Udtrykket "ozonlag", som blev berømt i 70'erne. det sidste århundrede, har længe været sat på kant. Samtidig er det de færreste, der virkelig forstår, hvad dette koncept betyder, og hvorfor ødelæggelsen af ozonlaget er farlig. Et endnu større mysterium for mange er strukturen af ozonmolekylet, og alligevel er det direkte relateret til problemerne i ozonlaget. Lad os lære mere om ozon, dets struktur og industrielle anvendelser.
Hvad er ozon
Ozon, eller, som det også kaldes, aktivt oxygen, er en azurblå gas med en skarp metallisk lugt.
Dette stof kan eksistere i alle tre aggregeringstilstande: gasformig, fast og flydende.
Samtidig forekommer ozon i naturen kun i form af en gas, der danner det såkaldte ozonlag. Det er på grund af dens azurblå farve, at himlen ser blå ud.
Hvordan ser et ozonmolekyle ud
Dit kaldenavn er aktivtoxygen” ozon modtaget på grund af dets lighed med oxygen. Så det vigtigste aktive kemiske element i disse stoffer er oxygen (O). Men hvis et oxygenmolekyle indeholder 2 af dets atomer, så består ozonmolekylet (formlen - O3) af 3 atomer af dette grundstof.
På grund af denne struktur svarer ozons egenskaber til ilts, men mere udt alte. Især som O2, O3er det stærkeste oxidationsmiddel.
Den vigtigste forskel mellem disse "relaterede" stoffer, som er afgørende for alle at huske, er følgende: ozon kan ikke indåndes, det er giftigt og kan, hvis det indåndes, beskadige lungerne eller endda dræbe en person. Samtidig er O3 perfekt til at rense luften for giftige urenheder. Det er i øvrigt netop derfor, at det er så nemt at trække vejret efter regn: ozon oxiderer skadelige stoffer i luften, og det renses.
Modellen af ozonmolekylet (bestående af 3 oxygenatomer) ligner lidt et billede af en vinkel, og dets størrelse er 117°. Dette molekyle har ingen uparrede elektroner og er derfor diamagnetisk. Derudover har den polaritet, selvom den består af atomer af samme grundstof.
To atomer af et givet molekyle er fast bundet til hinanden. Men forbindelsen med den tredje er mindre pålidelig. Af denne grund er ozonmolekylet (foto af modellen kan ses nedenfor) meget skrøbeligt og kort efter dannelsen nedbrydes det. Som regel frigives ilt ved enhver nedbrydningsreaktion O3.
På grund af ozonens ustabilitet kan det ikke producereshøst og opbevaring samt transport ligesom andre stoffer. Af denne grund er produktionen dyrere end andre stoffer.
Samtidig tillader den høje aktivitet af molekyler O3, at dette stof er det stærkeste oxidationsmiddel, mere kraftfuldt end oxygen og sikrere end klor.
Hvis et ozonmolekyle nedbrydes og frigiver O2, er denne reaktion altid ledsaget af frigivelse af energi. Samtidig, for at den omvendte proces kan finde sted (dannelsen af O3 fra O2), er det nødvendigt at bruge det ikke mindre.
I gasform nedbrydes ozonmolekylet ved en temperatur på 70°C. Hvis den øges til 100 grader eller mere, vil reaktionen accelerere betydeligt. Tilstedeværelsen af urenheder fremskynder også nedbrydningsperioden for ozonmolekyler.
O3-ejendomme
Uanset hvilken af de tre tilstande ozon er i, bevarer det sin blå farve. Jo hårdere stoffet er, jo rigere og mørkere er denne nuance.
Hvert ozonmolekyle vejer 48 g/mol. Det er tungere end luft, hvilket hjælper med at adskille disse stoffer.
O3 i stand til at oxidere næsten alle metaller og ikke-metaller (undtagen guld, iridium og platin).
Dette stof kan også deltage i forbrændingsreaktionen, men dette kræver en højere temperatur end for O2.
Ozon er i stand til at opløses i H2O og freoner. I flydende tilstand kan det blandes med flydende oxygen, nitrogen, metan, argon,kulstoftetrachlorid og kuldioxid.
Hvordan ozonmolekylet dannes
O3 molekyler dannes ved at binde frie oxygenatomer til oxygenmolekyler. De opstår til gengæld på grund af sp altningen af andre molekyler O2 på grund af påvirkningen på dem af elektriske udladninger, ultraviolette stråler, hurtige elektroner og andre højenergipartikler. Af denne grund kan den specifikke lugt af ozon mærkes i nærheden af gnistgivende elektriske apparater eller lamper, der udsender ultraviolet lys.
I industriel skala er O3 isoleret ved hjælp af elektriske ozongeneratorer eller ozonisatorer. I disse enheder føres en elektrisk højspændingsstrøm gennem en gasstrøm indeholdende O2, hvis atomer tjener som "byggemateriale" for ozon.
