Osooni määratlus. Osooni füüsikalised omadused

ÜLDINE INFORMATSIOON.

Osoon – O3, hapniku allotroopne vorm, on võimas keemiliste ja muude saasteainete oksüdeerija, mis kokkupuutel lagunevad. Erinevalt hapnikumolekulist koosneb osoonimolekul kolmest aatomist ja hapnikuaatomite vahel on pikemad sidemed. Oma reaktsioonivõime poolest on osoon fluori järel teisel kohal.

Avastamise ajalugu
1785. aastal juhtis hollandi füüsik Van Marum elektrikatseid tehes tähelepanu sädemete tekkimise ajal tekkinud lõhnale. elektriauto ja õhu oksüdatsioonivõime pärast elektrisädemete läbilaskmist.
1840. aastal üritas saksa teadlane Sheinbein, kes tegeles vee hüdrolüüsiga, seda elektrikaare abil hapnikuks ja vesinikuks lagundada. Ja siis avastas ta, et tekkis uus, seni teadusele tundmatu spetsiifilise lõhnaga gaas. Nime "osoon" andis gaasile Sheinbein iseloomuliku lõhna tõttu ja see pärineb Kreeka sõna"ozien", mis tähendab "lõhna".
22. septembril 1896 patenteeris leiutaja N. Tesla esimese osoonigeneraatori.

Osooni füüsikalised omadused.
Osoon võib eksisteerida kõigis kolmes agregaadi olekus. Tavatingimustes on osoon sinakas gaas. Osooni keemistemperatuur on 1120C ja sulamistemperatuur 1920C.
Keemilise aktiivsuse tõttu on osooni maksimaalne lubatud kontsentratsioon õhus väga madal (vastab keemiliste sõjaainete MPC-le) 5 10–8% ehk 0,1 mg / m3, mis on 10 korda suurem kui haistmislävi. isik.

Osooni keemilised omadused.
Kõigepealt tuleb märkida osooni kahte peamist omadust:

Osoon, erinevalt aatomi hapnikust, on suhteliselt stabiilne ühend. See laguneb spontaanselt kõrgel kontsentratsioonil, mida kõrgem on kontsentratsioon, seda kiirem on lagunemisreaktsiooni kiirus. Osooni kontsentratsioonil 12-15%, võib osoon plahvatuslikult laguneda. Samuti tuleb märkida, et osooni lagunemise protsess kiireneb temperatuuri tõustes ja lagunemisreaktsioon ise 2O3>3O2 + 68 kcal on eksotermiline ja sellega kaasneb suure hulga soojuse eraldumine.

O3 -> O + O 2
O3 + O -> 2 O2
O2 + E- -> O2-

Osoon on üks tugevamaid looduslikke oksüdeerijaid. Osooni oksüdatsioonipotentsiaal on 2,07 V (võrdluseks, fluor on 2,4 V ja kloor 1,7 V).

Osoon oksüdeerib kõiki metalle, välja arvatud kuld ja plaatina rühm, lisaks oksüdeerib väävel- ja lämmastikoksiide ning oksüdeerib ammoniaaki, moodustades ammooniumnitriti.
Osoon reageerib aktiivselt aromaatsete ühenditega, hävitades aromaatse tuuma. Eelkõige reageerib osoon fenooliga tuuma hävitamiseks. Osoon suhtleb aktiivselt küllastunud süsivesinikega, hävitades süsiniku kaksiksideme.
Osooni koostoime orgaanilised ühendid kasutatakse laialdaselt keemiatööstus ja sellega seotud tööstusharudes. Osooni reaktsioonid aromaatsete ühenditega moodustasid aluse desodoreerimistehnoloogiatele erinevates keskkondades, ruumides ja Reovesi.

Osooni bioloogilised omadused.
Vaatamata paljudele uuringutele ei ole mehhanism hästi mõistetav. On teada, et osooni kõrge kontsentratsiooni korral täheldatakse hingamisteede, kopsude ja limaskestade kahjustusi. Pikaajaline kokkupuude osooniga põhjustab kopsude ja ülemiste hingamisteede krooniliste haiguste teket.
Kokkupuutel väikeste osooniannustega on ennetav ja ravitoime ning seda hakatakse aktiivselt kasutama meditsiinis – eelkõige dermatoloogias ja kosmetoloogias.
Lisaks suurele võimele hävitada baktereid, hävitab osoon väga tõhusalt eoseid, tsüste (tihedaid kestasid, mis tekivad üherakuliste organismide, näiteks lipuliste ja risoomide ümber nende paljunemise ajal, aga ka nende jaoks ebasoodsates tingimustes) ja paljusid muud patogeensed mikroobid.

Osooni tehnoloogilised rakendused
Viimase 20 aasta jooksul on osooni kasutusalad märkimisväärselt laienenud ja üle maailma on käimas uued arendused. Osooni kasutavate tehnoloogiate sellist kiiret arengut soodustab selle keskkonnasõbralikkus. Erinevalt teistest oksüdeerivatest ainetest laguneb osoon reaktsioonide käigus molekulaarseks ja aatomiliseks hapnikuks ning küllastunud oksiidideks. Kõik need tooted üldiselt ei saasta keskkonda ega põhjusta kantserogeensete ainete teket, nagu näiteks kloori või fluoriga oksüdeerimisel.

Vesi:
1857. aastal õnnestus Werner von Siemensi loodud "täiusliku magnetinduktsiooni toru" abil ehitada esimene tehniline osooniseade. 1901. aastal ehitas Siemens Wiesbandis esimese osoonigeneraatoriga hüdroelektrijaama.
Ajalooliselt algas osooni kasutamine taimedest selle valmistamiseks joogivesi kui 1898. aastal katsetati Saint Mauri linnas (Prantsusmaa) esimest piloottehast. Juba 1907. aastal ehitati Bon Voyage'i linna (Prantsusmaa) Nice'i linna vajadusteks esimene veeosoneerimisjaam. 1911. aastal pandi Peterburis tööle joogivee osoneerimisjaam.
Praegu töödeldakse Euroopas 95% joogiveest osooniga. USA on üleminekul kloorimiselt osoonimisele. Venemaal on mitu suurt jaama (Moskvas, Nižni Novgorodis ja teistes linnades).

Õhk:
Osooni kasutamine veepuhastussüsteemides on osutunud väga tõhusaks, kuid seni pole loodud sama tõhusaid ja tõestatud ohutuid õhupuhastussüsteeme. Osoonimist peetakse mittekeemiliseks puhastusmeetodiks ja seetõttu on see elanikkonna seas populaarne. Samas ei ole mikroosooni kontsentratsioonide kroonilist mõju inimorganismile piisavalt uuritud.
Väga madala osoonikontsentratsiooni korral tundub ruumi õhk meeldivalt ja värskena ning ebameeldivad lõhnad on tunda palju nõrgemalt. Vastupidiselt levinud arvamusele selle gaasi kasulike mõjude kohta, mis mõnes prospektis omistatakse osoonirikkale metsaõhule, on osoon tegelikult isegi kõrge lahjenduse korral väga mürgine ja ohtlik ärritav gaas. Isegi madalad osoonikontsentratsioonid võivad ärritada limaskesti ja põhjustada häireid tsentraalses närvisüsteem mis põhjustab bronhiiti ja peavalu.

