Izraz "ozonski sloj", koji je postao poznat 70-ih godina. prošlog stoljeća, dugo je bio na rubu. Istodobno, malo ljudi doista razumije što ovaj koncept znači i zašto je uništavanje ozonskog omotača opasno. Još veći misterij za mnoge je struktura molekule ozona, a opet je izravno povezana s problemima ozonskog omotača. Naučimo više o ozonu, njegovoj strukturi i industrijskoj primjeni.
Što je ozon
Ozon, ili, kako ga još nazivaju, aktivni kisik, je azurni plin oštrog metalnog mirisa.
Ova tvar može postojati u sva tri agregatna stanja: plinovito, čvrsto i tekuće.
U isto vrijeme, u prirodi se ozon pojavljuje samo u obliku plina, tvoreći takozvani ozonski omotač. Upravo zbog svoje azurne boje nebo izgleda plavo.
Kako izgleda molekula ozona
Vaš nadimak je aktivankisik” ozon primljen zbog svoje sličnosti s kisikom. Dakle, glavni aktivni kemijski element u ovim tvarima je kisik (O). Međutim, ako molekula kisika sadrži 2 svoja atoma, tada se molekula ozona (formula - O3) sastoji od 3 atoma ovog elementa.
Zbog ove strukture, svojstva ozona su slična onima kisika, ali su izraženija. Konkretno, kao O2, O3je najjači oksidant.
Najvažnija razlika između ovih "srodnih" supstanci, koju svi moraju zapamtiti, je sljedeća: ozon se ne može udisati, otrovan je i, ako se udiše, može oštetiti pluća ili čak ubiti osobu. U isto vrijeme, O3 savršen je za čišćenje zraka od otrovnih nečistoća. Usput, upravo zbog toga je tako lako disati nakon kiše: ozon oksidira štetne tvari sadržane u zraku i on se pročišćava.
Model molekule ozona (sastoji se od 3 atoma kisika) izgleda pomalo kao slika kuta, a njegova veličina je 117°. Ova molekula nema nesparene elektrone i stoga je dijamagnetna. Osim toga, ima polaritet, iako se sastoji od atoma istog elementa.
Dva atoma dane molekule čvrsto su povezana jedan s drugim. Ali veza s trećim je manje pouzdana. Iz tog razloga, molekula ozona (fotografija modela može se vidjeti u nastavku) je vrlo krhka i ubrzo nakon formiranja se raspada. U pravilu, u bilo kojoj reakciji razgradnje O3 oslobađa se kisik.
Zbog nestabilnosti ozona, ne može se proizvestiberba i skladištenje, kao i transport, kao i druge tvari. Zbog toga je njegova proizvodnja skuplja od ostalih tvari.
U isto vrijeme, visoka aktivnost molekula O3omogućuje ovoj tvari da bude najjače oksidacijsko sredstvo, moćnije od kisik i sigurniji od klora.
Ako se molekula ozona razgradi i oslobodi O2, ova reakcija je uvijek popraćena oslobađanjem energije. Istovremeno, da bi se dogodio obrnuti proces (formiranje O3 iz O2), potrebno je potrošiti ništa manje.
U plinovitom stanju, molekula ozona se razgrađuje na temperaturi od 70°C. Ako se poveća na 100 stupnjeva ili više, reakcija će se značajno ubrzati. Prisutnost nečistoća također ubrzava razdoblje raspadanja molekula ozona.
O3 svojstva
Bez obzira u kojem se od tri stanja nalazi ozon, on zadržava svoju plavu boju. Što je tvar tvrđa, to je nijansa bogatija i tamnija.
Svaka molekula ozona teži 48 g/mol. Teži je od zraka, što pomaže odvajanju ovih tvari.
O3 sposoban oksidirati gotovo sve metale i nemetale (osim zlata, iridija i platine).
Također, ova tvar može sudjelovati u reakciji izgaranja, ali to zahtijeva višu temperaturu nego za O2.
Ozon se može otopiti u H2O i freonima. U tekućem stanju može se miješati s tekućim kisikom, dušikom, metanom, argonom,ugljični tetraklorid i ugljični dioksid.
Kako nastaje molekula ozona
O3 molekule nastaju pričvršćivanjem slobodnih atoma kisika na molekule kisika. Oni se pak pojavljuju zbog cijepanja drugih molekula O2 zbog utjecaja na njih električnih pražnjenja, ultraljubičastih zraka, brzih elektrona i drugih čestica visoke energije. Iz tog razloga, specifičan miris ozona može se osjetiti u blizini iskričavih električnih uređaja ili svjetiljki koje emitiraju ultraljubičasto svjetlo.
U industrijskim razmjerima, O3 izoliran je pomoću električnih generatora ozona ili ozonizatora. U ovim uređajima, električna struja visokog napona prolazi kroz mlaz plina koji sadrži O2, čiji atomi služe kao "građevinski materijal" za ozon.
