الأوزون غاز. على عكس العديد من الأنواع الأخرى ، فهي ليست شفافة ، ولكن لها لون مميز وحتى رائحة. إنه موجود في غلافنا الجوي وهو أحد أهم مكوناته. ما هي كثافة الأوزون وكتلته وخصائص أخرى؟ ما دوره في حياة الكوكب؟
الغاز الأزرق
في الكيمياء ، لا يوجد مكان منفصل للأوزون في الجدول الدوري. هذا لأنه ليس عنصرا. الأوزون هو تعديل أو تباين مؤثر في الأكسجين. كما هو الحال في O2 ، يتكون جزيءه من ذرات الأكسجين فقط ، ولكن ليس له ذرتان ، بل ثلاث. لذلك ، فإن صيغته الكيميائية تشبه O3.
الأوزون غاز أزرق. لها رائحة نفاذة مميزة تشبه الكلور إذا كان التركيز مرتفعًا جدًا. هل تتذكر رائحة النضارة في المطر؟ هذا هو الأوزون. بفضل هذه الخاصية ، حصلت على اسمها ، لأنه من اللغة اليونانية القديمة "الأوزون" تعني "الرائحة".
جزيء الغاز قطبي ، والذرات فيه متصلة بزاوية 116 ، 78 درجة. يتكون الأوزون عندما ترتبط ذرة الأكسجين الحرة بجزيء O2. يحدث فيوقت التفاعلات المختلفة ، على سبيل المثال ، أكسدة الفوسفور ، التفريغ الكهربائي ، أو تحلل البيروكسيدات ، والتي يتم خلالها إطلاق ذرات الأكسجين.
خصائص الأوزون
في ظل الظروف العادية ، يوجد الأوزون كغاز بوزن جزيئي يقارب 48 جم / مول. إنه نفاذي مغناطيسي ، أي أنه لا يمكن أن ينجذب إلى المغناطيس ، تمامًا مثل الفضة أو الذهب أو النيتروجين. كثافة الأوزون 2.1445 جم / دسم³.
في الحالة الصلبة ، يكتسب الأوزون لونًا أسود مزرقًا ، وفي الحالة السائلة ، لون نيلي قريب من البنفسجي. درجة الغليان 111.8 درجة مئوية. عند درجة حرارة صفر درجة ، يذوب في الماء (فقط في الماء النقي) بعشر مرات أفضل من الأكسجين. يمتزج جيدًا مع الميثان السائل والنيتروجين والفلور والأرجون وتحت ظروف معينة مع الأكسجين.
تحت تأثير عدد من المحفزات ، يتأكسد بسهولة ، ويطلق ذرات الأكسجين الحرة. الاتصال به ، يشتعل على الفور. المادة قادرة على أكسدة جميع المعادن تقريبًا. فقط البلاتين والذهب لا يخضعان لعمله. يقضي على المركبات العضوية والعطرية المختلفة. يشكل نتريت الأمونيوم عند ملامسته للأمونيا ، ويدمر روابط الكربون المزدوجة.
موجود في الغلاف الجوي بتركيزات عالية ، يتحلل الأوزون تلقائيًا. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الحرارة ويتكون جزيء O2. كلما زاد تركيزه ، زادت قوة تفاعل إطلاق الحرارة. عندما يكون محتوى الأوزون أكثر من 10٪ ، يكون مصحوبًا بانفجار. عن طريق زيادة درجة الحرارة وخفض الضغط ، أو عن طريق التلامس معالمواد العضوية تتحلل O3 بشكل أسرع.
تاريخ الاكتشاف
في الكيمياء ، لم يكن الأوزون معروفًا حتى القرن الثامن عشر. تم اكتشافه في عام 1785 بفضل الرائحة التي سمعها الفيزيائي فان ماروم بجوار آلة إلكتروستاتيكية عاملة. بعد 50 عامًا أخرى ، لم يظهر الغاز في التجارب والأبحاث العلمية.
