Apa itu ozon dalam definisi kimia. Rumus kimia ozon
Para ilmuwan pertama kali menyadari keberadaan gas yang tidak diketahui ketika mereka mulai bereksperimen dengan mesin elektrostatik. Itu terjadi pada abad ke-17. Tetapi mereka mulai mempelajari gas baru hanya pada akhir abad berikutnya. Pada tahun 1785, fisikawan Belanda Martin van Marum menciptakan ozon dengan melewatkan percikan listrik melalui oksigen. Nama ozon baru muncul pada tahun 1840; itu ditemukan oleh ahli kimia Swiss Christian Schönbein, berasal dari ozon Yunani, berbau. Oleh komposisi kimia gas ini tidak berbeda dari oksigen, tetapi jauh lebih agresif. Jadi, dia langsung mengoksidasi kalium iodida yang tidak berwarna dengan pelepasan yodium coklat; Shenbein menggunakan reaksi ini untuk menentukan ozon dengan tingkat kebiruan kertas yang diresapi dengan larutan kalium iodida dan pati. Bahkan merkuri dan perak, yang tidak aktif pada suhu kamar, teroksidasi dengan adanya ozon.
Ternyata molekul ozon, seperti oksigen, hanya terdiri dari atom oksigen, bukan hanya dua, tetapi tiga. Oksigen O2 dan ozon O3 adalah satu-satunya contoh pembentukan dua gas gas oleh satu unsur kimia (at kondisi normal) zat sederhana. Dalam molekul O3, atom-atomnya terletak pada suatu sudut, sehingga molekul-molekul ini bersifat polar. Ozon diproduksi sebagai hasil dari "menempel" pada molekul O2 dari atom oksigen bebas, yang terbentuk dari molekul oksigen di bawah aksi pelepasan listrik, sinar ultraviolet, sinar gamma, elektron cepat, dan partikel berenergi tinggi lainnya. Ozon selalu tercium di sekitar pekerja mesin listrik, di mana sikat "berkilau", di dekat lampu merkuri-kuarsa bakterisida yang memancarkan sinar ultraviolet. Atom oksigen juga dilepaskan selama beberapa reaksi kimia. Ozon terbentuk dalam jumlah kecil selama elektrolisis air yang diasamkan, selama oksidasi lambat di udara lembab fosfor putih, selama penguraian senyawa dengan kandungan oksigen tinggi (KMnO4, K2Cr2O7, dll.), di bawah aksi fluor pada air atau asam sulfat pekat pada barium peroksida. Atom oksigen selalu ada dalam nyala api, jadi jika Anda mengarahkan pancaran udara terkompresi di seberang nyala kompor oksigen, bau khas ozon akan ditemukan di udara.
Reaksi 3O2 → 2O3 sangat endotermik: 142 kJ harus dikeluarkan untuk menghasilkan 1 mol ozon. Reaksi sebaliknya berlangsung dengan pelepasan energi dan dilakukan dengan sangat mudah. Dengan demikian, ozon tidak stabil. Dengan tidak adanya pengotor, ozon gas terdekomposisi perlahan pada suhu 70° C dan cepat di atas 100° C. Laju dekomposisi ozon meningkat secara signifikan dengan adanya katalis. Mereka dapat berupa gas (misalnya, oksida nitrat, klorin), dan banyak zat padat (bahkan dinding bejana). Oleh karena itu, ozon murni sulit diperoleh, dan bekerja dengannya berbahaya karena kemungkinan ledakan.
Tidak mengherankan bahwa selama beberapa dekade setelah penemuan ozon, bahkan konstanta fisik dasarnya tidak diketahui: untuk waktu yang lama tidak ada yang berhasil mendapatkan ozon murni. Seperti yang ditulis D.I. Mendeleev dalam bukunya Fundamentals of Chemistry, “untuk semua metode pembuatan ozon gas, kandungan oksigennya selalu tidak signifikan, biasanya hanya beberapa persepuluh persen, jarang 2%, dan hanya pada suhu yang sangat rendah ia mencapai 20%.” Baru pada tahun 1880, ilmuwan Prancis J. Gotfeil dan P. Chappui memperoleh ozon dari oksigen murni pada suhu minus 23 ° C. Ternyata di lapisan tebal ozon memiliki warna biru yang indah. Ketika oksigen terozonisasi yang didinginkan secara perlahan dikompresi, gas berubah menjadi biru tua, dan setelah pelepasan tekanan yang cepat, suhu turun lebih jauh dan tetesan ozon cair berwarna ungu tua terbentuk. Jika gas tidak didinginkan atau dikompresi dengan cepat, maka ozon seketika, dengan kilatan kuning, berubah menjadi oksigen.
