Ar kada pastebėjote, kaip malonu kvėpuoti po lietaus? Šis gaivus oras atmosferai suteikia ozono, kuris atsiranda po lietaus. Kas yra ši medžiaga, kokios jos funkcijos, formulė ir ar ji tikrai naudinga žmogaus organizmui? Išsiaiškinkime.
Kas yra ozonas?
Visiems, kurie studijavo vidurinė mokykla, žinoma, kad deguonies molekulę sudaro du cheminio elemento deguonies atomai. Tačiau šis elementas gali sudaryti kitą cheminį junginį - ozoną. Šis pavadinimas yra medžiaga, paprastai randama dujų pavidalu (nors ji gali būti visose trijose agregacijos būsenose).
Šios medžiagos molekulė yra gana panaši į deguonį (O 2), tačiau ją sudaro ne du, o trys atomai - O 3.
Ozono atradimo istorija
Pirmasis ozono sintetintojas yra olandų fizikas Martinas Van Marumas.
Būtent jis 1785 m. Atliko eksperimentą, praleisdamas elektros iškrovą per orą. Gautos dujos ne tik įgijo specifinį kvapą, bet ir melsvą atspalvį. Be to, naujoji medžiaga pasirodė esanti stipresnė oksiduojanti medžiaga nei įprastas deguonis. Taigi, ištyręs jo poveikį gyvsidabriui, Van Marumas nustatė, kad metalas šiek tiek pakeitė savo fizines savybes, o tai jam neatsitiko veikiant deguoniui.
Nepaisant savo atradimo, olandų fizikas netikėjo, kad ozonas yra ypatinga medžiaga. Praėjus vos 50 metų nuo Van Marumo atradimo, vokiečių mokslininkas Christianas Friedrichas Schönbeinas rimtai susidomėjo ozonu. Būtent jo dėka ši medžiaga gavo savo pavadinimą - ozonas (graikų kalbos žodžio, reiškiančio „užuosti“, garbei), taip pat buvo atidžiau ištirta ir aprašyta.
Ozonas: fizinės savybės
Ši medžiaga turi keletą savybių. Pirmasis iš jų yra ozono, kaip ir vandens, gebėjimas būti trijose agregacijos būsenose.
Įprasta ozono būklė yra melsvos dujos (būtent šios dujos nuspalvina dangų žydros spalvos) ir juntamas metalo aromatas. Šių dujų tankis yra 2,1445 g / dm³.
Kai temperatūra nukrenta, ozono molekulės sudaro mėlynai violetinį skystį, kurio tankis yra 1,59 g / cm³ (esant -188 ° C temperatūrai). Skystas O 3 verda esant -111,8 ° C temperatūrai.
Būdamas kietoje būsenoje, ozonas tamsėja ir tampa beveik juodas su ryškiu violetiniu-mėlynu blizgesiu. Jo tankis yra 1,73 g / cm 3 (esant –195,7 ° C). Temperatūra, kurioje kietas ozonas pradeda tirpti, yra –197,2 ° C.
O 3 molekulinė masė yra 48 daltonai.
Esant 0 ° C temperatūrai, ozonas puikiai ištirpsta vandenyje, dešimt kartų greičiau nei deguonis. Priemaišų buvimas vandenyje gali dar labiau pagreitinti šią reakciją.
Be vandens, ozonas ištirpsta freone, todėl jį lengviau transportuoti.
Tarp kitų medžiagų, kuriose O 3 lengvai ištirpsta (skystos agregacijos būsenos), yra argonas, azotas, fluoras, metanas, anglies dioksidas, anglies tetrachloridas.
Jis taip pat gerai maišosi su skystu deguonimi (esant temperatūrai nuo 93 K).
Cheminės ozono savybės
O 3 molekulė yra gana nestabili. Dėl šios priežasties normalioje būsenoje jis egzistuoja 10–40 minučių, po to jis suyra, sudarydamas nedidelį kiekį šilumos ir deguonies O 2. Ši reakcija gali įvykti daug greičiau, jei temperatūros kilimas veikia kaip katalizatorius. aplinka arba nuleisti Atmosferos slėgis... Taip pat ozono skilimą palengvina jo sąlytis su metalais (išskyrus auksą, platiną ir iridį), oksidus ar organinės kilmės medžiagas.
Sąveika su azoto rūgštimi stabdo O 3 skilimą. Tai taip pat palengvina medžiagos laikymas -78 ° C temperatūroje.
Pagrindinė ozono cheminė savybė yra jo oksidavimas. Deguonis visada yra vienas iš oksidacijos produktų.
At skirtingos sąlygos O 3 gali sąveikauti su beveik visomis medžiagomis ir cheminiais elementais, sumažindamas jų toksiškumą, sumažindamas jų pavojingumą. Pavyzdžiui, cianidai oksiduojami į cianatus, kurie yra daug saugesni biologiniams organizmams.
Kaip jis kasamas?
Dažniausiai, norint gauti O 3, deguonis veikiamas elektros srovės. Norėdami atskirti gautą deguonies ir ozono mišinį, jie naudoja pastarojo savybę suskystinti geriau nei O 2.
Chemijos laboratorijose O 3 kartais išgaunamas atšaldytą sieros rūgšties koncentratą reaguojant su bario peroksidu.
V medicinos įstaigos kurie naudoja O 3 pacientams gydyti, ši medžiaga gaunama apšvitinus O2 ultravioletiniais spinduliais (beje, ši medžiaga taip pat susidaro ir Žemės atmosferoje veikiant saulės spinduliams).
O3 naudojimas medicinoje ir pramonėje
Paprasta ozono struktūra, jo gamybai reikalingos pradinės medžiagos prisideda prie aktyvaus šios medžiagos naudojimo pramonėje.
Būdamas stiprus oksidatorius, jis gali dezinfekuoti daug geriau nei chloras, formaldehidas ar etileno oksidas, tuo pačiu būdamas mažiau toksiškas. Todėl O 3 dažnai naudojamas medicinos instrumentų, įrangos, formų ir daugelio vaistų sterilizavimui.
Pramonėje ši medžiaga dažniausiai naudojama daugelio cheminių medžiagų valymui ar ekstrahavimui.
Kita naudojimo sritis yra popieriaus, tekstilės ir mineralinių alyvų balinimas.
Chemijos pramonėje O 3 ne tik padeda sterilizuoti įrangą, įrankius ir konteinerius, bet taip pat naudojamas dezinfekuoti pačius produktus (kiaušinius, grūdus, mėsą, pieną) ir padidinti jų galiojimo laiką. Tiesą sakant, jis laikomas vienu geriausių maisto konservantų, nes yra netoksiškas ir nekancerogeninis, be to, jis puikiai naikina pelėsių ir kitų grybelių bei bakterijų sporas.
Kepyklose ozonas naudojamas mielių fermentacijai pagreitinti.
Be to, naudojant O 3, konjakai yra dirbtinai brandinami, o riebūs aliejai yra rafinuojami.
Kaip ozonas veikia žmogaus organizmą?
Dėl šio panašumo su deguonimi yra klaidinga nuomonė, kad ozonas yra žmogaus organizmui naudinga medžiaga. Tačiau taip nėra, nes O 3 yra vienas stipriausių oksidatorių, galintis sunaikinti plaučius ir nužudyti visus, kurie pernelyg įkvepia šių dujų. Nenuostabu, kad valstybė aplinkosaugos organizacijos kiekvienoje šalyje griežtai stebima ozono koncentracija atmosferoje.
Jei ozonas yra toks kenksmingas, kodėl po lietaus visada lengviau kvėpuoti?
Faktas yra tas, kad viena iš O 3 savybių yra jos gebėjimas naikinti bakterijas ir išvalyti medžiagas nuo kenksmingų priemaišų. Kai lyja, dėl perkūnijos pradeda formuotis ozonas. Šios dujos veikia ore esančias nuodingas medžiagas, jas skaldo ir išvalo deguonį nuo šių priemaišų. Būtent dėl šios priežasties oras po lietaus yra toks gaivus ir malonus, o dangus įgauna gražią žydrą spalvą.
Šios cheminės ozono savybės, leidžiančios išvalyti orą, pastaruoju metu buvo aktyviai naudojamos žmonėms, sergantiems įvairiomis kvėpavimo takų ligomis gydyti, taip pat orui, vandeniui ir įvairioms kosmetinėms procedūroms valyti.
Buitiniai ozonizatoriai, kurie šių dujų pagalba valo orą namuose, šiandien yra gana aktyviai reklamuojami. Nors ši technika atrodo labai veiksminga, iki šiol mokslininkai nepakankamai ištyrė didelio kiekio ozono išvalyto oro poveikį organizmui. Dėl šios priežasties neturėtumėte pernelyg įsitraukti į ozonavimą.