درس العالم كريستيان شونباين عام 1840 أكسدة الفسفور الأبيض. خلال التجارب ، تمكن من عزل مادة غير معروفة أطلق عليها اسم "الأوزون". توصل الكيميائي إلى دراسة خصائصه ووصف كيفية الحصول على غاز مكتشف حديثًا.
قريباً ، انضم علماء آخرون إلى البحث عن المادة. قام الفيزيائي الشهير نيكولا تيسلا ببناء أول مولد أوزون على الإطلاق. بدأ الاستخدام الصناعي لـ O3 في نهاية القرن التاسع عشر مع ظهور المنشآت الأولى لتزويد المنازل بمياه الشرب. تم استخدام المادة للتطهير.
الأوزون في الغلاف الجوي
أرضنا محاطة بقشرة غير مرئية من الهواء - الغلاف الجوي. بدونها ، ستكون الحياة على هذا الكوكب مستحيلة. مكونات الهواء الجوي: الأكسجين والأوزون والنيتروجين والهيدروجين والميثان والغازات الأخرى.
الأوزون لا يوجد من تلقاء نفسه ويحدث فقط نتيجة تفاعلات كيميائية. بالقرب من سطح الأرض ، يتكون بسبب التصريفات الكهربائية للبرق أثناء عاصفة رعدية. بشكل غير طبيعي ، يظهر بسبب انبعاثات العادم من السيارات والمصانع وأبخرة البنزين ومحطات الطاقة الحرارية.
يسمى أوزون الطبقات السفلى من الغلاف الجوي بالسطح أو التروبوسفير. هناك أيضا طبقة الستراتوسفير. يحدث تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. يتشكل على مسافة 19-20 كيلومترًا فوق سطح الكوكب ويمتد إلى ارتفاع يتراوح بين 25 و 30 كيلومترًا.
يشكل الستراتوسفير O3 طبقة الأوزون على الكوكب ، والتي تحميها من الإشعاع الشمسي القوي. تمتص ما يقرب من 98٪ من الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة كافٍ للتسبب في الإصابة بالسرطان والحروق.
استخدام مادة
الأوزون مؤكسد ومدمّر ممتاز. لطالما استخدمت هذه الخاصية لتنقية مياه الشرب. المادة لها تأثير ضار على البكتيريا والفيروسات التي تشكل خطرا على الإنسان ، وعندما تتأكسد تتحول إلى أكسجين غير ضار.
يمكن أن تقتل حتى الكائنات الحية المقاومة للكلور. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه لتنقية المياه العادمة من المنتجات النفطية الضارة بيئيًا ، والكبريتيدات ، والفينولات ، إلخ. هذه الممارسات شائعة بشكل رئيسي في الولايات المتحدة وبعض الدول الأوروبية.
يستخدم الأوزون في الطب لتطهير الأدوات ، وفي الصناعة يستخدم لتبييض الورق وتنقية الزيوت والحصول على مواد مختلفة. يسمى استخدام O3 لتنقية الهواء والماء والمباني بالأوزون.
الأوزون والرجل
على الرغم من كل خصائصه المفيدة ، يمكن أن يكون الأوزون خطيرًا على البشر. إذا كان هناك غازات في الهواء أكثر مما يتحمله الشخص ، فلا يمكن تجنب التسمم. في روسيا ، القاعدة المسموح بهاهو 0.1 ميكروغرام / لتر
عندما يتم تجاوز هذا المعدل ، تظهر علامات نموذجية للتسمم الكيميائي ، مثل الصداع ، وتهيج الأغشية المخاطية ، والدوخة. يقلل الأوزون من مقاومة الجسم للعدوى التي تنتقل عبر الجهاز التنفسي ، ويقلل أيضًا من ضغط الدم. يمكن أن تؤدي تركيزات الغاز التي تزيد عن 8-9 ميكروغرام / لتر إلى الوذمة الرئوية وحتى الموت.
في الوقت نفسه ، من السهل جدًا التعرف على الأوزون في الهواء. رائحة "النضارة" أو الكلور أو "جراد البحر" (كما ادعى منديليف) مسموعة بوضوح حتى مع وجود محتوى منخفض من المادة.