Kemudian, metode yang nyaman untuk sintesis ozon dikembangkan. Jika larutan pekat asam perklorat, fosfat atau asam sulfat dikenai elektrolisis dengan anoda dingin yang terbuat dari platinum atau timbal(IV) oksida, maka gas yang dilepaskan di anoda akan mengandung hingga 50% ozon. Konstanta fisik ozon juga disempurnakan. Ini mencair jauh lebih ringan daripada oksigen pada -112°C (oksigen pada -183°C). Pada –192,7°C, ozon membeku. Ozon padat berwarna biru-hitam.
Eksperimen dengan ozon berbahaya. Gas ozon mampu meledak jika konsentrasinya di udara melebihi 9%. Ozon cair dan padat meledak dengan lebih mudah, terutama bila bersentuhan dengan zat pengoksidasi. Ozon dapat disimpan pada suhu rendah dalam bentuk larutan dalam hidrokarbon terfluorinasi (freon). Solusi ini berwarna biru.
Sifat kimia ozon
Ozon dicirikan oleh reaktivitas yang sangat tinggi. Ozon adalah salah satu agen pengoksidasi terkuat dan lebih rendah dalam hal ini hanya untuk fluor dan oksigen fluorida OF2. Prinsip aktif ozon sebagai oksidator adalah atom oksigen, yang terbentuk selama peluruhan molekul ozon. Oleh karena itu, bertindak sebagai agen pengoksidasi, molekul ozon, sebagai suatu peraturan, "menggunakan" hanya satu atom oksigen, sedangkan dua lainnya dilepaskan dalam bentuk oksigen bebas, misalnya, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Banyak senyawa lain dioksidasi dengan cara yang sama. Namun, ada pengecualian ketika molekul ozon menggunakan ketiga atom oksigen yang dimilikinya untuk oksidasi, misalnya 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.
Perbedaan yang sangat penting antara ozon dan oksigen adalah bahwa ozon sudah menunjukkan sifat pengoksidasi pada suhu kamar. Misalnya, PbS dan Pb(OH)2 tidak bereaksi dengan oksigen dalam kondisi normal, sedangkan dengan adanya ozon, sulfida diubah menjadi PbSO4, dan hidroksida menjadi PbO2. Jika larutan amonia pekat dituangkan ke dalam bejana dengan ozon, asap putih akan muncul - ini adalah amonia yang teroksidasi ozon untuk membentuk amonium nitrit NH4NO2. Ciri khusus ozon adalah kemampuannya untuk “menghitamkan” benda-benda perak dengan pembentukan AgO dan Ag2O3.
Dengan mengikat satu elektron dan berubah menjadi ion negatif O3–, molekul ozon menjadi lebih stabil. "Garam ozonat" atau ozonida yang mengandung anion seperti itu telah dikenal sejak lama - mereka dibentuk oleh semua logam alkali kecuali litium, dan stabilitas ozonida meningkat dari natrium menjadi cesium. Beberapa ozonida dari logam alkali tanah juga dikenal, misalnya Ca(O3)2. Jika aliran gas ozon diarahkan ke permukaan alkali kering padat, kerak oranye-merah terbentuk yang mengandung ozonida, misalnya, 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Pada saat yang sama, alkali padat secara efektif mengikat air, yang mencegah ozonida dari hidrolisis langsung. Namun, dengan kelebihan air, ozonida terurai dengan cepat: 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2. Dekomposisi juga terjadi selama penyimpanan: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonida sangat larut dalam amonia cair, yang memungkinkan untuk mengisolasi mereka di bentuk murni dan mempelajari sifat-sifatnya.
