Молекула на озона: структура, формула, модел. Какво представлява озоновата молекула?

Фразата "озонов слой", която стана известна през 70-те. миналия век, за дълго време вече пълнени на ръба. Много малко хора обаче наистина разбират какво означава това понятие и колко опасно е разрушаването на озоновия слой. Още по-голяма мистерия за мнозина е структурата на озоновата молекула и тя е пряко свързана с проблемите на озоновия слой. Да разберем повече за озона, неговата структура и употребата на това вещество в промишлеността.

Какво представлява озонът

Озонът или, както се нарича и активен кислород, е газ от лазурно оцветяване с остра метална миризма.

Това вещество може да съществува във всичките три агрегатни състояния: газообразно, твърдо и течно.

В природата озонът се намира само под формата на газ, образуващ така наречения озонов слой. Заради небесния си цвят небето изглежда синьо.

Как изглежда озолната молекула

Нейният прякор "активен кислород" се дължи на сходството му с кислорода. Така че основният активен химичен елемент в тези вещества е кислород (О). Ако обаче има 2 атома в кислородната молекула, тогава озолната молекула (формула - О₃) се състои от 3 атома от този елемент.

Благодарение на тази структура, свойствата на озона са подобни на кислорода, но са по-изразени. По-специално, като O₂, ох₃ е най-силният окислител.

Най-важната разлика между "сестра" на вещества, които се има предвид, че е от жизненоважно значение за всеки, както следва: Ozone не може да диша, той е токсичен при вдишване, и е в състояние да причини увреждане на белите дробове или дори да убият човек. Освен това, О₃ Идеален за почистване на въздуха от токсични примеси. Между другото, поради това, че след дъжд е толкова лесно да дишаме: озонът окислява вредните вещества, които се съдържат във въздуха, и се пречиства.

Моделът на озоновата молекула (състоящ се от 3 кислородни атома) е малко подобен на изображението на ъгъла и неговият размер е 117 °. Тази молекула не притежава неродени електрони, така че е диамагнитна. В допълнение, той има полярност, въпреки че се състои от атоми на един елемент.

Два атома от тази молекула са здраво закрепени заедно. Но връзката с третата е по-малко надеждна. Поради тази причина озоновата молекула (фотографският модел може да се види по-долу) е много крехка и се разпада скоро след формирането. Като правило, за всяка реакция на разпад О₃ кислородът се освобождава.

Поради нестабилността на озона, той не може да се събира и съхранява, а също така да се транспортира като други вещества. Поради тази причина производството му е по-скъпо от други вещества.

Високата активност на молекулите О₃ позволява на това вещество да бъде най-силният оксидант, по-мощен от кислорода и по-безопасен от хлора.

Ако озолната молекула се срине и О₂, тази реакция винаги е придружена от освобождаването на енергия. В същото време, за да се извърши обратен процес (образуването на О₃ от О₂), е необходимо да се харчат не по-малко.

В газовото състояние озонната молекула се разлага при температура 70 ° С. Ако се повиши до 100 градуса или повече, реакцията значително ще се ускори. Също така ускорява периода на разпадане на озоновите молекули за наличие на примеси.

Свойства на О3

В която и да е от трите държави озонът остава синьо. Колкото по-твърдо е веществото, толкова по-интензивно и по-тъмно е тази сянка.

Всяка озонова молекула тежи 48 g / mol. Той е по-тежък от въздуха, който помага да се отделят тези вещества помежду си.

ох₃ е в състояние да окисли почти всички метали и неметали (с изключение на злато, иридий и платина).

Също така, това вещество може да участва в реакцията на изгаряне, но това изисква по-висока температура, отколкото за О₂.

Озонът може да се разтваря в H₂О и Фреон. В течно състояние може да се смесва с течен кислород, азот, метан, аргон, тетрахлорвъглерод и въглероден диоксид.

Как се образува озонната молекула

Молекули О₃ се формират чрез прикрепяне на свободни кислородни атоми към кислородните молекули. Те, на свой ред, се появяват поради разделянето на други молекули О₂ поради влиянието върху тях на електрически заряди, ултравиолетови лъчи, бързи електрони и други частици с висока енергия. По тази причина специфичната миризма на озон може да се усети в близост до пенливи електрически уреди или лампи, излъчващи ултравиолетова радиация.

В промишлен мащаб, О₃ изолирани от електрически генератори на озон или озонатори. При тези устройства електрически ток с високо напрежение преминава през газов поток, в който О₂, чиито атоми служат като "строителен материал" за озона.

