на что распадается озон при обычной температуре
Газ озон: химические, физические свойства, формула, отличия и другое
Содержание:
Кислород – элемент VIA группы. Для него свойственны две аллотропные модификации с разными химическими формулами – кислород О2 и озон О3. Они отличаются не только составом молекул, но и различными характеристиками.
В конце XVIII века ученый Мартин Ван Марум провел эксперимент, в результате которого получил озон. Он через воздушное пространство пропускал электричество. Таким образом, образовался озон – это голубоватый газ с необычным запахом. Ученый предполагал, что полученный газ представляет собой электрическую материю.
В 1840 году ученый Кристиан Фридрих Шенбейн раскрыл структуру и свойства озона. Полученный газ он назвал «озоном» (с греч. языка «пахнуть»). Кристиан Фридрих Шенбейн провел эксперимент, где озон вытеснил йод из иодида калия.
Получение озона
Существует несколько способов получения молекул озона.
Физические свойства озона
Озон – бесцветный (в толстых слоях голубоватый) газ. Он почти в два раза тяжелее воздуха. Озон обладает специфическим запахом свежести.
Озон растворим в воде. Примеси позволяют растворяться еще быстрее. Если озон находится в состоянии газа, то он выступает в роли диамагнетика. Если озон – это жидкость, то проявляет свойства слабого парамагнетика.
Озон ядовит и губителен для бактерий. Его используют при обеззараживании воздуха и воды.
Химические свойства озона
Озон обладает сильными окислительными свойствами по сравнению с кислородом. Он реагирует с рядом веществ.
Если озон находится в состоянии газа, то реакция с сероводородом выглядит следующим образом:
H2S + O3 = SO2 + H2O
Озон способен взаимодействовать со ртутью при обычных условиях. В результате металл теряет блеск и способность липнуть к стеклу.
Токсичность озона
При умеренных концентрациях озон безвреден. Реакции с озоном характеризуются формированием свободных радикалов кислорода, которые губительны для организма при высоком содержании. Чрезмерное воздействие озона часто приводит к гибели. Озон особенно губителен для органов дыхания.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы
Озоновый слой – слой в верхней части атмосфера Земли, который состоит из бесцветного нестабильного газа. Он располагается на высоте 15-20 км над поверхностью планеты. Стратосфера – слой атмосферы, в котором содержится много озона.
Озон образуется в результате воздействия ультрафиолета на кислород. Слой газа задерживает все формы поступающей ультрафиолетовой коротковолновой радиации.
Озоновый экран защищает от вредного излучения, длина волн которого 290-320 нм. Это излучение может спровоцировать рак кожи. Озоновый слой появился на Земле около 600 млн лет назад в результате процесс фотосинтеза. Благодаря озоновому слою первые живые организмы смогли выйти из океана на сушу.
Дыры в озоновом слое
Озоновые дыры – локальное истощение озонового слоя. Самая большая озоновая дыра находится над Антарктидой. Если озоновый слой полностью исчезнет, то все живое на планете погибнет.
Озоновые дыры возникают по многим причинам, главная из которых – загрязнение окружающей среды. Озоновый слой разрушается под воздействием хлора, водорода, кислорода, брома и других продуктов сгорания. Выбросы фабрик, заводов и различных производств негативно влияют на выработку озона в верхних слоях атмосферы.
Реактивные самолеты выбрасывают окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем больше разрушающего вещества попадает в атмосферу. Ежегодно в воздух выбрасывается более 1 млн т соединений азота, из которых треть выбрасывают самолеты.
Защита озонового слоя
До 1989 года на производствах часто применялись галогенированные углеводороды, которые разрушают озоновый слой. Монреальская конвенция разработала программу по сокращению использования хлорфторуглеродов, которые быстро испарялись и достигали стратосферы. Они разлагаются на компоненты и разрушают озоновый слой. Из этих соединений раньше изготавливали аэрозоли, растворители и др.
Озоновые дыры произвольно создаются и исчезают. Это связано с некоторыми природными явлениями и даже климатическими особенностями. Газ озон образуется в результате воздействия ультрафиолета на кислород. Во время полярной ночи дыры образуются из-за того, что солнце не заходит несколько недель и ультрафиолет постоянно влияет на кислород. Во время полярного дня озоновый слой восстанавливается и воздействие ультрафиолета на живые организмы снижается.