Zat organik yang bersentuhan dengan ozon, biasanya dihancurkan. Jadi, ozon, tidak seperti klorin, mampu membelah cincin benzena. Saat bekerja dengan ozon, Anda tidak dapat menggunakan tabung dan selang karet - mereka akan langsung "bocor". Ozon bereaksi dengan senyawa organik dengan pelepasan sejumlah besar energi. Misalnya, eter, alkohol, kapas yang dibasahi dengan terpentin, metana, dan banyak zat lainnya menyala secara spontan ketika bersentuhan dengan udara yang terozonisasi, dan pencampuran ozon dengan etilen menyebabkan ledakan yang kuat.
Penggunaan ozon.
Ozon tidak selalu "membakar" bahan organik; dalam beberapa kasus dimungkinkan untuk melakukan reaksi spesifik dengan ozon yang sangat encer. Misalnya, ozonasi asam oleat (ditemukan dalam jumlah besar dalam minyak nabati) menghasilkan asam azelaic HOOC(CH2)7COOH, yang digunakan untuk memproduksi minyak pelumas berkualitas tinggi, serat sintetis, dan plasticizer untuk plastik. Demikian pula, asam adipat diperoleh, yang digunakan dalam sintesis nilon. Pada tahun 1855, Schönbein menemukan reaksi senyawa tak jenuh yang mengandung ikatan rangkap C=C dengan ozon, tetapi baru pada tahun 1925 ahli kimia Jerman H. Staudinger menetapkan mekanisme reaksi ini. Molekul ozon menambah ikatan rangkap untuk membentuk ozonida, kali ini organik, dan atom oksigen menggantikan salah satu ikatan C=C, dan gugus –О–О– menggantikan yang lain. Meskipun beberapa ozonida organik telah diisolasi dalam bentuk murni (misalnya, etilena ozonida), reaksi ini biasanya dilakukan dalam larutan encer, karena ozonida dalam keadaan bebas adalah bahan peledak yang sangat tidak stabil. Reaksi ozonasi senyawa tak jenuh sangat dihormati di antara ahli kimia organik; tugas dengan reaksi ini sering ditawarkan bahkan pada olimpiade sekolah. Faktanya adalah bahwa ketika ozonida didekomposisi oleh air, dua molekul aldehida atau keton terbentuk, yang mudah diidentifikasi dan selanjutnya membentuk struktur senyawa tak jenuh asli. Jadi, pada awal abad ke-20, ahli kimia menetapkan struktur banyak senyawa organik penting, termasuk senyawa alami, yang mengandung ikatan C=C.
Bidang penting penerapan ozon adalah desinfeksi air minum. Biasanya air diklorinasi. Namun, beberapa kotoran di dalam air di bawah aksi klorin diubah menjadi senyawa dengan bau yang sangat tidak menyenangkan. Oleh karena itu, telah lama diusulkan untuk menggantikan klorin dengan ozon. Air ozonasi tidak berbau atau berasa asing; ketika banyak senyawa organik sepenuhnya teroksidasi dengan ozon, hanya karbon dioksida dan air yang terbentuk. Memurnikan dengan ozon dan air limbah. Produk oksidasi ozon bahkan polutan seperti fenol, sianida, surfaktan, sulfit, kloramin adalah senyawa yang tidak berbahaya, tidak berwarna dan tidak berbau. Kelebihan ozon dengan cepat terurai dengan pembentukan oksigen. Namun, ozonasi air lebih mahal daripada klorinasi; selain itu, ozon tidak dapat diangkut dan harus diproduksi di lokasi.
Ozon di atmosfer.
Tidak banyak ozon di atmosfer Bumi - 4 miliar ton, mis. rata-rata hanya 1 mg/m3. Konsentrasi ozon meningkat dengan jarak dari permukaan bumi dan mencapai maksimum di stratosfer, pada ketinggian 20-25 km - ini adalah "lapisan ozon". Jika semua ozon dari atmosfer terkumpul di permukaan bumi pada tekanan normal, Anda mendapatkan lapisan dengan ketebalan hanya sekitar 2-3 mm. Dan sejumlah kecil ozon di udara sebenarnya memberikan kehidupan di Bumi. Ozon menciptakan " layar pelindung”, yang tidak mentransmisikan sinar ultraviolet keras ke permukaan bumi sinar matahari merusak semua makhluk hidup.
