerea excesivă la ozon din organism poate duce la moarte prematură.
Cea mai periculoasă expunere la concentrații mari de ozon din aer:
Ozonul în Federația Rusă este clasificat drept prima, cea mai mare clasă de pericol de substanțe nocive. Recomandări privind ozonul:
Pragul de simț al mirosului uman este de aproximativ 0,01 mg/m³ [17] .
Ozonul distruge eficient mucegaiul , bacteriile și virușii.
Utilizarea ozonului se datorează proprietăților sale:
Avantajele esențiale ale ozonării , în comparație cu clorurarea , sunt absența [17] a toxinelor (cu excepția formaldehidei) în apa tratată (în timp ce în timpul clorării este posibil să se formeze o cantitate semnificativă de compuși organoclorați, mulți dintre care sunt toxici, de exemplu, dioxina ) și mai bună decât oxigenul, solubilitate în apă.
Potrivit ozoterapeutilor, sănătatea umană se îmbunătățește semnificativ cu tratamentul cu ozon (topic, oral , intravenos și extracorporeal ), dar niciun studiu clinic obiectiv nu a confirmat vreun efect terapeutic pronunțat. Mai mult, atunci când se utilizează ozonul ca medicament (mai ales atunci când este expus direct la sângele pacientului ), riscul dovedit de efecte cancerigene și toxice depășește orice efecte pozitive teoretic posibile, prin urmare, în aproape toate țările dezvoltate, terapia cu ozon nu este recunoscută ca medicament medicinal. metoda, iar utilizarea ei în clinicile private este posibilă numai cu acordul informat al pacientului [18] .
În secolul XXI, multe companii au început să producă așa-zise ozonizatoare de uz casnic, concepute și pentru a dezinfecta spații (subsoluri, încăperi după boli virale, depozite contaminate cu bacterii și ciuperci), deseori tăcute cu privire la măsurile de precauție necesare la utilizarea acestei tehnici. .
Utilizarea ozonului ca oxidant de mare energie și în același timp ecologic în tehnologia rachetelor a fost luată în considerare de mult timp [19] . Energia chimică totală eliberată în timpul reacției de ardere cu participarea ozonului este mai mare decât pentru oxigenul simplu, cu aproximativ un sfert (719 kcal/kg). Mai mult va fi, respectiv, și impulsul specific . Ozonul lichid are o densitate mai mare decât oxigenul lichid (1,35 și respectiv 1,14 g/cm³), iar punctul său de fierbere este mai mare (-112 ° C și respectiv -183 ° C), prin urmare, în acest sens, avantajul ca un agent oxidant în tehnologia rachetei, ozonul lichid are mai mult. Totuși, un obstacol este instabilitatea chimică și explozivitatea ozonului lichid cu descompunerea lui în O și O 2 , în timpul căreia apare o undă de detonare care se mișcă cu o viteză de aproximativ 2 km/s și o presiune de detonare distructivă de peste 3 10 7 dine . Se dezvoltă / cm² (3 MPa), ceea ce face imposibilă utilizarea ozonului lichid la nivelul actual de tehnologie, cu excepția utilizării amestecurilor stabile de oxigen-ozon (până la 24% ozon). Avantajul unui astfel de amestec este, de asemenea, un impuls specific mai mare pentru motoarele cu hidrogen comparativ cu motoarele cu ozon-hidrogen [20] . Până în prezent, astfel de motoare de înaltă eficiență precum RD-170 , RD-180 , RD-191 , precum și motoarele de accelerare a vidului, au atins parametri aproape de limită în ceea ce privește UI, iar pentru a crește impulsul specific, este necesar pentru a găsi o oportunitate de a trece la noi tipuri de combustibil.
Ozonul lichid la temperaturi scăzute (în azot lichid) este uneori folosit și în sinteza organică pentru a rupe ușor legătura dublă carbon-carbon.
Ozonul atmosferic ( stratosferic ) este un produs al acțiunii radiației solare asupra oxigenului atmosferic (O 2 ). Cu toate acestea, ozonul troposferic este un poluant care poate amenința sănătatea umană și animală și, de asemenea, poate dăuna plantelor.
Fulgerul Catatumbo este considerat a fi cel mai mare generator de ozon troposferic de pe Pământ.
Când lumina soarelui interacționează cu dioxidul de azot și hidrocarburile eliberate în atmosferă de la evacuarea mașinii, se formează smog fotochimic . Dioxidul de azot se descompune sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, formând oxid nitric și atomi liberi de oxigen (ozon). Smogul fotochimic a fost descoperit pentru prima dată în anii 1940 în Los Angeles . Acestea duc la iritarea membranelor mucoase ale ochilor și nazofaringelui la om, precum și la moartea vegetației și deteriorarea produselor din cauciuc [21] [22] .
Dicționare și enciclopedii |
| |||
---|---|---|---|---|
|