Osooni meditsiinilised rakendused
1873. aastal jälgis Foke mikroorganismide hävimist osooni mõjul ja seda ainulaadne vara osoon on pälvinud arstide tähelepanu.
Osooni meditsiinilistel eesmärkidel kasutamise ajalugu ulatub aastasse 1885, mil Charlie Kenworth avaldas esimest korda oma aruande USA Florida meditsiiniliidule. Lühike teave osooni kasutamise kohta meditsiinis leiti juba enne seda kuupäeva.
1911. aastal kasutas M. Eberhart osooni tuberkuloosi, aneemia, kopsupõletiku, diabeedi ja teiste haiguste ravis. A. Wolf (1916) kasutas Esimese maailmasõja ajal hapniku-osooni segu keeruliste luumurdude, flegmoonide, abstsesside, mädasete haavadega haavatutele. N. Kleinmann (1921) kasutas osooni "kehaaukude" üldraviks. 30ndatel. 20. sajand E.A. Kala, hambaarst, alustab praktikas osooniga töötlemist.
Taotluses esimese laboriseadme leiutamiseks pakkus Fish välja termini "CYTOZON", mida kasutatakse tänapäevalgi hambaravis kasutatavatel osoonigeneraatoritel. Joachim Hanzler (1908-1981) lõi esimese meditsiinilise osoonigeneraatori, mis võimaldas osooni-hapniku segu täpselt doseerida ja võimaldas seeläbi laialdaselt kasutada osoonteraapiat.
R. Auborg (1936) paljastas osooni mõjul tekkinud käärsoolehaavandite armistumise mõju ja juhtis tähelepanu selle üldise toime olemusele organismile. Saksamaal jätkati aktiivselt tööd osooni ravitoime uurimisel Teise maailmasõja ajal, sakslased kasutasid osooni edukalt haavade ja põletuste kohalikuks raviks. Kuid pärast sõda katkes teadustöö peaaegu kaheks aastakümneks antibiootikumide tuleku, usaldusväärsete kompaktsete osoonigeneraatorite ja osoonikindlate materjalide puudumise tõttu. Ulatuslikud ja süstemaatilised uuringud osoonteraapia vallas said alguse 1970. aastate keskel, mil igapäevasesse meditsiinipraktikasse ilmusid osoonikindlad polümeermaterjalid ja kasutajasõbralikud osooniüksused.
Uurimine in vitro , st ideaalsetes laboritingimustes on näidanud, et keharakkudega suheldes oksüdeerib osoon rasvu ja moodustab peroksiide – aineid, mis on kahjulikud kõigile teadaolevatele viirustele, bakteritele ja seentele. Toime poolest võib osooni võrrelda antibiootikumidega, selle erinevusega, et see ei “istuta” maksa ja neere ning sellel pole kõrvalmõjusid. Aga kahjuks, in vivo - reaalsetes tingimustes on kõik palju keerulisem.
Osoonteraapia oli omal ajal väga populaarne - paljud pidasid osooni peaaegu imerohiks kõigi vaevuste vastu. Kuid osooni mõju üksikasjalik uuring näitas, et koos haigetega mõjutab osoon ka terveid naha- ja kopsurakke. Selle tulemusena algavad elusrakkudes ettenägematud ja ettearvamatud mutatsioonid. Euroopas ei ole osoonteraapia juurdunud ning USA-s ja Kanadas pole osooni ametlikku meditsiinilist kasutamist legaliseeritud, välja arvatud alternatiivmeditsiin.
Kahjuks pole ametlik meditsiin Venemaal sellist ohtlikku ja ebapiisavalt testitud ravimeetodit loobunud. Praegu kasutatakse laialdaselt õhuosonisaatoreid ja osonaatoriseadmeid. Inimeste juuresolekul kasutatakse väikeseid osoonigeneraatoreid.

TÖÖPÕHIMÕTE.
Osoon tekib hapnikust. Osooni tootmiseks on mitu võimalust, millest levinumad on: elektrolüütiline, fotokeemiline ja elektrosüntees gaaslahendusplasmas. Soovimatute oksiidide vältimiseks on eelistatav saada osoon puhtast meditsiinilisest hapnikust, kasutades elektrosünteesi. Saadud osooni-hapniku segu kontsentratsiooni sellistes seadmetes on lihtne muuta – kas elektrilahenduse teatud võimsuse seadmisega või sissetuleva hapniku voolu reguleerimisega (mida kiiremini hapnik läbib osonaatorit, seda vähem osooni tekib ).

Elektrolüütiline osooni sünteesi meetod viiakse läbi spetsiaalsetes elektrolüütilistes rakkudes. Elektrolüütidena kasutatakse erinevate hapete ja nende soolade (H2SO4, HClO4, NaClO4, KClO4) lahuseid. Osooni moodustumine toimub vee lagunemise ja aatomihapniku moodustumise tõttu, mis hapniku molekuliga liitudes moodustab osooni ja vesiniku molekuli. See meetod võimaldab saada kontsentreeritud osooni, kuid see on väga energiamahukas ja seetõttu pole see leidnud laialdast rakendust.
Fotokeemiline osooni tootmismeetod on looduses kõige levinum meetod. Osoon tekib hapnikumolekuli dissotsiatsioonil lühilainelise UV-kiirguse toimel. See meetod ei võimalda saada kõrge kontsentratsiooniga osooni. Sellel meetodil põhinevad seadmed on laialt levinud laboriotstarbel, meditsiinis ja toiduainetööstuses.
elektrosüntees osoon on kõige levinum. See meetod ühendab osooni kõrge kontsentratsiooni saamise võimaluse suurepärane esitus ja suhteliselt madal energiatarve.
Arvukate uuringute tulemusena, mis käsitlevad erinevat tüüpi gaaslahenduste kasutamist osooni elektrosünteesiks, on laialt levinud kolme tühjendamisviisi kasutavad seadmed:

barjääri tühjendamine - kõige levinum on suur impulss-mikrolahenduste komplekt 1-3 mm pikkuses gaasipilus kahe elektroodi vahel, mis on eraldatud ühe või kahe dielektrilise barjääriga, kui elektroodid toidavad vahelduv kõrgepinge sagedusega 50 Hz kuni mitu kilohertsi . Ühe ühiku võimsus võib ulatuda grammidest kuni 150 kg osooni tunnis.
pinnaheide - kujult lähedane barjäärlahendusele, mis on viimasel kümnendil oma lihtsuse ja töökindluse tõttu laialt levinud. See on ka mikrolahenduste kogum, mis areneb piki tahke dielektriku pinda, kui elektroodid varustatakse vahelduvpingega sagedusega 50 Hz kuni 15-40 kHz.
impulsslahendus - reeglina striimi koroonalahendus, mis tekib kahe elektroodi vahelises pilus, kui elektroodidele toidetakse impulsspinget, mille kestus on sadadest nanosekunditest kuni mikrosekundite ühikuteni.

Efektiivne siseõhu puhastamisel.
Nad ei tooda kahjulikke kõrvalsaadusi.
Soodustab tingimusi allergikutele, astmaatikutele jne.

1997. aastal avaldasid osoonigeneraatorid Living Air Corporation, Alpine Industries Inc. (praegu “Ecoguest”), Quantum Electronics Corp. ja teisi, kes rikkusid USA FTC korraldust, karistasid kohtud administratiivselt, sealhulgas keelustasid mõned neist USA-s edasi tegutseda. Samas said eraettevõtjad, kes müüsid osoonigeneraatoreid koos soovitusega neid inimestega ruumides kasutada, 1–6 aastat vangistust.
Praegu arendavad mõned neist lääne ettevõtetest edukalt oma toodete aktiivset müüki Venemaal.

Osonisaatorite puudused:
Mis tahes osooni kasutav steriliseerimissüsteem nõuab hoolikat ohutusjärelevalvet, osoonikontsentratsiooni konstandi kontrollimist gaasianalüsaatoritega ja osooni ülemäärase kontsentratsiooni hädaolukorda.
Osonaator ei ole ette nähtud töötamiseks:

elektrit juhtivast tolmust küllastunud keskkond ja veeaur,
kohad, mis sisaldavad metalli hävitavaid aktiivseid gaase ja aure,
kohtades, kus suhteline õhuniiskus on üle 95%
plahvatus- ja tuleohtlikes piirkondades.

