Otsoni on kaasu, jolla on erittäin arvokkaita ominaisuuksia koko ihmiskunnalle. Kemiallinen alkuaine, jonka kanssa se muodostuu, on happi O. Itse asiassa otsoni O3 on yksi hapen allotrooppisista muunnelmista, joka koostuu kolmesta kaavayksiköstä (O÷O÷O). Ensimmäinen ja tunnetuin yhdiste on itse happi, tarkemmin sanottuna kaasu, joka muodostuu sen kahdesta atomista (O=O) - O2.
Allotropia on yhden kemiallisen alkuaineen kyky muodostaa useita yksinkertaisia yhdisteitä, joilla on erilaiset ominaisuudet. Sen ansiosta ihmiskunta on tutkinut ja käyttänyt sellaisia aineita kuin timantti ja grafiitti, monokliininen ja rombinen rikki, happea ja otsonia. Kemiallinen alkuaine, jolla on tämä kyky, ei välttämättä rajoitu vain kahteen muunnelmaan, vaan joissakin on enemmänkin.
Yhteyden avaamisen historia
Monien orgaanisten ja kivennäisaineiden, kuten otsonin, ainesosayksikkö - kemiallinen alkuaine, nimitysjoka O on happi, käännettynä kreikan kielestä "oxys" - hapan ja "gignomai" - synnyttää.
Hollantilainen Martin van Marun havaitsi vuonna 1785 ensimmäistä kertaa uuden allotrooppisen hapen muunnelman sähköpurkauskokeiden aikana. Hänen huomionsa kiinnitti tietty haju. Ja vuosisataa myöhemmin ranskalainen Shenbein totesi saman läsnäolon ukkosmyrskyn jälkeen, minkä seurauksena kaasua kutsuttiin "haisevaksi". Mutta tutkijat joutuivat jonkin verran harhaan, koska he uskoivat, että heidän hajuaistinsa haisi itse otsonia. Niiden haju oli orgaanisten yhdisteiden haju, jotka hapettuivat reagoimalla O3 kanssa, koska kaasu on erittäin reaktiivista.
Elektroninen rakenne
O2:lla ja O3:lla, kemiallisella alkuaineella, on sama rakenteellinen fragmentti. Otsonilla on monimutkaisempi rakenne. Hapessa kaikki on yksinkertaista - kaksi happiatomia on yhdistetty kaksoissidoksella, joka koostuu ϭ- ja π-komponenteista, elementin valenssin mukaan. O3 sisältää useita resonanssirakenteita.
Kaksoissidos yhdistää kaksi happea, ja kolmannessa on yksi. Siten π-komponentin migraatiosta johtuen kokonaiskuvassa kolmella atomilla on puolitoista yhteys. Tämä sidos on lyhyempi kuin yksittäinen sidos, mutta pidempi kuin kaksoissidos. Tiedemiesten tekemät kokeet sulkevat pois syklisen molekyylin mahdollisuuden.
Synteesimenetelmät
Otsonin k altaisen kaasun muodostumista varten kemiallisen alkuaineen hapen on oltava kaasumaisessa väliaineessa yksittäisten atomien muodossa. Tällaiset olosuhteet syntyvät törmäyksessähappimolekyylit O2 elektronien kanssa sähköpurkausten aikana tai muita suurienergisiä hiukkasia, sekä kun niitä säteilytetään ultraviolettisäteilyllä.
Leijonanosa luonnollisen ilmakehän otsonin kokonaismäärästä muodostuu fotokemiallisella menetelmällä. Ihminen käyttää mieluummin muita menetelmiä kemiallisessa toiminnassa, kuten esimerkiksi elektrolyyttistä synteesiä. Se koostuu siitä, että platinaelektrodit asetetaan vesipitoiseen elektrolyyttiympäristöön ja virta käynnistetään. Reaktiokaavio:
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Fysikaaliset ominaisuudet
Happi (O) on sellaisen aineen, kuten otsonin, ainesosayksikkö - kemiallinen alkuaine, jonka kaava sekä suhteellinen moolimassa on ilmoitettu jaksollisessa taulukossa. Muodostaen O3, happi saa ominaisuuksia, jotka ovat radikaalisti erilaisia kuin O2..