Дыры могут формироваться в период активности Солнца. В результате этого они появляются и пропадают. Иногда это занимает несколько дней, реже растягивается на несколько месяцев.
Озон (газ)
Токсичный, голубоватого цвета, пахучий газ с сильной окислительной способностью, образованный из трех атомов кислорода (O3).
Озон возникает естественным образом в верхних слоях атмосферы, где он образуется в результате фотохимической реакции. Он также образуется в результате электрических разрядов и химических реакций, в результате которых кислород выделяется при охлаждении. В нижних слоях атмосферы он является токсичным загрязнителем для животных и растений. Однако в стратосфере он образует защитный слой для жизни на Земле, поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца.
1. Физические и химические свойства
2. Используется
Озон используется благодаря своим окислительным и бактерицидным свойствам для дезинфекции воздуха в замкнутых пространствах, стерилизации воды, отбеливания текстиля и выдержки вина и древесины. При лечении ран (озонотерапия) он применяется в виде струи или в водном растворе, в одной или нескольких дозах в зависимости от полученного результата. Он используется в приготовлении высыхающих масел и в синтезе некоторых растительных эссенций.
3. Атмосферный озон
3.1. Стратосферный озон и преимущества озонового слоя
3.2. Тропосферный озон и его влияние на живые организмы
На высоте ниже 10 км уровни озона очень низкие, порядка 0,03 миллионных долей. Однако, в отличие от своей полезной роли в стратосфере, озон действует у земли как окислитель, который нарушает фотосинтез и может вызвать повреждение растений (коричневые пятна на листьях, соответствующие некрозу). В районах с высоким уровнем загрязнения, где его уровень может быть намного выше, озон непосредственно влияет на здоровье человека, особенно на дыхательную систему и слизистые оболочки. Озон раздражает легкие, вызывая кашель, респираторный дискомфорт, а иногда даже отек легких. Лечение после тяжелых ингаляций заключается в строгом покое под наблюдением врача.
Количество озона в атмосфере выражается как «уменьшенная толщина», т.е. вертикальная толщина столба, в котором был бы собран весь газ, при нормальной температуре и давлении. В среднем эта толщина составляет 2,5 мм.
4. Озоновая дыра
4.1. Открытие озоновой дыры
4.2 Происхождение и последствия
Если некоторые природные факторы, такие как выброс сернистых газов при извержениях вулканов, всегда способствовали частичному и временному разрушению озонового слоя, то опасность, которую представляют промышленные выбросы хлора, ученые осуждают с 1980 года. Хлорфторуглероды (ХФУ), используемые в качестве аэрозольных пропеллентов, хладагентов или пенообразователей в некоторых жестких пенопластах, являются основной причиной разрушения озонового слоя. Многие другие химические вещества, такие как галоны (галогенизированные производные углеводородов), используемые в огнетушителях, а также некоторые растворители, такие как четыреххлористый углерод или бромистый метил, также способствуют образованию озоновой дыры. Все эти соединения чрезвычайно стабильны и могут оставаться в атмосфере в течение 50-100 лет. Они попадают на полюса и высвобождают свои атомы хлора (или брома), которые разрушают озон.
Истощая озоновый слой, человеческая деятельность поставила под угрозу нашу естественную защиту от солнца. Истощение стратосферного озона приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего земли. Эти лучи могут повреждать ДНК человека, вызывать рак кожи и катаракту, а также другие заболевания. Они также оказывают вредное воздействие на растения и фитопланктон.
4.3. Международная осведомленность
С 1985 года (Венская конвенция) несколько международных конференций ознаменовали собой глобальное осознание необходимости защиты стратосферного озонового слоя и обеспечения ограничения воздействия человеческой деятельности на климат. Основные страны-производители ХФУ отказались от производства и использования этих озоноразрушающих газов. Сегодня гидрофторуглероды (ГФУ) и перфторуглероды (ПФУ), второе поколение заменителей ХФУ, безопасны для озонового слоя (хотя для его восстановления потребуются годы), но они являются мощными парниковыми газами, способствующими глобальному потеплению.
Как быстро разлагается озон?
Одним из самых значительных плюсов использования озонирования для стерилизации и дезинфекции является отсутствие каких-либо остаточных или побочных продуктов, которые могли бы требовать утилизации. Озон абсолютно естественным образом распадается в воздухе или в воде, образуя привычный кислород, воду, углеродные оксиды и высшие оксиды других элементов.
