70-жылдары танымал болған «озон қабаты» деген тіркес. өткен ғасыр, әлдеқашан шегіне жетті. Сонымен қатар, бұл тұжырымдаманың нені білдіретінін және озон қабатының бұзылуы неге қауіпті екенін шынымен аз адамдар түсінеді. Көптеген адамдар үшін одан да үлкен құпия - озон молекуласының құрылымы, бірақ ол озон қабатының проблемаларымен тікелей байланысты. Озон, оның құрылымы және өнеркәсіптік қолданылуы туралы көбірек білейік.
Озон дегеніміз не
Озон немесе оны белсенді оттегі деп те атайды, өткір металл иісі бар көгілдір газ.
Бұл зат агрегацияның үш күйінде де болуы мүмкін: газ тәрізді, қатты және сұйық.
Сонымен бірге табиғатта озон тек газ күйінде болып, озон қабаты деп аталатын қабат түзеді. Аспан көгілдір түсті болғандықтан көк болып көрінеді.
Озон молекуласы неге ұқсайды
Лақап атыңыз белсендіоттегі» озоны оттегіге ұқсас болғандықтан алды. Сонымен, бұл заттардың негізгі белсенді химиялық элементі оттегі (О) болып табылады. Алайда, егер оттегі молекуласында оның 2 атомы болса, озон молекуласы (формула - O3) осы элементтің 3 атомынан тұрады.
Осы құрылымның арқасында озонның қасиеттері оттегідікіне ұқсас, бірақ айқынырақ. Атап айтқанда, O2 сияқты, O3- ең күшті тотықтырғыш.
Осы «байланысты» заттардың арасындағы ең маңызды айырмашылық, бұл әркім есте сақтау үшін өте маңызды: озонмен тыныс алу мүмкін емес, ол улы және деммен жұту өкпені зақымдауы немесе тіпті адамды өлтіруі мүмкін.. Сонымен қатар, O3 ауаны улы қоспалардан тазарту үшін өте қолайлы. Айтпақшы, дәл осының арқасында жаңбырдан кейін тыныс алу оңай: озон ауадағы зиянды заттарды тотықтырады және ол тазартылады.
Озон молекуласының моделі (3 оттегі атомынан тұрады) сәл бұрыш кескініне ұқсайды және оның өлшемі 117°. Бұл молекулада жұпталмаған электрондар жоқ, сондықтан диамагниттік. Сонымен қатар, ол бір элемент атомдарынан тұрса да, оның полярлығы бар.
Берілген молекуланың екі атомы бір-бірімен тығыз байланысқан. Бірақ үшіншімен байланыс сенімді емес. Осы себепті озон молекуласы (модельдің суретін төменде көруге болады) өте нәзік және түзілгеннен кейін көп ұзамай ол бұзылады. Әдетте, кез келген ыдырау реакциясында O3 оттегі бөлінеді.
Озонның тұрақсыздығына байланысты оны өндіру мүмкін емесжинау және сақтау, сондай-ақ басқа заттар сияқты тасымалдау. Осы себепті оны өндіру басқа заттарға қарағанда қымбатырақ.
Сонымен бірге O3молекулаларының жоғары белсенділігі бұл заттың ең күшті тотықтырғыш, одан да күшті болуына мүмкіндік береді. оттегі және хлорға қарағанда қауіпсіз.
Егер озон молекуласы ыдырап, O2 шығарса, бұл реакция әрқашан энергияның бөлінуімен бірге жүреді. Бұл ретте кері процесс жүруі үшін (O3-дан O2 түзілуі), жұмсау қажет. бұл кем емес.
Газ күйінде озон молекуласы 70°C температурада ыдырайды. Егер ол 100 градусқа немесе одан да жоғары көтерілсе, реакция айтарлықтай жылдамдайды. Қоспалардың болуы озон молекулаларының ыдырау кезеңін де тездетеді.
O3 қасиеттері
Озон үш күйдің қайсысында болса да, көк түсін сақтайды. Зат неғұрлым қатты болса, бұл реңк соғұрлым қанық және күңгірт болады.
Озонның әрбір молекуласының салмағы 48 г/моль. Ол ауадан ауыр, бұл заттарды бөлуге көмектеседі.
O3 барлық дерлік металдар мен бейметалдарды (алтын, иридий және платинадан басқа) тотықтыруға қабілетті.
Сонымен қатар бұл зат жану реакциясына қатыса алады, бірақ бұл үшін O2 температурасынан жоғарырақ температура қажет.
Озон H2O және фреондарда еруі мүмкін. Сұйық күйде ол сұйық оттегімен, азотпен, метанмен, аргонмен,төрт хлорлы көміртек және көмірқышқыл газы.
Озон молекуласы қалай түзіледі
O3 молекулалар оттегі молекулаларына бос оттегі атомдарын қосу арқылы түзіледі. Олар, өз кезегінде, электр разрядтарының, ультракүлгін сәулелердің, жылдам электрондардың және басқа да жоғары энергиялы бөлшектердің әсерінен басқа молекулалардың O2 бөлінуінен пайда болады. Осы себепті озонның ерекше иісі ұшқын шығаратын электр құрылғыларының немесе ультракүлгін сәуле шығаратын шамдардың жанында сезіледі.
Өнеркәсіптік масштабта O3 электрлік озон генераторлары немесе озонизаторлар арқылы оқшауланады. Бұл құрылғыларда жоғары вольтты электр тогы құрамында O2 бар газ ағыны арқылы өтеді, оның атомдары озон үшін «құрылыс материалы» қызметін атқарады.