Fizinės ozono savybės yra gana būdingos: tai yra lengvai sprogstančios mėlynos dujos. Litras ozono sveria maždaug 2 gramus, o oras - 1,3 gramo. Todėl ozonas yra sunkesnis už orą. Ozono lydymosi temperatūra yra minus 192,7 ºС. Šis „ištirpęs“ ozonas yra tamsiai mėlynas skystis. Ozono „ledas“ yra tamsiai mėlynos spalvos su violetiniu atspalviu ir tampa nepermatomas, kai storis didesnis nei 1 mm. Ozono virimo temperatūra yra minus 112 ° C. Dujinėje būsenoje ozonas yra diamagnetinis, t.y. neturi magnetinių savybių, o skystoje būsenoje jis yra silpnai paramagnetinis. Ozono tirpumas tirpstančiame vandenyje yra 15 kartų didesnis nei deguonies ir yra maždaug 1,1 g / l. Litrais acto rūgštis adresu kambario temperatūra ištirpina 2,5 gramo ozono. Jis taip pat gerai ištirpsta eteriniai aliejai, terpentinas, anglies tetrachloridas... Ozono kvapas jaučiamas esant didesnėms nei 15 μg / m3 oro koncentracijoms. Esant minimaliai koncentracijai, jis suvokiamas kaip „gaivumo kvapas“, didesnėje - įgauna aštrų dirginantį atspalvį.
Ozonas susidaro iš deguonies pagal šią formulę: 3O2 + 68 kcal → 2O3. Klasikiniai ozono susidarymo pavyzdžiai: žaibo įtakoje perkūnijos metu; veikiant saulės spinduliams viršutinėje atmosferos dalyje. Ozonas taip pat gali susidaryti atliekant bet kokius procesus, lydimus atominio deguonies išsiskyrimo, pavyzdžiui, skaidant vandenilio peroksidą. Pramoninė ozono sintezė yra susijusi su elektros iškrovų naudojimu žemoje temperatūroje. Ozono gamybos technologijos gali skirtis viena nuo kitos. Taigi, norint gauti medicininiais tikslais naudojamo ozono, naudojamas tik grynas (be priemaišų) medicininis deguonis. Susidariusį ozoną atskirti nuo deguonies priemaišos paprastai nesunku dėl fizinių savybių skirtumų (ozonas suskystėja lengviau). Jei nereikalaujama laikytis tam tikrų kokybinių ir kiekybinių reakcijos parametrų, ozono gamyba nesukelia jokių ypatingų sunkumų.
O3 molekulė yra nestabili ir gana greitai virsta O2 išskirdama šilumą. Esant mažoms koncentracijoms ir be pašalinių priemaišų, ozonas skyla lėtai, didelėmis koncentracijomis - sprogdamas. Sąlytyje su juo alkoholis akimirksniu užsidega. Ozono kaitinimas ir sąlytis net su nedideliais kiekiais oksidacijos substrato (organinių medžiagų, kai kurių metalų ar jų oksidų) smarkiai pagreitina jo skilimą. Ozonas gali būti laikomas ilgą laiką - 78 ° C temperatūroje, esant stabilizatoriui (nedidelis HNO3 kiekis), taip pat induose iš stiklo, kai kurių plastikų ar tauriųjų metalų.
Ozonas yra stipriausias oksidatorius. Šio reiškinio priežastis yra ta, kad skilimo procese susidaro atominis deguonis. Toks deguonis yra daug agresyvesnis už molekulinį deguonį, nes deguonies molekulėje elektronų trūkumas išoriniame lygmenyje dėl jų bendro naudojimo molekulinėje orbitoje nėra toks pastebimas.
Dar XVIII amžiuje pastebėta, kad esant ozonui gyvsidabris praranda blizgesį ir prilimpa prie stiklo, t.y. oksiduojasi. Ozonui praleidžiant per vandeninį kalio jodido tirpalą, pradeda išsiskirti dujinis jodas. Tie patys „triukai“ su grynu deguonimi nepasiteisino. Vėliau buvo atrastos ozono savybės, kurias žmonija iškart pritaikė: ozonas pasirodė esąs puikus antiseptikas, ozonas greitai pašalinamas iš vandens organinės medžiagos bet kokios kilmės (parfumerija ir kosmetika, biologiniai skysčiai), tapo plačiai naudojama pramonėje ir kasdieniame gyvenime, pasiteisino kaip alternatyva dantų grąžtui.
XXI amžiuje ozono naudojimas visose žmogaus gyvenimo ir veiklos srityse auga ir vystosi, todėl matome jo virsmą iš egzotikos į įprastą kasdienio darbo įrankį. OZONAS O3, alotropinė deguonies forma.
Ozono gavimas ir fizinės savybės.
Mokslininkai pirmą kartą sužinojo apie nežinomų dujų egzistavimą, kai pradėjo eksperimentuoti su elektrostatinėmis mašinomis. Tai atsitiko XVII a. Bet jie pradėjo mokytis naujos dujos tik kito amžiaus pabaigoje. 1785 m. Olandų fizikas Martinas van Marumas gamino ozoną, praleisdamas elektros kibirkštis per deguonį. Pavadinimas ozonas atsirado tik 1840 m. jį sugalvojo šveicarų chemikas Christianas Schönbeinas, kilęs iš graikų ozono - kvepiantis. Iki cheminė sudėtisšios dujos nesiskyrė nuo deguonies, tačiau buvo daug agresyvesnės. Taigi jis akimirksniu oksidavo bespalvį kalio jodidą, išskirdamas rudąjį jodą; Schönbeinas panaudojo šią reakciją ozono kiekiui nustatyti pagal popieriaus, įmirkyto kalio jodido ir krakmolo tirpale, mėlynos spalvos laipsnį. Netgi gyvsidabris ir sidabras, kurie yra neaktyvūs kambario temperatūroje, oksiduojami esant ozonui.
Paaiškėjo, kad ozono molekulės, kaip ir deguonis, susideda tik iš deguonies atomų, ne tik iš dviejų, bet iš trijų. Deguonis O2 ir ozonas O3 yra vieninteliai dviejų dujinių (įprastomis sąlygomis) paprastų medžiagų susidarymo iš vieno cheminio elemento pavyzdžiai. O3 molekulėje atomai yra išdėstyti kampu, todėl šios molekulės yra polinės. Ozonas gaunamas dėl laisvų deguonies atomų „prilipimo“ prie O2 molekulių, kurios susidaro iš deguonies molekulių veikiant elektros iškrovoms, ultravioletiniams spinduliams, gama kvantams, greitiems elektronams ir kitoms didelės energijos dalelėms. Ozonas visada kvepia šalia veikiančių elektrinių mašinų, kuriose „kibirkštys“ šepečiai, šalia mikrobų sukeliančių gyvsidabrio-kvarco lempų, skleidžiančių ultravioletinę šviesą. Kai kurių metu išsiskiria deguonies atomai cheminės reakcijos... Ozonas nedideliais kiekiais susidaro elektrolizuojant parūgštintą vandenį, lėtai oksiduojant drėgną baltą fosforą ore, skaidant junginius, kuriuose yra daug deguonies (KMnO4, K2Cr2O7 ir kt.), Veikiant fluorui vandenyje. arba ant koncentruotos sieros rūgšties bario peroksido. Liepsnose visada yra deguonies atomų, todėl nukreipę suspausto oro srovę per deguonies degiklio liepsną, ore rasite būdingą ozono kvapą.
Reakcija 3O2 → 2O3 yra labai endoterminė: norint gauti 1 mol ozono, reikia išleisti 142 kJ. Atvirkštinė reakcija ateina su energijos išsiskyrimu ir yra labai lengva. Atitinkamai ozonas yra nestabilus. Jei nėra priemaišų, dujinis ozonas lėtai skyla esant 70 ° C temperatūrai ir greitai - virš 100 ° C. Ozono skilimo greitis žymiai padidėja esant katalizatoriams. Tai gali būti dujos (pavyzdžiui, azoto oksidas, chloras) ir daug kietų medžiagų (net indo sienos). Todėl sunku gauti gryno ozono, o su juo pavojinga dirbti dėl sprogimo galimybės.
