Ozonul este un gaz. Spre deosebire de multe altele, nu este transparent, dar are o culoare caracteristică și chiar un miros. Este prezent în atmosfera noastră și este una dintre cele mai importante componente ale sale. Care este densitatea ozonului, masa lui și alte proprietăți? Care este rolul său în viața planetei?
Blue Gas
În chimie, ozonul nu are un loc separat în tabelul periodic. Acest lucru se datorează faptului că nu este un element. Ozonul este o modificare sau o variație alotropică a oxigenului. Ca și în O2, molecula sa este formată numai din atomi de oxigen, dar nu are doi, ci trei. Prin urmare, formula sa chimică arată ca O3.
Ozonul este un gaz albastru. Are un miros înțepător distinct care amintește de clor dacă concentrația este prea mare. Îți amintești mirosul de prospețime din ploaie? Acesta este ozon. Datorită acestei proprietăți, și-a primit numele, deoarece din limba greacă veche „ozon” este „miros”.
Molecula de gaz este polară, atomii din ea sunt legați la un unghi de 116, 78°. Ozonul se formează atunci când un atom de oxigen liber este atașat la o moleculă de O2. Se întâmplă întimpul diferitelor reacții, de exemplu, oxidarea fosforului, o descărcare electrică sau descompunerea peroxizilor, în care se eliberează atomii de oxigen.
Proprietățile ozonului
În condiții normale, ozonul există ca gaz cu o greutate moleculară de aproape 48 g/mol. Este diamagnetic, adică nu poate fi atras de un magnet, la fel ca argintul, aurul sau azotul. Densitatea ozonului este de 2,1445 g/dm³.
În stare solidă, ozonul capătă o culoare negru-albăstruie, în stare lichidă, o culoare indigo apropiată de violet. Punctul de fierbere este de 111,8 grade Celsius. La o temperatură de zero grade, se dizolvă în apă (doar în apă pură) de zece ori mai bine decât oxigenul. Se amestecă bine cu metanul lichid, azotul, fluorul, argonul și, în anumite condiții, cu oxigenul.
Sub acțiunea unui număr de catalizatori, se oxidează ușor, eliberând atomi de oxigen liberi. Conectându-se cu el, se aprinde imediat. Substanța este capabilă să oxideze aproape toate metalele. Numai platina și aurul nu sunt supuse acțiunii sale. Distruge diverși compuși organici și aromatici. Formează nitritul de amoniu la contactul cu amoniacul, distruge legăturile duble de carbon.
Prezentă în atmosferă în concentrații mari, ozonul se descompune spontan. În acest caz, se eliberează căldură și se formează o moleculă de O2. Cu cât concentrația sa este mai mare, cu atât reacția de eliberare a căldurii este mai puternică. Când conținutul de ozon este mai mare de 10%, acesta este însoțit de o explozie. Prin creșterea temperaturii și scăderea presiunii, sau prin contact cuSubstanțele organice descompun O3 mai repede.
Istoricul descoperirilor
În chimie, ozonul nu a fost cunoscut până în secolul al XVIII-lea. A fost descoperită în 1785 datorită mirosului pe care fizicianul Van Marum l-a auzit lângă o mașină electrostatică funcțională. Încă 50 de ani după aceea, gazul nu a apărut în experimentele și cercetările științifice.
Omul de știință Christian Schonbein a studiat în 1840 oxidarea fosforului alb. În timpul experimentelor, a reușit să izoleze o substanță necunoscută, pe care a numit-o „ozon”. Chimistul a abordat studiul proprietăților sale și a descris cum să obțineți un gaz nou descoperit.
În curând, alți oameni de știință s-au alăturat cercetării substanței. Celebrul fizician Nikola Tesla a construit chiar primul generator de ozon. Utilizarea industrială a O3 a început la sfârșitul secolului al XIX-lea odată cu apariția primelor instalații de alimentare cu apă potabilă a locuințelor. Substanța a fost folosită pentru dezinfecție.
Ozon în atmosferă
Pământul nostru este înconjurat de o înveliș invizibil de aer - atmosfera. Fără el, viața pe planetă ar fi imposibilă. Componentele aerului atmosferic: oxigen, ozon, azot, hidrogen, metan și alte gaze.
Ozonul nu există de la sine și apare doar ca rezultat al reacțiilor chimice. Aproape de suprafața Pământului, se formează din cauza descărcărilor electrice ale fulgerelor în timpul unei furtuni. În mod nefiresc, apare din cauza emisiilor de eșapament de la mașini, fabrici, fumuri de benzină și centrale termice.
Ozonul din straturile inferioare ale atmosferei se numește suprafață sau troposferic. Există și una stratosferică. Apare sub influența radiațiilor ultraviolete provenite de la soare. Se formează la o distanță de 19-20 de kilometri deasupra suprafeței planetei și se întinde până la o înălțime de 25-30 de kilometri.
O3 stratosferic formează stratul de ozon al planetei, care o protejează de radiațiile solare puternice. Absoarbe aproximativ 98% din radiația ultravioletă cu o lungime de undă suficientă pentru a provoca cancer și arsuri.
Folosirea unei substanțe
Ozonul este un excelent oxidant și distrugător. Această proprietate a fost folosită de multă vreme pentru purificarea apei de băut. Substanța are un efect dăunător asupra bacteriilor și virușilor periculoși pentru oameni și, atunci când este oxidată, se transformă în oxigen inofensiv.
Poate ucide chiar și organismele rezistente la clor. În plus, este folosit pentru purificarea apelor uzate din produse petroliere dăunătoare mediului, sulfuri, fenoli etc. Astfel de practici sunt comune în principal în Statele Unite și în unele țări europene.
Ozonul este folosit în medicină pentru dezinfectarea instrumentelor, în industrie este folosit pentru albirea hârtiei, purificarea uleiurilor și obținerea diferitelor substanțe. Utilizarea O3 pentru a purifica aerul, apa și spațiile se numește ozonare.
Ozon și om
În ciuda tuturor proprietăților sale benefice, ozonul poate fi periculos pentru oameni. Dacă în aer există mai mult gaz decât poate tolera o persoană, otrăvirea nu poate fi evitată. În Rusia, norma sa permisăeste de 0,1 µg/L.
Când această rată este depășită, apar semne tipice de otrăvire chimică, cum ar fi dureri de cap, iritații ale mucoaselor, amețeli. Ozonul reduce rezistența organismului la infecțiile transmise prin tractul respirator și, de asemenea, reduce tensiunea arterială. Concentrațiile de gaz peste 8–9 µg/L pot duce la edem pulmonar și chiar la moarte.
În același timp, este destul de ușor să recunoști ozonul din aer. Mirosul de „prospețime”, clor sau „raci” (după cum a susținut Mendeleev) este clar audibil chiar și cu un conținut scăzut de substanță.