Nogle gange sprøjtes ren ilt eller almindelig luft ind i disse maskiner. Kvaliteten af den resulterende ozon afhænger af renheden af det oprindelige produkt. Så medicinsk O3, beregnet til behandling af sår, udvindes kun fra kemisk ren O2.
Historien om opdagelsen af ozon
Efter at have fundet ud af, hvordan ozonmolekylet ser ud, og hvordan det dannes, er det værd at sætte sig ind i dette stofs historie.
Den blev først syntetiseret af den hollandske forsker Martin Van Marum i anden halvdel af det 18. århundrede. Forskeren bemærkede, at efter at have passeret elektriske gnister gennem en beholder med luft, ændrede gassen i den sine egenskaber. Samtidig forstod Van Marum ikke, at han havde isoleret molekylerne i en nystoffer.
Men hans tyske kollega ved navn Sheinbein, der forsøgte at nedbryde H2O til H og O2 ved hjælp af elektricitet, bemærkede til frigivelse af ny gas med en skarp lugt. Efter megen forskning beskrev videnskabsmanden det stof, han opdagede, og gav det navnet "ozon" til ære for det græske ord for "lugt".
Evnen til at dræbe svampe og bakterier samt reducere toksiciteten af skadelige forbindelser, som det åbne stof besad, interesserede mange videnskabsmænd. 17 år efter den officielle opdagelse af O3, designede Werner von Siemens det første apparat til at syntetisere ozon i en hvilken som helst mængde. Og 39 år senere opfandt og patenterede den geniale Nikola Tesla verdens første ozongenerator.
Det var denne enhed, der første gang blev brugt i Frankrig i drikkevandsbehandlingsanlæg efter 2 år. Siden begyndelsen af det XX århundrede. Europa er begyndt at gå over til ozonisering af drikkevand til dets rensning.
Det russiske imperium brugte denne teknik for første gang i 1911, og efter 5 år var næsten 4 dusin installationer til drikkevandsrensning ved hjælp af ozon udstyret i landet.
I dag erstatter ozonering af vand gradvist chlorering. Således renses 95 % af alt drikkevand i Europa ved hjælp af O3. Denne teknik er også meget populær i USA. I SNG er den stadig under undersøgelse, for selvom denne procedure er sikrere og mere bekvem, er den dyrere end klorering.
Ozonapplikationer
Ud over vandbehandling har O3 en række andre anvendelsesmuligheder.
- Ozon bruges som blegemiddel ved fremstilling af papir og tekstiler.
- Aktiv oxygen bruges til at desinficere vine samt til at fremskynde ældningsprocessen for cognac.
- Forskellige vegetabilske olier raffineres med O3.
- Meget ofte bruges dette stof til at behandle letfordærvelige produkter, såsom kød, æg, frugt og grøntsager. Denne procedure efterlader ikke kemiske spor, som med klor eller formaldehyd, og produkter kan opbevares meget længere.
- Ozon steriliserer medicinsk udstyr og tøj.
- Også renset O3 bruges til forskellige medicinske og kosmetiske procedurer. Især med sin hjælp i tandpleje desinficerer de mundhulen og tandkødet og behandler også forskellige sygdomme (stomatitis, herpes, oral candidiasis). I europæiske lande er O3 meget populær til sårdesinfektion.
- I de seneste år er bærbare husholdningsapparater til filtrering af luft og vand ved hjælp af ozon blevet meget populære.
Ozonlag – hvad er det?
I en afstand af 15-35 km over Jordens overflade ligger ozonlaget, eller, som det også kaldes, ozonosfæren. På dette sted fungerer koncentreret O3 som en slags filter for skadelig solstråling.
Hvor kommer en sådan mængde af et stof fra, hvis dets molekyler er ustabile? Det er ikke svært at besvare dette spørgsmål, hvis vi husker modellen af ozonmolekylet og metoden til dets dannelse. Altså ilt, bestående af 2iltmolekyler, der kommer ind i stratosfæren, opvarmes der af solens stråler. Denne energi er nok til at opdele O2 i atomer, hvoraf O3 dannes. Samtidig bruger ozonlaget ikke kun en del af solenergien, men filtrerer den også, absorberer farlig ultraviolet stråling.
Det blev sagt ovenfor, at ozon opløses af freoner. Disse gasformige stoffer (bruges til fremstilling af deodoranter, ildslukkere og køleskabe), når de først er frigivet til atmosfæren, påvirker ozon og bidrager til dets nedbrydning. Som et resultat opstår der huller i ozonosfæren, hvorigennem ufiltrerede solstråler trænger ind på planeten, som har en ødelæggende effekt på levende organismer.
Efter at have overvejet funktionerne og strukturen af ozonmolekyler kan vi konkludere, at dette stof, selvom det er farligt, er meget nyttigt for menneskeheden, hvis det bruges korrekt.