Nenuostabu, kad daugelį dešimtmečių po ozono atradimo net pagrindinės jo fizinės konstantos buvo nežinomos: ilgą laiką niekam nepavyko gauti gryno ozono. Kaip rašė DI Mendelejevas savo vadovėlyje „Chemijos pagrindai“, „naudojant visus dujinio ozono paruošimo metodus, jo kiekis deguonyje visada yra nereikšmingas, paprastai tik kelios dešimtadaliai procento, retai 2 proc., Ir tik labai žemoje temperatūroje jis pasiekia 20 %“. Tik 1880 m. Prancūzų mokslininkai J. Gotfeilis ir P. Chappuisas iš gryno deguonies, esant minus 23 ° C temperatūrai, gavo ozono. Paaiškėjo, kad storu sluoksniu ozonas turi gražią mėlyną spalvą. Kai atvėsęs ozonizuotas deguonis buvo lėtai suspaustas, dujos pasidarė tamsiai mėlynos, o greitai išleidus slėgį, temperatūra nukrito dar labiau ir skystos ozono lašeliai susidarė giliai violetinės spalvos. Jei dujos nebuvo aušinamos arba buvo greitai suspaustos, ozonas akimirksniu, geltonai mirksi, pateko į deguonį.
Vėliau buvo sukurtas patogus ozono sintezės metodas. Jei koncentruotas perchloro, fosforo arba sieros rūgšties tirpalas elektrolizuojamas su atvėsusiu platinos arba švino (IV) oksido anodu, anode išsiskiriančiose dujose yra iki 50% ozono. Taip pat buvo patobulintos fizinės ozono konstantos. Jis suskystėja daug lengviau nei deguonis - esant -112 ° C temperatūrai (deguonis - esant -183 ° C). Esant -192,7 ° C, ozonas sukietėja. Kietasis ozonas yra mėlynos-juodos spalvos.
Eksperimentai su ozonu yra pavojingi. Dujinis ozonas gali sprogti, jei jo koncentracija ore viršija 9%. Skystas ir kietas ozonas sprogsta dar lengviau, ypač liečiantis su oksiduojančiomis medžiagomis. Ozonas gali būti laikomas žemoje temperatūroje tirpalų pavidalu fluoruotuose angliavandeniliuose (freonuose). Tokie tirpalai yra mėlynos spalvos.
Cheminės savybės ozonas.
Ozonas yra labai reaktyvus. Ozonas yra vienas stipriausių oksidatorių ir šiuo atžvilgiu nusileidžia tik fluorui ir deguonies fluoridui OF2. Aktyvus ozono, kaip oksidatoriaus, principas yra atominis deguonis, kuris susidaro ozono molekulės skilimo metu. Todėl, veikdama kaip oksiduojanti medžiaga, ozono molekulė paprastai „naudoja“ tik vieną deguonies atomą, o kiti du išsiskiria laisvo deguonies pavidalu, pavyzdžiui, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Taip pat vyksta daugelio kitų junginių oksidacija. Tačiau yra išimčių, kai ozono molekulė naudoja visus tris deguonies atomus oksidacijai, pavyzdžiui, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.
Labai svarbus skirtumas ozonas iš deguonies yra tas, kad ozonas jau turi kambario temperatūroje oksiduojančių savybių. Pavyzdžiui, normaliomis sąlygomis PbS ir Pb (OH) 2 nereaguoja su deguonimi, o esant ozonui, sulfidas virsta PbSO4, o hidroksidas - PbO2. Jei į indą su ozonu pilamas koncentruotas amoniako tirpalas, pasirodys balti dūmai - tai ozono oksiduotas amoniakas, susidarantis amonio nitrito NH4NO2. Ypač būdingas ozonas yra gebėjimas „juodinti“ sidabro dirbinius, susidarant AgO ir Ag2O3.
Prijungus vieną elektroną ir paverčiant jį neigiamu O3- jonu, ozono molekulė tampa stabilesnė. Tokių anijonų turintys „ozono druskos“ arba ozonidai buvo žinomi jau seniai - juos sudaro visi šarminiai metalai, išskyrus ličio, o ozonidų stabilumas padidėja nuo natrio iki cezio. Taip pat žinomi kai kurie šarminių žemės metalų ozonidai, pavyzdžiui, Ca (O3) 2. Jei dujinio ozono srautas nukreipiamas į kieto sauso šarmo paviršių, susidaro oranžiškai raudona pluta, kurioje yra ozonidų, pavyzdžiui, 4KON + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Tuo pačiu metu kietos šarmos veiksmingai suriša vandenį, kuris apsaugo ozonidą nuo tiesioginės hidrolizės. Tačiau esant vandens pertekliui, ozonidai greitai suyra: 4KO3 + 2H2O → 4KON + 5O2. Skilimas taip pat vyksta laikymo metu: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonidai lengvai tirpsta skystame amoniake, todėl buvo galima juos išskirti gryna forma ir ištirti jų savybes.
Organinės, medžiagos, su kuriomis susiduria ozonas, jis paprastai naikina. Taigi ozonas, skirtingai nei chloras, gali suskaidyti benzeno žiedą. Dirbdami su ozonu, nenaudokite guminių vamzdelių ir žarnų - jie akimirksniu „nutekės“. Ozono reakcijos su organiniais junginiais išsiskiria dideliu energijos kiekiu. Pavyzdžiui, eteris, alkoholis, vata, įmirkyta terpentine, metane ir daugelyje kitų medžiagų, savaime užsidega, kai liečiasi su ozonizuotu oru, o sumaišius ozoną su etilenu, atsiranda stiprus sprogimas.
Ozono naudojimas.
Ozonas ne visada „degina“ organines medžiagas; kai kuriais atvejais galima atlikti specifines reakcijas su labai praskiestu ozonu. Pavyzdžiui, ozonizuojant oleino rūgštį (jos yra dideliais kiekiais augaliniai aliejai), susidaro azelaino rūgštis HOOC (CH2) 7COOH, kuri naudojama aukštos kokybės tepalinėms alyvoms, sintetiniams pluoštams ir plastifikatoriams plastikams gauti. Panašiai gaunama adipo rūgštis, kuri naudojama nailono sintezei. 1855 metais Schönbeinas atrado nesočiųjų junginių, turinčių C = C dvigubas jungtis, reakciją su ozonu, tačiau tik 1925 metais vokiečių chemikas H. Staudingeris nustatė šios reakcijos mechanizmą. Ozono molekulė sujungia dvigubą jungtį ir sudaro ozonidą - šį kartą organinį, o deguonies atomas pakeičia vieną iš C = C jungčių, o -O -O- grupę kitos. Nors kai kurie organiniai ozonidai yra išskirti gryna forma (pavyzdžiui, etileno ozonidas), ši reakcija paprastai atliekama praskiestame tirpale, nes laisvos formos ozonidai yra labai nestabilūs sprogmenys. Organiniai chemikai labai vertina nesočiųjų junginių ozonavimo reakciją; problemos su šia reakcija dažnai siūlomos net mokyklų olimpiados... Faktas yra tas, kad skaidant ozonidą su vandeniu susidaro dvi aldehido arba ketono molekulės, kurias lengva atpažinti ir tada nustatyti pradinio nesočiojo junginio struktūrą. Taigi XX amžiaus pradžioje chemikai nustatė daugelio svarbių organinių junginių, įskaitant natūralius, turinčius C = C jungtis, struktūrą.
Svarbi ozono naudojimo sritis yra dezinfekcija geriamas vanduo... Paprastai vanduo yra chloruotas. Tačiau kai kurios vandens priemaišos chloro paverčiamos labai nemalonaus kvapo junginiais. Todėl jau seniai siūloma chlorą pakeisti ozonu. Ozonizuotas vanduo neįgauna pašalinio kvapo ar skonio; visiškai oksiduojant daugelį organinių junginių tik ozonu anglies dioksidas ir vanduo. Jie taip pat išvalo nuotekas ozonu. Netgi tokių teršalų kaip fenoliai, cianidai, paviršinio aktyvumo medžiagos, sulfitai, chloraminai ozono oksidacijos produktai yra nekenksmingi junginiai be spalvos ir kvapo. Kita vertus, ozono perteklius gana greitai suyra, kad susidarytų deguonis. Tačiau vandens ozonavimas yra brangesnis nei chlorinimas; be to, ozonas negali būti gabenamas ir turi būti gaminamas naudojimo vietoje.
Ozonas atmosferoje.
Žemės atmosferoje ozono nėra daug - 4 milijardai tonų, t.y. vidutiniškai tik 1 mg / m3. Ozono koncentracija didėja didėjant atstumui nuo Žemės paviršiaus ir pasiekia maksimumą stratosferoje, 20–25 km aukštyje - tai yra „ozono sluoksnis“. Jei visas ozonas iš atmosferos surenkamas šalia Žemės paviršiaus normalus slėgis, gausite tik apie 2-3 mm storio sluoksnį. Ir tokie nedideli ozono kiekiai ore iš tikrųjų suteikia gyvybę Žemėje. Ozonas sukuria „apsauginį ekraną“, neleidžiantį kietiems ultravioletiniams saulės spinduliams pasiekti Žemės paviršiaus, kurie kenkia visiems gyviems dalykams.
