Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ОЗОН

ОЗОН (от греч. ozon-пахнущий) О3, аллотропная форма кислорода. Газ синего цвета, в жидком состоянии темно-синий, в твердом-сине-фиолетовый. Молекула О3 симметричная ангулярная (уголковая); длина связи О—О 0,12717 нм, угол ООО 116,78°, m 1,78· 10-30 Кл·м. Т. пл. 80,6 К, т. кип. 161,2 К; плотн. газа при 273,2 К 2,141 г/л, при 298,2 К 1,962 г/л; плотн. жидкого при 90,2 К 1,571 г/см3, при 123,2 К 1,473 г/см3, при 153,2 К 1,376 г/см3; плотн. кристаллов при 77,4 К 1,728 г/см3; при 90,2 К h 1,57·10-3 Па·с, g 3,84·10-2 Н/м; температурная зависимость давления пара над жидкостью lg p(мм рт.ст.) = 8,25313 - 814,941587/Т-- 0,001966943Т; 3503-22.jpg39,374 ДжДмоль•К); 3503-23.jpg 2,1 кДж/моль,

3503-24.jpg 15,2 кДж/моль, 3503-25.jpg 141,8 кДж/моль;3503-26.jpg 238,896 ДжДмоль•К). В газе озон диамагнитен, в жидком состоянии слабо парамагнитен, магн. восприимчивость + 1,8·10-6. В УФ спектре озон имеет широкую сильную полосу поглощения в интервале 200-300 нм с максимумом при l 255 нм (полоса Гартли).

Р-римость озона в воде (0,21 объема в 1 объеме р-ра при 298 К) почти в 7 раз выше р-римости О2. В кислой среде р-римость озона падает, в щелочной-возрастает. Гораздо выше р-римость озона в хлорир. углеводородах и хладонах:

Показатель

ССl4

СНСl3

C2Cl3F3

CCl3F

CClF3

Т-ра, К

298

298

298

250

179

163

Р-римость*

1,96

2,12

2,60

6,04

87

1381

* Отношение мол. концентраций О3 в р-ре и газе над р-ром.

Неограниченная взаимная р-римость в жидкой системе О23 имеет место выше 93,2 К, в системе F23-выше 79,3 К, в системе СF43-выше 103 К, ниже этих т-р р-ры расслаиваются.

Озон термически неустойчив в газе и в р-рах. В водном р-ре распад озона медленно идет при комнатной т-ре и заметно ускоряется с ростом рН. В газе более устойчив; медленный распад идет ок. 70 °С, быстрый-выше 100 °С. Распад озона ускоряют примеси NO, Cl2 и др. газов, а также гетерог. катализаторы - металлы и их оксиды (Pt, Ag, Cu, Mn, Ni, Co и др.).

В р-циях с большинством в-в озон—сильный окислитель, что обусловлено низкой энергией отрыва атома О от молекулы О3 (107 кДж/моль) и высоким сродством молекулы озона к электрону (2,26 эВ). В водном р-ре озон окисляет Fe(II) до Fe(III), Ce(III) до Ce(IV), Mn(II) до MnO-4, соед. Os и Ru до OsO4 и RuO4,I2 до НIO3 и т. п. В газовой фазе озон окисляет Сl2 до Сl2О7 (фотохимически), SO2 до SO3, NO2 до N2O5. Р-ция с конц. водной щелочью идет через последоват. образование в р-ре O-3, О-2, HO-2 и О2. При взаимод. с кристаллич. гидроксидами и супероксидами щелочных металлов образуются озониды МО3. Озон окисляет мн. орг. в-ва-олефины, ароматич. соед. и насыщ. углеводороды, спирты и др., при этом в качестве промежут. в-в образуются продукты присоединения озона, также наз. озонидами (см. Озонирование).

Общая масса озона в атмосфере Земли 4·109 т, т.е. 0,64·10-6 от массы всей атмосферы, средняя стационарная концентрация 1 мг/м3. У пов-сти Земли фоновая концентрация озона в течение суток проходит через максимум в интервале 10-18 ч и минимум ночью; летом и весной концентрация в 3,5 раза выше, чем зимой и осенью; над полярными областями Земли концентрация выше, чем над экваториальной, в атмосфере городов выше, чем в сельской местности. С удалением от пов-сти Земли концентрация растет и достигает максимума на высоте 20-25 км. Концентрация озона на высоте 20-30 км каждые 11 лет проходит через максимум, вызванный циклом солнечной активности.