Dalam beberapa dekade terakhir, banyak perhatian telah diberikan pada munculnya apa yang disebut "lubang ozon" - daerah dengan kandungan ozon stratosfer yang berkurang secara signifikan. Melalui perisai "bocor" seperti itu, radiasi ultraviolet Matahari yang lebih keras mencapai permukaan bumi. Oleh karena itu, para ilmuwan telah lama memantau ozon di atmosfer. Pada tahun 1930, ahli geofisika Inggris S. Chapman mengusulkan skema empat reaksi untuk menjelaskan konsentrasi konstan ozon di stratosfer (reaksi ini disebut siklus Chapman, di mana M berarti atom atau molekul yang membawa energi berlebih):
O2 → 2O
O + O + M → O2 + M
O + O3 → 2O2
O3 → O2 + O.
Reaksi pertama dan keempat dari siklus ini adalah fotokimia, mereka berada di bawah aksi radiasi sinar matahari. Untuk penguraian molekul oksigen menjadi atom, diperlukan radiasi dengan panjang gelombang kurang dari 242 nm, sedangkan ozon meluruh ketika cahaya diserap di wilayah 240–320 nm (reaksi terakhir hanya melindungi kita dari ultraviolet keras, karena oksigen tidak menyerap di wilayah spektral ini). Dua reaksi yang tersisa adalah termal, yaitu. pergi tanpa aksi cahaya. Sangat penting bahwa reaksi ketiga yang mengarah pada hilangnya ozon memiliki energi aktivasi; ini berarti bahwa laju reaksi semacam itu dapat ditingkatkan dengan aksi katalis. Ternyata, katalis utama untuk kerusakan ozon adalah oksida nitrat NO. Itu terbentuk di atmosfer atas dari nitrogen dan oksigen di bawah pengaruh radiasi matahari yang paling parah. Begitu berada di ozonosfer, ia memasuki siklus dua reaksi O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, akibatnya kandungannya di atmosfer tidak berubah, dan konsentrasi ozon stasioner berkurang. Ada siklus lain yang mengarah pada penurunan kandungan ozon di stratosfer, misalnya, dengan partisipasi klorin:
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.
Ozon juga dihancurkan oleh debu dan gas, yang dalam jumlah besar masuk ke atmosfer selama letusan gunung berapi. Baru-baru ini, telah disarankan bahwa ozon juga efektif dalam menghancurkan hidrogen yang dilepaskan dari kerak bumi. Totalitas semua reaksi pembentukan dan peluruhan ozon mengarah pada fakta bahwa masa hidup rata-rata molekul ozon di stratosfer adalah sekitar tiga jam.
Diasumsikan bahwa selain faktor alam, ada juga faktor buatan yang mempengaruhi lapisan ozon. Contoh yang terkenal adalah freon, yang merupakan sumber atom klorin. Freon adalah hidrokarbon di mana atom hidrogen digantikan oleh atom fluor dan klorin. Mereka digunakan dalam pendinginan dan untuk mengisi kaleng aerosol. Pada akhirnya, freon masuk ke udara dan perlahan naik lebih tinggi dan lebih tinggi dengan arus udara, akhirnya mencapai lapisan ozon. Mengurai di bawah aksi radiasi matahari, freon sendiri mulai menguraikan ozon secara katalitik. Belum diketahui secara pasti sejauh mana freon yang harus disalahkan atas "lubang ozon", dan, bagaimanapun, tindakan telah lama diambil untuk membatasi penggunaannya.
