Molekula ozona: struktura, formula, model. Što izgleda molekula ozona?

Izraz "ozonski sloj", koji je postao poznat u sedamdesetima. posljednjeg stoljeća, već dugo već napunjena rubom. Međutim, vrlo malo ljudi stvarno razumije što taj koncept znači i koliko je opasno uništavanje ozonskog sloja. Još veća tajna za mnoge je struktura ozonske molekule, a izravno je povezana s problemima ozonskog sloja. Doznajemo više o ozonu, njegovoj strukturi i upotrebi te tvari u industriji.

Što je ozon?

Ozon, ili, kako se također naziva, aktivni kisik, plin je plave boje s oštrim metalnim mirisom.

Ova tvar može postojati u sva tri agregatna stanja: plinoviti, kruti i tekući.

U prirodi, ozon se nalazi samo u obliku plina, stvarajući takozvani ozonski omotač. To je zbog svoje plave boje da nebo izgleda plavo.

Ono što izgleda molekula ozona

Njegov nadimak "aktivni kisik" ozon bio je zbog svoje sličnosti s kisikom. Tako je glavni aktivni kemijski element tih tvari kisik (O). Međutim, ako u molekuli kisika ima 2 atoma, molekula ozona (formula - O₃) sastoji se od 3 atoma ovog elementa.

Zbog ove strukture, svojstva ozona slična su kisiku, ali su izraženija. Konkretno, poput O₂, oh₃ je najjači oksidant.

Najvažnija razlika između ovih "srodnih" tvari, koja je od vitalnog značaja za sve, je sljedeća: ozon se ne može disati, toksičan, a ako se udahne, može oštetiti pluća ili čak ubiti osobu. Štoviše, O₃ Savršeno za čišćenje zraka od otrovnih nečistoća. Usput, to je zbog toga da je nakon kiše tako lako disati: ozon oksidira štetne tvari koje se nalaze u zraku i pročišćeno je.

Model ozonske molekule (koji se sastoji od 3 atoma kisika) je malo sličan slici kuta, a veličina je 117 °. Ova molekula nema nepovezanih elektrona pa je diamagnetska. Osim toga, ima polaritet, iako se sastoji od atoma jednog elementa.

Dva atoma ove molekule su čvrsto pričvršćeni zajedno. No, veza s trećom je manje pouzdana. Iz tog razloga, molekula ozona (foto model se može vidjeti u nastavku) vrlo je krhka i raspada se ubrzo nakon formacije. U pravilu, za svaku reakciju propadanja O₃ kisik se oslobađa.

Zbog nestabilnosti ozona, ne može se sakupljati i skladištiti te također prevesti kao druge tvari. Zbog toga je njegova proizvodnja skuplja od drugih tvari.

Visoka aktivnost molekula O₃ dopušta ovu tvar da bude najjači oksidant, snažniji od kisika i sigurniji od klora.

Ako se molekula ozona sruši i O₂, ovu reakciju uvijek prati oslobađanje energije. Istodobno, kako bi se obrnutim procesom odvijao (formiranje O₃ od O₂), potrebno ga je trošiti.

U plinovitom stanju, molekula ozona razgrađuje se na temperaturi od 70 ° C. Ako se podigne na 100 stupnjeva ili više, reakcija će uvelike ubrzati. Također ubrzava razdoblje propadanja molekula ozona prisutnost nečistoća.

Svojstva O3

U bilo kojem od tri stanja ozona je, ostaje plava. Što je teža tvar, to je sjena intenzivnije i tamnije.

Svaka molekula ozona teži 48 g / mol. Teži je od zraka, što pomaže odvojiti ove tvari među sobom.

oh₃ je sposoban oksidirati gotovo sve metale i nemetale (osim zlata, iridija i platine).

Također, ta tvar može sudjelovati u reakciji izgaranja, ali to zahtijeva višu temperaturu nego za O₂.

Ozon se može otopiti u H₂Oh i Freon. U tekućem stanju, može se pomiješati s tekućim kisikom, dušikom, metanom, argonom, tetraklorokarbonom i ugljičnim dioksidom.

Kako nastaje molekula ozona

Molekule O₃ formiraju se vezivanjem slobodnih atoma kisika na molekule kisika. Oni se, pak, pojavljuju zbog raspada drugih molekula O₂ zbog utjecaja na električne pražnjenja, ultraljubičastih zraka, brzih elektrona i ostalih visokoenergetskih čestica. Iz tog razloga, specifičan miris ozona može se osjetiti u blizini svjetlucavih električnih aparata ili svjetiljki koje emitiraju ultraljubičasto zračenje.

Na industrijskoj razini, O₃ izolirano električnim generatori ozona ili ozonizatori. U tim uređajima struja visokog napona prolazi kroz struju plina u kojoj se nalazi O₂, čiji atomi služe kao "građevinski materijal" za ozon.