Озон обеспечивает сохранение жизни на Земле, т. к. озоновый слой задерживает наиб. губительную для живых организмов и растений часть УФ радиации Солнца с длиной волны менее 300 нм, наряду с СО2 поглощает ИК излучение Земли, препятствуя ее охлаждению. Содержание и перемещение озона в атмосфере влияет на метеорологич. обстановку. Образование озона в атмосфере происходит в результате р-ций: О23503-27.jpgО + О, О + О23503-28.jpgО3. Распад атмосферного озона происходит фотохимически, а также в результате его р-ций с радикалами НО и НО2, оксидами азота, хлором и его соединениями. Массовый выброс в атмосферу оксидов азота в результате развития реактивной авиации и применения удобрений, а также использование хлорсодержащих хла-донов (фреонов), может привести к убыли озона в атмосфере. Мощные вулканич. извержения, сопровождаемые выбросом аэрозоля в стратосферу, также приводят к понижению содержания озона в средних широтах на 4-8%. По оценкам ядерная война с тротиловым эквивалентом 5000 Мт приведет к 50%-ному разрушению озонового слоя, на его восстановление потребуется 5-8 лет.

Озон образуется во всех процессах, сопровождаемых появлением атомарного кислорода, -при УФ облучении воздуха, в электроразрядах, при распаде пероксидов, окислении фосфора и т.п. В лабораториях и пром-сти озон получают действием тихого электрич. разряда на О2 в озонаторах. Осн. типы пром. озонаторов-трубчатые и плоские; в качестве диэлектрика применяют стекло или керамику, материал электродов - Аl или Си. Мощность озонатора пропорциональна частоте тока. Присутствие влаги в О2 сильно снижает выход озона, поэтому исходный газ осушают до точки росы (от -40 до -60 °С), а озонатор охлаждают. Содержание озона на выходе из озонатора при использовании в качестве исходного О2 5-8%, воздуха-1-1,5%, расход энергии соотв. 8-18 и 10-30 кВт·ч/кг О3. Озон более высокой концентрации (до 50%) м. б. получен электролизом конц. р-ров НСlО4, Н3РО4 или H2SO4 на охлаждаемом аноде из Pt или РbО2. Др. способ получения высококонцентрированного озона-растворение его в хладонах при низкой т-ре, О2 в хладонах практически не растворяется. Наиб. удобны хладо-ны 22 и 12, р-римость озона в них при 163 К достигает 50%; при нагр. такого р-ра озон испаряется первым. Р-ры озона в фреонах не взрывчаты и могут длительно храниться при т-ре ниже 223 К.

Для определения содержания озона используют фотометрич. (в УФ области), иодометрич., люминесцентный методы и ряд способов, основанных на измерении физ. св-в озона, -e, энтальпии разложения и т.п.

Озон ядовит для людей, животных и растений; ПДК в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м3, в атм. воздухе 0,16 мг/м3; ЛД50 0,046 мг/л (мыши, 2 ч), 3 мг/л (мыши, 5 мин). Малые концентрации озона в воздухе создают ощущение свежести, вдыхание воздуха с концентрацией озона 0,002-0,02 мг/л вызывает раздражение дыхат. путей, кашель, рвоту, головокружение, усталость. В присут. оксидов азота токсичность озона увеличивается в 20 раз.

Озон взрывоопасен во всех агрегатных состояниях, примеси повышают его чувствительность. Ниж. КПВ для озоновоз-душной смеси 9%, при более высоком содержании озона смеси взрываются под влиянием внеш. импульса, причем скорость детонации растет от 880 м/с при концентрации 9,2 мол. % озона до 1730 м/с при 77 мол. %.

Осн. часть производимого озона используют для обеззараживания питьевой воды, что более эффективно, чем хлорирование. Озон используют также для обезвреживания сточных вод хим. предприятий, особенно в случае фенольных и цианидных загрязнений. Озон применяют для получения камфоры, ванилина, монокарбоновых и дикарбоновых к-т (ади-пиновой, азелаиновой и др.) путем окисления углеводородов и др. малоценного сырья, для отбеливания тканей, минер. масел и др., в орг. химии - для определения места двойной связи в молекуле.

Озон открыл и назвал X. Шёнбейн в 1840, на появление специфич. запаха при электроразряде в воздухе обратил внимание М. ван Марум в 1785.

Лит.: Разумовский С. Д., Заиков Г.Е., Озон и его реакции с органическими соединениями, М., 1974; Атмосферный озон и изменения глобального климата, Л., 1982. В. Я. Росоловский.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн