Izraz "ozonska plast", ki je postal znan v 70. letih. prejšnjega stoletja, je že dolgo na robu. Hkrati pa le malo ljudi zares razume, kaj ta koncept pomeni in zakaj je uničenje ozonske plasti nevarno. Še večja skrivnost za marsikoga je zgradba molekule ozona, a je kljub temu neposredno povezana s težavami ozonske plasti. Izvedite več o ozonu, njegovi strukturi in industrijskih aplikacijah.
Kaj je ozon
Ozon ali, kot ga imenujejo tudi aktivni kisik, je azurni plin z ostrim kovinskim vonjem.
Ta snov lahko obstaja v vseh treh agregacijskih stanjih: plinastem, trdnem in tekočem.
Hkrati se v naravi ozon pojavlja le v obliki plina, ki tvori tako imenovano ozonsko plast. Prav zaradi svoje azurne barve je nebo modro.
Kako izgleda molekula ozona
Vaš vzdevek je aktivenkisik« ozon, ki ga je prejel zaradi njegove podobnosti s kisikom. Torej je glavni aktivni kemični element v teh snoveh kisik (O). Če pa molekula kisika vsebuje 2 svoja atoma, potem je molekula ozona (formula - O3) sestavljena iz 3 atomov tega elementa.
Zaradi te strukture so lastnosti ozona podobne lastnostim kisika, vendar bolj izrazite. Zlasti kot O2, O3je najmočnejši oksidant.
Najpomembnejša razlika med temi "sorodnimi" snovmi, ki si jo morajo vsi zapomniti, je naslednja: ozona ni mogoče vdihniti, je strupen in lahko ob vdihavanju poškoduje pljuča ali celo ubije človeka.. Hkrati je O3 popoln za čiščenje zraka pred strupenimi nečistočami. Mimogrede, ravno zaradi tega je po dežju tako enostavno dihati: ozon oksidira škodljive snovi, ki jih vsebuje zrak, in se očisti.
Model molekule ozona (sestavljen iz 3 atomov kisika) je nekoliko podoben podobi kota, njegova velikost pa je 117°. Ta molekula nima neparnih elektronov in je zato diamagnetna. Poleg tega ima polarnost, čeprav je sestavljena iz atomov istega elementa.
Dva atoma dane molekule sta med seboj trdno povezana. Toda povezava s tretjim je manj zanesljiva. Zaradi tega je molekula ozona (fotografija modela je vidna spodaj) zelo krhka in se kmalu po nastanku razgradi. Praviloma se pri kateri koli reakciji razgradnje O3 sprosti kisik.
Zaradi nestabilnosti ozona ga ni mogoče proizvestinabiranje in skladiščenje ter transport, kot druge snovi. Zaradi tega je njegova proizvodnja dražja od drugih snovi.
Hkrati visoka aktivnost molekul O3omogoča, da je ta snov najmočnejši oksidant, močnejši od kisik in varnejši od klora.
Če se molekula ozona razgradi in sprosti O2, to reakcijo vedno spremlja sproščanje energije. Hkrati pa je za izvedbo obratnega procesa (tvorba O3 iz O2) potrebno porabiti nič manj.
V plinastem stanju se molekula ozona razgradi pri temperaturi 70°C. Če se poveča na 100 stopinj ali več, se bo reakcija znatno pospešila. Prisotnost nečistoč pospešuje tudi obdobje razpadanja molekul ozona.
O3 lastnosti
Ne glede na to, v katerem od treh stanj je ozon, ohrani svojo modro barvo. Trša kot je snov, bogatejši in temnejši je ta odtenek.
Vsaka molekula ozona tehta 48 g/mol. Je težji od zraka, kar pomaga ločiti te snovi.
O3 lahko oksidira skoraj vse kovine in nekovine (razen zlata, iridija in platine).
Tudi ta snov lahko sodeluje v reakciji zgorevanja, vendar to zahteva višjo temperaturo kot pri O2.
Ozon se lahko raztopi v H2O in freonih. V tekočem stanju se lahko meša s tekočim kisikom, dušikom, metanom, argonom,ogljikov tetraklorid in ogljikov dioksid.
Kako nastane molekula ozona
O3 molekule nastanejo z vezavo prostih atomov kisika na molekule kisika. Ti pa se pojavijo zaradi cepitve drugih molekul O2 zaradi vpliva nanje električnih razelektritev, ultravijoličnih žarkov, hitrih elektronov in drugih visokoenergetskih delcev. Zaradi tega je v bližini iskrih električnih naprav ali žarnic, ki oddajajo ultravijolično svetlobo, čutiti specifičen vonj ozona.
V industrijskem obsegu je O3 izoliran z uporabo električnih generatorjev ozona ali ozonizatorjev. V teh napravah se visokonapetostni električni tok pretaka skozi plinski tok, ki vsebuje O2, katerega atomi služijo kot "gradbeni material" za ozon.