Osonisaatorite kasutamine siseõhu steriliseerimiseks:

pikendab steriliseerimisprotsessi,
suurendab toksilisust ja õhu oksüdatsiooni,
toob kaasa plahvatusohu,
inimeste tagasipöördumine desinfitseeritud ruumi on võimalik alles pärast osooni täielikku lagunemist.

KOKKUVÕTE.
Osoonimine on väga tõhus pindade ja siseõhu steriliseerimiseks, kuid puudub õhu puhastamise efekt mehaanilistest lisanditest. Meetodi kasutamise võimatus inimeste juuresolekul ja vajadus desinfitseerida suletud ruumis piirab tõsiselt selle professionaalset rakendust.

OSONE O3 (kreeka keelest osoonilõhnaline) on hapniku allotroopne modifikatsioon, mis võib eksisteerida kõigis kolmes agregatsiooni olekus. Osoon on ebastabiilne ühend ja isegi toatemperatuuril laguneb see aeglaselt molekulaarseks hapnikuks, kuid osoon ei ole radikaal.

Füüsikalised omadused

Molekulmass = 47,9982 g/mol. Gaasilise osooni tihedus on 2,144 10-3 g/cm3 rõhul 1 atm ja temperatuuril 29°C.

Osoon on eriline aine. See on äärmiselt ebastabiilne ja kontsentratsiooni suurenemisel disproportseerub kergesti vastavalt üldskeemile: 2O3 -> 3O2 Gaasilisel kujul on osoonil sinakas toon, mis on märgatav, kui osooni sisaldus õhus on 15-20%.

Osoon on tavatingimustes terava lõhnaga gaas. Väga madalal kontsentratsioonil tajutakse osooni lõhna meeldiva värskusena, kuid kontsentratsiooni suurenedes muutub see ebameeldivaks. Külmutatud pesu lõhn on osooni lõhn. Sellega on lihtne harjuda.

Selle peamine kogus on koondunud nn "osoonivööndisse" 15-30 km kõrgusel. Maa pinnal on osooni kontsentratsioon palju väiksem ja elusolenditele täiesti ohutu; On isegi arvamus, et selle täielik puudumine mõjutab negatiivselt ka inimese jõudlust.

Umbes 10 MPC kontsentratsioonil on osoon väga hästi tunda, kuid mõne minuti pärast kaob tunne peaaegu täielikult. Sellega töötades tuleb seda meeles pidada.

Osoon tagab aga ka elu säilimise Maal, sest. Osoonikiht säilitab kõige kahjustavama osa päikese UV-kiirgusest, mille lainepikkus on alla 300 nm, mis on kõige kahjulikum elusorganismidele ja taimedele, ning neelab koos CO2-ga Maa infrapunakiirgust, takistades selle jahtumist.

Osoon lahustub vees paremini kui hapnik. Vees laguneb osoon palju kiiremini kui gaasifaasis ning lisandite, eriti metalliioonide olemasolul on lagunemiskiirusele äärmiselt suur mõju.

Joonis 1. Osooni lagunemine erinevat tüüpi vees temperatuuril 20°C (1 - bidestillaat; 2 - destillaat; 3 - kraanivesi; 4 - filtreeritud järvevesi)

Osooni adsorbeerivad hästi silikageel ja alumiiniumoksiidgeel. Osooni osarõhul, näiteks 20 mm Hg. Art. ja 0 ° C juures neelab silikageel umbes 0,19 massiprotsenti osooni. Madalatel temperatuuridel nõrgeneb adsorptsioon märgatavalt. Adsorbeeritud olekus on osoon väga stabiilne. Osooni ionisatsioonipotentsiaal on 12,8 eV.

Osooni keemilised omadused

Need erinevad kahe peamise tunnuse poolest - ebastabiilsus ja oksüdatsioonivõime. Segatuna õhuga väikestes kontsentratsioonides laguneb see suhteliselt aeglaselt, kuid temperatuuri tõustes selle lagunemine kiireneb ja muutub väga kiireks temperatuuril üle 100 ° C.

NO2, Cl esinemine õhus, samuti metallioksiidide – hõbe, vask, raud, mangaan – katalüütiline toime kiirendavad osooni lagunemist. Osoonil on nii tugevad oksüdeerivad omadused, kuna üks hapnikuaatomitest on selle molekulist väga kergesti eraldatud. Liigub kergesti hapnikuks.

Osoon oksüdeerib tavatemperatuuril enamikke metalle. Hapu vesilahused osoon on üsna stabiilne, leeliselistes lahustes hävib osoon kiiresti. Muutuva valentsiga metallid (Mn, Co, Fe jne), paljud oksiidid, peroksiidid ja hüdroksiidid hävitavad tõhusalt osooni. Enamus metallpinnad kaetud metalli kõrgeima valentsusega oksiidkilega (näiteks PbO2, AgO või Ag2O3, HgO).

Osoon oksüdeerib kõiki metalle, välja arvatud kuld ja plaatina rühma metallid, reageerib enamiku teiste elementidega, lagundab vesinikhalogeniide (va HF), muudab madalamad oksiidid kõrgemateks jne.

See ei oksüdeeri kulda, plaatinat, iriidiumi, 75% Fe + 25% Cr sulamit. See muudab musta pliisulfiidi PbS valgeks sulfaadiks PbSO4, arseenanhüdriidi As2O3 arseeniks As2O5 jne.

Osooni reaktsioon muutuva valentsiga metalliioonidega (Mn, Cr ja Co) viimased aastad leiab praktiline kasutamine värvainete vaheühendite, PP-vitamiini (isonikotiinhape) jne sünteesiks. Mangaani ja kroomi soolade segud happelises lahuses, mis sisaldavad oksüdeeritavat ühendit (näiteks metüülpüridiinid), oksüdeeritakse osooni toimel. Sel juhul lähevad Cr3+ ioonid Cr6+-ks ja oksüdeerivad metüülpüridiine ainult metüülrühmade juures. Metallisoolade puudumisel hävib valdavalt aromaatne tuum.

Osoon reageerib ka paljude atmosfääris leiduvate gaasidega. Vesiniksulfiid H2S eraldab osooniga kombineerimisel vaba väävli, väävelanhüdriid SO2 muutub väävelhappeks SO3; dilämmastikoksiid N2O - NO-ks, lämmastikoksiid NO oksüdeerub kiiresti NO2-ks, NO2 omakorda reageerib ka osooniga ja lõpuks tekib N2O5; ammoniaak NH3 - lämmastikammooniumsoolaks NH4NO3.

Osooni üks olulisemaid reaktsioone anorgaanilised ained- kaaliumjodiidi lagunemine. Seda reaktsiooni kasutatakse laialdaselt osooni kvantitatiivseks määramiseks.

Mõnel juhul reageerib osoon ka tahkete ainetega, moodustades osoniidid. Leelismetallide, leelismuldmetallide osoniidid: strontsium, baarium on eraldatud ja nende stabiliseerumise temperatuur tõuseb näidatud seerias; Ca(O3) 2 on stabiilne temperatuuril 238 K, Ba(O3) 2 temperatuuril 273 K. Osoniidid lagunevad superperoksiidiks, näiteks NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Osooni reaktsioonides orgaaniliste ühenditega tekivad ka mitmesugused osoniidid.

Osoon oksüdeerib paljusid orgaaniline aine, küllastunud, küllastumata ja tsüklilised süsivesinikud. Osooni ja erinevate aromaatsete süsivesinike reaktsiooniproduktide koostise uurimise kohta on avaldatud palju töid: benseen, ksüleenid, naftaleen, fenantreen, antratseen, bensantratseen, difenüülamiin, kinoliin, akrüülhape jne. See pleegitab indigot ja paljusid muid orgaanilisi aineid. värvained, mille tõttu seda kasutatakse isegi kangaste pleegitamiseks.