Понякога в тези устройства се пуска чист кислород или обикновен въздух. Качеството на получения озон зависи от чистотата на първоначалния продукт. Така че, медицинската О₃, предназначен за лечение на рани, се извлича само от химически чист О₂.

История на откриването на озона

След като се разбере как изглежда молекулата на озона и как се формира, струва да се запознаете с историята на това вещество.

За първи път той е синтезиран от холандския изследовател Мартин Ван Марум през втората половина на 18 век. Учените забелязали, че след преминаване на електрически искри през контейнер с въздух, газът в него променя свойствата си. В същото време Ван Марум не разбираше, че е изолирал молекулите на новото вещество.

Но неговият германски колега на име Шейнбийн се опитва да разпадне Х₂О на Н и О₂, обърна внимание на разпределението на нов газ с остър мирис. След като проведе много изследвания, ученият описва веществото, открито от него и му дава името "озон" в чест на гръцката дума "миризма".

Способността да се убиват гъби и бактерии, както и да се намали токсичността на вредните съединения, които имат открито вещество, се интересуват от много учени. 17 години след официалното откриване на О₃ Вернер фон Сименс проектира първия апарат, който позволява да се синтезира озон в каквото и да е количество. И след още 39 години генийът Никола Тесла изобретил и патентова първия световен озонов генератор.

Това устройство беше използвано във Франция за първи път след 2 години в пречиствателните станции за питейна вода. С началото на XX век. Европа започва да се превръща в озониране на питейната вода за нейното пречистване.

Руската империя използва тази техника за пръв път през 1911 г., а след 5 години в страната са оборудвани почти четири дузини инсталации за пречистване на питейна вода с озон.

Днес озонирането на вода постепенно замества хлорирането. По този начин 95% от цялата питейна вода в Европа се почиства с О₃. Този метод също е много популярен в САЩ. В ОНД все още е на етап проучване, защото, въпреки че тази процедура е по-безопасна и по-удобна, струва повече от хлориране.

Области на приложение на озон

В допълнение към пречистването на водата, О₃ има редица други приложения.

• Озонът се използва като избелващо средство при производството на хартия и плат.
• Активният кислород се използва за дезинфекция на вината, както и за ускоряване на процеса на "стареене" на коняци.
• С помощта на О₃ различни растителни масла са рафинирани.
• Много често това вещество се използва за преработка на нетрайни продукти, като месо, яйца, плодове и зеленчуци. Тази процедура не оставя химически следи, както при използването на хлор или формалдехид, а продуктите могат да се съхраняват за значително по-дълго време.
• Озон стерилизира медицинско оборудване и облекло.
• Също пречистено О₃ кандидатствайте за различни медицински и козметични процедури. По-специално, той може в стоматологията дезинфекция на устата и венците, както и лечение на различни заболявания (стоматит, херпес, орална кандидоза). В европейските държави, О₃ е много популярен за дезинфекция на рани.
• През последните години преносимите домакински уреди за филтриране на въздуха и водата с помощта на озон стават много популярни.

Озоновия слой - какво е това?

На разстояние 15-35 километра над повърхността на Земята е озоновия слой или, както се нарича и озоносферата. На това място концентрира О₃ служи като вид филтър за вредно слънчево излъчване.

Откъде идва това количество вещество, ако молекулите му са нестабилни? Отговорът на този въпрос не е труден, ако си спомните модела на молекулата на озона и начина, по който се формира. Така че, кислородът, състоящ се от 2 молекули кислород, който се влива в стратосферата, се загрява там от слънчевите лъчи. Тази енергия е достатъчна за разделяне на О₂ върху атомите, от които О₃. В този случай озоновият слой не само използва част от слънчевата енергия, но и го филтрира, абсорбира опасния ултравиолетов лъч.

По-горе беше казано, че озонът се разтваря от фреони. Тези газообразни вещества (използвани в производството на дезодоранти, пожарогасители и хладилници), влизащи в атмосферата, оказват влияние върху озона и насърчават разлагането му. В резултат на това се появяват дупки в озоносферата, през които на планетата навлизат нефилтрирани слънчеви лъчи, които са разрушителни за живите организми.

Отчитайки особеностите и структурата на озоновите молекули, може да се стигне до извода, че това вещество, макар и опасно, е много полезно за човечеството, ако се използва правилно.