Озон – бүкіл адамзат үшін аса құнды қасиеттері бар газ. Ол түзілетін химиялық элемент – оттегі O. Шын мәнінде озон O3 – үш формула бірлігінен (O÷O÷O) тұратын оттегінің аллотропиялық модификацияларының бірі. Бірінші және анағұрлым белгілі қосылыс – оттегінің өзі, дәлірек айтқанда оның екі атомы (O=O) түзетін газ - O2.
Аллотропия – бір химиялық элементтің әртүрлі қасиеттері бар бірнеше қарапайым қосылыстар түзу қабілеті. Соның арқасында адамзат алмас пен графит, моноклиникалық және ромб тәрізді күкірт, оттегі мен озон сияқты заттарды зерттеп, пайдаланып отыр. Мұндай қабілетке ие химиялық элемент міндетті түрде екі модификациямен шектелмейді, кейбіреулерінде одан да көп.
Байланыстың ашылу тарихы
Көптеген органикалық және минералды заттардың құрамдас бірлігі, соның ішінде озон – химиялық элемент, белгілеуол оттегі, грек тілінен аударғанда «oxys» - қышқыл және «гигномай» - босану.
Алғаш рет электр разрядтарымен эксперименттер кезінде оттегінің жаңа аллотропты модификациясын 1785 жылы голландиялық Мартин ван Марун ашты, оның назарын ерекше иіс аударды. Бір ғасырдан кейін француз Шенбейн найзағайдан кейін оның болуын атап өтті, нәтижесінде газ «иіс» деп аталды. Бірақ ғалымдар олардың иіс сезімі озонның өзі иісі бар деп сеніп, аздап алданып қалды. Олардың иісі O3 әрекеттесу арқылы тотыққан органикалық қосылыстардың иісі болды, өйткені газ жоғары реактивті.
Электрондық құрылым
O2 және O3, химиялық элементтің құрылымдық фрагменті бірдей. Озон күрделі құрылымға ие. Оттегіде бәрі қарапайым - екі оттегі атомы элементтің валенттілігіне сәйкес ϭ- және π-компоненттерден тұратын қос байланыс арқылы қосылған. O3 бірнеше резонанстық құрылымдарға ие.
Қос байланыс екі оттегін қосады, ал үшіншісінде жалғыз бар. Осылайша, π-компоненттің миграциясына байланысты жалпы суретте үш атомның бірлі-жарым байланысы бар. Бұл байланыс бір байланысқа қарағанда қысқа, бірақ қос байланысқа қарағанда ұзағырақ. Ғалымдар жүргізген эксперименттер циклдік молекуланың болу мүмкіндігін жоққа шығарады.
Синтез әдістері
Озон сияқты газдың пайда болуы үшін химиялық элемент оттегі жеке атомдар түрінде газ тәрізді ортада болуы керек. Мұндай жағдайлар соқтығыс арқылы жасаладыоттегі молекулалары O2 электр разрядтары немесе энергиясы жоғары басқа бөлшектер, сондай-ақ ультракүлгін сәулелену кезінде электрондары бар.
Табиғи атмосферадағы озонның жалпы мөлшерінің арыстандық үлесі фотохимиялық әдіспен түзіледі. Адам химиялық әрекетте басқа әдістерді, мысалы, электролиттік синтезді қолданғанды жөн көреді. Ол платина электродтары сулы электролиттік ортаға орналастырылып, ток іске қосылады. Реакция схемасы:
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Физикалық қасиеттері
Оттегі (O) – формуласы, сондай-ақ салыстырмалы молярлық массасы периодтық кестеде көрсетілген озон - химиялық элемент сияқты заттың құрамдас бірлігі. O3 түзе отырып, оттегі O2 қасиеттерінен түбегейлі өзгеше қасиеттерге ие болады.