C=C kaksiksidemega osooni reaktsioonikiirus on 100 000 korda kiirem kui osooni reaktsioonikiirus ühe C-C sidemega. Seetõttu mõjutab osoon eelkõige kummisid ja kummikuid. Osoon reageerib kaksiksidemega, moodustades vahekompleksi:

See reaktsioon kulgeb üsna kiiresti juba temperatuuril alla 0 °C. Küllastunud ühendite puhul on osoon tavalise oksüdatsioonireaktsiooni algatajaks:

Huvitav on osooni koostoime mõnede orgaaniliste värvainetega, mis õhus osooni juuresolekul tugevalt fluorestseeruvad. Nendeks on näiteks eikrosiin, riboflaviin ja luminool (triaminoftaalhüdrasiid) ning eriti rodamiin-B ja sarnaselt ka rodamiin-C.

Osooni kõrged oksüdeerivad omadused, orgaaniliste ainete hävitamine ja metallide (eriti raua) oksüdeerimine lahustumatuks vormiks, võime lagundada vees lahustuvaid gaasilisi ühendeid, küllastada vesilahuseid hapnikuga, osooni vähene püsivus vees ja enesehävitus. selle inimestele ohtlikest omadustest – see kõik koos teeb osoonist kõige atraktiivsema aine olmevee valmistamisel ja erinevate heitvee puhastamisel.

Osooni süntees

Osoon tekib hapnikku sisaldavas gaasilises keskkonnas, kui tekivad tingimused, mille korral hapnik dissotsieerub aatomiteks. See on võimalik kõigi elektrilahenduse vormide puhul: kuma, kaar, säde, koroona, pind, barjäär, elektroodideta jne. Dissotsiatsiooni peamiseks põhjuseks on molekulaarse hapniku kokkupõrge elektriväljas kiirendatud elektronidega.

Lisaks tühjenemisele põhjustavad hapniku dissotsiatsiooni UV-kiirgus lainepikkusega alla 240 nm ja mitmesugused suure energiaga osakesed: alfa-, beeta-, gammaosakesed, röntgenikiirgus jne. Osooni tekib ka vee elektrolüüsil.

Peaaegu kõigis osooni moodustumise allikates esineb rühm reaktsioone, mille tulemusena osoon laguneb. Need segavad osooni teket, kuid on päriselt olemas ja nendega tuleb arvestada. See hõlmab termilist lagunemist reaktori mahus ja seintel, selle reaktsioone radikaalide ja ergastatud osakestega, reaktsioone lisandite ja lisanditega, mis võivad kokku puutuda hapniku ja osooniga.

Täielik mehhanism koosneb märkimisväärsest arvust reaktsioonidest. Pärispaigaldised, olenemata sellest, mis põhimõttel nad töötavad, näitavad osooni tootmisel suuri energiakulusid. Osoonigeneraatori kasutegur sõltub sellest, milline - täis- või aktiivvõimsus - arvutatakse tekkiva osooni massiühiku kohta.

barjääri tühjendamine

Tõkkelahendus all mõistetakse tühjendust, mis toimub kahe dielektriku või dielektriku ja metalli vahel. Kuna elektriahel on dielektriku poolt katki, antakse toide ainult vahelduvvooluga. Esimest korda pakkus tänapäevastele lähedase osonaatori välja 1897. aastal Siemens.

Madala võimsusega ei saa osonisaatorit jahutada, kuna eralduv soojus viiakse hapniku ja osooni vooluga minema. AT tööstuslikud toodangud osooni sünteesitakse ka kaareosonisaatorites (plasmatronid), hõõguvates osoonigeneraatorites (laserites) ja pindlahendustes.

Fotokeemiline meetod

Suurem osa Maal toodetud osoonist tekib looduses fotokeemiliste protsesside käigus. Praktilises inimtegevuses mängivad fotokeemilised sünteesimeetodid barjäärilahenduses väiksemat rolli kui sünteesid. Nende peamine kasutusvaldkond on keskmise ja madala osoonikontsentratsiooni saamine. Selliseid osooni kontsentratsioone on vaja näiteks kummitoodete testimisel atmosfääri osooni mõjul pragunemise suhtes. Praktikas kasutatakse selle meetodi abil osooni tootmiseks elavhõbeda- ja eksimeer-ksenoonlampe.

Elektrolüütilise sünteesi meetod

Esimest korda mainiti osooni teket elektrolüütilistes protsessides aastast 1907. Selle tekkemehhanism on aga siiani ebaselge.

Tavaliselt kasutatakse elektrolüüdina perkloor- või väävelhappe vesilahuseid, elektroodid on valmistatud plaatinast. O18-ga märgistatud hapete kasutamine on näidanud, et nad ei loobu osooni moodustumisel hapnikust. Seetõttu peaks brutoskeem võtma arvesse ainult vee lagunemist:

H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-

ioonide või radikaalide võimaliku vahepealse moodustumisega.

Osooni moodustumine ioniseeriva kiirguse toimel

Osoon moodustub paljudes protsessides, millega kaasneb hapnikumolekuli ergastamine kas valguse või elektrivälja toimel. Kui hapnikku kiiritatakse ioniseeriva kiirgusega, võivad tekkida ka ergastatud molekulid ja täheldatakse osooni moodustumist. Osooni teket ioniseeriva kiirguse toimel ei ole veel osooni sünteesiks kasutatud.

Osooni moodustumine mikrolaineväljas

Kui hapnikujuga lasti läbi mikrolainevälja, täheldati osooni moodustumist. Seda protsessi on vähe uuritud, kuigi sellel nähtusel põhinevaid generaatoreid kasutatakse sageli laboripraktikas.

Osooni kasutamine igapäevaelus ja selle mõju inimesele

Vee, õhu ja muude ainete osoonimine

Osoonitud vesi ei sisalda mürgiseid halometaane – tüüpilisi lisandeid vee steriliseerimiseks klooriga. Osoonimisprotsess viiakse läbi mullivannides või segistites, milles suspensioonidest puhastatud vesi segatakse osoniseeritud õhu või hapnikuga. Protsessi puuduseks on O3 kiire hävimine vees (poolväärtusaeg 15-30 minutit).

Osoonimist kasutatakse ka toiduainetööstuses külmikute, ladude steriliseerimiseks, likvideerimiseks halb lõhn; meditsiinipraktikas - lahtiste haavade desinfitseerimiseks ja teatud krooniliste haiguste raviks (troofilised haavandid, seenhaigused), osoonimine venoosne veri, füsioloogilised lahendused.

Kaasaegsed osonisaatorid, milles osooni saadakse elektrilahenduse abil õhus või hapnikus, koosnevad osoonigeneraatoritest ja toiteallikatest ning on osonaatoripaigaldiste lahutamatu osa, mis sisaldavad lisaks osonisaatoritele ka abiseadmeid.

Praegu on osoon gaas, mida kasutatakse nn osoonitehnoloogiates: joogivee puhastamine ja ettevalmistamine, reovee puhastamine (olme- ja tööstusreovesi), gaasijäätmed jne.

Olenevalt osooni kasutamise tehnoloogiast võib osoonigeneraatori tootlikkus olla grammi murdosadest kümnete kilogrammideni osooni tunnis. Meditsiiniinstrumentide ja väikeseadmete gaasisteriliseerimiseks kasutatakse spetsiaalseid osonisaatoreid. Steriliseerimine toimub kunstlikult niisutatud osoon-hapniku keskkonnas, mis täidab steriliseerimiskambri. Sterilisatsioonitsükkel koosneb steriliseerimiskambri õhu asendamise etapist niisutatud osooni-hapniku seguga, steriliseerimise kokkupuute etapist ja kambris oleva osooni-hapniku segu asendamise etapist mikrobioloogiliselt puhastatud õhuga.

Meditsiinis osoonteraapias kasutatavatel osonisaatoritel on osooni-hapniku segu kontsentratsiooni reguleerimise lai valik. Osooni-hapniku segu genereeritud kontsentratsiooni garanteeritud täpsust kontrollib osonisaatori automaatikasüsteem ja seda hoitakse automaatselt.