Pastaraisiais dešimtmečiais daug dėmesio buvo skiriama vadinamųjų „ozono skylių“ - zonų, kuriose yra žymiai sumažėjęs stratosferos ozono kiekis - atsiradimui. Per tokį „nesandarų“ skydą sunkesnė Saulės ultravioletinė spinduliuotė pasiekia Žemės paviršių. Todėl mokslininkai jau seniai stebi ozono atmosferoje. 1930 m. Anglų geofizikas S. Chapmanas pasiūlė keturių reakcijų schemą, paaiškinančią pastovią ozono koncentraciją stratosferoje (šios reakcijos vadinamos Chapmano ciklu, kuriame M reiškia bet kokį atomą ar molekulę, nešiojančią energijos perteklių):
O + O + M → O2 + M
O + O3 → 2O2
O3 → O2 + O.
Pirmoji ir ketvirtoji šio ciklo reakcijos yra fotocheminės, jos vyksta veikiamos saulės spindulių. Norint suskaidyti deguonies molekulę į atomus, reikalinga spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra mažesnis nei 242 nm, o ozonas suyra, kai jis sugeria 240–320 nm spinduliuotę (pastaroji reakcija tik apsaugo mus nuo stiprios ultravioletinės spinduliuotės, nes deguonis neįsigeria šioje spektrinėje srityje) ... Kitos dvi reakcijos yra šiluminės, t.y. eik be šviesos veikimo. Labai svarbu, kad trečioji reakcija, lemianti ozono nykimą, turėtų aktyvacijos energiją; tai reiškia, kad tokios reakcijos greitį gali padidinti katalizatoriai. Kaip paaiškėjo, pagrindinis ozono skilimo katalizatorius yra azoto oksidas NO. Jis susidaro viršutinėje atmosferoje iš azoto ir deguonies, veikiant stipriausiai saulės spinduliuotei. Patekęs į ozonosferą, jis patenka į dviejų reakcijų ciklą: O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, dėl to jo kiekis atmosferoje nesikeičia, o stacionari ozono koncentracija mažėja. Yra ir kitų ciklų, dėl kurių stratosferoje sumažėja ozono, pavyzdžiui, dalyvaujant chlorui:
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.
Ozoną taip pat naikina dulkės ir dujos, kurios dideliais kiekiais patenka į atmosferą ugnikalnių išsiveržimų metu. Pastaruoju metu buvo pasiūlyta, kad ozonas taip pat veiksmingai naikina iš jos išsiskiriantį vandenilį pluta... Visų ozono susidarymo ir irimo reakcijų visuma lemia tai, kad vidutinė ozono molekulės gyvenimo trukmė stratosferoje yra apie tris valandas.
Daroma prielaida, kad be natūralių veiksnių yra ir dirbtinių veiksnių, turinčių įtakos ozono sluoksniui. Gerai žinomas pavyzdys yra freonai, kurie yra chloro atomų šaltiniai. Freonai yra angliavandeniliai, kuriuose vandenilio atomai yra pakeisti fluoro ir chloro atomais. Jie naudojami šaldymo technologijoje ir aerozolių balionėlių užpildymui. Galiausiai freonai patenka į orą ir lėtai kyla vis aukščiau oro srovėmis, galiausiai pasiekdami ozono sluoksnį. Skaidomi veikiant saulės spinduliuotei, freonai patys pradeda kataliziškai skaidyti ozoną. Kol kas tiksliai nežinoma, kiek freonai yra kalti dėl „ozono skylių“, ir vis dėlto jau seniai imtasi priemonių jų naudojimui apriboti.
Skaičiavimai rodo, kad per 60–70 metų ozono koncentracija stratosferoje gali sumažėti 25%. Tuo pačiu metu padidės ozono koncentracija žemės sluoksnyje - troposferoje, o tai taip pat blogai, nes ozonas ir jo virsmo ore produktai yra nuodingi. Pagrindinis ozono šaltinis troposferoje yra stratosferos ozono pernešimas su oro masėmis į apatinius sluoksnius. Kasmet į žemės sluoksnį patenka apie 1,6 mlrd. Tonų ozono. Ozono molekulės tarnavimo laikas apatinėje atmosferos dalyje yra daug ilgesnis - daugiau nei 100 dienų, nes ultravioletinės saulės spinduliuotės, kuri naikina ozoną, intensyvumas paviršiniame sluoksnyje yra mažesnis. Paprastai ozonas troposferoje yra labai mažas: gryname gryname ore jo koncentracija vidutiniškai siekia tik 0,016 μg / l. Ozono koncentracija ore priklauso ne tik nuo aukščio, bet ir nuo reljefo. Pavyzdžiui, ozono virš vandenynų visada yra daugiau nei sausumoje, nes ozonas ten skyla lėčiau. Matavimai Sočyje parodė, kad ore netoli jūros pakrantės yra 20% daugiau ozono nei miške, esančiame 2 km nuo kranto.
Šiuolaikiniai žmonės įkvepia žymiai daugiau ozono nei jų protėviai. Pagrindinė to priežastis - padidėjęs metano ir azoto oksidų kiekis ore. Taigi metano kiekis atmosferoje nuolat didėja nuo XIX amžiaus vidurio, kai pradėtos naudoti gamtinės dujos. Azoto oksidų užterštoje atmosferoje metanas patenka į sudėtingą transformacijų grandinę, kurioje dalyvauja deguonis ir vandens garai, o rezultatas gali būti išreikštas lygtimi CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Kiti angliavandeniliai taip pat gali veikti kaip metanas, pavyzdžiui, esantys automobilių išmetamosiose dujose nepilnai deginant benziną. Todėl pastaraisiais dešimtmečiais ozono koncentracija didžiųjų miestų ore padidėjo dešimt kartų.
Visada buvo manoma, kad perkūnijos metu ozono koncentracija ore smarkiai padidėja, nes žaibas prisideda prie deguonies pavertimo ozonu. Tiesą sakant, padidėjimas yra nereikšmingas, ir jis atsiranda ne perkūnijos metu, o kelias valandas prieš jį. Per perkūniją ir kelias valandas po jos ozono koncentracija mažėja. Tai paaiškinama tuo, kad stiprus vertikalus maišymas įvyksta prieš perkūniją. oro masės kad papildomas ozonas patektų iš viršutinių sluoksnių. Be to, prieš perkūniją įtampa didėja. elektrinis laukas, ir sudaromos sąlygos vainikinės iškrovos susidarymui ant įvairių objektų galiukų, pavyzdžiui, šakų galuose. Tai taip pat prisideda prie ozono susidarymo. Ir tada, vystantis griaustiniam debesiui, po juo kyla galingos kylančios oro srovės, kurios sumažina ozono kiekį tiesiai po debesiu.
Įdomus klausimas yra ozono kiekis spygliuočių miškų ore. Pavyzdžiui, G. Remy neorganinės chemijos kursuose galima perskaityti, kad „ozonuotas spygliuočių miškų oras“ yra fikcija. Ar taip yra? Žinoma, ne vienas augalas neišskiria ozono. Tačiau augalai, ypač spygliuočiai, į orą išskiria daug lakiųjų organinių junginių, įskaitant terpeno klasės nesočiuosius angliavandenilius (jų yra daug terpentine). Taigi karštą dieną pušis išleidžia 16 μg terpenų per valandą kiekvienam gramui sausos adatų masės. Terpenai išsiskiria ne tik spygliuočiais, bet ir kai kuriais lapuočiai, tarp kurių yra tuopos ir eukaliptai. Kai kurie atogrąžų medžiai per valandą gali išleisti 45 μg terpenų 1 g sausos lapų masės. Dėl to vienas hektaras spygliuočių miško per dieną gali išskirti iki 4 kg organinių medžiagų, lapuočių - apie 2 kg. Miškų plotas Žemėje yra milijonai hektarų, ir visi jie per metus išmeta šimtus tūkstančių tonų įvairių angliavandenilių, įskaitant terpenus. Ir angliavandeniliai, kaip buvo parodyta metano pavyzdyje, veikiami saulės spindulių ir esant kitoms priemaišoms, prisideda prie ozono susidarymo. Eksperimentai parodė, kad terpenai, esant tinkamoms sąlygoms, išties labai aktyviai dalyvauja atmosferos fotocheminių reakcijų cikle, formuojantis ozonui. Taigi ozonas spygliuočių miške visai ne fikcija, o eksperimentinis faktas.
Ozonas ir sveikata.
Kaip malonu vaikščioti po perkūnijos! Oras yra švarus ir gaivus, jo gaivinantys purkštukai, atrodo, patenka į plaučius be jokių pastangų. „Tai kvepia ozonu“, - tokiais atvejais jie dažnai sako. - Labai gerai jūsų sveikatai. Ar taip yra?