Včasih se v te stroje vbrizga čisti kisik ali navaden zrak. Kakovost nastalega ozona je odvisna od čistosti začetnega produkta. Torej, medicinski O3, namenjen zdravljenju ran, se pridobiva samo iz kemično čistega O2.
Zgodovina odkritja ozona
Ko smo ugotovili, kako izgleda molekula ozona in kako nastane, se je vredno seznaniti z zgodovino te snovi.
Prvi ga je sintetiziral nizozemski raziskovalec Martin Van Marum v drugi polovici 18. stoletja. Znanstvenik je opazil, da je plin v njej po prehodu električnih isker skozi posodo z zrakom spremenil svoje lastnosti. Hkrati Van Marum ni razumel, da je izoliral molekule novegasnovi.
Toda njegov nemški kolega po imenu Sheinbein, ki je poskušal H2O razgraditi v H in O2 s pomočjo elektrike, je opazil do sproščanja novega plina z ostrim vonjem. Po številnih raziskavah je znanstvenik opisal snov, ki jo je odkril, in ji dal ime "ozon" v čast grške besede za "vonj".
Zmožnost ubijanja gliv in bakterij ter zmanjšanja strupenosti škodljivih spojin, ki jih je imela odprta snov, je zanimala številne znanstvenike. 17 let po uradnem odkritju O3 je Werner von Siemens zasnoval prvi aparat za sintezo ozona v kakršni koli količini. In 39 let pozneje je sijajni Nikola Tesla izumil in patentiral prvi generator ozona na svetu.
Prav ta naprava je bila po 2 letih prvič uporabljena v Franciji v čistilnih napravah za pitno vodo. Od začetka XX stoletja. Evropa začenja prehajati na ozoniranje pitne vode za njeno čiščenje.
Rusko cesarstvo je to tehniko prvič uporabilo leta 1911, po 5 letih pa je bilo v državi opremljenih skoraj 4 ducate naprav za čiščenje pitne vode z ozonom.
Danes ozoniranje vode postopoma nadomešča kloriranje. Tako je 95 % vse pitne vode v Evropi prečiščeno z uporabo O3. Ta tehnika je zelo priljubljena tudi v ZDA. V CIS se še vedno preučuje, ker čeprav je ta postopek varnejši in priročnejši, je dražji od kloriranja.
aplikacije za ozon
Poleg čiščenja vode ima O3 številne druge uporabe.
- Ozon se uporablja kot belilo v proizvodnji papirja in tekstila.
- Aktivni kisik se uporablja za dezinfekcijo vin, pa tudi za pospeševanje procesa staranja konjakov.
- Rafinirana rastlinska olja so O3.
- Ta snov se zelo pogosto uporablja za predelavo pokvarljivih izdelkov, kot so meso, jajca, sadje in zelenjava. Ta postopek ne pušča kemičnih sledi, kot pri kloru ali formaldehidu, izdelki pa se lahko hranijo veliko dlje.
- Ozon sterilizira medicinsko opremo in oblačila.
- Tudi prečiščen O3 se uporablja za različne medicinske in kozmetične postopke. Zlasti s svojo pomočjo v zobozdravstvu razkužujejo ustno votlino in dlesni ter zdravijo tudi različne bolezni (stomatitis, herpes, ustna kandidiaza). V evropskih državah je O3 zelo priljubljen za razkuževanje ran.
- V zadnjih letih so postali zelo priljubljeni prenosni gospodinjski aparati za filtriranje zraka in vode z uporabo ozona.
Ozonska plast - kaj je to?
Na razdalji 15-35 km nad zemeljskim površjem je ozonska plast ali, kot jo imenujejo tudi ozonosfera. Na tem mestu zgoščeni O3 služi kot nekakšen filter za škodljivo sončno sevanje.
Od kod taka količina snovi, če so njene molekule nestabilne? Na to vprašanje ni težko odgovoriti, če se spomnimo modela molekule ozona in načina njegovega nastanka. Torej, kisik, sestavljen iz 2molekule kisika, ki pridejo v stratosfero, se tam segrejejo s sončnimi žarki. Ta energija je dovolj za razdelitev O2 na atome, iz katerih nastane O3. Hkrati ozonska plast ne uporablja le dela sončne energije, ampak jo tudi filtrira, absorbira nevarno ultravijolično sevanje.
Zgoraj je bilo rečeno, da ozon raztapljajo freoni. Te plinaste snovi (uporabljajo se pri izdelavi dezodorantov, gasilnih aparatov in hladilnikov), ko se sprostijo v ozračje, vplivajo na ozon in prispevajo k njegovemu razkroju. Posledično se v ozonosferi pojavijo luknje, skozi katere na planet vstopajo nefiltrirani sončni žarki, ki uničujoče vplivajo na žive organizme.
Po preučitvi lastnosti in strukture molekul ozona lahko sklepamo, da je ta snov, čeprav nevarna, zelo koristna za človeštvo, če jo pravilno uporabljamo.