Osooni bioloogiline mõju

Osooni bioloogiline toime sõltub selle kasutusviisist, doosist ja kontsentratsioonist. Paljud selle mõjud ilmnevad erinevates kontsentratsioonivahemikes erineval määral. Osoonteraapia ravitoime aluseks on osooni-hapniku segude kasutamine. Osooni kõrge redokspotentsiaal põhjustab selle süsteemset (hapniku homöostaasi taastamist) ja lokaalset (väljendatult desinfitseeriv) terapeutilist toimet.

Esimest korda kasutas osooni antiseptilise ainena A. Wolff 1915. aastal nakatunud haavade raviks. Viimastel aastatel on osoonteraapiat edukalt kasutatud peaaegu kõigis meditsiinivaldkondades: erakorralises ja mädakirurgias, üld- ja nakkusravis, günekoloogias, uroloogias, gastroenteroloogias, dermatoloogias, kosmetoloogias jne. Osooni kasutamine on tingitud selle ainulaadsest spektrist. mõju organismile, sh. immunomoduleeriv, põletikuvastane, bakteritsiidne, viirusevastane, fungitsiidne jne.

Siiski ei saa eitada, et osooni kasutamise meetodeid meditsiinis ei ole vaatamata ilmsetele eelistele paljudes bioloogilistes näitajates veel laialdaselt kasutatud. Kirjanduse andmetel on osooni kõrge kontsentratsioon peaaegu kõigi mikroorganismide tüvede jaoks absoluutselt bakteritsiidne. Seetõttu kasutatakse osooni kliinilises praktikas universaalse antiseptikuna erineva etioloogia ja lokaliseerimisega nakkus- ja põletikukollete taastusravis.

Kirjanduses on andmeid antiseptiliste preparaatide efektiivsuse suurenemise kohta pärast nende osoonimist ägedate mädaste kirurgiliste haiguste ravis.

Järeldused osooni kodumaise kasutamise kohta

Esiteks on vaja tingimusteta kinnitada osooni kasutamise fakti ravipraktikas paljudes meditsiinivaldkondades, terapeutilise ja desinfitseeriva vahendina, kuid selle laialdasest kasutamisest ei saa veel rääkida.

Osooni tajub inimene, kellel on kõige vähem kahjulikke allergilisi ilminguid. Ja isegi kui kirjandusest võib leida mainimist individuaalsest O3 talumatusest, siis neid juhtumeid ei saa võrrelda näiteks kloori sisaldavate ja muude halogeenitud antibakteriaalsete ravimitega.

Osoon on kolmeaatomiline hapnik ja on kõige keskkonnasõbralikum. Kes ei teaks selle “värskuse” lõhna – kuumadel suvepäevadel pärast äikesetormi?! Selle pidevat kohalolekut maa atmosfääris kogevad kõik elusorganismid.

Ülevaade põhineb Internetist pärit materjalidel.

Kas olete kunagi märganud, kui mõnus on pärast vihma hingata? Selle värskendava õhu annab atmosfääris pärast vihma tekkiv osoon. Mis see aine on, millised on selle funktsioonid, valem ja kas see on inimkehale tõesti kasulik? Selgitame välja.

Mis on osoon?

Kõik, kes keskkoolis õppisid, teavad, et hapniku molekul koosneb kahest keemilise elemendi hapniku aatomist. See element on aga võimeline moodustama teise keemiline ühend- osoon. See nimi on antud ainele, mis reeglina esineb gaasi kujul (kuigi see võib eksisteerida kõigis kolmes agregatsiooni olekus).

Selle aine molekul on üsna sarnane hapnikuga (O 2), kuid see ei koosne kahest, vaid kolmest aatomist - O 3.

Osooni avastamise ajalugu

Mees, kes esmakordselt osooni sünteesis, on Hollandi füüsik Martin Van Marum.

Just tema viis 1785. aastal läbi katse, lastes elektrilahendust läbi õhu. Saadud gaas ei omandanud mitte ainult spetsiifilist lõhna, vaid ka sinaka varjundi. Lisaks osutus uus aine tavalisest hapnikust tugevamaks oksüdeerivaks aineks. Niisiis, võttes arvesse selle mõju elavhõbedale, leidis Van Marum, et metall muutis veidi oma füüsikalisi omadusi, mis ei juhtunud sellega hapniku mõjul.

Vaatamata oma avastusele ei uskunud Hollandi füüsik, et osoon on eriline aine. Vaid 50 aastat pärast Van Marumi avastamist hakkas saksa teadlane Christian Friedrich Schönbein osooni vastu tõsiselt huvi tundma. Tänu temale sai see aine oma nime - osoon (kreeka sõna järgi, mis tähendab "lõhn") ning seda uuriti ja kirjeldati ka põhjalikumalt.

Osoon: füüsikalised omadused

Sellel ainel on mitmeid omadusi. Esimene neist on osooni võime, nagu vesi, eksisteerida kolmes agregatsiooni olekus.

Tavaline olek, milles osoon elab, on sinakas gaas (see on see, kes värvib taeva taevasiniseks), millel on märgatav metalliline aroom. Sellise gaasi tihedus on 2,1445 g/dm³.

Kui temperatuur langeb, moodustavad osooni molekulid sinakasvioletse vedeliku tihedusega 1,59 g/cm³ (-188 °C juures). Keedab vedelat O 3 -111,8 °C juures.

Tahkes olekus osoon tumeneb, muutudes peaaegu mustaks selgelt violetse-sinise peegeldusega. Selle tihedus on 1,73 g / cm 3 (-195,7 ° С). Temperatuur, mille juures tahke osoon hakkab sulama, on –197,2 °C.

O 3 molekulmass on 48 daltonit.

Temperatuuril 0 °C lahustub osoon vees suurepäraselt, kümme korda kiiremini kui hapnik. Lisandite olemasolu vees võib seda reaktsiooni veelgi kiirendada.

Lisaks veele lahustub osoon freoonis, mis hõlbustab selle transportimist.

Muude ainete hulgas, milles O 3 on lihtne lahustada (agregeeritud vedelas olekus), on argoon, lämmastik, fluor, metaan, süsinikdioksiid, süsiniktetrakloriid.

Samuti seguneb hästi vedela hapnikuga (temperatuuril 93 K).

Osooni keemilised omadused

O 3 molekul on üsna ebastabiilne. Sel põhjusel eksisteerib see normaalses olekus 10–40 minutit, pärast mida laguneb, moodustades väikese koguse soojust ja hapnikku O 2. See reaktsioon võib toimuda palju kiiremini, kui katalüsaatorid on temperatuuri tõus. keskkond või atmosfäärirõhu langus. Samuti soodustab osooni lagunemist selle kokkupuude metallidega (va kuld, plaatina ja iriidium), oksiidide või orgaanilise päritoluga ainetega.

Koostoime lämmastikhappega peatab O 3 lagunemise. Seda hõlbustab ka aine säilitamine temperatuuril -78 ° C.

Osooni peamine keemiline omadus on selle oksüdeeritavus. Üks oksüdatsiooniproduktidest on alati hapnik.

Kell erinevad tingimused O 3 on võimeline suhtlema peaaegu kõigi ainete ja keemiliste elementidega, vähendades nende toksilisust, muutes need vähem ohtlikeks. Näiteks tsüaniidid oksüdeeritakse tsüanaatideks, mis on bioloogilistele organismidele palju ohutumad.

Kuidas neid kaevandatakse?

Kõige sagedamini mõjutab O 3 ekstraheerimine hapnikku elektri-šokk. Saadud hapniku ja osooni segu eraldamiseks kasutatakse viimase omadust vedeldada paremini kui O 2 .

Keemialaborites toodetakse mõnikord O 3 jahutatud väävelhappekontsentraadi reaktsioonil baariumperoksiidiga.