Sininen kaasu on yhdisteen, kuten otsonin, normaalitila. Kemiallinen alkuaine, kaava, kvantitatiiviset ominaisuudet - kaikki tämä määritettiin tämän aineen tunnistamisen ja tutkimuksen aikana. Sen kiehumispiste on -111,9 ° C, nesteytetyllä tilassa on tumman violetti väri, ja aste laskee edelleen -197,2 ° C: een, sulaminen alkaa. Kiinteässä aggregaatiotilassa otsoni saa mustan värin violetilla sävyllä. Sen liukoisuus on kymmenen kertaa suurempi kuin tämä hapen ominaisuus O2. Ilman pienimmillä pitoisuuksilla ihminen tuntuuotsonin haju, se on terävä, spesifinen ja muistuttaa metallin hajua.
Kemialliset ominaisuudet
Hyvin aktiivinen, taantumuksellisen näkökulmasta katsottuna, on otsonikaasu. Sen muodostava alkuaine on happi. Otsonin käyttäytymistä vuorovaikutuksessa muiden aineiden kanssa määrittävät ominaisuudet ovat korkea hapetuskyky ja itse kaasun epävakaus. Korotetuissa lämpötiloissa se hajoaa ennennäkemättömällä nopeudella, prosessia kiihdyttävät katalyytit, kuten metallioksidit, kloori, typpidioksidi ja muut. Hapettavan aineen ominaisuudet ovat otsonille ominaisia molekyylin rakenteellisten ominaisuuksien ja yhden happiatomin liikkuvuuden vuoksi, joka hajoaessaan muuttaa kaasun hapeksi: O3→ O2 + O ·
Happi (tiili, josta aineiden, kuten hapen ja otsonin, molekyylit rakennetaan) on kemiallinen alkuaine. Kuten reaktioyhtälöissä on kirjoitettu - O. Otsoni hapettaa kaikkia metalleja paitsi kultaa, platinaa ja sen alaryhmiä. Se reagoi ilmakehän kaasujen - rikin, typen ja muiden oksidien kanssa. Orgaaniset aineet eivät myöskään pysy inerteinä, erityisen nopeita ovat prosessit, joissa sidosten katkaisu väliyhdisteiden muodostumisen kautta. On erittäin tärkeää, että reaktiotuotteet ovat vaarattomia ympäristölle ja ihmisille. Näitä ovat vesi, happi, eri alkuaineiden korkeammat oksidit, hiilioksidit. Kalsiumin, titaanin ja piin binääriyhdisteet hapen kanssa eivät ole vuorovaikutuksessa otsonin kanssa.
Hakemus
Pääasiallinen alue, jolla "haisevaa" kaasua käytetään, onotsonointi. Tämä sterilointimenetelmä on paljon tehokkaampi ja turvallisempi eläville organismeille kuin desinfiointi kloorilla. Kun vettä puhdistetaan otsonilla, ei tapahdu myrkyllisten metaanijohdannaisten muodostumista, jotka korvataan vaarallisilla halogeeneilla.
Tätä ympäristöystävällistä sterilointimenetelmää käytetään yhä enemmän elintarviketeollisuudessa. Kylmälaitteet, elintarvikevarastot käsitellään otsonilla ja hajut poistetaan sillä.
Lääketieteessä otsonin desinfiointiominaisuudet ovat myös välttämättömiä. Ne desinfioivat haavat, suolaliuokset. Laskimoveri otsonoidaan, ja monia kroonisia sairauksia hoidetaan "haisevalla" kaasulla.
Luontossa oleminen ja merkitys
Yksinkertainen aine otsoni on osa stratosfäärin kaasukoostumusta, maapallon lähellä sijaitsevaa aluetta, joka sijaitsee noin 20-30 kilometrin etäisyydellä planeetan pinnasta. Tämän yhdisteen vapautuminen tapahtuu prosesseissa, jotka liittyvät sähköpurkauksiin, hitsauksen ja kopiokoneiden käytön aikana. Mutta juuri stratosfäärissä muodostuu ja sisältää 99 % maapallon ilmakehän otsonin kokonaismäärästä.
Kaasun läsnäolo Maan lähiavaruudessa oli elintärkeää. Se muodostaa siihen niin kutsutun otsonikerroksen, joka suojaa kaikkia eläviä olentoja auringon tappav alta ultraviolettisäteilyltä. Kummallista kyllä, mutta suurien etujen ohella kaasu itsessään on vaarallinen ihmisille. Ihmisen hengittämän ilman otsonipitoisuuden nousu on haitallista elimistölle sen äärimmäisen kemiallisen aktiivisuuden vuoksi.