Perhitungan menunjukkan bahwa dalam 60-70 tahun konsentrasi ozon di stratosfer dapat berkurang 25%. Dan pada saat yang sama, konsentrasi ozon di lapisan permukaan - troposfer, akan meningkat, yang juga buruk, karena ozon dan produk transformasinya di udara beracun. Sumber utama ozon di troposfer adalah transfer ozon stratosfer dengan massa udara ke lapisan bawah. Sekitar 1,6 miliar ton memasuki lapisan dasar ozon setiap tahun. Masa pakai molekul ozon di bagian bawah atmosfer jauh lebih lama - lebih dari 100 hari, karena di lapisan permukaan ada lebih sedikit intensitas radiasi matahari ultraviolet yang merusak ozon. Biasanya, ada sangat sedikit ozon di troposfer: di udara segar yang bersih, konsentrasinya rata-rata hanya 0,016 g / l. Konsentrasi ozon di udara tidak hanya bergantung pada ketinggian, tetapi juga pada medan. Jadi, selalu ada lebih banyak ozon di atas lautan daripada di darat, karena ozon meluruh lebih lambat di sana. Pengukuran di Sochi menunjukkan bahwa udara di dekat pantai laut mengandung 20% lebih banyak ozon daripada di hutan yang berjarak 2 km dari pantai.
Manusia modern menghirup lebih banyak ozon daripada nenek moyang mereka. Alasan utamanya adalah peningkatan jumlah metana dan nitrogen oksida di udara. Dengan demikian, kandungan metana di atmosfer terus meningkat sejak pertengahan abad ke-19, ketika penggunaan gas alam dimulai. Dalam atmosfer yang tercemar nitrogen oksida, metana memasuki rantai transformasi kompleks yang melibatkan oksigen dan uap air, yang hasilnya dapat dinyatakan dengan persamaan CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Hidrokarbon lain juga dapat bertindak sebagai metana, misalnya, yang terkandung dalam gas buang mobil selama pembakaran bensin yang tidak sempurna. Akibatnya, di udara kota-kota besar selama beberapa dekade terakhir, konsentrasi ozon telah meningkat sepuluh kali lipat.
Selama ini diyakini bahwa selama badai petir, konsentrasi ozon di udara meningkat secara dramatis, karena petir berkontribusi pada konversi oksigen menjadi ozon. Faktanya, peningkatannya tidak signifikan, dan itu tidak terjadi selama badai petir, tetapi beberapa jam sebelumnya. Selama badai petir dan beberapa jam setelahnya, konsentrasi ozon menurun. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa sebelum badai petir terjadi percampuran vertikal yang kuat dari massa udara, sehingga sejumlah tambahan ozon berasal dari lapisan atas. Selain itu, sebelum badai petir, kekuatan medan listrik meningkat, dan kondisi diciptakan untuk pembentukan pelepasan korona di titik-titik berbagai objek, misalnya, ujung cabang. Ini juga berkontribusi pada pembentukan ozon. Dan kemudian, dengan perkembangan awan petir, arus udara naik yang kuat muncul di bawahnya, yang mengurangi kandungan ozon langsung di bawah awan.
Pertanyaan yang menarik adalah tentang kandungan ozon di udara hutan jenis konifera. Misalnya, dalam Kursus Kimia Anorganik oleh G. Remy, orang dapat membaca bahwa “udara terozonisasi dari hutan jenis konifera” adalah sebuah fiksi. Apakah begitu? Tidak ada tanaman yang memancarkan ozon, tentu saja. Tetapi tanaman, terutama tumbuhan runjung, mengeluarkan banyak senyawa organik yang mudah menguap ke udara, termasuk hidrokarbon tak jenuh dari kelas terpen (ada banyak di terpentin). Jadi, pada hari yang panas, sebatang pohon pinus melepaskan 16 mikrogram terpen per jam untuk setiap gram berat kering jarum. Terpen diisolasi tidak hanya oleh tumbuhan runjung, tetapi juga oleh beberapa spesies pohon gugur di antaranya adalah poplar dan eucalyptus. Dan beberapa pohon tropis mampu melepaskan 45 mikrogram terpen per 1 g massa daun kering per jam. Akibatnya, satu hektar hutan jenis konifera dapat melepaskan hingga 4 kg bahan organik per hari, dan sekitar 2 kg hutan gugur. Luas hutan Bumi adalah jutaan hektar, dan semuanya melepaskan ratusan ribu ton berbagai hidrokarbon, termasuk terpen, per tahun. Dan hidrokarbon, seperti yang ditunjukkan dalam contoh metana, di bawah pengaruh radiasi matahari dan di hadapan pengotor lain berkontribusi pada pembentukan ozon. Eksperimen telah menunjukkan bahwa, dalam kondisi yang sesuai, terpen memang sangat aktif terlibat dalam siklus reaksi fotokimia atmosfer dengan pembentukan ozon. Jadi ozon di hutan jenis konifera bukanlah penemuan sama sekali, tetapi fakta eksperimental.
