Die frase "osoonlaag", wat in die 70's bekend geword het. die vorige eeu, is lank reeds op die punt. Terselfdertyd verstaan min mense werklik wat hierdie konsep beteken en hoekom die vernietiging van die osoonlaag gevaarlik is.’n Nog groter raaisel vir baie is die struktuur van die osoonmolekule, en tog hou dit direk verband met die probleme van die osoonlaag. Kom ons leer meer oor osoon, sy struktuur en industriële toepassings.
Wat is osoon
Osoon, of, soos dit ook genoem word, aktiewe suurstof, is 'n blou gas met 'n skerp metaalreuk.
Hierdie stof kan in al drie toestande van aggregasie bestaan: gasvormig, solied en vloeistof.
Terselfdertyd kom osoon in die natuur net in die vorm van 'n gas voor, wat die sogenaamde osoonlaag vorm. Dit is as gevolg van sy blou kleur dat die lug blou lyk.
Hoe lyk 'n osoonmolekule
Jou bynaam is aktiefsuurstof” osoon ontvang as gevolg van sy ooreenkoms met suurstof. Die belangrikste aktiewe chemiese element in hierdie stowwe is dus suurstof (O). As 'n suurstofmolekule egter 2 van sy atome bevat, dan bestaan die osoonmolekule (formule - O3) uit 3 atome van hierdie element.
As gevolg van hierdie struktuur is die eienskappe van osoon soortgelyk aan dié van suurstof, maar meer uitgespreek. In die besonder, soos O2, is O3die sterkste oksideermiddel.
Die belangrikste verskil tussen hierdie "verwante" stowwe, wat noodsaaklik is vir almal om te onthou, is die volgende: osoon kan nie asemhaal nie, dit is giftig en kan, indien ingeasem, die longe beskadig of selfs 'n persoon doodmaak. Terselfdertyd is O3 perfek om die lug van giftige onsuiwerhede skoon te maak. Terloops, dit is juis daarom dat dit so maklik is om asem te haal na reën: osoon oksideer skadelike stowwe wat in die lug voorkom, en dit word gesuiwer.
Die model van die osoonmolekule (bestaande uit 3 suurstofatome) lyk 'n bietjie soos 'n beeld van 'n hoek, en sy grootte is 117°. Hierdie molekule het geen ongepaarde elektrone nie en is dus diamagneties. Daarbenewens het dit polariteit, hoewel dit uit atome van dieselfde element bestaan.
Twee atome van 'n gegewe molekule is stewig aan mekaar gebind. Maar die verband met die derde is minder betroubaar. Om hierdie rede is die osoonmolekule (foto van die model kan hieronder gesien word) baie broos en kort na vorming breek dit af. As 'n reël, in enige ontbindingsreaksie word O3 suurstof vrygestel.
Weens die onstabiliteit van osoon kan dit nie geproduseer word nieoes en berg, asook vervoer, soos ander stowwe. Om hierdie rede is die produksie daarvan duurder as ander stowwe.
Terselfdertyd laat die hoë aktiwiteit van molekules O3hierdie stof toe om die sterkste oksideermiddel te wees, kragtiger as suurstof, en veiliger as chloor.
As 'n osoonmolekule afbreek en O2 vrystel, gaan hierdie reaksie altyd gepaard met die vrystelling van energie. Terselfdertyd, om die omgekeerde proses te laat plaasvind (die vorming van O3 van O2), is dit nodig om te spandeer dit nie minder nie.
In die gasvormige toestand ontbind die osoonmolekule by 'n temperatuur van 70°C. As dit tot 100 grade of meer verhoog word, sal die reaksie aansienlik versnel. Die teenwoordigheid van onsuiwerhede versnel ook die vervalperiode van osoonmolekules.
O3-eiendomme
Maak nie saak in watter van die drie state osoon is nie, dit behou sy blou kleur. Hoe harder die stof, hoe ryker en donkerder hierdie skakering.
Elke osoonmolekule weeg 48 g/mol. Dit is swaarder as lug, wat help om hierdie stowwe te skei.
O3 in staat om byna alle metale en nie-metale (behalwe goud, iridium en platinum) te oksideer.
Hierdie stof kan ook aan die verbrandingsreaksie deelneem, maar dit vereis 'n hoër temperatuur as vir O2.
Osoon kan oplos in H2O en freons. In vloeibare toestand kan dit meng met vloeibare suurstof, stikstof, metaan, argon,koolstoftetrachloried en koolstofdioksied.
Hoe die osoonmolekule gevorm word
O3 molekules word gevorm deur vrye suurstofatome aan suurstofmolekules te heg. Hulle verskyn op hul beurt as gevolg van die splitsing van ander molekules O2 as gevolg van die impak op hulle van elektriese ontladings, ultravioletstrale, vinnige elektrone en ander hoë-energie deeltjies. Om hierdie rede kan die spesifieke reuk van osoon gevoel word naby vonkende elektriese toestelle of lampe wat ultraviolet lig uitstraal.
Op 'n industriële skaal word O3 geïsoleer deur elektriese osoonopwekkers of osooniseerders te gebruik. In hierdie toestelle word 'n hoëspanning elektriese stroom deur 'n gasstroom gevoer wat O2 bevat, waarvan die atome dien as die "boumateriaal" vir osoon.