Kažkada buvo manoma, kad ozonas yra naudingas sveikatai. Bet jei jo koncentracija viršija tam tikrą ribą, tai gali sukelti daug nemalonių pasekmių. Priklausomai nuo koncentracijos ir įkvėpimo laiko, ozonas sukelia plaučių pakitimus, dirgina akių ir nosies gleivinę, skauda galvą, svaigsta galva, sumažėja kraujospūdis; ozonas mažina organizmo atsparumą bakterinėms kvėpavimo takų infekcijoms. Didžiausia leistina jo koncentracija ore yra tik 0,1 μg / l, o tai reiškia, kad ozonas yra daug pavojingesnis už chlorą! Jei kelias valandas praleidžiate patalpoje, kurioje ozono koncentracija yra tik 0,4 μg / l, gali atsirasti krūtinės skausmas, kosulys, nemiga ir sumažėti regėjimo aštrumas. Jei ilgą laiką kvėpuojate ozonu, kurio koncentracija didesnė kaip 2 μg / l, pasekmės gali būti sunkesnės - iki tirpimo ir širdies veiklos sumažėjimo. Esant ozono kiekiui 8-9 μg / l, po kelių valandų atsiranda plaučių edema, kuri yra kupina mirties. Tačiau tokius nereikšmingus medžiagos kiekius paprastai sunku analizuoti cheminiais metodais... Laimei, žmogus jaučia ozono buvimą net ir esant labai mažoms koncentracijoms - apie 1 μg / l, kai krakmolo jodo popierius vis dar nesidažys mėlynas. Vieniems mažos koncentracijos ozono kvapas primena chloro kvapą, kitiems - sieros dioksidą, kitiems - česnaką.
Nuodingas ne tik pats ozonas. Pavyzdžiui, dalyvaujant ore, susidaro peroksiacetil-nitratas (PAN) CH3-CO-OONO2-medžiaga, kuri stipriausiai dirgina, įskaitant ašarojimą, trukdo kvėpuoti, o didesnė koncentracija sukelia širdies paralyžių. PAN yra vienas iš vadinamojo fotocheminio smogo, susidarančio užterštame ore vasarą, sudedamųjų dalių (šis žodis kildinamas iš anglų dūmų - dūmų ir rūko - rūko). Smogo ozono koncentracija gali siekti 2 μg / l, o tai 20 kartų viršija didžiausią leistiną. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad bendras ozono ir azoto oksidų poveikis ore yra dešimtis kartų stipresnis nei kiekvienos medžiagos atskirai. Nenuostabu, kad tokio smogo padariniai didžiuosiuose miestuose gali būti katastrofiški, ypač jei virš miesto esantis oras nėra perpūstas „skersvėjų“ ir susidaro sustingusi zona. Taigi, 1952 m. Londone nuo smogo per kelias dienas mirė daugiau nei 4000 žmonių. O smogas Niujorke 1963 metais nužudė 350 žmonių. Tokių istorijų buvo ir Tokijuje bei kituose dideliuose miestuose. Nuo atmosferos ozono kenčia ne tik žmonės. Amerikos tyrinėtojai parodė, kad, pavyzdžiui, vietovėse, kuriose yra padidėjęs ozono kiekis ore, automobilių padangų ir kitų gumos gaminių tarnavimo laikas žymiai sutrumpėja.
Kaip sumažinti ozono kiekį žemės sluoksnyje? Sumažinti metano išmetimą į atmosferą vargu ar yra realu. Liko dar vienas būdas - sumažinti azoto oksidų išmetimą, be kurio ozono sukeliančių reakcijų ciklas negali tęstis. Šis kelias taip pat sunkus, nes azoto oksidus išskiria ne tik automobiliai, bet ir (daugiausia) šiluminės elektrinės.
Ozono šaltiniai yra ne tik išorėje. Jis susidaro rentgeno kabinetuose, fizioterapijos kabinetuose (jo šaltinis yra gyvsidabrio-kvarco lempos), kopijuojant įrangą (kopijuoklius), lazerinius spausdintuvus (čia jo susidarymo priežastis yra aukštos įtampos iškrova). Ozonas yra neišvengiamas kompanionas perhidrolio ir argono lankinio suvirinimo gamyboje. Siekiant sumažinti kenksmingą ozono poveikį, būtina įrengti gaubtą ultravioletinėms lempoms, gerai vėdinti kambarį.
Ir vis dėlto vargu ar teisinga manyti, kad ozonas tikrai kenkia sveikatai. Viskas priklauso nuo jo koncentracijos. Tyrimai parodė, kad grynas oras tamsoje švyti labai silpnai; švytėjimo priežastis yra oksidacijos reakcijos, kuriose dalyvauja ozonas. Liuminescencija taip pat buvo pastebėta, kai vanduo buvo suplakamas kolboje, į kurią anksčiau buvo pripildytas ozonizuotas deguonis. Šis švytėjimas visada yra susijęs su nedideliu kiekiu organinių priemaišų ore ar vandenyje. Kai grynas oras buvo sumaišytas su iškvėptu žmogumi, švytėjimo intensyvumas padidėjo dešimt kartų! Ir tai nenuostabu: iškvepiamame ore rasta etileno, benzeno, acetaldehido, formaldehido, acetono ir skruzdžių rūgšties pėdsakų. Būtent juos ozonas „išryškina“. Tuo pačiu „pasenęs“, t.y. visiškai neturintis ozono, nors ir labai švarus, oras nesukelia švytėjimo, ir žmogus tai jaučia kaip „sugedusį“. Tokį orą galima palyginti su distiliuotu vandeniu: jis yra labai švarus, praktiškai neturi priemaišų, o jį gerti yra kenksminga. Taigi visiškas ozono nebuvimas ore, matyt, taip pat yra nepalankus žmonėms, nes padidina jame esančių mikroorganizmų kiekį, todėl kaupiasi kenksmingų medžiagų ir nemalonus kvapas, kurį naikina ozonas. Taigi tampa aišku, kad reikia reguliariai ir ilgai vėdinti patalpas, net jei jose nėra žmonių: juk į kambarį patekęs ozonas joje ilgai neužsibūna - iš dalies suyra, bet daugiausia nusėda (adsorbuojasi) ant sienų ir kitų paviršių. Sunku pasakyti, kiek ozono turėtų būti patalpoje. Tačiau esant minimaliai koncentracijai ozonas tikriausiai yra būtinas ir naudingas.
Taigi ozonas yra laiko bomba. Tinkamai naudojant, jis tarnaus žmonijai, tačiau verta pradėti jį naudoti kitiems tikslams, nes akimirksniu sukels visuotinę katastrofą ir Žemė pavirs į tokią planetą kaip Marsas.
Ozonas yra gamtinės dujos, kurios, būdamos stratosferoje, apsaugo pasaulio gyventojus Neigiama įtaka ultravioletiniai spinduliai. Medicinoje ši medžiaga dažnai naudojama kraujodaros stimuliavimui ir imuniteto didinimui. Tuo pačiu metu, kai dėl tiesioginių saulės spindulių ir išmetamųjų dujų sąveikos troposferoje natūraliai susidaro ozonas, jo poveikis žmogaus organizmui yra priešingas. Įkvėpus oro, padidėjus dujų koncentracijai, gali ne tik pasunkėti alerginės reakcijos, bet ir išsivystyti neurologiniai sutrikimai.
Ozono savybės
Ozonas yra dujos, susidedančios iš trijų deguonies atomų. Gamtoje jis susidaro dėl tiesioginio saulės spindulių poveikio atominiam deguoniui.
Priklausomai nuo formos ir temperatūros, ozono spalva gali skirtis nuo šviesiai mėlynos iki tamsiai mėlynos. Šių dujų molekulių derinys yra labai nestabilus - praėjus kelioms minutėms po jo susidarymo, medžiaga suskyla į deguonies atomus.
Ozonas yra stiprus oksidatorius, todėl jis dažnai naudojamas pramonėje, raketose ir medicinoje. Gamybos sąlygomis šių dujų yra suvirinimo, vandens elektrolizės procedūrų ir vandenilio peroksido gamybos metu.
Atsakydami į klausimą, ar ozonas yra toksiškas, ar ne, ekspertai atsako teigiamai. Šios dujos priklauso aukščiausiai toksiškumo klasei, kuri atitinka daugelį cheminių kovos priemonių, įskaitant vandenilio cianido rūgštį.
Dujų poveikis žmonėms
Daugelio tyrimų metu mokslininkai padarė išvadą, kad ozono poveikis žmogaus organizmui priklauso nuo to, kiek dujų kartu su oru patenka į plaučius. Pasaulio organizacija Sveikatos priežiūros srityje buvo nustatyta didžiausia leistina ozono koncentracija:
- gyvenamajame rajone - iki 30 μg / m 3;
- pramoninėje zonoje - ne daugiau kaip 100 μg / m 3.