Ozon dan kesehatan.
Sungguh menyenangkan berjalan-jalan setelah badai petir! Udaranya bersih dan segar, semburannya yang menyegarkan seolah mengalir ke paru-paru tanpa usaha apa pun. “Baunya seperti ozon,” mereka sering mengatakan dalam kasus seperti itu. “Sangat baik untuk kesehatan.” Apakah begitu?
Dahulu, ozon memang dianggap bermanfaat bagi kesehatan. Tetapi jika konsentrasinya melebihi ambang batas tertentu, itu dapat menyebabkan banyak konsekuensi yang tidak menyenangkan. Tergantung pada konsentrasi dan waktu inhalasi, ozon menyebabkan perubahan pada paru-paru, iritasi pada selaput lendir mata dan hidung, sakit kepala, pusing, penurunan tekanan darah; ozon mengurangi daya tahan tubuh terhadap infeksi bakteri pada saluran pernapasan. Konsentrasi maksimum yang diizinkan di udara hanya 0,1 g/l, yang berarti bahwa ozon jauh lebih berbahaya daripada klorin! Jika Anda menghabiskan beberapa jam di dalam ruangan dengan konsentrasi ozon hanya 0,4 g / l, nyeri dada, batuk, insomnia mungkin muncul, ketajaman visual menurun. Jika Anda menghirup ozon untuk waktu yang lama pada konsentrasi lebih dari 2 g / l, konsekuensinya bisa lebih parah - hingga pingsan dan penurunan aktivitas jantung. Dengan kandungan ozon 8-9 g/l, edema paru terjadi setelah beberapa jam, yang penuh dengan kematian. Tetapi jumlah zat yang dapat diabaikan seperti itu biasanya sulit untuk dianalisis dengan metode kimia konvensional. Untungnya, seseorang merasakan keberadaan ozon bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah - sekitar 1 g / l, di mana kertas pati yodium tidak akan membiru. Bagi sebagian orang, bau ozon dalam konsentrasi kecil menyerupai bau klorin, bagi yang lain - belerang dioksida, bagi yang lain - bawang putih.
Bukan hanya ozon itu sendiri yang beracun. Dengan partisipasinya di udara, misalnya, terbentuk peroxyacetyl nitrate (PAN) CH3-CO-OONO2 - zat yang memiliki iritasi kuat, termasuk air mata, efek yang membuat sulit bernapas, dan dalam konsentrasi yang lebih tinggi menyebabkan kelumpuhan jantung. PAN adalah salah satu komponen dari apa yang disebut kabut fotokimia yang terbentuk di musim panas di udara yang tercemar (kata ini berasal dari bahasa Inggris smoke - smoke dan fog - fog). Konsentrasi ozon dalam kabut asap bisa mencapai 2 g/l, yaitu 20 kali lebih tinggi dari batas maksimum yang diizinkan. Juga harus diperhitungkan bahwa efek gabungan dari ozon dan nitrogen oksida di udara sepuluh kali lebih kuat daripada masing-masing zat secara terpisah. Tidak mengherankan bahwa akibat dari kabut asap seperti itu di kota-kota besar dapat menjadi bencana, terutama jika udara di atas kota tidak ditiup oleh "angin" dan terbentuklah zona stagnan. Jadi, di London pada tahun 1952, lebih dari 4.000 orang meninggal karena kabut asap dalam beberapa hari. Kabut asap di New York pada tahun 1963 menewaskan 350 orang. Cerita serupa ada di Tokyo, yang lain kota-kota besar. Tidak hanya orang menderita ozon atmosfer. Peneliti Amerika telah menunjukkan, misalnya, bahwa di daerah dengan kandungan ozon yang tinggi di udara, waktu layanan ban mobil dan produk karet lainnya berkurang secara signifikan.