Ponekad se u ove strojeve ubrizgava čisti kisik ili običan zrak. Kvaliteta dobivenog ozona ovisi o čistoći početnog proizvoda. Dakle, medicinski O3, namijenjen liječenju rana, ekstrahira se samo iz kemijski čistog O2.
Povijest otkrića ozona
Kada smo shvatili kako izgleda molekula ozona i kako nastaje, vrijedi se upoznati s poviješću ove tvari.
Prvi ju je sintetizirao nizozemski istraživač Martin Van Marum u drugoj polovici 18. stoljeća. Znanstvenik je primijetio da nakon prolaska električnih iskri kroz posudu sa zrakom plin u njoj mijenja svoja svojstva. Istovremeno, Van Marum nije razumio da je izolirao molekule novogtvari.
Ali je njegov njemački kolega po imenu Sheinbein, pokušavajući razložiti H2O u H i O2 uz pomoć struje, primijetio je do oslobađanja novog plina oštrog mirisa. Nakon mnogo istraživanja, znanstvenik je opisao tvar koju je otkrio i dao joj ime "ozon" u čast grčke riječi za "miris".
Sposobnost ubijanja gljivica i bakterija, kao i smanjenje toksičnosti štetnih spojeva, koje je posjedovala otvorena tvar, zainteresirala je mnoge znanstvenike. 17 godina nakon službenog otkrića O3, Werner von Siemens dizajnirao je prvi aparat za sintetizaciju ozona u bilo kojoj količini. A 39 godina kasnije, briljantni Nikola Tesla izumio je i patentirao prvi svjetski generator ozona.
Upravo je ovaj uređaj prvi put korišten u Francuskoj u postrojenjima za pročišćavanje pitke vode nakon 2 godine. Od početka XX stoljeća. Europa počinje prelaziti na ozoniranje pitke vode radi njenog pročišćavanja.
Rusko Carstvo je prvi put koristilo ovu tehniku 1911. godine, a nakon 5 godina u zemlji je opremljeno gotovo 4 tuceta instalacija za pročišćavanje pitke vode pomoću ozona.
Danas, ozoniranje vode postupno zamjenjuje kloriranje. Tako se 95% sve pitke vode u Europi pročišćava pomoću O3. Ova tehnika je također vrlo popularna u SAD-u. U CIS-u se još uvijek proučava, jer iako je ovaj postupak sigurniji i praktičniji, skuplji je od kloriranja.
aplikacije za ozon
Osim tretmana vode, O3 ima brojne druge namjene.
- Ozon se koristi kao izbjeljivač u proizvodnji papira i tekstila.
- Aktivni kisik koristi se za dezinfekciju vina, kao i za ubrzavanje procesa starenja konjaka.
- Različita biljna ulja rafiniraju se pomoću O3.
- Ova se tvar vrlo često koristi za preradu kvarljivih proizvoda, kao što su meso, jaja, voće i povrće. Ovaj postupak ne ostavlja kemijske tragove, kao kod klora ili formaldehida, a proizvodi se mogu čuvati mnogo dulje.
- Ozon sterilizira medicinsku opremu i odjeću.
- Također pročišćeni O3 koristi se za razne medicinske i kozmetičke postupke. Konkretno, uz njegovu pomoć u stomatologiji, dezinficiraju usnu šupljinu i desni, a također liječe razne bolesti (stomatitis, herpes, oralna kandidijaza). U europskim zemljama O3 je vrlo popularan za dezinfekciju rana.
- Posljednjih godina, prijenosni kućanski aparati za filtriranje zraka i vode pomoću ozona postali su vrlo popularni.
Ozonski sloj - što je to?
Na udaljenosti od 15-35 km iznad površine Zemlje nalazi se ozonski omotač ili, kako ga još nazivaju, ozonosfera. Na ovom mjestu koncentrirani O3 služi kao svojevrsni filter za štetno sunčevo zračenje.
Odakle tolika količina tvari ako su njezine molekule nestabilne? Na ovo pitanje nije teško odgovoriti ako se prisjetimo modela molekule ozona i načina njegovog nastanka. Dakle, kisik, koji se sastoji od 2molekule kisika, ulazeći u stratosferu, tamo se zagrijavaju sunčevim zrakama. Ova energija je dovoljna da se O2 podijeli na atome, od kojih nastaje O3. U isto vrijeme, ozonski omotač ne samo da koristi dio sunčeve energije, već je i filtrira, apsorbira opasno ultraljubičasto zračenje.
Gore je rečeno da se ozon otapa freonima. Ove plinovite tvari (koriste se u proizvodnji dezodoransa, aparata za gašenje požara i hladnjaka), kada se ispuste u atmosferu, utječu na ozon i doprinose njegovoj razgradnji. Kao rezultat, u ozonosferi se pojavljuju rupe kroz koje nefiltrirane sunčeve zrake ulaze u planet, koje razorno djeluju na žive organizme.
Nakon što razmotrimo značajke i strukturu molekula ozona, možemo zaključiti da je ova tvar, iako opasna, vrlo korisna za čovječanstvo ako se pravilno koristi.
