Ozonas yra dujos. Skirtingai nuo daugelio kitų, jis nėra skaidrus, bet turi būdingą spalvą ir net kvapą. Jis yra mūsų atmosferoje ir yra vienas iš svarbiausių jos komponentų. Koks ozono tankis, jo masė ir kitos savybės? Koks jos vaidmuo planetos gyvenime?
Blue Gas
Chemijoje ozonas neturi atskiros vietos periodinėje lentelėje. Taip yra todėl, kad tai nėra elementas. Ozonas yra alotropinė deguonies modifikacija arba variacija. Kaip ir O2, jo molekulė susideda tik iš deguonies atomų, bet turi ne du, o tris. Todėl jo cheminė formulė atrodo kaip O3.
Ozonas yra mėlynos dujos. Jis turi ryškų aštrų kvapą, primenantį chlorą, jei koncentracija yra per didelė. Ar prisimeni gaivos kvapą lietuje? Tai yra ozonas. Dėl šios savybės jis gavo savo pavadinimą, nes iš senovės graikų kalbos „ozonas“yra „kvapas“.
Dujų molekulė yra polinė, joje esantys atomai susijungę 116,78° kampu. Ozonas susidaro, kai laisvas deguonies atomas yra prijungtas prie O2 molekulės. Tai atsitinkaįvairių reakcijų, pavyzdžiui, fosforo oksidacijos, elektros iškrovos ar peroksidų skilimo, laikas, kurio metu išsiskiria deguonies atomai.
Ozono savybės
Įprastomis sąlygomis ozonas egzistuoja kaip dujos, kurių molekulinė masė yra beveik 48 g/mol. Jis yra diamagnetinis, tai yra, jo negali pritraukti magnetas, kaip ir sidabras, auksas ar azotas. Ozono tankis yra 2,1445 g/dm³.
Kietoje būsenoje ozonas įgauna melsvai juodą spalvą, skystas – indigo spalvą, artimą violetinei. Virimo temperatūra yra 111,8 laipsnių Celsijaus. Nulinėje laipsnių temperatūroje jis vandenyje (tik gryname vandenyje) tirpsta dešimt kartų geriau nei deguonis. Jis gerai maišosi su skystu metanu, azotu, fluoru, argonu ir tam tikromis sąlygomis su deguonimi.
Veikiant daugeliui katalizatorių, jis lengvai oksiduojasi, išskirdamas laisvus deguonies atomus. Sujungus su juo, iškart užsidega. Medžiaga gali oksiduoti beveik visus metalus. Tik platina ir auksas negali veikti. Jis sunaikina įvairius organinius ir aromatinius junginius. Susilietus su amoniaku sudaro amonio nitritą, naikina dvigubus anglies ryšius.
Ozonas, esantis atmosferoje didelėmis koncentracijomis, savaime suyra. Tokiu atveju išsiskiria šiluma ir susidaro O2 molekulė. Kuo didesnė jo koncentracija, tuo stipresnė šilumos išsiskyrimo reakcija. Kai ozono kiekis yra didesnis nei 10%, tai lydi sprogimas. Didinant temperatūrą ir mažinant slėgį arba kontaktuojant suOrganinės medžiagos greičiau skaido O3.
Atradimų istorija
Chemijoje ozonas buvo žinomas tik XVIII a. Jis buvo atrastas 1785 m. dėl kvapo, kurį fizikas Van Marumas išgirdo šalia veikiančios elektrostatinės mašinos. Dar 50 metų po to dujos nepasirodė moksliniuose eksperimentuose ir tyrimuose.
Mokslininkas Christianas Schonbeinas 1840 m. tyrė b altojo fosforo oksidaciją. Eksperimentų metu jam pavyko išskirti nežinomą medžiagą, kurią pavadino „ozonu“. Chemikas įsigilino į jų savybių tyrimą ir aprašė, kaip gauti naujai atrastas dujas.
Netrukus prie medžiagos tyrimų prisijungė ir kiti mokslininkai. Garsusis fizikas Nikola Tesla netgi pastatė pirmąjį ozono generatorių. Pramoninis O3 naudojimas prasidėjo XIX amžiaus pabaigoje, kai atsirado pirmieji geriamojo vandens tiekimo į namus įrenginiai. Medžiaga buvo naudojama dezinfekcijai.
Ozonas atmosferoje
Mūsų Žemę supa nematomas oro apvalkalas – atmosfera. Be jo gyvybė planetoje būtų neįmanoma. Atmosferos oro komponentai: deguonis, ozonas, azotas, vandenilis, metanas ir kitos dujos.
Ozonas neegzistuoja pats savaime ir atsiranda tik dėl cheminių reakcijų. Netoli Žemės paviršiaus susidaro dėl žaibo elektros iškrovų perkūnijos metu. Nenatūraliai tai atsiranda dėl automobilių, gamyklų, benzino dūmų ir šiluminių elektrinių išmetamųjų dujų.
Apatinių atmosferos sluoksnių ozonas vadinamas paviršiniu arba troposferiniu. Taip pat yra stratosferinis. Tai atsiranda veikiant ultravioletiniams spinduliams, sklindantiems iš saulės. Jis susidaro 19–20 kilometrų atstumu virš planetos paviršiaus ir tęsiasi iki 25–30 kilometrų aukščio.
Stratosferos O3 sudaro planetos ozono sluoksnį, kuris apsaugo ją nuo galingos saulės spinduliuotės. Jis sugeria maždaug 98 % ultravioletinės spinduliuotės, kurios bangos ilgis yra pakankamas vėžiui ir nudegimams sukelti.
Medžiagos naudojimas
Ozonas yra puikus oksidatorius ir naikintojas. Ši savybė jau seniai naudojama geriamajam vandeniui valyti. Medžiaga daro žalingą poveikį žmonėms pavojingoms bakterijoms ir virusams, o oksiduota virsta nekenksmingu deguonimi.
Jis gali sunaikinti net chlorui atsparius organizmus. Be to, jis naudojamas nuotekoms valyti nuo aplinkai kenksmingų naftos produktų, sulfidų, fenolių ir kt. Tokia praktika dažniausiai paplitusi JAV ir kai kuriose Europos šalyse.
Ozonas medicinoje naudojamas instrumentams dezinfekuoti, pramonėje – popieriui balinti, aliejams valyti, įvairioms medžiagoms gauti. O3 naudojimas orui, vandeniui ir patalpoms valyti vadinamas ozonavimu.
Ozonas ir žmogus
Nepaisant visų savo naudingų savybių, ozonas gali būti pavojingas žmonėms. Jei ore yra daugiau dujų, nei žmogus gali toleruoti, apsinuodijimo išvengti nepavyks. Rusijoje jo leistina normayra 0,1 µg/l.
Ši norma viršijama, atsiranda tipiškų apsinuodijimo cheminėmis medžiagomis požymių, tokių kaip galvos skausmas, gleivinių dirginimas, galvos svaigimas. Ozonas mažina organizmo atsparumą infekcijoms, plintančioms per kvėpavimo takus, taip pat mažina kraujospūdį. Didesnė nei 8–9 µg/l dujų koncentracija gali sukelti plaučių edemą ir net mirtį.
Tuo pat metu gana lengva atpažinti ozoną ore. „Gyvumo“, chloro ar „vėžių“kvapas (kaip tvirtino Mendelejevas) yra aiškiai girdimas net ir esant mažai medžiagos.