Bagaimana cara mengurangi kandungan ozon di lapisan tanah? Mengurangi emisi metana ke atmosfer hampir tidak realistis. Masih ada cara lain - untuk mengurangi emisi nitrogen oksida, yang tanpanya siklus reaksi yang mengarah ke ozon tidak dapat berjalan. Jalur ini juga tidak mudah, karena nitrogen oksida dikeluarkan tidak hanya oleh mobil, tetapi juga (terutama) oleh pembangkit listrik termal.
Sumber ozon tidak hanya di jalan. Ini dibentuk di ruang x-ray, di ruang fisioterapi (sumbernya adalah lampu merkuri-kuarsa), selama pengoperasian mesin fotokopi (mesin fotokopi), printer laser (di sini alasan pembentukannya adalah pelepasan tegangan tinggi). Ozon adalah pendamping yang tak terelakkan untuk produksi perhydrol, pengelasan argon-arc. Untuk mengurangi efek berbahaya dari ozon, perlu untuk melengkapi kap dengan lampu ultraviolet, ventilasi ruangan yang baik.
Namun hampir tidak benar untuk menganggap ozon berbahaya bagi kesehatan. Itu semua tergantung pada konsentrasinya. Penelitian telah menunjukkan bahwa udara segar bersinar sangat lemah dalam gelap; alasan cahaya adalah reaksi oksidasi dengan partisipasi ozon. Cahaya juga diamati ketika air dikocok dalam labu, di mana oksigen yang diozonisasi diisi sebelumnya. Cahaya ini selalu dikaitkan dengan adanya sejumlah kecil kotoran organik di udara atau air. Saat mencampur udara segar dengan orang yang dihembuskan, intensitas cahaya meningkat sepuluh kali lipat! Dan ini tidak mengherankan: pengotor mikro dari etilen, benzena, asetaldehida, formaldehida, aseton, dan asam format ditemukan di udara yang dihembuskan. Mereka "disorot" oleh ozon. Pada saat yang sama, "basi", yaitu. Benar-benar tanpa ozon, meskipun sangat bersih, udara tidak menyebabkan pancaran, dan seseorang merasakannya sebagai "basi". Udara seperti itu dapat dibandingkan dengan air suling: sangat murni, praktis tidak mengandung kotoran, dan berbahaya untuk diminum. Jadi tidak adanya ozon di udara, tampaknya, juga tidak menguntungkan bagi manusia, karena meningkatkan kandungan mikroorganisme di dalamnya, menyebabkan akumulasi. zat berbahaya dan bau tidak sedap yang merusak ozon. Dengan demikian, menjadi jelas kebutuhan akan ventilasi ruangan yang teratur dan jangka panjang, bahkan jika tidak ada orang di dalamnya: lagipula, ozon yang memasuki ruangan tidak bertahan lama di dalamnya - sebagian terurai , dan sebagian besar mengendap (menyerap) di dinding dan permukaan lainnya. Sulit untuk mengatakan berapa banyak ozon yang harus ada di dalam ruangan. Namun, dalam konsentrasi minimal, ozon mungkin diperlukan dan berguna.
Ilya Leenson
Apa rumus ozon? Mari kita coba mencari tahu bersama ciri khas kimia ini.
Modifikasi alotropik oksigen
Rumus molekul ozon dalam kimia O 3 . Berat molekul relatifnya adalah 48. Senyawa ini mengandung tiga atom O. Karena rumus oksigen dan ozon mencakup unsur kimia yang sama, mereka disebut modifikasi alotropik dalam kimia.