Meditsiiniasutustes, kus kasutatakse patsientide taastumiseks O 3, saadakse see aine O 2 kiiritamisel ultraviolettvalgusega (muide, see aine tekib samamoodi ka Maa atmosfääris päikesevalguse toimel).

O3 kasutamine meditsiinis ja tööstuses

Osooni lihtne struktuur, selle ekstraheerimise lähtematerjali kättesaadavus aitavad kaasa selle aine aktiivsele kasutamisele tööstuses.

Kuna see on tugev oksüdeeriv aine, suudab see palju paremini desinfitseerida kui kloor, formaldehüüd või etüleenoksiid, olles samas vähem toksiline. Seetõttu kasutatakse steriliseerimiseks sageli O 3 meditsiinilised instrumendid, seadmed, vormid, samuti palju ettevalmistusi.

Tööstuses kasutatakse seda ainet kõige sagedamini paljude kemikaalide puhastamiseks või ekstraheerimiseks.

Teine kasutusharu on paberi, kangaste, mineraalõlide pleegitamine.

Keemiatööstuses ei aita O 3 mitte ainult steriliseerida seadmeid, tööriistu ja anumaid, vaid seda kasutatakse ka toodete endi (munad, teravili, liha, piim) desinfitseerimiseks ja säilivusaja pikendamiseks. Tegelikult peetakse seda üheks parimaks toidusäilitusaineks, kuna see on mittetoksiline ja kantserogeenne, samuti on see suurepärane hallitusseente eoste ning muude seente ja bakterite hävitamisel.

Pagaritöökodades kasutatakse osooni pärmi käärimisprotsessi kiirendamiseks.

Samuti laagerdatakse O 3 abil konjakid kunstlikult ja rafineeritakse rasvõlisid.

Kuidas osoon mõjutab inimkeha?

Selle sarnasuse tõttu hapnikuga on eksiarvamus, et osoon on inimkehale kasulik aine. Kuid see pole nii, kuna O 3 on üks tugevamaid oksüdeerivaid aineid, mis võib hävitada kopse ja tappa kõik, kes seda gaasi liigselt sisse hingavad. Pole ime, et iga riigi riiklikud keskkonnaorganisatsioonid jälgivad rangelt osooni kontsentratsiooni atmosfääris.

Kui osoon on nii halb, siis miks teeb see pärast vihma alati hingamise lihtsamaks?

Fakt on see, et üks O 3 omadusi on selle võime tappa baktereid ja puhastada aineid kahjulikud lisandid. Kui sajab vihma, hakkab äikese tõttu tekkima osoon. See gaas mõjutab õhus leiduvaid mürgiseid aineid, lõhestades need ja puhastab hapnikku nendest lisanditest. Just sel põhjusel on pärast vihma õhk nii värske ja mõnus ning taevas omandab kauni taevasinise värvi.

Neid osooni keemilisi omadusi, mis võimaldavad sellel õhku puhastada, on viimasel ajal aktiivselt kasutatud erinevate hingamisteede haiguste all kannatavate inimeste raviks, samuti õhu ja vee puhastamiseks ning erinevate kosmeetiliste protseduuride läbiviimiseks.

Tänapäeval reklaamitakse üsna aktiivselt kodumajapidamises kasutatavaid osonisaatoreid, mis puhastavad selle gaasi abil maja õhku. Kuigi see tehnika tundub olevat väga tõhus, ei ole teadlased siiani piisavalt uurinud suure hulga osooniga puhastatud õhu mõju organismile. Sel põhjusel ei tohiks te osoonimisest liiga palju vaimustuda.

Sissejuhatus

Osoon (O 3) on hapniku (O 2) kolmeaatomiline modifikatsioon, mis tavatingimustes on gaas. Osoon on väga tugev oksüdeerija, mistõttu on selle reaktsioonid tavaliselt väga kiired ja täielikud. Osooni kasutamise peamised eelised joogivee töötlemisel peituvad selle olemuses: selle reaktsiooni tulemuseks on ainult hapnik ja oksüdatsiooniproduktid. Kahjulikke kõrvalsaadusi nagu kloororgaanilised ühendid ei teki.

Sinakas gaasiosoon (O 3) on iseloomuliku lõhnaga. Osooni molekul on ebastabiilne. Oma iselaguneva omaduse tõttu on osoon tugev oksüdeerija ning kõige tõhusam vahend vee ja õhu puhastamiseks ja desinfitseerimiseks. Tugevad oksüdeerivad omadused võimaldavad kasutada osooni tööstuslikel eesmärkidel paljude orgaaniliste ainete tootmiseks, paberi, õlide jne pleegitamiseks. Osooni kasutatakse laialdaselt mangaani ja raua eemaldamiseks, maitse parandamiseks, värvi ja lõhna kõrvaldamiseks ning keskkonnaohtlike orgaaniliste ühendite eemaldamiseks. See tapab mikroorganisme, seetõttu kasutatakse osooni vee ja õhu puhastamiseks. Veepuhastus- ja õhuosoonimisseadmed on laialt levinud mitte ainult tööstuses, vaid ka igapäevaelus.

Osoon on maakera atmosfääri püsiv komponent ja sellel on elutegevuse säilitamisel oluline roll. Maapealsetes kihtides maa atmosfäär osooni kontsentratsioon tõuseb järsult. Osooni üldine seisund atmosfääris on muutuv ja kõigub aastaaegadega. Atmosfääriosoonil on maa peal elu säilitamisel võtmeroll. See kaitseb Maad päikesekiirguse teatud rolli kahjulike mõjude eest, aidates seeläbi kaasa elu säilimisele planeedil.

Seega on vaja välja selgitada, millist mõju võib osoon avaldada bioloogilistele kudedele.

Üldised omadused osoon

Osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon, mis koosneb kolmeaatomilistest O 3 molekulidest. Selle molekul on diamagnetiline ja nurgakujuline. Side molekulis on delokaliseeritud, kolmetsentriline

Osoonimolekuli struktuuri saab kujutada erinevatel viisidel. Näiteks kahe äärmusliku (või resonantse) struktuuri kombinatsioon. Kõiki neid struktuure tegelikkuses ei eksisteeri (see on justkui molekuli "joonis") ja tõeline molekul on midagi kahe resonantsstruktuuri vahepealset.

Riis. 1 Osooni struktuur

Mõlemad o-o ühendused osoonimolekulis on sama pikkusega 1,272 angströmi. Sidemete vaheline nurk on 116,78°. Keskne hapnikuaatom sp²-hübridiseeritud, sellel on üks üksik elektronide paar. Molekul on polaarne, dipoolmoment on 0,5337 D.

Iseloom keemilised sidemed osoonis põhjustab selle ebastabiilsust (läbi kindel aeg osoon muundub spontaanselt hapnikuks: 2O3 -> 3O2) ja kõrge oksüdatsioonivõimega (osoon on võimeline läbima mitmeid reaktsioone, millesse molekulaarne hapnik ei sisene). Osooni oksüdeeriv toime orgaanilistele ainetele on seotud radikaalide tekkega: RH + O3 RO2 + OH

Need radikaalid käivitavad radikaalseid ahelreaktsioone bioorgaaniliste molekulidega (lipiidid, valgud, nukleiinhapped), mis viib rakusurma. Osooni kasutamine joogivee steriliseerimiseks põhineb selle võimel tappa mikroobe. Osoon pole ükskõikne ka kõrgemate organismide suhtes. Pikaajaline kokkupuude osooni sisaldava atmosfääriga (näiteks füsioteraapia- ja kvartsikiiritusruumides) võib põhjustada tõsiseid närvisüsteemi kahjustusi. Seetõttu on osoon suurtes annustes mürgine gaas. Selle maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 0,0001 mg / l. Õhu osoonisaaste tekib vee osoonimisel selle vähese lahustuvuse tõttu.

