Озон химические свойства. Получение в лаборатории. Как образуется молекула озона


Что собой представляет формула озона? Попробуем вместе выявить отличительные характеристики данного химического вещества.

Аллотропная модификация кислорода

Молекулярная формула озона в химии О 3 . Его относительная молекулярная масса составляет 48. В составе соединения есть три атома О. Так как формула кислорода и озона включает в себя один и тот же химический элемент, в химии их называют аллотропными модификациями.

Пример 2 - Рассчитайте количество окисления атомов гипохлорита натрия. И, наконец, атом хлора образует простую связь с атомом, который является более электроотрицательным. Пример 3 - Рассчитайте количество окисления атомов триоксидана. Пример 4 - Докажите стабильность озона.

Озон представляет собой соединение, в котором центральный атом кислорода перегружен. Что касается атомов на концах, то первый является стабильным, а третий не имеет доли, а точнее наоборот. Структуры Льюиса озона следующие. То, что делает число окисления разным, - это количество общих электронов.

Физические свойства

При обычных условиях химическая формула озона - газообразное вещество, обладающее специфическим запахом, имеющим светло-голубой цвет. В природе данное химическое соединение можно ощутить во время прогулки после грозы по сосновому бору. Так как формула озона О 3 , он тяжелее кислорода в 1,5 раза. В сравнении с О 2 растворимость озона значительно выше. При нулевой температуре 49 его объемов легко растворяется в 100 объемах воды. В незначительных концентрациях вещество не обладает свойством токсичности, ядом озон является только в значительных объемах. Предельной допустимой концентрацией считают 5% количества в воздухе О 3 . В случае сильного охлаждения он легко сжижается, а при понижении показателя температуры до -192 градусов становится твердым веществом.

Пример 5 - Рассчитать количество окисления атомов следующего соединения. Фтор, который является наиболее электроотрицательным атомом, 7-8 =. Кислород и углерод каждый образуют простую связь с более электроотрицательными атомами. Затем мы имеем водород и кремний. Кремний образует простую связь с более электроотрицательным атомом и двойным с более электроотрицательным атомом.

Озон - это газ, образующийся в результате разрушения молекул кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца. В этой ситуации отдельные атомы объединяются с другими молекулами кислорода, образуя таким образом озон. Этот слой озона служит для поглощения ультрафиолетового излучения Солнца, защищая тем самым живых существ, населяющих планету. Без этой защиты солнечные лучи были бы чрезвычайно вредны для человека.


В природе

Молекула озона, формула которого была представлена выше, в природе образуется при грозовом разряде из кислорода. Кроме того, О 3 формируется при окислении смолы хвойных пород, он уничтожает вредные микроорганизмы, считается полезным для человека.

Получение в лаборатории

Как можно получить озон? Вещество, формула которого О 3 , образуется при пропускании через сухой кислород электрического разряда. Процесс осуществляется в специальном приборе - озонаторе. В его основе - две стеклянные трубки, которые вставлены одна в другую. Внутри располагается металлический стержень, снаружи есть спираль. После подключения к катушке высокого напряжения между внешней и внутренней трубкой возникает разряд, и кислород превращается в озон. Элемент, формула которого представлена в виде соединения с ковалентной полярной связью, подтверждает аллотропию кислорода.

Эти газы широко использовались в спреях и холодильниках. Озон-газ широко используется в химической промышленности. Поскольку он обладает хорошей окислительной способностью, его обычно смешивают с другими газами. Озон также обладает бактерицидным действием, поэтому он широко используется для очистки воды.

В тропосфере озон становится загрязняющим. В больших количествах это может вызвать проблемы с дыханием у людей и повреждать растения. Озон выделяется главным образом двигателями, работающими на ископаемом топливе. При толщине около 20 км они содержат приблизительно 90% атмосферного озона.

Процесс превращения в озон кислорода является эндотермической реакцией, предполагающей существенные затраты энергии. В связи с обратимостью такого превращения наблюдается разложение озона, что сопровождается уменьшением энергии системы.


Химические свойства

Формула озона объясняет его окислительную способность. Он способен взаимодействовать с разными веществами, теряя при этом атом кислорода. Например, в реакции с иодидом калия в водной среде происходит выделение кислорода, образование свободного йода.

