Озон

Шаблон:Другие значения

Файл:Ozone molecule ball and stick.png

Молекула озона

Озо́н (от Шаблон:Lang-grc — пахну) — аллотропное видоизменение кислорода; взрывчатый газ синего цвета с резким характерным запахом.

Строение озона

В отличие от двухатомной молекулы «обычного» кислорода (O₂), молекула озона трехатомна (О₃). Обе O-O связи в молекуле озона имеют одинаковую длину 1.278 Å. Угол между связями составляет 116.8°.

История открытия

Впервые озон обнаружил в 1785 голландский физик М. ван Марум по характерному запаху (свежести) и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр.

Физические свойства

При нормальных условиях масса 1 л озона — 2,1445 г. Плотность газообразного озона по кислороду 1,5, по воздуху 1,62. t_пл — 192,7ºС, t_kип — 112ºС. Ниже t_kип озон — тёмно-синяя жидкость, плотность 1,71 г/см³ (при −183ºС), при температуре −193° замерзает, превращаясь в твёрдое вещество тёмно-синего цвета. В газообразном состоянии озон диамагнитен, в жидком — слабопарамагнитен. Растворимость озона в воде 0,394 г/л (при 0ºС), т. е. в 15 раз больше, чем у кислорода.

Химические свойства

Озон образуется по обратимой реакции: 3O₂ + 68 ккал (285 кДж) ←→ 2O₃. Молекула О₃ неустойчива и самопроизвольно превращается в O₂ с выделением тепла. При небольших концентрациях (без посторонних примесей) озон разлагается медленно, при больших — со взрывом. Нагревание и контакт озона с ничтожными количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение. Наоборот, присутствие небольших количеств HNO₃ стабилизирует озон, а в сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при −78ºС практически не разлагается.

Окислительные свойства

Озон — один из наиболее сильных окислителей (гораздо сильнее обычного кислорода). Он окисляет все металлы (за исключением Au и платиновых), а также большинство других элементов. При действии на некоторые неорганические и органические соединения образует озониды.

Образование озона

Озон образуется в процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п. В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием тихого электрического разряда. Сжижается O₃ легче, чем O₂, и потому их легко разделить. Медицинский озон для озонотерапии получают только из чистого кислорода. Также озон получается при облучении воздуха жестким УФ излучением, сходный процесс протекает в атмосфере с образованием озонового слоя

Применение озона

Сильные окислительные свойства озона позволяют использовать его при получении многих органических веществ, для отбеливания бумаги, масел и т. д. Озон убивает микроорганизмы, поэтому его применяют для очистки воды и воздуха (озонирование). Однако в воздухе допустимы лишь очень малые концентрации озона, так как он чрезвычайно ядовит (даже более ядовит, чем угарный газ CO); предельно допустимая концентрация озона в воздухе 10^-5%. Озон относится к реактивным формам кислорода и при попадании в организм вызывает оксидативный стресс.

Озон в атмосфере

Файл:Atmospheric ozone.svg

Распределение озона в атмосфере

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Образуя озоновый слой в стратосфере он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет особое значение. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения.

Шаблон:БСЭ