Озонът е газ. За разлика от много други, той не е прозрачен, но има характерен цвят и дори мирис. Той присъства в нашата атмосфера и е един от най-важните й компоненти. Каква е плътността на озона, неговата маса и други свойства? Каква е ролята му в живота на планетата?
Син газ
В химията озонът няма отделно място в периодичната таблица. Това е така, защото не е елемент. Озонът е алотропна модификация или вариация на кислорода. Както в O2, неговата молекула се състои само от кислородни атоми, но има не два, а три. Следователно химическата му формула изглежда като O3.
Озонът е син газ. Има отчетлива остра миризма, напомняща на хлор, ако концентрацията е твърде висока. Спомняте ли си миризмата на свежест в дъжда? Това е озон. Благодарение на това свойство той получи името си, защото от древногръцкия език „озон“е „миризма“.
Молекулата на газа е полярна, атомите в нея са свързани под ъгъл 116, 78°. Озонът се образува, когато свободен кислороден атом е прикрепен към молекула O2. Това се случва ввремето на различни реакции, например окисляване на фосфор, електрически разряд или разлагане на пероксиди, по време на което се отделят кислородни атоми.
Свойства на озона
При нормални условия озонът съществува като газ с молекулно тегло от почти 48 g/mol. Той е диамагнитен, тоест не може да бъде привлечен от магнит, точно както среброто, златото или азота. Плътността на озона е 2,1445 g/dm³.
В твърдо състояние озонът придобива синкаво-черен цвят, в течно състояние, цвят индиго, близък до виолетов. Точката на кипене е 111,8 градуса по Целзий. При температура от нула градуса се разтваря във вода (само в чиста вода) десет пъти по-добре от кислорода. Смесва се добре с течен метан, азот, флуор, аргон и при определени условия с кислород.
Под действието на редица катализатори той лесно се окислява, освобождавайки свободни кислородни атоми. Свързвайки се с него, той веднага се запалва. Веществото е в състояние да окислява почти всички метали. Само платината и златото не се поддават на действието му. Унищожава различни органични и ароматни съединения. Образува амониев нитрит при контакт с амоняк, разрушава двойните въглеродни връзки.
Присъстващ в атмосферата във високи концентрации, озонът се разлага спонтанно. В този случай се отделя топлина и се образува молекула O2. Колкото по-висока е неговата концентрация, толкова по-силна е реакцията на отделяне на топлина. Когато съдържанието на озон е повече от 10%, това е придружено от експлозия. Чрез повишаване на температурата и понижаване на налягането или чрез контакт сОрганичните вещества разграждат O3 по-бързо.
История на откриването
В химията озонът не е бил известен до 18-ти век. Открит е през 1785 г. благодарение на миризмата, която физикът Ван Марум чу до работеща електростатична машина. Още 50 години след това газът не се появява в научни експерименти и изследвания.
Ученият Кристиан Шонбейн през 1840 г. изследва окисляването на белия фосфор. По време на експериментите той успява да изолира неизвестно вещество, което нарича „озон“. Химикът се захванал с изследването на неговите свойства и описал как да се получи новооткрит газ.
Скоро други учени се присъединиха към изследването на веществото. Известният физик Никола Тесла дори построи първия в света генератор на озон. Промишленото използване на O3 започва в края на 19 век с появата на първите инсталации за снабдяване с питейна вода в домовете. Веществото е използвано за дезинфекция.
Озон в атмосферата
Нашата Земя е заобиколена от невидима въздушна обвивка - атмосферата. Без него животът на планетата би бил невъзможен. Компоненти на атмосферния въздух: кислород, озон, азот, водород, метан и други газове.
Озонът не съществува сам по себе си и се появява само в резултат на химични реакции. Близо до повърхността на Земята се образува поради електрически разряди на мълния по време на гръмотевична буря. Неестествено изглежда, че се дължи на емисиите на отработени газове от автомобили, фабрики, бензинови изпарения и топлоелектрически централи.
Озонът от долните слоеве на атмосферата се нарича повърхностен или тропосферен. Има и стратосферен. Появява се под въздействието на ултравиолетовите лъчи, идващи от слънцето. Образува се на разстояние 19-20 километра над повърхността на планетата и се простира на височина от 25-30 километра.
Stratospheric O3 образува озоновия слой на планетата, който я предпазва от мощна слънчева радиация. Той абсорбира приблизително 98% от ултравиолетовото лъчение с дължина на вълната, достатъчна да причини рак и изгаряния.
Използване на вещество
Озонът е отличен окислител и разрушител. Това свойство отдавна се използва за пречистване на питейната вода. Веществото има пагубен ефект върху бактериите и вирусите, които са опасни за хората и при окисляване се превръща в безвреден кислород.
Може да убие дори устойчиви на хлор организми. Освен това се използва за пречистване на отпадъчни води от вредни за околната среда нефтопродукти, сулфиди, феноли и др. Такива практики са често срещани главно в Съединените щати и някои европейски страни.
Озонът се използва в медицината за дезинфекция на инструменти, в индустрията се използва за избелване на хартия, пречистване на масла и получаване на различни вещества. Използването на O3 за пречистване на въздуха, водата и помещенията се нарича озониране.
Озон и човек
Въпреки всичките си полезни свойства, озонът може да бъде опасен за хората. Ако във въздуха има повече газ, отколкото човек може да понесе, отравянето не може да бъде избегнато. В Русия е допустима нормае 0,1 µg/L.
При превишаване на тази норма се появяват типични признаци на химическо отравяне, като главоболие, дразнене на лигавиците, световъртеж. Озонът намалява устойчивостта на организма към инфекции, предавани през дихателните пътища, а също така намалява кръвното налягане. Концентрации на газ над 8–9 µg/L могат да доведат до белодробен оток и дори смърт.
В същото време е доста лесно да разпознаете озона във въздуха. Миризмата на "свежест", хлор или "раци" (както твърди Менделеев) се чува ясно дори при ниско съдържание на веществото.