Газы в озоносфере настолько редки, что при сжатии при атмосферном давлении на уровне моря их толщина не должна превышать нескольких миллиметров. Этот газ добывается в низких широтах, мигрируя непосредственно в высокие широты. Электромагнитное излучение, излучаемое Солнцем, приносит энергию Земле, включая инфракрасное излучение, видимый свет и смесь излучения и частиц, многие из которых являются вредными.

Большая часть солнечной энергии поглощается и переизлучается атмосферой. Если бы он достиг поверхности планеты, эта энергия могла бы стерилизовать его. Озоносфера является одним из основных барьеров, защищающих живые существа от ультрафиолетовых лучей. Когда молекулярный кислород верхней атмосферы подвергается взаимодействию из-за ультрафиолетовой энергии Солнца, он заканчивается делением на атомный кислород; атом кислорода и молекула того же элемента объединяются из-за реионизации и в конечном итоге образуют молекулу озона, состав которого.

Молекулярная формула озона поясняет его способность вступать в реакцию практически со всеми металлами. Исключение составляют золото и платина. Например, после пропускания через озон металлического серебра наблюдается его почернение (образуется оксид). Под действием этого сильного окислителя наблюдается разрушение резины.

Область, насыщенная озоном, действует как фильтр, в котором молекулы поглощают ультрафиолетовое излучение Солнца и вследствие фотохимических реакций ослабляют его действие. В этом регионе есть перламутровые облака, которые образованы озоновым слоем. Стандарт измерения озона производится в соответствии с его концентрацией на единицу объема, который, в свою очередь, получает наименование единицы Добсона.

Озоновый слой формируется и разрушается природными явлениями, поддерживая динамическое равновесие, не всегда имеющее одинаковую толщину. Таким образом, толщина слоя естественным образом изменяется в течение сезонов года и даже из года в год. Но разрушение слоя не всегда происходит по естественным причинам. При образовании стратосферный озон обычно образуется, когда некоторый тип излучения или электрического разряда отделяет два атома от молекулы кислорода, который затем может рекомбинировать индивидуально с другими молекулами кислорода с образованием озона.

В стратосфере озон образуется благодаря действию УФ-облучения Солнца, формируя слой озона. Эта оболочка защищает поверхность планеты от негативного воздействия солнечной радиации.


Биологическое действие на организм

Повышенная окислительная способность данного газообразного вещества, образование свободных радикалов кислорода свидетельствуют о его опасности для организма человека. Какой вред способен нанести человеку озон? Он повреждает и раздражает ткани дыхательных органов.

Интересно, что это также ультрафиолетовое излучение, которое «образует» озон. Воздух вокруг нас содержит около 20% кислорода. В упрощенном виде это молекулярный кислород, которым мы дышим и привязанным к пище, которая дает нам энергию. Для ее создания требуется определенное количество энергии. Например, электрическая искра. Предположим, что мы имеем высоковольтную утечку в данной гипотетической электрической цепи. В момент прохождения дуги по воздуху происходит выделение энергии.

Перевод: активированная молекула кислорода превращается в два свободных атома кислорода. Свободные атомы кислорода в атмосфере химически реакционноспособны, поэтому их следует сочетать с стабилизируемыми молекулами. Предположим, что мы смежны со свободными атомами кислорода и другими молекулами кислорода.

Озон действует на холестерин, содержащийся в крови, вызывая атеросклероз. При продолжительном нахождении человека в среде, которая содержит повышенную концентрацию озона, развивается мужское бесплодие.

В нашей стране данный окислитель относят к первому (опасному) классу вредных веществ. Его среднесуточная ПДК не должна превышать 0,03 мг на кубический метр.

Перевод: кислородный атом с молекулой кислорода и любая молекула превращаются в озон и любую молекулу. То, что любая молекула не поглощается реакцией, но она необходима для ее реализации. Поэтому это один из наиболее распространенных способов производства озона. Другими были бы промышленные печи, автомобильные двигатели среди других, которые производят газ. В низкой атмосфере озон реагирует и способствует промышленному загрязнению атмосферы, считаясь ядом.

Хлорфторуглероды, в дополнение к другим химическим веществам, которые являются довольно стабильными и содержат элементы хлора или брома, такие как бромистый метил, являются основными виновниками разрушения озонового слоя. Будучи настолько стабильными, они длится около ста пятидесяти лет.

Токсичность озона, возможность его применения для уничтожения бактерий и плесени, активно применяют для дезинфекции. Стратосферный озон - прекрасный защитный экран земной жизни от ультрафиолетового излучения.