Көк газ - озон сияқты қосылыстардың қалыпты күйі. Химиялық элемент, формула, сандық сипаттамалар - мұның бәрі осы затты анықтау және зерттеу кезінде анықталды. Ол үшін қайнау температурасы -111,9 ° C, сұйылтылған күйде қою күлгін түсті болады, одан әрі градус -197,2 ° C дейін төмендейді, балқу басталады. Агрегацияның қатты күйінде озон күлгін реңкпен қара түске ие болады. Оның ерігіштігі оттегінің O2 осы қасиетінен он есе жоғары. Ауадағы ең аз концентрацияларда адам сезінедіозон иісі, ол өткір, ерекше және металл иісіне ұқсайды.
Химиялық қасиеттері
Өте белсенді, реакциялық тұрғыдан алғанда, озон газы. Оны құрайтын химиялық элемент – оттегі. Озонның басқа заттармен әрекеттесудегі әрекетін анықтайтын сипаттамаларға жоғары тотықтырғыш қабілеті және газдың өзінің тұрақсыздығы жатады. Жоғары температурада ол бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен ыдырайды, процесс металл оксидтері, хлор, азот диоксиді және т.б. сияқты катализаторлардың әсерінен жеделдетіледі. Тотықтырғыштың қасиеттері молекуланың құрылымдық ерекшеліктеріне және оттегі атомдарының бірінің қозғалғыштығына байланысты озонға тән, ол бөлініп, газды оттегіге айналдырады: O3→ O2 + O ·
Оттегі (оттегі және озон сияқты заттардың молекулалары тұратын кірпіш) химиялық элемент. Реакция теңдеуінде жазылғандай - О. Озон алтын, платина және оның топшаларынан басқа барлық металдарды тотықтырады. Ол атмосферадағы газдармен - күкірт оксидтерімен, азотпен және басқалармен әрекеттеседі. Органикалық заттар да инертті болып қалмайды, аралық қосылыстардың түзілуі арқылы көп байланыстарды үзу процестері әсіресе жылдам жүреді. Реакция өнімдерінің қоршаған ортаға және адамдарға зиянсыз болуы өте маңызды. Бұл су, оттегі, әртүрлі элементтердің жоғары оксидтері, көміртегі оксидтері. Кальций, титан және кремнийдің оттегімен екілік қосылыстары озонмен әрекеттеспейді.
Қолданба
«Иіс» газ қолданылатын негізгі аймақозонизация. Стерилизацияның бұл әдісі хлормен дезинфекциялаудан гөрі тірі ағзалар үшін әлдеқайда тиімді және қауіпсіз. Суды озонмен тазартқанда қауіпті галогендермен алмастырылған улы метан туындыларының түзілуі болмайды.
Тамақ өнеркәсібінде бұл экологиялық таза зарарсыздандыру әдісі жиі қолданылуда. Тоңазытқыш жабдықтар, азық-түлік сақтайтын қоймалар озонмен өңделеді және оның көмегімен жағымсыз иістер жойылады.
Медицина үшін озонның дезинфекциялық қасиеті де таптырмас. Олар жараларды, тұзды ерітінділерді дезинфекциялайды. Веноздық қан озонизацияланады және бірқатар созылмалы ауруларды «иіс» газымен емдейді.
Табиғатта болу және мағына
Қарапайым зат озон – стратосфераның газ құрамының элементі, планетаның бетінен шамамен 20-30 км қашықтықта орналасқан Жерге жақын кеңістік аймағы. Бұл қосылыстың бөлінуі электрлік разрядтармен байланысты процестер кезінде, дәнекерлеу кезінде және көшіру машиналарының жұмысында болады. Бірақ Жер атмосферасындағы озонның жалпы мөлшерінің 99%-ы стратосферада түзіліп, оның құрамында болады.
Жерге жақын кеңістікте газдың болуы өте маңызды болды. Ол онда барлық тіршілік иелерін күннің өлімге әкелетін ультракүлгін сәулелерінен қорғайтын озон қабатын құрайды. Бір қызығы, бірақ үлкен пайдасымен қатар, газдың өзі адамдар үшін қауіпті. Адам тыныс алатын ауадағы озон концентрациясының жоғарылауы оның экстремалды химиялық белсенділігіне байланысты ағзаға зиянды.