Ponekad se u ove uređaje pokreće čisti kisik ili obični zrak. Kvaliteta rezultirajućeg ozona ovisi o čistoći početnog produkta. Dakle, medicinski O₃, namijenjen za liječenje rana, se ekstrahira samo iz kemijski čistog O₂.

Povijest otkrića ozona

Nakon što je shvatio što izgleda molekula ozona i kako se formira, vrijedi se upoznati s poviješću te tvari.

Prvi je sintetizirala nizozemska istraživačica Martin Van Marum u drugoj polovici 18. stoljeća. Znanstvenik je primijetio da je nakon prolaska električnih iskre kroz posudu s zrakom, plin u njemu promijenio svojstva. Istodobno, Van Marum nije shvaćao da je izolirao molekule nove tvari.

Ali njegov njemački kolega imenovao je Scheinbeina, pokušavajući razgraditi H₂O na H i O₂, skrenuo pozornost na raspodjelu novog plina s pijanim mirisom. Nakon što je proveo mnogo istraživanja, znanstvenik je opisao supstancu koju je otkrio i dao mu je ime "ozon" u čast grčke riječi "miris".

Sposobnost ubijanja gljiva i bakterija, kao i smanjenja toksičnosti štetnih spojeva, koja su imala otvorenu tvar, zanimala su mnoge znanstvenike. 17 godina nakon službenog otvaranja O₃ Werner von Simens je dizajnirao prvi aparat koji omogućuje sintetizaciju ozona u bilo kojoj količini. I nakon još 39 godina genijalac Nikola Tesla izumio je i patentirao prvi svjetski generator ozona.

Taj je uređaj prvi put korišten u Francuskoj nakon dvije godine u postrojenjima za pročišćavanje pitke vode. Početkom XX. Stoljeća. Europa se počinje prebacivati ​​na ozoniranje pitke vode radi čišćenja.

Rusko carstvo prvi put je koristilo ovu tehniku ​​1911., a nakon 5 godina u zemlji je opremljeno gotovo četiri desetine instalacija za pročišćavanje pitke vode s ozonom.

Danas ozoniranje vode postupno zamjenjuje kloriranje. Tako je 95% svih pitke vode u Europi očišćeno s O₃. Ova metoda je također vrlo popularna u SAD-u. U CIS-u je još uvijek u fazi studija, jer, iako je ovaj postupak sigurniji i prikladniji, to košta više od kloriranja.

Područja primjene ozona

Uz pročišćavanje vode, O₃ ima niz drugih aplikacija.

• Ozon se koristi kao bjelilo u proizvodnji papira i tkanine.
• Aktivni kisik se koristi za dezinfekciju vina, kao i za ubrzavanje procesa "starenja" konjaka.
• Uz pomoć O₃ razni su biljni ulja.
• Vrlo često se ta tvar koristi za preradu pokvarljivih proizvoda, poput mesa, jaja, voća i povrća. Ovaj postupak ne ostavlja kemijske tragove, kao kod uporabe klora ili formaldehida, a proizvodi se mogu pohraniti znatno duže.
• Ozon sterilizira medicinsku opremu i odjeću.
• Također pročišćeni O₃ podnijeti zahtjev za različite medicinske i kozmetičke postupke. Posebice, sa svojim pomoćom u stomatologiji dezinficiraju usnu šupljinu i desate, te također liječe različite bolesti (stomatitis, herpes, oralna kandidijaza). U europskim zemljama, O₃ je vrlo popularan za dezinfekciju rana.
• Posljednjih godina, prijenosni kućanski aparati za filtriranje zraka i vode uz pomoć ozona postali su vrlo popularni.

Ozonni sloj - što je to?

Na udaljenosti od 15-35 km iznad Zemljine površine je ozonski omotač, ili, kao što se i naziva, ozonsidom. Na ovom mjestu koncentrirani O₃ služi kao vrsta filtera za štetno sunčevo zračenje.

Odakle dolazi ova količina materije, ako su njezine molekule nestabilne? Odgovor na ovo pitanje nije teško, ako se prisjetite modela molekule ozona i načina na koji se formira. Dakle, kisik, koji se sastoji od 2 molekule kisika, ulazi u stratosferu, tamo se grije sunčeve zrake. Ta je energija dovoljna za podjelu O₂ na atomima od kojih je O₃. U tom slučaju, ozonski sloj ne koristi samo dio sunčeve energije, već i filtrira, apsorbira opasnu ultraljubičastu zraku.

Prethodno je rečeno da se ozon otopi freonima. Te plinovite tvari (koje se koriste u proizvodnji dezodoransa, vatrogasnih aparata i hladnjaka), ulazeći u atmosferu, utječu na ozon i potiču njezino raspadanje. Kao posljedica toga, pojavljuju se rupice u ozonsci, kroz koju nefiltrirane sunčeve zrake ulaze u planet, koje su destruktivne za žive organizme.

Razmatrajući osobitosti i strukturu molekula ozona, može se zaključiti da je ova tvar, iako opasna, vrlo korisna za čovječanstvo ako se koristi ispravno.