О пользе и вреде озона

Это вещество находится в двух слоях земной атмосферы. Тропосферный озон опасен для живых существ, негативно действует на сельскохозяйственные культуры, деревья, является компонентом городского смога. Стратосферный озон приносит человеку определенную пользу. Распад его в водном растворе зависит от рН, температуры, качества среды. В медицинской практике применяют озонированную воду различной концентрации. Озонотерапия предполагает прямой контакт данного вещества с организмом человека. Впервые подобная методика была применена в девятнадцатом веке. Американские исследователи проанализировали способность озона к окислению вредных микроорганизмов, рекомендовали медикам использовать это вещество при лечении простудных заболеваний.

Три процента, возможно, пять процентов от общего озонового слоя уже были уничтожены хлорфторуглеродами. Другие газы, такие как диоксид азота, выделяемые птицами в стратосфере, также способствуют разрушению озонового слоя. Это открытие было сделано в Антарктиде британским физиком Джо Фарманом.

В случае утечки они могут вызвать отравление у тех, кто находится рядом с холодильным оборудованием. Затем было начато исследование, чтобы найти заменяющий газ, который был жидким в идеальных условиях, циркулировал в системе охлаждения, а в случае утечки не наносил ущерба живым существам.

В нашей стране озонотерапия начала применяться только в конце прошлого века. В терапевтических целях этот окислитель проявляет характеристики сильного биорегулятора, который способен увеличить результативность традиционных методик, а также проявить себя в качестве эффективного самостоятельного средства. После разработки технологии озонотерапии у медиков появилась возможность результативно бороться со многими заболеваниями. В неврологии, стоматологии, гинекологии, терапии, специалисты с помощью этого вещества борются с разнообразными инфекциями. Озонотерапия характеризуется простотой метода, его эффективностью, отличной переносимостью, отсутствием побочных эффектов, незначительными затратами.

Исследования химической промышленности сосредоточились на холодильном оборудовании, ориентированном на газ, который не должен быть ядовитым, легковоспламеняющимся, окислительным, не раздражающим или сожженным, не привлекаемым насекомыми. После выпуска в атмосферу пропеллент начинает распространяться через свободную атмосферу и переносится конвекцией, поднимаясь до высокой атмосферы, распространяющейся по всей планете.

В высокой атмосфере существуют высокоскоростные воздушные потоки, очень мощные струйные потоки, направление которых горизонтально. Они распространяют газы региона во всех направлениях. Солнечная энергия на ультрафиолетовой длине волны образует молекулы озона. Процесс происходит, когда молекулы кислорода делятся на свободные атомы кислорода, рекомбинируя их с молекулами кислорода через ультрафиолетовое излучение.


Заключение

Озон является сильным окислителем, способным бороться с вредными микробами. Данное свойство широко применяют в современной медицине. В отечественной терапии озон используют в качестве противовоспалительного, иммуномодулирующего, противовирусного, бактерицидного, антистрессового, цитостатического средства. Благодаря его способности восстанавливать нарушения кислородного обмена, дает ему отличные возможности для лечебно-профилактической медицины.

Хлор является мощным катализатором, который разрушает молекулы озона и остается неизменным на протяжении всего процесса. Когда в высокой атмосфере, хлор занимает много лет, чтобы опуститься. В течение этого периода каждый атом хлора уничтожит миллионы молекул озона.

Это означает, что мы создали три молекулы кислорода и атомы хлора были регенерированы для разрушения еще двух молекул озона за раз и т.д. бесконечно, пока хлор не опустится до нижней атмосферы. Хотя озоноразрушающие газы выделяются во всем мире - 90% в северном полушарии, главным образом в результате человеческой деятельности, - в Антарктике разрушение озонового слоя больше.

Среди инновационных методик, основанных на окислительной способности данного соединения, выделим внутримышечное, внутривенное, подкожное введение данного вещества. Например, обработка пролежней, грибковых поражений кожи, ожогов, смесью кислорода и озона признана эффективной методикой.

В высоких концентрациях озон можно применять в качестве кровоостанавливающего средства. При низких концентрациях он способствует репарации, заживлению, эпителизации. Это вещество, растворенное в физиологическом растворе, является отличным средством для санации челюсти. В современной европейской медицине широкое распространение получила малая и большая аутогемотерапия. Оба метода связаны с введением в организм озона, использованием его окислительной способности.