Avastamise ajalugu

Osooni avastas esmakordselt 1785. aastal hollandi füüsik M. van Marum selle iseloomuliku lõhna ja oksüdeerivate omaduste tõttu, mis omandavad õhu pärast elektrisädemete läbilaskmist, ning võime tõttu toimida elavhõbedale tavatemperatuuril. mis kaotab oma läike ja hakkab klaasi külge kleepuma . Kuid seda ei kirjeldatud kui uut ainet, van Marum uskus, et tekkis spetsiaalne "elektriline aine".

Tähtaeg osoon pakkus selle lõhna tõttu välja saksa keemik X. F. Schönbein 1840. aastal, sattus sõnaraamatutesse 19. sajandi lõpus. Paljud allikad peavad osooni avastamist 1839. aastal talle esmatähtsaks. Aastal 1840 näitas Schonbein osooni võimet joodi kaaliumjodiidist välja tõrjuda:

Gaasi mahu vähenemist hapniku osooniks muundamise ajal tõestasid Andrews ja Tet eksperimentaalselt, kasutades puhta hapnikuga täidetud manomeetriga klaastoru, millesse oli elektrilahenduse tekitamiseks joodetud plaatinatraadid.

füüsikalised omadused.

Osoon on sinine gaas, mida on näha, kui vaadata läbi märkimisväärse, kuni 1 meetri paksuse osoniseeritud hapniku kihi. Tahkes olekus on osoon violetse varjundiga must. Vedel osoon on sügavsinise värvusega; läbipaistev kihina, mis ei ületa 2 mm. paksus; päris vastupidav.

Omadused:

§ Molekulmass - 48 a.m.u.

§ Gaasi tihedus tavatingimustes - 2,1445 g / dm³. Gaasi suhteline tihedus hapniku suhtes 1,5; õhuga - 1,62

§ Vedeliku tihedus temperatuuril -183 °C - 1,71 g/cm³

§ Keemistemperatuur - -111,9 °C. (vedelas osoonis on 106 °C.)

§ Sulamistemperatuur - -197,2 ± 0,2 ° C (tavaliselt antud mp -251,4 ° C on ekslik, kuna selle määramisel ei võetud arvesse osooni suurt võimet ülejahtuda).

§ Vees lahustuvus temperatuuril 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), see on 10 korda kõrgem kui hapnikus.

§ Gaasilises olekus on osoon diamagnetiline, vedelas olekus nõrgalt paramagnetiline.

§ Lõhn on terav, spetsiifiline "metalliline" (Mendelejevi järgi - "vähi lõhn"). Kõrgete kontsentratsioonide korral lõhnab see kloori järele. Lõhn on märgatav isegi lahjendusel 1:100 000.

Keemilised omadused.

Osooni keemilised omadused määrab selle suur oksüdeerumisvõime.

O 3 molekul on ebastabiilne ja normaalsetes tingimustes piisava kontsentratsiooni korral õhus muutub soojuse eraldumisel spontaanselt mõnekümne minutiga O 2 -ks. Temperatuuri tõus ja rõhu langus suurendavad kaheaatomilisse olekusse ülemineku kiirust. Kõrgete kontsentratsioonide korral võib üleminek olla plahvatusohtlik.

Osoon on võimas oksüdeerija, palju reaktiivsem kui kaheaatomiline hapnik. Oksüdeerib peaaegu kõik metallid (välja arvatud kuld, plaatina ja iriidium) kõrgeima oksüdatsiooniastmeni.

Omadused:

1) Oksüdeerib paljusid mittemetalle:

2) Osoon suurendab oksiidide oksüdatsiooniastet:

3) Osoon reageerib normaalsel temperatuuril süsinikuga, moodustades süsinikdioksiidi:

4) Osoon ei reageeri ammooniumsooladega, kuid reageerib ammoniaagiga, moodustades ammooniumnitraadi:

5) Osoon reageerib sulfiididega, moodustades sulfaate:

6) Osooni abil saab väävelhapet nii elementaarsest väävlist kui ka vääveldioksiidist:

7) Kõik kolm osooni hapnikuaatomit võivad tinakloriidi reaktsioonis reageerida eraldi vesinikkloriidhape ja osoon:

8) Gaasifaasis interakteerub osoon vesiniksulfiidiga, moodustades vääveldioksiidi:

15) Osooni saab kasutada mangaani eemaldamiseks veest, et moodustada sade, mida saab filtreerimisega eraldada:

16) Osoon muudab mürgised tsüaniidid vähem ohtlikeks tsüanaatideks:

17) Osoon võib karbamiidi täielikult lagundada

Osooni saamise meetodid

Osoon tekib paljudes protsessides, millega kaasneb aatomhapniku eraldumine, näiteks peroksiidide lagunemisel, fosfori oksüdeerumisel jne. Tööstuses saadakse seda osonisaatorites olevast õhust või hapnikust elektrilahenduse toimel. O3 vedeldub kergemini kui O2 ja on seetõttu kergesti eraldatav. Osooni osoonteraapiaks meditsiinis saadakse ainult puhtast hapnikust. Kui õhku kiiritatakse kõva ultraviolettkiirgusega, tekib osoon. Sama protsess toimub ka atmosfääri ülemistes kihtides, kus päikesekiirguse mõjul tekib ja säilib osoonikiht.

Osoon on sinakas gaas, millel on iseloomulik "metalliline" lõhn. Osooni molekul koosneb kolmest hapnikuaatomist. O3. Vedeldamisel muutub osoon indigovedelikuks. Tahkes olekus esineb osoon tumesiniste, peaaegu mustade kristallide kujul. Osoon on väga ebastabiilne ühend, mis laguneb kergesti hapnikuks ja üheks hapnikuaatomiks.

Osooni füüsikalised omadused

1. Osooni molekulmass on 47,998 amu.

2. Gaasi tihedus normaaltingimustes - 2,1445 kg/m³.

3. Vedela osooni tihedus temperatuuril -183 °C on -1,71 kg/m³

4. Vedela osooni keemistemperatuur on -111,9 °C

5. Osoonikristallide sulamistemperatuur on -251,4°C

6. vees lahustuv. Lahustuvus on 10 korda suurem kui hapniku lahustuvus.

7. on terava lõhnaga.

Osooni keemilised omadused

iseloomulik keemilised omadused osooni tuleks eelkõige käsitleda kui

ebastabiilsus, võime kiiresti laguneda ja kõrge oksüdatiivne aktiivsus.

Osooni jaoks määrati oksüdatsiooniarv I, mis iseloomustab osooni poolt oksüdeerunud ainele eraldatud hapnikuaatomite arvu. Nagu katsed on näidanud, võib see olla võrdne 0,1, 3. Esimesel juhul laguneb osoon ruumala suurenemisega: 2Oz ---> 3O 2, teisel juhul annab oksüdeerunud ainele ühe hapnikuaatomi: O3 - > O2 + O (samal ajal ruumala ei suurene) ja kolmandal juhul lisatakse oksüdeeritud ainele osooni: O 3 -\u003e ZO (samal ajal kui selle maht väheneb).

Iseloomustatakse oksüdeerivaid omadusi keemilised reaktsioonid osoon anorgaaniliste ainetega.

Osoon oksüdeerib kõiki metalle, välja arvatud kuld ■ ja plaatina rühm. Väävliühendid oksüdeeritakse sellega sulfaadiks, nitritid nitraadiks. Reaktsioonides joodi ja broomi ühenditega on osoonil redutseerivad omadused ja sellel põhinevad mitmed selle kvantitatiivse määramise meetodid. Lämmastik, süsinik ja nende oksiidid reageerivad osooniga. Osooni reaktsioonil vesinikuga tekivad hüdroksüülradikaalid: H + O 3 -> HO + O 2. Lämmastikoksiidid reageerivad kiiresti osooniga, moodustades kõrgemaid oksiide:

NO + Oz->NO2 + O2;

NO 2 +O 3 ----->NO 3 +O 2;

NO 2 +O 3 ->N 2 O 5.