Viena didžiausia medžiagos dozė neturi viršyti 0,16 mg / m 3.
Neigiama įtaka
Neigiamas ozono poveikis organizmui dažnai pastebimas žmonėms, kurie turi susidoroti su šiomis dujomis pramonės sąlygomis: raketų pramonės specialistai, darbuotojai, naudojantys ozonizatorius ir ultravioletines lempas.
Ilgalaikis ir reguliarus ozono poveikis žmonėms sukelia šias pasekmes:
- kvėpavimo sistemos dirginimas;
- astmos vystymasis;
- kvėpavimo funkcijos slopinimas;
- padidėjusi alerginių reakcijų atsiradimo rizika;
- plėtros galimybių didinimas vyrų nevaisingumas;
- sumažėjęs imunitetas;
- kancerogeninių ląstelių augimą.
Labiausiai nuo ozono kenčia keturios žmonių grupės: vaikai, padidėjusio jautrumo žmonės, lauke besitreniruojantys sportininkai ir pagyvenę žmonės. Be to, rizikos zonoje yra pacientų, sergančių lėtinėmis kvėpavimo ir širdies bei kraujagyslių sistemos patologijomis.
Dėl sąlyčio pramoninėmis sąlygomis su skystu ozonu, kurio kristalizacija vyksta –200 laipsnių Celsijaus temperatūroje, gali prasidėti gilūs nušalimai.
Teigiamas poveikis
Didžiausias ozono kiekis yra planetos oro apvalkalo stratosferiniame sluoksnyje. Ten esantis ozono sluoksnis padeda sugerti kenksmingiausią saulės spektro ultravioletinių spindulių dalį.
Kruopščiai kalibruotomis dozėmis medicininis ozonas arba deguonies-ozono mišinys teigiamai veikia žmogaus organizmą, todėl jis dažnai naudojamas medicininiais tikslais.
Prižiūrint gydančiam gydytojui, naudojant šią medžiagą galima pasiekti šiuos rezultatus:
Mūsų skaitytojų istorijos
Vladimiras
61 metai
Indus valau nuolat kasmet. Aš pradėjau tai daryti, kai man sukako 30 metų, nes spaudimas nebuvo pragaras. Gydytojai tik gūžčiojo pečiais. Savo sveikata turėjau rūpintis pati. Išbandžiau įvairius metodus, bet vienas man labai padeda ...
Skaitykite daugiau >>>
- pašalinti deguonies trūkumą;
- stiprinti redokso procesus organizme;
- sumažinti intoksikacijos poveikį pašalinant toksinus;
- pašalinti skausmo sindromą;
- pagerinti kraujotaką ir užtikrinti kraujo tiekimą į visus organus;
- atkurti tinkamą kepenų funkcionavimą sergant įvairiomis jo ligomis, įskaitant hepatitą.
Be to, naudojant ozono terapiją medicinos praktikoje, galima pagerinti bendrą paciento būklę: stabilizuoti miegą, sumažinti nervingumą, padidinti imunitetą ir pašalinti lėtinį nuovargį.
Dėl gebėjimo oksiduoti kitus cheminiai elementai ozonas dažnai naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė. Ši medžiaga leidžia efektyviai kovoti su grybais, virusais ir bakterijomis.
Ozonizatorių naudojimas
Apibūdintos teigiamos ozono savybės paskatino gaminti ir naudoti pramoninėse ir buitinėse sąlygose ozonizatorius - prietaisus, kurie gamina trivalentį deguonį.
Naudojant tokius prietaisus pramonėje, galima atlikti šias priemones:
- dezinfekuoti orą kambaryje;
- sunaikinti pelėsius ir pelėsius;
- dezinfekuoti vandenį ir nuotekas;
Medicinos įstaigose ozonizatoriai naudojami patalpų dezinfekcijai, instrumentų ir eksploatacinių medžiagų sterilizavimui.
Namuose taip pat dažnai naudojamas ozonizatorius. Tokie prietaisai dažnai naudojami praturtinant orą deguonimi, dezinfekuojant vandenį ir pašalinant virusus bei bakterijas iš indų ar namų apyvokos daiktų, kuriuos naudoja infekcinė liga sergantis asmuo.
Naudojant ozonizatorių namuose, reikia laikytis visų prietaiso gamintojo nurodytų sąlygų. Griežtai draudžiama būti patalpoje, kai įjungtas prietaisas, taip pat nedelsiant naudoti su juo išgrynintą vandenį.
Apsinuodijimo simptomai
Didelės ozono koncentracijos įsiskverbimas į žmogaus organizmą per kvėpavimo organus arba ilgalaikė sąveika su šia medžiaga gali sukelti sunkų apsinuodijimą. Apsinuodijimo ozonu simptomai gali pasireikšti tiek aštriai - vieną kartą įkvėpus didelį kiekį šios medžiagos, tiek juos galima aptikti palaipsniui - esant lėtiniam apsinuodijimui dėl darbo sąlygų nesilaikymo ar buitinių ozonizatorių naudojimo taisyklių.
Pirmieji apsinuodijimo požymiai randami kvėpavimo sistemoje:
- gerklės skausmas ir deginimo pojūtis;
- dusulys, dusulys;
- nesugebėjimas giliai įkvėpti;
- dažnas ir pertraukiamas kvėpavimas;
- krūtinės skausmas.
Kai dujos patenka į akis, galima pastebėti jų ašarojimą, mėšlungį, gleivinės paraudimą ir kraujagyslių išsiplėtimą. Kai kuriais atvejais regėjimas pablogėja arba visiškai prarandamas.
Sistemingai kontaktuojant ozonas gali paveikti žmogaus kūną taip:
- vyksta struktūriniai bronchų pokyčiai;
- vystosi ir pablogėja įvairios kvėpavimo takų ligos: pneumonija, bronchitas, astma, emfizema;
- sumažėjęs kvėpavimo tūris sukelia astmos priepuolius ir visišką kvėpavimo funkcijos nutraukimą.
Be poveikio kvėpavimo organams, lėtinis apsinuodijimas ozonu sukelia patologinius procesus kitų kūno sistemų veikloje:
- neurologinių sutrikimų raida - koncentracijos ir dėmesio lygio sumažėjimas, galvos skausmo atsiradimas, judesių koordinacijos sutrikimas;
- lėtinių ligų paūmėjimas;
- kraujo krešėjimo pažeidimas, anemijos vystymasis, kraujavimas;
- alerginių reakcijų paūmėjimas;
- oksidacinių procesų organizme pažeidimas, dėl kurio atsiranda laisvųjų radikalų plitimas ir sveikų ląstelių sunaikinimas;
- aterosklerozės vystymasis;
- skrandžio sekrecinės funkcijos pablogėjimas.
Pirmoji pagalba apsinuodijus ozonu
Ūmus apsinuodijimas ozonu gali sukelti rimtų pasekmių iki mirties, todėl, jei įtariamas apsinuodijimas, nukentėjusiajam reikia nedelsiant suteikti pirmąją pagalbą. Prieš atvykstant specialistams, būtina atlikti šią veiklą:
- Pašalinkite nukentėjusįjį nuo paveiktos zonos nuodingomis medžiagomis arba užtikrinkite gryno oro srautą į kambarį.
- Atsegkite aptemptus drabužius, suteikite žmogui pusiau sėdimą padėtį, neleisdami galvai atsiversti.
- Nutraukus spontanišką kvėpavimą ir sustojus širdžiai, atlikite gaivinimo priemones - dirbtinį kvėpavimą iš burnos į burną ir krūtinės suspaudimą.
Jei ozono pateko į akis, nuplaukite dideliu tekančio vandens kiekiu.
Jei žmogus yra veikiamas skysto ozono, jokiu būdu nebandykite nukentėjusiajam nusivilkti drabužių toje vietoje, kur jis liečiasi su kūnu. Prieš atvykstant specialistams, verta nuplauti paveiktą vietą dideliu kiekiu vandens.
Be to, kad nukentėjusiajam būtų suteikta pirmoji pagalba, būtina nedelsiant jį pristatyti į gydymo įstaigą arba iškviesti greitąją pagalbą, nes tolesnes apsinuodijimo priemones gali atlikti tik kvalifikuotas medicinos personalas.