Отверстие в озоновом слое - явление, которое происходит только в течение определенного времени года, между августом и началом ноября. То, что мы знаем как «отверстие в озоновом слое», на самом деле не является дырой в озоновом слое, на самом деле это явление разреженное, что объясняется молекулярными механизмами поведения газов в естественной среде, которые не неспособность называться дырой.

Когда температура в Антарктиде повышается в середине ноября, регион все еще имеет уровень ниже того, что считается нормальным для озона. В результате вышесказанного, в результате постепенного повышения температуры воздух, окружающий область, где находится отверстие, начинает движение к центру области низкого уровня газа.

В случае большой аутогемотерапии происходит введение озонового раствора заданной концентрацией в вену пациента. Малая аутогемотерапия характеризуется внутримышечным введением озонированной крови. Помимо медицины, этот сильный окислитель востребован в химическом производстве.

Впервые озон получен и исследован Шенбейном в 1840. Озон—газ голубоватого цвета, резкого характерного запаха;

Таким образом, смещение богатой озоном воздушной массы позволяет вернуться к нормальным уровням озона в высокую атмосферу, тем самым закрывая отверстие. Однако это сокращение будет замаскировано годовой изменчивостью из-за изменчивости температуры над Антарктидой. Когда крупномасштабные метеорологические системы, которые формируются в тропосфере, а затем поднимаются в стратосферу, слабеют, стратосфера становится холоднее, чем обычно, что вызывает увеличение озонового слоя. Когда они слабее, отверстие уменьшается.

Постоянная холодная зимняя температура на Южном полюсе способствует образованию полярных стратосферных облаков, которые включают молекулы, содержащие хлор и бром. Когда приходит полярная пружина, сочетание солнечного света с этими облаками приводит к образованию хлора и бромидных радикалов, которые разрушают молекулы озона, что приводит к разрушению озонового слоя. Самая холодная зима - самая пораженная зима - озоновый слой.

Сжиженный озон — жидкость тёмно-синего цвета, твердый озон — тёмно-фиолетовая кристаллическая масса. Озон растворим в четыреххлористом углероде, в ледяной уксусной кислоте, в жидком азоте, в воде. Образуется при пропускании тихого электрического разряда через воздух или кислород (свежий запах после грозы обусловлен наличием небольших количеств озона в атмосфере), окислении влажного фосфора, действии лучей радия, ультрафиолетовых или катодных лучей на кислород воздуха, разложении перекиси водорода, электролизе серной кислоты (и др.
кислородсодержащих кислот), действии фтора на воду и т. д. Содержание в земной атмосфере ничтожно; слои воздуха вблизи земной поверхности содержат озона меньше, чем высшие слои атмосферы; на высоте 1.050 м (в области Монблана) Леви нашел 0—3,7 мг, на высоте 3.000 м —9,4 мг. озона на 100 м куб воздуха. В технике и лабораториях для получения озона применяются аппараты—озонаторы. Для озонирования кислород или воздух пропускается между двумя электродами, соединенными с источником тока высокого напряжения.
Озон в чистом виде выделяется из смеси озона с кислородом при охлаждении жидким воздухом. Озон легко разлагается, причем разложение чистого озона ускоряется в присутствии двуокиси марганца, свинца, окислов азота. В присутствии воды разложение озона замедляется, сухой озон при 0° разлагается в 30 раз быстрее, чем влажный озон при 20,4°. Озон обладает чрезвычайно сильным окислительным действием. Он выделяет йод из йодистого калия, окисляет ртуть, переводит сернистые металлы в сернокислые соли, обесцвечивает органические красители и т. д. Озон разрушает каучуковые трубки. Эфир, спирт, светильный газ, вата при соприкосновении с сильно озонированным кислородом воспламеняются. При действии озона на ненасыщенные органические соединения образуются продукты присоединения озониды. Озон применяется для стерилизации воды, для дезодорирования - уничтожения дурного запаха, в препаративной органической практике.

Все это заставляет нас думать, что, хотя это явление ранее считалось полностью независимым от выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ, эти два явления действительно могут быть связаны. Это связано с тем, что потепление климата сопровождается охлаждением высокой атмосферы на высоте, что может ускорить разрушение озонового слоя.

Возможная корреляция между этими двумя явлениями может привести к дальнейшему пересмотру этих ожиданий, если только Киотский протокол в ближайшее время не даст положительных результатов по сокращению выбросов парниковых газов. Точное время и протяженность озоновой дыры в Антарктике зависят от региональных метеорологических вариаций.

Физические свойства

Химические свойства и методы получения

Список использованной литературы

  1. Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7.