Ozón je plyn, ktorý má mimoriadne cenné vlastnosti pre celé ľudstvo. Chemickým prvkom, s ktorým sa tvorí, je kyslík O. Ozón O3 je v skutočnosti jednou z alotropných modifikácií kyslíka, ktorá sa skladá z troch jednotiek vzorca (O÷O÷O). Prvou a známejšou zlúčeninou je samotný kyslík, presnejšie plyn, ktorý tvoria dva jeho atómy (O=O) - O2.
Alotropia je schopnosť jedného chemického prvku vytvárať množstvo jednoduchých zlúčenín s rôznymi vlastnosťami. Vďaka nej ľudstvo študovalo a využíva také látky ako diamant a grafit, jednoklonnú a kosoštvorcovú síru, kyslík a ozón. Chemický prvok, ktorý má túto schopnosť, nie je nevyhnutne obmedzený iba na dve modifikácie, niektoré majú viac.
História otvorenia spojenia
Základná jednotka mnohých organických a minerálnych látok, vrátane ozónu - chemického prvku, označeniekde O je kyslík, v preklade z gréčtiny „oxys“– kyslý a „gignomai“– porodiť.
Novú alotropickú modifikáciu kyslíka počas experimentov s elektrickými výbojmi prvýkrát objavil v roku 1785 Holanďan Martin van Marun, jeho pozornosť upútala špecifická vôňa. A o storočie neskôr si Francúz Shenbein všimol prítomnosť toho istého po búrke, čo viedlo k tomu, že plyn bol nazývaný "zapáchajúci". Ale vedci boli trochu oklamaní, pretože verili, že ich čuch cíti ozón. Vôňu, ktorú cítili, bol zápach organických zlúčenín oxidovaných reakciou s O3, keďže plyn je vysoko reaktívny.
Elektronická štruktúra
O2 a O3, chemický prvok, majú rovnaký štruktúrny fragment. Ozón má zložitejšiu štruktúru. V kyslíku je všetko jednoduché - dva atómy kyslíka sú spojené dvojitou väzbou, pozostávajúcou z ϭ- a π-zložiek, podľa mocenstva prvku. O3 má niekoľko rezonančných štruktúr.
Dvojitá väzba spája dva kyslíky a tretia má jeden jediný. V dôsledku migrácie π-zložky teda v celkovom obraze majú tri atómy jeden a pol spojenie. Táto väzba je kratšia ako jednoduchá väzba, ale dlhšia ako dvojitá väzba. Experimenty uskutočnené vedcami vylučujú možnosť cyklickej molekuly.
Metódy syntézy
Na vytvorenie plynu, akým je ozón, musí byť chemický prvok kyslík v plynnom prostredí vo forme jednotlivých atómov. Takéto podmienky sú vytvorené zrážkoumolekuly kyslíka O2 s elektrónmi pri elektrických výbojoch alebo inými časticami s vysokou energiou, ako aj pri ožiarení ultrafialovým žiarením.
Leví podiel na celkovom množstve ozónu v prírodnej atmosfére tvorí fotochemická metóda. Človek uprednostňuje použitie iných metód v chemickej činnosti, ako je napríklad elektrolytická syntéza. Spočíva v tom, že platinové elektródy sa umiestnia do prostredia vodného elektrolytu a spustí sa prúd. Schéma reakcie:
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Fyzikálne vlastnosti
Kyslík (O) je základná jednotka takej látky, ako je ozón - chemický prvok, ktorého vzorec, ako aj relatívna molárna hmotnosť, sú uvedené v periodickej tabuľke. Vytváraním O3 získava kyslík vlastnosti radikálne odlišné od vlastností O2.