Кейде бұл машиналарға таза оттегі немесе қарапайым ауа енгізіледі. Алынған озонның сапасы бастапқы өнімнің тазалығына байланысты. Сонымен, жараларды емдеуге арналған медициналық O3 тек химиялық таза O2-дан алынады.
Озонның ашылу тарихы
Озон молекуласының қалай көрінетінін және оның қалай түзілетінін анықтағаннан кейін бұл заттың тарихымен танысқан жөн.
Алғаш рет 18 ғасырдың екінші жартысында голландиялық зерттеуші Мартин Ван Марум синтездеген. Ғалым электр ұшқындарын ауасы бар ыдыс арқылы өткізгеннен кейін оның құрамындағы газдың қасиеті өзгергенін байқаған. Сонымен бірге Ван Марум жаңаның молекулаларын бөліп алғанын түсінбедізаттар.
Бірақ оның Шейнбейн есімді неміс әріптесі электр қуатының көмегімен H2O-ны H және O2-ға ыдыратпақ болғанын байқады. өткір иісі бар жаңа газдың шығуына. Ғалым көптеген зерттеулерден кейін өзі ашқан затты сипаттап, оған гректің «иіс» деген сөзінің құрметіне «озон» деген атау береді.
Саңырауқұлақтар мен бактерияларды өлтіру, сондай-ақ ашық заттың құрамындағы зиянды қосылыстардың уыттылығын төмендету қабілеті көптеген ғалымдарды қызықтырды. O3 ресми ашылғаннан кейін 17 жыл өткен соң Вернер фон Сименс озонды кез келген мөлшерде синтездейтін алғашқы аппаратты құрастырды. Ал 39 жылдан кейін тамаша Никола Тесла әлемдегі алғашқы озон генераторын ойлап тапты және патенттеді.
Бұл құрылғы алғаш рет Францияда ауыз су тазарту қондырғыларында 2 жылдан кейін қолданылған. ХХ ғасырдың басынан бері. Еуропа ауыз суды тазарту үшін озонизацияға көшуде.
Ресей империясы бұл әдісті алғаш рет 1911 жылы қолданды, ал 5 жылдан кейін елде ауыз суды озонмен тазартатын 4 ондағанға жуық қондырғы жабдықталды.
Бүгінде суды озондау хлорлауды біртіндеп алмастыруда. Осылайша, Еуропадағы барлық ауыз судың 95% O3 көмегімен тазартылады. Бұл әдіс АҚШ-та да өте танымал. ТМД елдерінде ол әлі зерттелуде, себебі бұл процедура қауіпсіз және ыңғайлырақ болғанымен, хлорлаудан қымбатырақ.
Озон қолданбалары
Суды өңдеуден басқа, O3 басқа да бірқатар мақсаттарға ие.
- Озон қағаз және тоқыма өндірісінде ағартқыш ретінде пайдаланылады.
- Белсенді оттегі шараптарды дезинфекциялау үшін, сондай-ақ коньяктардың қартаю процесін жеделдету үшін қолданылады.
- Әртүрлі өсімдік майлары O3 көмегімен тазартылады.
- Өте жиі бұл зат ет, жұмыртқа, жемістер мен көкөністер сияқты тез бұзылатын өнімдерді өңдеу үшін қолданылады. Бұл процедура хлор немесе формальдегид сияқты химиялық із қалдырмайды және өнімдерді әлдеқайда ұзағырақ сақтауға болады.
- Озон медициналық жабдықтар мен киімдерді зарарсыздандырады.
- Сонымен қатар тазартылған O3 түрлі медициналық және косметикалық процедуралар үшін қолданылады. Атап айтқанда, оның көмегімен стоматологияда олар ауыз қуысы мен қызыл иекті дезинфекциялайды, сонымен қатар әртүрлі ауруларды емдейді (стоматит, герпес, ауыз қуысының кандидозы). Еуропа елдерінде O3 жараны дезинфекциялау үшін өте танымал.
- Соңғы жылдары озон көмегімен ауа мен суды сүзуге арналған портативті тұрмыстық құрылғылар өте танымал болды.
Озон қабаты - бұл не?
Жер бетінен 15-35 км қашықтықта озон қабаты немесе оны басқаша айтқанда озоносфера орналасқан. Бұл жерде шоғырланған O3 зиянды күн радиациясына арналған сүзгі ретінде қызмет етеді.
Заттың молекулалары тұрақсыз болса, оның мұндай мөлшері қайдан келеді? Озон молекуласының моделін және оның түзілу әдісін еске түсірсек, бұл сұраққа жауап беру қиын емес. Сонымен, 2-ден тұратын оттегіОттегі молекулалары стратосфераға түсіп, сол жерде күн сәулесінің әсерінен қызады. Бұл энергия O2 атомдарын O3 түзетін атомдарға бөлуге жеткілікті. Бұл ретте озон қабаты күн энергиясының бір бөлігін ғана пайдаланып қоймай, оны сүзеді, қауіпті ультракүлгін сәулелерді жұтады.
Озонды фреондар ерітеді деп жоғарыда айтылды. Бұл газ тәріздес заттар (дезодоранттар, өрт сөндіргіштер және тоңазытқыштар өндірісінде қолданылады) атмосфераға шығарылғаннан кейін озонға әсер етеді және оның ыдырауына ықпал етеді. Нәтижесінде озоносферада саңылаулар пайда болады, олар арқылы сүзгіден өтпеген күн сәулелері планетаға еніп, тірі организмдерге жойқын әсер етеді.
Озон молекулаларының ерекшеліктері мен құрылымын қарастыра келе, бұл зат қауіпті болса да, дұрыс пайдаланылса, адамзат үшін өте пайдалы деген қорытындыға келуге болады.