Как разлагается озон? История исследований
Молекулы озона отличаются крайней неустойчивостью, и О3 быстро превращается в кислород О2. При этом в малых концентрациях и без примесей он разлагается достаточно спокойно. Чем выше концентрация озона, тем дольше он разлагается до кислорода.
В результате испытаний еще в восемнадцатом столетии было выявлено, что при наличии озона ртуть утрачивает блеск и прилипает к стеклу. Результатом же пропускания О3 через водный раствор йодистого калия выделится газообразный йод. Безусловно, энтузиасты пытались проделать такие же опыты с обычным кислородом, но у них ничего не вышло.
Постепенно перед учеными начали открываться уникальные свойства озона, которые только сейчас очень активно принимаются на вооружение. Как выяснилось, чистый озон является отличным антисептиком, который просто выполняет свою работу и самопроизвольно удаляется без вреда для экологии и образования канцерогенных веществ. Именно это отличает озон как дезинфектор от того же хлора, которым часто по старинке обеззараживают поверхности и питьевую воду.
Важным этапом стало изобретение первых озонаторов, позволяющих проводить дезинфекцию воздуха и всех поверхностей в любых помещениях. С тех пор создано много приборов, хороших и разных, а возможности их использования только раскрываются в полной мере.
Узнав о целительных и обеззараживающих свойствах озона, многие поспешили купить бытовые озонаторы, которые, к тому же, можно найти не так дорого. Надо заметить, маломощные озонаторы для дезинфекции непригодны, так как малые концентрации озона начнут разлагаться, не успев оказать воздействие на вредные микроорганизмы. Для дезинфекционных целей нужны только сертифицированные промышленные озонаторы. Их производительность в сотни раз больше бытовых.
От чего зависит скорость разложения озона?
Что же происходит в помещении, где только что с помощью качественного промышленного озонатора обеззаразили воздух или убили вредные микроорганизмы? Озон начинает быстро рассеиваться в воздухе, особенно если для ускорения естественных реакций распада устроить проветривание.
Без привязки к конкретным концентрациям и времени график разложения озона будет иметь вид как на картинке выше. Большая часть озона разлагается в первые минуты. И при уменьшении концентрации уменьшается и скорость распада озона на кислород.
Если через час вернуться, воздух в помещении будет чистым и насыщенным кислородом, что только принесет пользу здоровью и положительно скажется на работоспособности. В помещении останется лишь слабый аромат озона. Медики это называют «запах здоровья». Потому что помещение абсолютно безопасно, а наличие озона в низкой концентрации стимулирует иммунитет человека.
Возможность вредных последствий
Стоит подчеркнуть, что безопасно и быстро разлагается только чистый озон, получаемый из воздуха в помещениях, как при работе промышленного озонатора, или из чистого кислорода, как при функционировании медицинского прибора.
В любом случае, дышать озоном не стоит, так как это может быть опасно для здоровья. О3 в высокой концентрации оказывает негативное влияние на верхние дыхательные пути. Хотя те же дыхательные пути лечат медицинским озонатором, подавая низкоконцентрированный озон через дыхательную трубку.
Но огромное количество людей являются заложниками больших городов, и ожидать, что вредные взвеси в воздухе начнут просто и безопасно разлагаться, не приходится. Таким образом, озон может приносить как огромную пользу, так и непоправимый вред. Озон окисляет примеси из автомобильных выхлопных газов, делая их более безопасными.
Чтобы озон успел разложиться
Чтобы провести качественную дезинфекцию и обезопасить себя от пагубного воздействия излишнего О3 в воздухе, необходимо соблюдать всего три правила использования озонатора. Во-первых, промышленный прибор должен работать в помещениях, где нет людей, животных и растений. Во-вторых, в помещении не желательно находиться в течение получаса после озонирования, в-третьих, в течение этого времени помещение необходимо проветривать.
Такой разный озон: пять фактов о газе, который может спасать и убивать
МОСКВА, 16 сен — РИА Новости. Международный день охраны озонового слоя, тонкого «щита», защищающего все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, отмечается в понедельник, 16 сентября — в этот день в 1987 году был подписан знаменитый Монреальский протокол.
