Ozon is een gas dat uiterst waardevolle eigenschappen heeft voor de hele mensheid. Het chemische element waarmee het wordt gevormd is zuurstof O. In feite is ozon O3 een van de allotrope modificaties van zuurstof, bestaande uit drie formule-eenheden (O÷O÷O). De eerste en meest bekende verbinding is zuurstof zelf, meer bepaald het gas dat wordt gevormd door twee van zijn atomen (O=O) - O2.
Allotropie is het vermogen van één chemisch element om een aantal eenvoudige verbindingen met verschillende eigenschappen te vormen. Dankzij dit heeft de mensheid stoffen als diamant en grafiet, monokliene en ruitvormige zwavel, zuurstof en ozon bestudeerd en gebruikt. Een chemisch element dat dit vermogen heeft, is niet noodzakelijkerwijs beperkt tot slechts twee modificaties, sommige hebben er meer.
Geschiedenis van het openen van de verbinding
De samenstellende eenheid van veel organische en minerale stoffen, waaronder ozon - een chemisch element, aanduidingwaarbij O zuurstof is, vertaald uit het Grieks "oxys" - zuur, en "gignomai" - om te bevallen.
Voor het eerst werd in 1785 door de Nederlander Martin van Marun een nieuwe allotrope modificatie van zuurstof ontdekt tijdens experimenten met elektrische ontladingen, zijn aandacht werd getrokken door een specifieke geur. En een eeuw later merkte de Fransman Shenbein de aanwezigheid van hetzelfde op na een onweersbui, waardoor het gas "ruikend" werd genoemd. Maar wetenschappers waren enigszins misleid, in de veronderstelling dat hun reukvermogen zelf ozon rook. De geur die ze roken was die van organische verbindingen die werden geoxideerd door te reageren met O3 omdat het gas zeer reactief is.
Elektronische structuur
O2 en O3, een chemisch element, hebben hetzelfde structurele fragment. Ozon heeft een complexere structuur. In zuurstof is alles eenvoudig - twee zuurstofatomen zijn verbonden door een dubbele binding, bestaande uit ϭ- en π-componenten, afhankelijk van de valentie van het element. O3 heeft verschillende resonantiestructuren.
Een dubbele binding verbindt twee zuurstofatomen, en de derde heeft een enkele. Door de migratie van de π-component hebben in het totaalbeeld dus drie atomen een anderhalve verbinding. Deze binding is korter dan een enkele binding maar langer dan een dubbele binding. De experimenten die door wetenschappers zijn uitgevoerd, sluiten de mogelijkheid van een cyclisch molecuul uit.
Synthesemethoden
Voor de vorming van een gas zoals ozon, moet het chemische element zuurstof zich in een gasvormig medium bevinden in de vorm van individuele atomen. Dergelijke omstandigheden worden gecreëerd door de botsingzuurstofmoleculen O2 met elektronen tijdens elektrische ontladingen of andere deeltjes met hoge energie, evenals wanneer het wordt bestraald met ultraviolet.
Het leeuwendeel van de totale hoeveelheid ozon in de natuurlijke atmosfeer wordt gevormd door een fotochemische methode. De mens geeft er de voorkeur aan om andere methoden voor chemische activiteit te gebruiken, zoals bijvoorbeeld elektrolytische synthese. Het bestaat uit het feit dat platina-elektroden in een waterige elektrolytomgeving worden geplaatst en een stroom wordt gestart. Reactieschema:
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Fysieke eigenschappen
Zuurstof (O) is een samenstellende eenheid van een stof als ozon - een chemisch element waarvan de formule, evenals de relatieve molecuulmassa, worden aangegeven in het periodiek systeem. Door O3 te vormen, krijgt zuurstof eigenschappen die radicaal verschillen van die van O2.