Soms word suiwer suurstof of gewone lug in hierdie masjiene ingespuit. Die kwaliteit van die resulterende osoon hang af van die suiwerheid van die aanvanklike produk. Dus, mediese O3, bedoel vir die behandeling van wonde, word slegs uit chemies suiwer O2 onttrek.
Geskiedenis van die ontdekking van osoon
Nadat jy uitgevind het hoe die osoonmolekule lyk en hoe dit gevorm word, is dit die moeite werd om kennis te maak met die geskiedenis van hierdie stof.
Dit is die eerste keer in die tweede helfte van die 18de eeu deur die Nederlandse navorser Martin Van Marum gesintetiseer. Die wetenskaplike het opgemerk dat die gas daarin sy eienskappe verander het nadat hy elektriese vonke deur 'n houer met lug gelaat het. Terselfdertyd het Van Marum nie verstaan dat hy die molekules van 'n nuwe geïsoleer het niestowwe.
Maar sy Duitse kollega genaamd Sheinbein, wat H2O in H en O2 probeer ontbind met behulp van elektrisiteit, het opgemerk tot die vrystelling van nuwe gas met 'n skerp reuk. Na baie navorsing het die wetenskaplike die stof wat hy ontdek het beskryf en dit die naam "osoon" gegee ter ere van die Griekse woord vir "reuk".
Die vermoë om swamme en bakterieë dood te maak, asook om die toksisiteit van skadelike verbindings, wat die oop stof besit, te verminder, het baie wetenskaplikes geïnteresseerd. 17 jaar na die amptelike ontdekking van O3, het Werner von Siemens die eerste apparaat ontwerp om osoon in enige hoeveelheid te sintetiseer. En 39 jaar later het die briljante Nikola Tesla die wêreld se eerste osoongenerator uitgevind en gepatenteer.
Dit was hierdie toestel wat ná 2 jaar vir die eerste keer in Frankryk in drinkwaterbehandelingsaanlegte gebruik is. Sedert die begin van die XX eeu. Europa begin oorskakel na osonering van drinkwater vir die suiwering daarvan.
Die Russiese Ryk het hierdie tegniek vir die eerste keer in 1911 gebruik, en ná 5 jaar is byna 4 dosyn installasies vir drinkwatersuiwering deur osoon in die land toegerus.
Vandag vervang osonering van water chlorering geleidelik. Dus word 95% van alle drinkwater in Europa gesuiwer met O3. Hierdie tegniek is ook baie gewild in die VSA. In die GOS word dit nog bestudeer, want hoewel hierdie prosedure veiliger en geriefliker is, is dit duurder as chlorering.
Osoon-toepassings
Benewens waterbehandeling, het O3 'n aantal ander gebruike.
- Osoon word gebruik as 'n bleikmiddel in die vervaardiging van papier en tekstiele.
- Aktiewe suurstof word gebruik om wyne te ontsmet, asook om die verouderingsproses van konjaks te versnel.
- Verskeie groente-olies word verfyn met O3.
- Hierdie stof word baie dikwels gebruik om bederfbare produkte, soos vleis, eiers, vrugte en groente, te verwerk. Hierdie prosedure laat nie chemiese spore, soos met chloor of formaldehied nie, en produkte kan baie langer gestoor word.
- Ozone steriliseer mediese toerusting en klere.
- Ook gesuiwerde O3 word vir verskeie mediese en kosmetiese prosedures gebruik. In die besonder, met die hulp daarvan in tandheelkunde, ontsmet hulle die mondholte en tandvleis, en behandel ook verskeie siektes (stomatitis, herpes, orale candidiasis). In Europese lande is O3 baie gewild vir wondontsmetting.
- In onlangse jare het draagbare huishoudelike toestelle vir die filter van lug en water met osoon baie gewild geword.
Osoonlaag - wat is dit?
Op 'n afstand van 15-35 km bo die Aarde se oppervlak is die osoonlaag, of, soos dit ook genoem word, die osonsfeer. Op hierdie plek dien gekonsentreerde O3 as 'n soort filter vir skadelike sonstraling.
Waar kom so 'n hoeveelheid van 'n stof vandaan as sy molekules onstabiel is? Dit is nie moeilik om hierdie vraag te beantwoord as ons die model van die osoonmolekule en die metode van sy vorming onthou nie. Dus, suurstof, bestaande uit 2suurstofmolekules wat in die stratosfeer kom, word daar verhit deur die son se strale. Hierdie energie is genoeg om O2 in atome te verdeel, waaruit O3 gevorm word. Terselfdertyd gebruik die osoonlaag nie net 'n deel van die sonenergie nie, maar filtreer dit ook, absorbeer gevaarlike ultravioletstraling.
Daar is hierbo gesê dat osoon deur freone opgelos word. Hierdie gasvormige stowwe (wat gebruik word in die vervaardiging van deodorante, brandblussers en yskaste), sodra dit in die atmosfeer vrygestel word, beïnvloed osoon en dra by tot die ontbinding daarvan. As gevolg hiervan verskyn gate in die osonsfeer waardeur ongefiltreerde sonstrale die planeet binnedring, wat 'n vernietigende effek op lewende organismes het.
Nadat ons die kenmerke en struktuur van osoonmolekules oorweeg het, kan ons tot die gevolgtrekking kom dat hierdie stof, hoewel gevaarlik, baie nuttig is vir die mensdom as dit korrek gebruik word.
