La frase "capa d'ozó", que es va fer famosa als anys 70. el segle passat, fa temps que s'ha posat al límit. Al mateix temps, poca gent entén realment què significa aquest concepte i per què la destrucció de la capa d'ozó és perillosa. Un misteri encara més gran per a molts és l'estructura de la molècula d'ozó, i tanmateix està directament relacionada amb els problemes de la capa d'ozó. Aprenem més sobre l'ozó, la seva estructura i aplicacions industrials.
Què és l'ozó
L'ozó, o, com també s'anomena oxigen actiu, és un gas blau amb una olor metàl·lica picant.
Aquesta substància pot existir en els tres estats d'agregació: gasós, sòlid i líquid.
Al mateix temps, a la natura, l'ozó només es presenta en forma de gas, formant l'anomenada capa d'ozó. És pel seu color blau que el cel apareix blau.
Com és una molècula d'ozó
El teu sobrenom és actiuoxigen” l'ozó rebut per la seva semblança amb l'oxigen. Així, el principal element químic actiu d'aquestes substàncies és l'oxigen (O). Tanmateix, si una molècula d'oxigen conté 2 dels seus àtoms, aleshores la molècula d'ozó (fórmula - O3) consta de 3 àtoms d'aquest element.
A causa d'aquesta estructura, les propietats de l'ozó són semblants a les de l'oxigen, però més pronunciades. En particular, com O2, O3és l'oxidant més fort.
La diferència més important entre aquestes substàncies "relacionades", que és vital que tothom recordi, és la següent: l'ozó no es pot respirar, és tòxic i, si s'inhala, pot danyar els pulmons o fins i tot matar una persona.. Al mateix temps, O3 és perfecte per netejar l'aire d'impureses tòxiques. Per cert, és precisament per això que és tan fàcil respirar després de la pluja: l'ozó oxida les substàncies nocives que conté l'aire i es purifica.
El model de la molècula d'ozó (formada per 3 àtoms d'oxigen) sembla una mica la imatge d'un angle i la seva mida és de 117°. Aquesta molècula no té electrons no aparellats i, per tant, és diamagnètica. A més, té polaritat, tot i que està format per àtoms del mateix element.
Dos àtoms d'una molècula determinada estan fermament units entre si. Però la connexió amb el tercer és menys fiable. Per aquest motiu, la molècula d'ozó (la foto del model es pot veure a continuació) és molt fràgil i poc després de la seva formació es trenca. Per regla general, en qualsevol reacció de descomposició s'allibera oxigen O3.
A causa de la inestabilitat de l'ozó, no es pot produirrecol·lectar i emmagatzemar, així com transportar, com altres substàncies. Per aquest motiu, la seva producció és més cara que altres substàncies.
Al mateix temps, l' alta activitat de les molècules O3permet que aquesta substància sigui l'agent oxidant més fort, més potent que oxigen i més segur que el clor.
Si una molècula d'ozó es trenca i allibera O2, aquesta reacció sempre va acompanyada d'alliberament d'energia. Al mateix temps, per tal que es produeixi el procés invers (la formació d'O3 a partir d'O2), cal gastar no menys.
En estat gasós, la molècula d'ozó es descompon a una temperatura de 70 °C. Si s'augmenta a 100 graus o més, la reacció s'accelerarà significativament. La presència d'impureses també accelera el període de desintegració de les molècules d'ozó.
Propietats d'O3
No importa en quin dels tres estats es trobi l'ozó, conserva el seu color blau. Com més dura sigui la substància, més rica i fosca aquesta ombra.
Cada molècula d'ozó pesa 48 g/mol. És més pesat que l'aire, cosa que ajuda a separar aquestes substàncies.
O3 capaç d'oxidar gairebé tots els metalls i els no metalls (excepte l'or, l'iridi i el platí).
A més, aquesta substància pot participar en la reacció de combustió, però això requereix una temperatura més alta que per a O2.
L'ozó es pot dissoldre en H2O i freons. En estat líquid, es pot barrejar amb oxigen líquid, nitrogen, metà, argó,tetraclorur de carboni i diòxid de carboni.
Com es forma la molècula d'ozó
Les molèculesO3 es formen en unir àtoms d'oxigen lliures a molècules d'oxigen. Al seu torn, apareixen a causa de la divisió d' altres molècules O2 a causa de l'impacte sobre elles de descàrregues elèctriques, raigs ultraviolats, electrons ràpids i altres partícules d' alta energia. Per aquest motiu, l'olor específica de l'ozó es pot sentir a prop d'aparells elèctrics o làmpades que emeten llum ultraviolada.
A escala industrial, O3 s'aïlla mitjançant generadors d'ozó o ozonitzadors elèctrics. En aquests dispositius, un corrent elèctric d' alta tensió passa per un corrent de gas que conté O2, els àtoms del qual serveixen de "material de construcció" per a l'ozó..