В нормальных условиях озон, или O3, — бледно-голубой газ, который по мере охлаждения превращается в темно-синюю жидкость, а затем и в иссиня-черные кристаллы. Всего на озон в атмосфере планеты приходится около 0,6 части на миллион по объему: это значит, например, что в каждом кубометре атмосферы всего 0,6 кубического сантиметра озона. Для сравнения, углекислого газа в атмосфере уже около 400 частей на миллион — то есть больше двух стаканов на тот же кубометр воздуха.
На самом деле, такую небольшую концентрацию озона можно назвать благом для Земли: этот газ, который на высоте 15-30 километров образует спасительный озоновый слой, в непосредственной близости от человека куда менее «благороден». Озон по российской классификации относится к веществам наивысшего, первого класса опасности — это очень сильный окислитель, который крайне токсичен для человека.
Озоновый щит
«Это достаточно хорошо изученный газ, практически все изучено — всего никогда не бывает, но основное все (известно)… У озона много всяких применений. Но и не забывайте, что, вообще говоря, жизнь возникла благодаря озоновому слою — это, наверное, главный момент», — говорит Самойлович.
В стратосфере озон образуется из кислорода в результате фотохимических реакций — такие реакции начинаются под воздействием солнечного излучения. Там концентрация озона уже выше — около 8 миллилитров на кубический метр. Разрушается газ при «встрече» с некоторыми соединениями, например, атомарным хлором и бромом — именно эти вещества входят в состав опасных хлорфторуглеродов, более известных как фреоны. До появления Монреальского протокола они использовались, в частности, в холодильной промышленности и как пропелленты в газовых баллончиках.
Озоновый смог
В 30 километрах от поверхности Земли озон «ведет себя» хорошо, но в тропосфере, приземном слое, он оказывается опасным загрязнителем. По данным UNEP, концентрация тропосферного озона в Северном полушарии за последние 100 лет выросла почти втрое, что к тому же делает его третьим по значимости «антропогенным» парниковым газом.
Здесь озон тоже не выбрасывается в атмосферу, а образуется под действием солнечного излучения в воздухе, который уже загрязнен «предшественниками» озона — оксидами азота, летучими углеводородами и некоторыми другими соединениями. В городах, где озон является одним из основных компонентов смога, в его появлении косвенно «виноваты» главным образом выбросы автотранспорта.
Страдают от приземного озона не только люди и климат. По оценкам специалистов UNEP, снижение концентрации тропосферного озона может помочь сохранить около 25 миллионов тонн риса, пшеницы, сои и кукурузы, которые ежегодно теряются из-за этого токсичного для растений газа.
Озон полезный
«Одно из очень интересных свойств озона — бактерицидное. Он по бактерицидности практически первый среди всех таких веществ, хлора, перекиси марганца, окиси хлора», — отмечает Вадим Самойлович.
Та же экстремальная природа озона, делающая его очень сильным окислителем, объясняет сферы применения этого газа. Озон используется для стерилизации и дезинфекции помещений, одежды, инструментов и, конечно, очистки воды — как питьевой, так и промышленной и даже сточной.
Кроме того, подчеркивает эксперт, озон во многих странах используется как заменитель хлора в установках для отбеливания целлюлозы.
«Хлор (при реакции) с органикой дает соответственно хлорорганику, которая гораздо более ядовитая, чем просто хлор. По большому счету, избежать этого (появления ядовитых отходов — ред.) можно либо резко уменьшив концентрацию хлора, либо просто устранив его. Один из вариантов — замена хлора на озон», — объяснил Самойлович.
Озонировать можно и воздух, и это тоже дает интересные результаты — так, по словам Самойловича, в Иванове специалисты ВНИИ охраны труда и их коллеги провели целую серию исследований, в ходе которых «в прядильных цехах в обычные воздуховоды вентиляции добавляли некоторое количество озона». В результате, распространенность респираторных заболеваний уменьшалась, а производительность труда, напротив, росла. Озонирование воздуха на складах пищевой продукции может повышать ее сохранность, и такие опыты в других странах тоже есть.
Озон токсичный
«Это все-таки техника достаточно сложная. Вылить ведро какого-нибудь там бактерицида — это проще гораздо, вылил и все, а тут следить надо, какая-то подготовка должна быть», — говорит ученый.
Озон вредит организму человека медленно, но серьезно — при длительном нахождении в загрязненном озоном воздухе возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний и болезней дыхательных путей. Вступая в реакцию с холестерином, он образует нерастворимые соединения, что приводит к развитию атеросклероза.