Modrý plyn je normálny stav zlúčeniny, ako je ozón. Chemický prvok, vzorec, kvantitatívne charakteristiky - to všetko sa určilo pri identifikácii a štúdiu tejto látky. Teplota varu je -111,9 ° C, skvapalnený stav má tmavofialovú farbu, s ďalším poklesom stupňa na -197,2 ° C sa začína topenie. V pevnom stave agregácie získava ozón čiernu farbu s fialovým odtieňom. Jeho rozpustnosť je desaťkrát vyššia ako táto vlastnosť kyslíka O2. Pri najmenších koncentráciách vo vzduchu človek cítivôňa ozónu, je ostrý, špecifický a pripomína vôňu kovu.
Chemické vlastnosti
Veľmi aktívny je z reakčného hľadiska plynný ozón. Chemický prvok, ktorý ho tvorí, je kyslík. Charakteristiky, ktoré určujú správanie sa ozónu v interakcii s inými látkami, sú vysoká oxidačná schopnosť a nestabilita samotného plynu. Pri zvýšených teplotách sa rozkladá nevídanou rýchlosťou, proces urýchľujú katalyzátory ako oxidy kovov, chlór, oxid dusičitý a iné. Vlastnosti oxidačného činidla sú vlastné ozónu vďaka štrukturálnym vlastnostiam molekuly a pohyblivosti jedného z atómov kyslíka, ktorý po odštiepení mení plyn na kyslík: O3→ O2 + O ·
Kyslík (tehla, z ktorej sú postavené molekuly látok ako kyslík a ozón) je chemický prvok. Ako sa píše v reakčných rovniciach - O. Ozón oxiduje všetky kovy okrem zlata, platiny a jej podskupín. Reaguje s plynmi v atmosfére - oxidmi síry, dusíka a inými. Inertné nezostávajú ani organické látky, obzvlášť rýchle sú procesy štiepenia viacnásobných väzieb tvorbou medziproduktov. Je mimoriadne dôležité, aby reakčné produkty boli neškodné pre životné prostredie a ľudí. Ide o vodu, kyslík, vyššie oxidy rôznych prvkov, oxidy uhlíka. Binárne zlúčeniny vápnika, titánu a kremíka s kyslíkom neinteragujú s ozónom.
Aplikácia
Hlavnou oblasťou, kde sa používa „zapáchajúci“plyn, jeozonizácia. Tento spôsob sterilizácie je pre živé organizmy oveľa účinnejší a bezpečnejší ako dezinfekcia chlórom. Pri čistení vody ozónom nedochádza k tvorbe toxických derivátov metánu, nahradených nebezpečnými halogénmi.
Táto metóda sterilizácie šetrná k životnému prostrediu sa čoraz viac používa v potravinárskom priemysle. Chladiace zariadenia, zariadenia na skladovanie potravín sú ošetrené ozónom a pomocou neho sa eliminujú pachy.
Pre medicínu sú nepostrádateľné aj dezinfekčné vlastnosti ozónu. Dezinfikujú rany, soľné roztoky. Venózna krv sa ozonizuje a množstvo chronických ochorení sa lieči „zapáchajúcim“plynom.
Byť v prírode a zmysel
Jednoduchá látka ozón je prvkom zloženia plynu stratosféry, oblasti blízkozemského priestoru, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti asi 20-30 km od povrchu planéty. K uvoľňovaniu tejto zlúčeniny dochádza počas procesov spojených s elektrickými výbojmi, pri zváraní a prevádzke kopírovacích strojov. Ale práve v stratosfére sa tvorí a obsahuje 99 % celkového množstva ozónu v zemskej atmosfére.
Životne dôležitá bola prítomnosť plynu v blízkozemskom priestore. Vytvára v ňom takzvanú ozónovú vrstvu, ktorá chráni všetko živé pred smrteľným ultrafialovým žiarením slnka. Napodiv, ale spolu s veľkými výhodami je samotný plyn pre ľudí nebezpečný. Zvýšenie koncentrácie ozónu vo vzduchu, ktorý človek dýcha, je pre telo škodlivé pre jeho extrémnu chemickú aktivitu.