Apsinuodijimo gydymas
Siekiant pašalinti apsinuodijimą ozonu medicinos ligoninėje, imamasi šių priemonių:
- atlikite šarmines inhaliacijas, kad pašalintumėte viršutinių kvėpavimo takų dirginimą;
- skirti vaistus, kurie sustabdytų kosulį ir atkurtų kvėpavimo funkciją;
- ūminio kvėpavimo nepakankamumo atveju pacientas prijungiamas prie ventiliatoriaus;
- pažeidus akis, skiriami kraujagysles sutraukiantys ir dezinfekuojantys vaistai;
- sunkaus apsinuodijimo atveju atliekama terapija, skirta normalizuoti širdies ir kraujagyslių sistemos funkcijas;
- atliekama antioksidacinė terapija.
Efektai
Ilgalaikis ozono poveikis žmogaus organizmui netinkamomis darbo sąlygomis arba ozonizatoriaus naudojimo taisyklių pažeidimas sukelia lėtinį apsinuodijimą. Ši sąlyga dažnai sukelia šias pasekmes:
- Navikų susidarymas. Šio reiškinio priežastis yra kancerogeninis ozono poveikis, dėl kurio pažeidžiamas ląstelių genomas ir vystosi jų mutacija.
- Vyrų nevaisingumo raida. Sistemingai įkvėpus ozono, sutrinka spermatogenezė, dėl kurios prarandama dauginimosi galimybė.
- Neurologinė patologija. Žmogui sutrinka dėmesys, pablogėja miegas, bendras silpnumas, nuolatinis galvos skausmas.
Profilaktika
Norėdami išvengti apsinuodijimo ozonu, ekspertai rekomenduoja laikytis šių rekomendacijų:
- Karštu paros metu, ypač vasarą, atsisakykite sportuoti lauke. Patartina mankštintis uždarose patalpose arba atokiau nuo didelių pramonės įmonių ir plačių greitkelių ryte ir vakare.
- Karštu paros metu būtina kuo mažiau būti lauke, ypač tose vietose, kur yra didesnė dujų tarša.
- Patekus į ozoną pramoninėje aplinkoje, patalpoje turi būti įrengta ištraukiamoji ventiliacija. Be to, gamybos proceso metu būtina naudoti apsauginius įtaisus, taip pat specialius jutiklius, rodančius dujų lygį patalpoje. Tiesioginio sąlyčio su ozonu laikas turėtų būti kiek įmanoma sutrumpintas.
Renkantis buitinį ozonizatorių, svarbu atkreipti dėmesį į jo specifikacijas ir atitinkamo sertifikato prieinamumą. Įsigijus nesertifikuotą prietaisą, gali atsirasti tolygus deguonies toksiškumas. Prieš naudodami prietaisą, turite susipažinti su jo naudojimo taisyklėmis ir saugos priemonėmis.
Apsinuodijimas ozonu yra gana rimta būklė, reikalaujanti neatidėliotinos medicinos pagalbos. Todėl verta prisiminti, kad dirbdami su šiomis dujomis ar naudodami buitinius ozonizatorius, turėtumėte laikytis saugos priemonių, o esant mažiausiam įtarimui dėl apsinuodijimo, kreipkitės į gydymo įstaigą.
Ozonas yra dujos. Skirtingai nuo daugelio kitų, jis nėra skaidrus, tačiau turi būdingą spalvą ir net kvapą. Jis yra mūsų atmosferoje ir yra vienas iš svarbiausių jo komponentų. Koks ozono tankis, jo masė ir kitos savybės? Koks jo vaidmuo planetos gyvenime?
Mėlynos dujos
Chemijoje ozonas neturi atskiros vietos periodinėje lentelėje. Taip yra todėl, kad tai nėra elementas. Ozonas yra alotropinė modifikacija arba deguonies variacija. Kaip ir O2, jo molekulę sudaro tik deguonies atomai, tačiau ji turi ne du, o tris. Todėl jo cheminė formulė atrodo kaip O3.
Ozonas yra mėlynos spalvos dujos. Jei koncentracija yra per didelė, jis turi aštrų kvapą, primenantį chlorą. Ar prisimenate šviežumo kvapą lyjant? Tai ozonas. Dėl šios savybės jis gavo savo pavadinimą, nes iš senovės graikų kalbos „ozonas“ reiškia „aš užuodžiu“.
Dujų molekulė yra polinė, joje esantys atomai jungiasi 116,78 ° kampu. Ozonas susidaro prijungus laisvą deguonies atomą prie O2 molekulės. Tai atsitinka įvairių reakcijų metu, pavyzdžiui, fosforo oksidacijos, elektros iškrovos ar peroksidų skilimo metu, kai išsiskiria deguonies atomai.
Ozono savybės
At normalios sąlygos ozono molekulinė masė yra beveik 48 g / mol. Jis yra diamagnetinis, tai yra, jo negalima pritraukti prie magneto, kaip ir sidabro, aukso ar azoto. Ozono tankis yra 2,1445 g / dm³.
Kietoje būsenoje ozonas įgauna melsvai juodą spalvą, skystas-indigo, artimas violetinei. Virimo temperatūra yra 111,8 laipsnių Celsijaus. Esant nuliui laipsnių temperatūrai, jis ištirpsta vandenyje (tik gryname vandenyje) dešimt kartų geriau nei deguonis. Jis gerai maišosi su azotu, fluoru, argonu ir tam tikromis sąlygomis su deguonimi.
Veikiant daugeliui katalizatorių, jis lengvai oksiduojasi ir išlaisvina laisvuosius deguonies atomus. Jungiantis prie jo, jis iškart užsidega. Medžiaga gali oksiduoti beveik visus metalus. Tik platina ir auksas neatitinka jo veiksmų. Jis sunaikina įvairius organinius ir aromatinius junginius. Sąlytyje su amoniaku jis sudaro amonio nitritą, naikina dvigubas anglies jungtis.
Ozonas, kurio koncentracija atmosferoje yra didelė, savaime suyra. Tokiu atveju išsiskiria šiluma ir susidaro O2 molekulė. Kuo didesnė jo koncentracija, tuo stipresnė šilumos išsiskyrimo reakcija. Kai ozono kiekis yra didesnis nei 10%, jį lydi sprogimas. Padidėjus temperatūrai ir sumažėjus slėgiui arba susilietus su organinėmis medžiagomis, O3 skyla greičiau.
Atradimų istorija
Ozonas chemijoje buvo žinomas tik XVIII a. Jis buvo atrastas 1785 m. Dėl kvapo, kurį fizikas Van Marumas išgirdo šalia veikiančios elektrostatinės mašinos. Po 50 metų jis nedalyvavo moksliniuose eksperimentuose ir tyrimuose.
Mokslininkas Christianas Schönbeinas ištyrė baltojo fosforo oksidaciją 1840 m. Eksperimentų metu jam pavyko išskirti nežinomą medžiagą, kurią jis pavadino „ozonu“. Chemikas pradėjo tyrinėti jo savybes ir aprašė naujai atrastų dujų gavimo būdus.
Netrukus prie šios medžiagos tyrimo prisijungė ir kiti mokslininkai. Garsus fizikas Nikola Tesla netgi pastatė pirmąjį istorijoje Pramoninis naudojimas O3 prasidėjo XIX amžiaus pabaigoje, kai atsirado pirmieji geriamojo vandens tiekimo į namus įrenginiai. Medžiaga buvo naudojama dezinfekcijai.
Ozonas atmosferoje
Mūsų Žemę supa nematomas oro apvalkalas - atmosfera. Be jo gyvenimas planetoje būtų neįmanomas. Sudedamosios dalys atmosferos oras: deguonis, ozonas, azotas, vandenilis, metanas ir kitos dujos.
Pats ozonas neegzistuoja ir atsiranda tik dėl cheminių reakcijų. Netoli Žemės paviršiaus jis susidaro dėl elektros perkrovos žaibo metu perkūnijos metu. Nenatūraliu būdu tai atsiranda dėl išmetamųjų dujų išmetimo iš automobilių, gamyklų, benzino garų, šiluminių jėgainių veikimo.
Žemutinėje atmosferoje esantis ozonas vadinamas paviršiniu arba troposferos ozonu. Taip pat yra stratosferinis. Tai sukelia ultravioletinė saulės spinduliuotė. Jis susidaro 19–20 kilometrų atstumu virš planetos paviršiaus ir tęsiasi iki 25–30 kilometrų aukščio.
Stratosferos O3 sudaro planetos ozono sluoksnį, kuris apsaugo jį nuo galingos saulės spinduliuotės. Jis sugeria apie 98% UV spinduliuotės pakankamai ilgai, kad sukeltų vėžį ir nudegimus.
Medžiagos taikymas
Ozonas yra puikus oksidatorius ir naikintojas. Ši savybė jau seniai naudojama geriamajam vandeniui valyti. Medžiaga daro žalingą poveikį žmonėms pavojingoms bakterijoms ir virusams, o pati oksiduojasi virsta nekenksmingu deguonimi.