Het blauwe gas is de normale toestand van een verbinding zoals ozon. Het chemische element, de formule, kwantitatieve kenmerken - dit alles werd bepaald tijdens de identificatie en studie van deze stof. Het kookpunt ervoor is -111,9 ° C, de vloeibare toestand heeft een donkerpaarse kleur, met een verdere afname van de graad tot -197,2 ° C, het smelten begint. In een vaste aggregatietoestand krijgt ozon een zwarte kleur met een violette tint. De oplosbaarheid is tien keer hoger dan deze eigenschap van zuurstof O2. Bij de kleinste concentraties in de lucht voel je jede geur van ozon, het is scherp, specifiek en lijkt op de geur van metaal.
Chemische eigenschappen
Heel actief, vanuit een reactionair oogpunt, is ozongas. Het chemische element waaruit het bestaat, is zuurstof. De eigenschappen die het gedrag van ozon in interactie met andere stoffen bepalen, zijn het hoge oxiderende vermogen en de instabiliteit van het gas zelf. Bij verhoogde temperaturen ontleedt het met een ongekende snelheid, het proces wordt versneld door katalysatoren zoals metaaloxiden, chloor, stikstofdioxide en andere. De eigenschappen van een oxidatiemiddel zijn inherent aan ozon vanwege de structurele kenmerken van het molecuul en de mobiliteit van een van de zuurstofatomen, die bij afsplitsing het gas in zuurstof verandert: O3→ O2 + O ·
Zuurstof (de steen waaruit de moleculen van stoffen als zuurstof en ozon zijn opgebouwd) is een scheikundig element. Zoals geschreven in de reactievergelijkingen - O. Ozon oxideert alle metalen behalve goud, platina en zijn subgroepen. Het reageert met gassen in de atmosfeer - oxiden van zwavel, stikstof en andere. Organische stoffen blijven ook niet inert; de processen van het verbreken van meervoudige bindingen door de vorming van intermediaire verbindingen zijn bijzonder snel. Het is uiterst belangrijk dat de reactieproducten onschadelijk zijn voor het milieu en de mens. Dit zijn water, zuurstof, hogere oxiden van verschillende elementen, koolstofoxiden. Binaire verbindingen van calcium, titanium en silicium met zuurstof hebben geen interactie met ozon.
Toepassing
Het belangrijkste gebied waar "ruikend" gas wordt gebruikt, isozonisatie. Deze methode van sterilisatie is veel efficiënter en veiliger voor levende organismen dan desinfectie met chloor. Bij het zuiveren van water met ozon vindt de vorming van giftige methaanderivaten, vervangen door gevaarlijke halogenen, niet plaats.
Deze milieuvriendelijke sterilisatiemethode wordt steeds vaker gebruikt in de voedingsindustrie. Koelapparatuur, voedselopslagfaciliteiten worden behandeld met ozon en geuren worden ermee geëlimineerd.
Voor de geneeskunde zijn de desinfecterende eigenschappen van ozon ook onmisbaar. Ze desinfecteren wonden, zoutoplossingen. Veneus bloed wordt geozoniseerd en een aantal chronische ziekten wordt behandeld met een "ruikend" gas.
In de natuur zijn en betekenis geven
Eenvoudige stof ozon is een element van de gassamenstelling van de stratosfeer, een gebied nabij de aarde dat zich op een afstand van ongeveer 20-30 km van het oppervlak van de planeet bevindt. Het vrijkomen van deze verbinding vindt plaats tijdens processen die gepaard gaan met elektrische ontladingen, tijdens het lassen en de werking van kopieermachines. Maar het is in de stratosfeer dat 99% van de totale hoeveelheid ozon in de atmosfeer van de aarde wordt gevormd en bevat.
Van cruciaal belang was de aanwezigheid van gas in de ruimte nabij de aarde. Het vormt daarin de zogenaamde ozonlaag, die alle levende wezens beschermt tegen de dodelijke ultraviolette straling van de zon. Vreemd genoeg, maar samen met grote voordelen, is het gas zelf gevaarlijk voor mensen. Een toename van de ozonconcentratie in de lucht die een persoon inademt, is schadelijk voor het lichaam vanwege de extreme chemische activiteit.