«При концентрациях выше предельно допустимых могут возникать головная боль, раздражение слизистых, кашель, головокружение, общая усталость, упадок сердечной деятельности. Токсичный приземной озон приводит к появлению или обострению болезней органов дыхания, в группе риска находятся дети, пожилые люди, астматики», — отмечается на сайте Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета.
Озон взрывоопасный
Озон вредно не только вдыхать — спички тоже стоит спрятать подальше, потому что этот газ весьма взрывоопасен. Традиционно «порогом» опасной концентрации газообразного озона считается 300-350 миллилитров на литр воздуха, хотя некоторые ученые работают и с более высокими уровнями, говорит Самойлович. А вот жидкий озон — та самая синяя жидкость, темнеющая по мере охлаждения — взрывается самопроизвольно.
Именно это мешает использовать жидкий озон как окислитель в ракетном топливе — такие идеи появились вскоре после начала космической эры.
«Наша лаборатория в университете возникла как раз на такой идее. У каждого топлива ракетного есть своя теплотворная способность в реакции, то есть сколько тепла выделяется, когда оно сгорает, и отсюда насколько мощной будет ракета. Так вот, известно, что самый мощный вариант — жидкий водород смешивать с жидким озоном… Но есть один минус. Жидкий озон взрывается, причем взрывается спонтанно, то есть без каких-либо видимых причин», — говорит представитель МГУ.
По его словам, и советские, и американские лаборатории потратили «огромное количество сил и времени на то, чтобы сделать это каким-то безопасным (делом) — выяснилось, что сделать это невозможно». Самойлович вспоминает, что однажды коллегам из США удалось получить особо чистый озон, который «вроде бы» не взрывался, «уже все били в литавры», но затем взорвался весь завод, и работы были прекращены.
«У нас были случаи, когда, скажем, колба с жидким озоном стоит, стоит, жидкий азот подливают туда, а потом — то ли азот там выкипел, то ли что — приходишь, а там половины установки нет, все разнесло в пыль. Отчего он взорвался — кто его знает», — отмечает ученый.
Лекарство от всех бед (Озонатор)
Принцип работы озонатора – выработка озона посредством воздействия электрического разряда на кислород.
Что такое озон? – Это аллотропная модификация кислорода ( О3), состоит из трех атомов кислорода. При комфортных для нас температуре и давлении озон представляет собой газ, причем очень нестойкий. Он очень неустойчив и постоянно стремится стать обычным двухатомным кислородом — О2, то есть избавиться от одного атома, который в свою очередь ищет потенциальную жертву, чтобы ее окислить. Именно поэтому озон как окислитель по силе уступает только фтору.
Аппарат позиционируется, как бытовой, с производительностью всего 500мг в час, для обработки 50куб.м, т.е. приблизительно около 18 кв.м, из описания следует, что производительности данного прибора хватит для устранения стойких запахов в течении 30мин, но запах от мебели так и не был ликвидирован, как обещал производитель. Почитав методические рекомендации по применению озона, я понял, что удалить с помощью данного аппарата сильно-стойкие запахи действуя по инструкции производителя не реально, придется включить его как минимум на пару часов, что бы концентрация озона достигла требуемого уровня. Нахождение людей и животных при этом в помещении категорически запрещено, если обработка планируется в помещении жилого дома, лучше погулять пару часиков на улице, чтобы не подвергать себя и близких опасности, так как по параметрам острой токсичности озон относится к 1 классу опасности. Согласно Гост 12.1.007-76 предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе рабочей зоны – 01 мг/м³. При вдыхании высоких концентраций озона (9мг/м³) и выше может появиться кашель, головная боль, головокружение, раздражение, к счастью запах озона начинает ощущаться уже при концентрациях 0,004-0,015 мг/м³ т.е. существенно ниже гигиенического. Так же не стоит забывать, что озон — это тяжелый газ и, если Вы его используете на втором этаже жилого дома он 100 % окажется и на 1 этаже.
При расчете требуемой концентрации газа для ваших нужд обратите внимание на следующее свойства озона: Чем холоднее в помещении, тем дольше протекает распад озона, так же нужно учитывать влажность.
Период полураспада озона в воздухе
На выходных, когда семья отправится в парк на прогулку, попробую повторить попытку устранения неприятного запаха от мебели с учетом всех приобретенных знаний, если все пройдет нормально, отпишусь!