De vegades s'injecta oxigen pur o aire normal en aquestes màquines. La qualitat de l'ozó resultant depèn de la puresa del producte inicial. Per tant, l'O3 mèdic, destinat al tractament de ferides, només s'extreu d'O2. químicament pur.
Història del descobriment de l'ozó
Un cop descobert com és la molècula d'ozó i com es forma, val la pena familiaritzar-se amb la història d'aquesta substància.
Va ser sintetitzat per primera vegada per l'investigador holandès Martin Van Marum a la segona meitat del segle XVIII. El científic es va adonar que després de fer passar espurnes elèctriques a través d'un recipient amb aire, el gas que contenia va canviar les seves propietats. Al mateix temps, Van Marum no entenia que havia aïllat les molècules d'una novasubstàncies.
Però el seu col·lega alemany anomenat Sheinbein, intentant descompondre H2O en H i O2 amb l'ajuda de l'electricitat, es va adonar a l'alliberament de gas nou amb una olor picant. Després de moltes investigacions, el científic va descriure la substància que va descobrir i li va donar el nom "ozó" en honor a la paraula grega per "olor".
La capacitat de matar fongs i bacteris, així com reduir la toxicitat dels compostos nocius, que posseïa la substància oberta, va interessar a molts científics. 17 anys després del descobriment oficial d'O3, Werner von Siemens va dissenyar el primer aparell per sintetitzar ozó en qualsevol quantitat. I 39 anys més tard, el genial Nikola Tesla va inventar i patentar el primer generador d'ozó del món.
Va ser aquest dispositiu que es va utilitzar per primera vegada a França a les plantes de tractament d'aigua potable després de 2 anys. Des de principis del segle XX. Europa està començant a canviar a l'ozonització de l'aigua potable per a la seva depuració.
L'Imperi Rus va utilitzar per primera vegada aquesta tècnica l'any 1911 i, després de 5 anys, al país es van equipar gairebé 4 dotzenes d'instal·lacions per a la depuració d'aigua potable amb ozó.
Avui, l'ozonització de l'aigua està substituint gradualment la cloració. Així, el 95% de tota l'aigua potable a Europa es purifica amb O3. Aquesta tècnica també és molt popular als EUA. Al CIS, encara està en estudi, perquè tot i que aquest procediment és més segur i còmode, és més car que la cloració.
Aplicacions d'ozó
A més del tractament de l'aigua, O3 té altres usos.
- L'ozó s'utilitza com a lleixiu en la fabricació de paper i tèxtils.
- L'oxigen actiu s'utilitza per desinfectar els vins, així com per accelerar el procés d'envelliment dels conyacs.
- Diversos olis vegetals es refinen amb O3.
- Molt sovint aquesta substància s'utilitza per processar productes peribles, com ara carn, ous, fruites i verdures. Aquest procediment no deixa rastres químics, com passa amb el clor o el formaldehid, i els productes es poden emmagatzemar molt més temps.
- L'ozó esterilitza l'equip mèdic i la roba.
- També l'O purificat3 s'utilitza per a diversos procediments mèdics i cosmètics. En particular, amb la seva ajuda en odontologia, desinfecten la cavitat bucal i les genives, i també tracten diverses mal alties (estomatitis, herpes, candidiasi oral). Als països europeus, O3 és molt popular per a la desinfecció de ferides.
- En els darrers anys, els electrodomèstics portàtils per filtrar l'aire i l'aigua amb ozó s'han tornat molt populars.
Capa d'ozó: què és?
A una distància de 15-35 km sobre la superfície terrestre hi ha la capa d'ozó, o, com també s'anomena, l'ozonosfera. En aquest lloc, el concentrat d'O3 serveix com una mena de filtre per a la radiació solar nociva.
D'on prové aquesta quantitat d'una substància si les seves molècules són inestables? No és difícil respondre a aquesta pregunta, si recordem el model de la molècula d'ozó i el mètode de la seva formació. Per tant, l'oxigen, format per 2Les molècules d'oxigen, que arriben a l'estratosfera, s'escalfen allà pels raigs del sol. Aquesta energia és suficient per dividir O2 en àtoms, a partir dels quals es forma O3. Al mateix temps, la capa d'ozó no només utilitza part de l'energia solar, sinó que també la filtra i absorbeix la radiació ultraviolada perillosa.
Més amunt es va dir que l'ozó es dissol pels freons. Aquestes substàncies gasoses (utilitzades en la fabricació de desodorants, extintors i frigorífics), un cop alliberades a l'atmosfera, afecten l'ozó i contribueixen a la seva descomposició. Com a resultat, apareixen forats a l'ozonosfera per on entren al planeta els raigs solars sense filtrar, que tenen un efecte destructiu sobre els organismes vius.
Després de considerar les característiques i l'estructura de les molècules d'ozó, podem concloure que aquesta substància, tot i que perillosa, és molt útil per a la humanitat si s'utilitza correctament.