Jis gali sunaikinti net chlorui atsparius organizmus. Be to, jis naudojamas valymui Nuotekos iš naftos produktų, sulfidų, fenolių, kurie yra kenksmingi aplinkai ir kt. Tokia praktika yra paplitusi daugiausia JAV ir kai kuriose Europos šalyse.
Ozonas naudojamas medicinoje instrumentų dezinfekcijai; pramonėje jis naudojamas balinti popierių, rafinuoti aliejus ir gauti įvairių medžiagų. O3 naudojimas oro, vandens ir patalpų valymui vadinamas ozonavimu.
Ozonas ir žmogus
Nepaisant visų jų naudingų savybių, ozonas gali būti pavojingas žmonėms. Jei ore yra daugiau dujų, nei žmogus gali pakęsti, apsinuodijimo išvengti nepavyks. Rusijoje jo leistina norma yra 0,1 μg / l.
Viršijus šią normą, atsiranda būdingų cheminio apsinuodijimo požymių, tokių kaip galvos skausmas, gleivinės sudirginimas ir galvos svaigimas. Ozonas sumažina organizmo atsparumą infekcijoms, perduodamoms per kvėpavimo takus, taip pat sumažina kraujospūdį. Esant didesnėms nei 8-9 μg / l dujų koncentracijoms, galima plaučių edema ir net mirtis.
Tuo pačiu metu gana lengva atpažinti ozoną ore. „Šviežumo“, chloro ar „vėžių“ kvapas (kaip tvirtino Mendelejevas) yra aiškiai girdimas net ir esant nedideliam medžiagos kiekiui.
Įvadas
Ozonas yra paprasta medžiaga, alotropinė deguonies modifikacija. Skirtingai nuo deguonies, ozonas susideda iš trijų atomų. Įprastomis sąlygomis tai yra aštraus kvapo sprogstamosios dujos mėlynos spalvos ir pasižymi stipriausiomis oksiduojančiomis savybėmis.
Ozonas yra nuolatinė Žemės atmosferos sudedamoji dalis ir atlieka svarbų vaidmenį palaikant jo gyvybę. Paviršiniuose sluoksniuose žemės atmosfera smarkiai padidėja ozono koncentracija. Bendra ozono būklė atmosferoje kinta ir kinta priklausomai nuo metų laikų. Atmosferos ozonas žaidžia pagrindinis vaidmuo palaikyti gyvybę žemėje. Jis apsaugo Žemę nuo žalingo tam tikro saulės spinduliuotės poveikio ir taip prisideda prie gyvybės išsaugojimo planetoje.
Taigi būtina išsiaiškinti, kokį poveikį ozonas gali turėti biologiniams audiniams.
Bendrosios savybės ozonas
Ozonas yra alotropinė deguonies modifikacija, susidedanti iš triatominių O 3 molekulių. Jo molekulė yra diamagnetinė ir kampinė. Ryšys molekulėje yra delokalizuotas, trijų centrų.
Ryžiai. 1 Ozono sandara
Abu O-O bendravimas ozono molekulėje yra vienodo ilgio 1,272 angstromai. Kampas tarp jungčių yra 116,78 °. Centrinis deguonies atomas sp² hibridizuotas, turi vieną vienišą elektronų porą. Molekulė yra polinė, dipolio momentas yra 0,5337 D.
Cheminių jungčių pobūdis ozone lemia jo nestabilumą (po tam tikro laiko ozonas savaime virsta deguonimi: 2О3 -> 3О2) ir didelę oksidacinę galią (ozonas gali atlikti daugybę reakcijų, į kurias neįeina molekulinis deguonis). Oksiduojantis ozono poveikis organinėms medžiagoms yra susijęs su radikalų susidarymu: RH + O3 RO2 + OH
Šie radikalai inicijuoja radikalias grandinines reakcijas su bioorganinėmis molekulėmis (lipidais, baltymais, nukleorūgštimis), o tai lemia ląstelių mirtį. Ozono naudojimas geriamajam vandeniui sterilizuoti grindžiamas jo gebėjimu naikinti mikrobus. Ozonas nėra abejingas aukštesniems organizmams. Ilgai veikiant atmosferą, kurioje yra ozono (pvz., Kineziterapijos ir kvarco švitinimo patalpos), gali kilti rimtų sutrikimų nervų sistema... Todėl ozonas didelėmis dozėmis yra toksiškos dujos. Didžiausia leistina jo koncentracija darbo zonos ore yra 0,0001 mg / l. Ozono tarša oro aplinka atsiranda ozonuojant vandenį dėl mažo tirpumo.
Atradimų istorija.
Pirmą kartą ozoną 1785 m. Atrado olandų fizikas M. van Marumas pagal būdingą kvapą ir oksiduojančias savybes, kurias oras įgyja praleidęs elektros kibirkštis, taip pat dėl jo gebėjimo veikti gyvsidabrį esant įprastai temperatūrai. dėl to jis praranda blizgesį ir pradeda lipti prie stiklo ... Tačiau ji nebuvo apibūdinta kaip nauja medžiaga, van Marumas tikėjo, kad susidarė ypatinga „elektrinė medžiaga“.
Terminas ozonas buvo pasiūlytas vokiečių chemiko H. F. Schönbeino 1840 metais dėl kvapo, į žodynus pateko XIX amžiaus pabaigoje. Daugelis šaltinių teikia pirmenybę ozono atradimui 1839 m. 1840 m. Schönbeinas parodė ozono gebėjimą išstumti jodą iš kalio jodido:
Dujų tūrio sumažėjimo faktą, kai deguonis paverčiamas ozonu, eksperimentiniu būdu įrodė Andrewsas ir Tetas, naudodami stiklinį vamzdelį su manometru, pripildytu gryno deguonies, ir į jį prilituotos platinos vielos, kad susidarytų elektros iškrova.
Fizinės savybės.
Ozonas yra mėlynos spalvos dujos, kurios gali būti matomos per didelį, iki 1 metro storio, ozonuoto deguonies sluoksnį. Kietoje būsenoje ozonas yra juodos spalvos su violetiniu blizgesiu. Skystas ozonas yra tamsiai mėlynos spalvos; skaidrus ne daugiau kaip 2 mm sluoksnyje. storis; gana patvarus.
Savybės:
§ Molekulinė masė - 48 amu
§ Dujų tankis normaliomis sąlygomis - 2,1445 g / dm³. Santykinis dujų tankis deguoniui yra 1,5; oru - 1.62
§ Skysčio tankis esant -183 ° C - 1,71 g / cm³
§ Virimo temperatūra - -111,9 ° C. (skystam ozonui - 106 ° C)
§ Lydymosi temperatūra --197,2 ± 0,2 ° C (paprastai lydymosi temperatūra -251,4 ° C yra klaidinga, nes ją nustatant nebuvo atsižvelgta į didelį ozono gebėjimą peršalti).
§ Tirpumas vandenyje esant 0 ° C temperatūrai - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), jis yra 10 kartų didesnis nei deguonis.
§ Dujinėje būsenoje ozonas yra diamagnetinis, skystas - silpnai paramagnetinis.
§ Kvapas - aštrus, specifinis „metalinis“ (pagal Mendelejevą - „vėžių kvapas“). Esant didelei koncentracijai, jis primena chloro kvapą. Kvapas pastebimas net ir praskiedus 1: 100 000.
Cheminės savybės.
Ozono chemines savybes lemia jo didelis oksidacijos pajėgumas.
O 3 molekulė yra nestabili ir, esant normalioms sąlygoms, esant pakankamai koncentracijai ore, savaime virsta O 2 per kelias dešimtis minučių, kai išsiskiria šiluma. Padidėjusi temperatūra ir sumažėjęs slėgis padidina perėjimo į diatominę būseną greitį. Esant didelėms koncentracijoms, perėjimas gali būti sprogus.
Savybės:
§ Metalų oksidacija
§ Nemetalų oksidacija
§ Sąveika su oksidais
§ Degimas
§ Ozonidų susidarymas
Ozono gamybos metodai
Ozonas susidaro daugelyje procesų, kuriuos lydi atominis deguonis, pavyzdžiui, skiliant peroksidams, oksiduojant fosforą ir tt Pramonėje jis gaunamas iš oro arba deguonies ozonizatoriuose, veikiant elektros iškrovai. O3 suskystėja lengviau nei O2, todėl jį lengva atskirti. Ozonas gydymui ozonu medicinoje gaunamas tik iš gryno deguonies. Kai oras apšvitinamas atšiauria ultravioletine spinduliuote, susidaro ozonas. Tas pats procesas vyksta viršutinėje atmosferos dalyje, kur susidaro ir palaikomas ozono sluoksnis veikiamas saulės spindulių.