Ammoniaak oksüdeeritakse osooni toimel ammooniumnitraadiks.

Osoon lagundab vesinikhalogeniide ja muudab madalamad oksiidid kõrgemateks. Protsessi aktivaatoritena osalevad halogeenid moodustavad ka kõrgemaid oksiide.

Osooni redutseerimispotentsiaal - hapnik on üsna kõrge ja happelises keskkonnas määratakse väärtusega 2,07 V ja leeliselises lahuses - 1,24 V. Osooni afiinsus elektroniga määratakse väärtusega 2 eV ja ainult fluoril, selle oksiididel ja vabadel radikaalidel on tugevam elektronafiinsus.

Osooni suurt oksüdatiivset toimet kasutati mitmete transuraanielementide üleviimiseks seitsmevalentsesse olekusse, kuigi nende kõrgeim valentsusaste on 6. Praktilist rakendust leiab osooni reaktsioon muutuva valentsiga metallidega (Cr, Co jt). tooraine hankimisel värvainete ja PP-vitamiini tootmisel .

Leelis- ja leelismuldmetallid oksüdeeritakse osooni toimel ning nende hüdroksiidid moodustavad osoniidid (trioksiidid). Osoniidid on tuntud juba pikka aega, neid mainis juba 1886. aastal prantsuse orgaaniline keemik Charles Adolph Wurtz. Nad esindavad kristalne aine punakaspruuni värvusega, mille molekulide võre sisaldab üksikult negatiivseid osooniioone (O 3 -), mis on nende paramagnetiliste omaduste põhjuseks. Osoniidide termilise stabiilsuse piir on -60±2° C, aktiivse hapniku sisaldus on 46 massiprotsenti. Nagu paljud peroksiidühendid, on leelismetalliosoniidid leidnud laialdast rakendust regeneratiivsetes protsessides.

Osoonid tekivad osooni reaktsioonides naatriumi, kaaliumi, rubiidiumi ja tseesiumiga, mis läbivad M + O- H + O 3 - tüüpi ebastabiilse vahepealse kompleksi, millele järgneb reaktsioon osooniga, mille tulemuseks on osoniidi segu. ja leelismetallioksiidi hüdraadi vesilahus.

Osoon osaleb aktiivselt keemilises koostoimes paljude orgaaniliste ühenditega. Seega on osooni ja küllastumata ühendite kaksiksideme vastasmõju esmaseks produktiks malosoid, mis on ebastabiilne ja laguneb bipolaarseks iooniks ja karbonüülühenditeks (aldehüüdiks või ketooniks). Selles reaktsioonis moodustuvad vaheproduktid rekombineeritakse erinevas järjestuses, moodustades osoniidi. Bipolaarse iooniga reageerida võimeliste ainete (alkoholid, happed) juuresolekul tekivad osoniidide asemel mitmesugused peroksiidühendid.

Osoon reageerib aktiivselt aromaatsete ühenditega ja reaktsioon kulgeb nii aromaatse tuuma hävitamisega kui ka selle hävitamata.

Reaktsioonides küllastunud süsivesinikega laguneb osoon kõigepealt aatomihapniku moodustumisega, mis käivitab aheloksüdatsiooni, samas kui oksüdatsiooniproduktide saagis vastab osooni kulule. Osooni koostoime küllastunud süsivesinikega toimub nii gaasifaasis kui ka lahustes.

Fenoolid reageerivad kergesti osooniga, viimased aga lagunevad häiritud aromaatse tuumaga ühenditeks (näiteks kinoiiniks), aga ka küllastumata aldehüüdide ja hapete vähetoksilisteks derivaatideks.

Osooni koostoimet orgaaniliste ühenditega kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses ja sellega seotud tööstusharudes. Osooni reaktsiooni kasutamine küllastumata ühenditega võimaldab saada kunstlikult erinevaid rasvhappeid, aminohappeid, hormoone, vitamiine ja polümeerseid materjale; osooni reaktsioonid aromaatsete süsivesinikega - difenüülhape, ftaaldialdehüüd ja ftaalhape, glüoksaalhape jne.

Osooni reaktsioonid aromaatsete süsivesinikega moodustasid aluse erinevate keskkondade, ruumide, reovee, heitgaaside ja väävlit sisaldavate ühendite desodoreerimise meetodite väljatöötamisele - aluse erinevate reovee ja heitgaaside puhastamise meetodite väljatöötamisele. tööstusharud, sealhulgas Põllumajandus, väävlit sisaldavatest kahjulikest ühenditest (vesiniksulfiid, merkaptaanid, vääveldioksiid).

Osooni mõju inimesele

Osooniga kokku puutudes ärritub inimene ennekõike. ülemised osad hingamisteed ja seejärel peavalu- juba osooni kontsentratsioonil õhus 2,0 mg/m4. 3,0 mg/m3 korral tekib pärast 30-minutilist sissehingamist inimesel kuiv köha, suukuivus, keskendumisvõime väheneb, söögiisu ja uni on häiritud, valu uimastamistundes, kopsupõletik, surve silmamuna suureneb ja nägemine halveneb, mao sekretoorne funktsioon on pärsitud, valutaju väheneb.

Kopsude suure tundlikkuse tõttu osoonile suurim arv sellele küsimusele on pühendatud kirjanduslik töö.

Osooni mõjul muutub ka organismi immunobioloogiline reaktiivsus tänu selle sensibiliseerimisele osonolüüsi valguproduktide poolt, mis tekivad organismis otse peroksiidide ja muude ainete mõjul. See protsess on keeruline. Kahtlemata osalevad selle väljatöötamises kõik ülalnimetatud mehhanismid. Fagotsüütide hävitamine kopsudes osooni toimel vähendab organismi võimet avaldada rakulist allergilist kaitsereaktsiooni. Selle tulemusena suureneb patogeensete mikroorganismide läbilaskvus rakkudesse ja organitesse, väheneb organismi kaitsefaktorite, näiteks interferooni tootmine, suureneb tundlikkus hingamisteede infektsioonide suhtes. Selle probleemi üksikasjalikud uuringud hiirtel näitasid, et osooni I mg/m3 mõjul tekkisid kahjustused bronhioolide ja alveolaarjuhade keskosas 7–35 päevaga koos makrofaagide arvu suurenemisega perifeerses piirkonnas. alveoolid, bronhide epiteeli hüperergiline proliferatsioon. Selle taustal suurendas gripiinfektsioon osooni kahjustavat mõju kopsudele. Ja bronhide epiteeli hüperergiline modulaarne vohamine oli oma olemuselt sarnane vähieelsele seisundile. Sellegipoolest vähenes hiirte suremus grippi samaaegse osooniga kokkupuute korral.

Väheneb osooni ja viirushaiguste mõjul inimestel. Samal ajal suurendab inimeste pikaajaline kokkupuude osooniga krooniliste hingamisteede infektsioonide, nagu tuberkuloos, kopsupõletik, esinemissagedust, mis on ilmselt seotud. patogeense mikrofloora mutatsioon ja inimkeha võimetus sellele kiiresti reageerida sobivate antikehade tootmisega allergiamehhanismide ülepinge tõttu, mida iseloomustab histamiini sisalduse vähenemine kopsudes veesisalduse suurenemise taustal vähendades samal ajal organismi tundlikkust eksogeense histamiini suhtes. See kinnitab arvamust, et teatud tingimustel avaldab osoon organismi immunosupressiivset toimet, millega kaasneb organismi resistentsuse vähenemine mikroobsete toksiinide suhtes. Kuigi isegi kontsentratsioonidel 7,8 mg/m3 4 tunni jooksul, ei surunud osoon inimestel alla T-lümfotsüütide rosette, küll aga vähenes B-lümfotsüütide aktiivsus.