Properti fisik
Dalam kondisi normal, rumus kimia ozon adalah zat gas dengan bau tertentu dan warna biru muda. Di alam, senyawa kimia ini dapat dirasakan saat berjalan melalui hutan pinus setelah badai petir. Karena rumus ozon adalah O3, maka ia 1,5 kali lebih berat dari oksigen. Dibandingkan dengan O2, kelarutan ozon jauh lebih tinggi. Pada suhu nol, 49 volume mudah larut dalam 100 volume air. Dalam konsentrasi kecil, zat tersebut tidak memiliki sifat toksisitas, ozon adalah racun hanya dalam volume yang signifikan. Konsentrasi maksimum yang diijinkan dianggap 5% dari jumlah O 3 di udara. Dalam kasus pendinginan yang kuat, mudah mencair, dan ketika suhu turun ke -192 derajat, itu menjadi padat.
Di alam
Molekul ozon, formula yang disajikan di atas, terbentuk di alam selama pelepasan petir dari oksigen. Selain itu, O3 terbentuk selama oksidasi resin tumbuhan runjung, itu menghancurkan mikroorganisme berbahaya, dianggap bermanfaat bagi manusia.
Mendapatkan di laboratorium
Bagaimana Anda bisa mendapatkan ozon? Suatu zat yang rumusnya adalah O 3 dibentuk dengan melewatkan muatan listrik melalui oksigen kering. Prosesnya dilakukan dalam perangkat khusus - ozonator. Ini didasarkan pada dua tabung kaca yang dimasukkan satu ke yang lain. Di dalam ada batang logam, di luar ada spiral. Setelah terhubung ke koil tegangan tinggi, pelepasan terjadi antara tabung luar dan dalam, dan oksigen diubah menjadi ozon. Unsur yang rumusnya disajikan sebagai senyawa dengan ikatan polar kovalen menegaskan alotropi oksigen.
Proses mengubah oksigen menjadi ozon adalah reaksi endotermik yang melibatkan biaya energi yang signifikan. Karena reversibilitas transformasi ini, dekomposisi ozon diamati, yang disertai dengan penurunan energi sistem.
Sifat kimia
Rumus untuk ozon menjelaskan kekuatan pengoksidasinya. Ia mampu berinteraksi dengan berbagai zat, sambil kehilangan atom oksigen. Misalnya, dalam reaksi dengan kalium iodida dalam media berair, oksigen dilepaskan dan yodium bebas terbentuk.
Rumus molekul ozon menjelaskan kemampuannya untuk bereaksi dengan hampir semua logam. Pengecualiannya adalah emas dan platinum. Misalnya, setelah melewati perak metalik melalui ozon, penghitamannya diamati (oksida terbentuk). Di bawah aksi zat pengoksidasi kuat ini, penghancuran karet diamati.
Di stratosfer, ozon terbentuk karena aksi radiasi UV dari Matahari, membentuk lapisan ozon. Cangkang ini melindungi permukaan planet dari efek negatif radiasi matahari.
Efek biologis pada tubuh
Meningkatnya kemampuan pengoksidasi zat gas ini, pembentukan radikal oksigen bebas menunjukkan bahayanya bagi tubuh manusia. Apa bahaya yang bisa ditimbulkan ozon terhadap seseorang? Ini merusak dan mengiritasi jaringan organ pernapasan.
Ozon bekerja pada kolesterol yang terkandung dalam darah, menyebabkan aterosklerosis. Dengan tinggal lama seseorang di lingkungan yang mengandung peningkatan konsentrasi ozon, infertilitas pria berkembang.
Di negara kita, zat pengoksidasi ini termasuk dalam kelas zat berbahaya pertama (berbahaya). Rata-rata MPC hariannya tidak boleh melebihi 0,03 mg per meter kubik.
Toksisitas ozon, kemungkinan penggunaannya untuk penghancuran bakteri dan jamur, secara aktif digunakan untuk desinfeksi. Ozon stratosfer adalah pelindung yang sangat baik untuk kehidupan duniawi dari radiasi ultraviolet.
Tentang manfaat dan bahaya ozon
Zat ini terdapat di dua lapisan atmosfer bumi. Ozon troposfer berbahaya bagi makhluk hidup, memiliki efek negatif pada tanaman, pohon, dan merupakan komponen kabut asap perkotaan. Ozon stratosfer membawa manfaat tertentu bagi seseorang. Memecahnya menjadi larutan air tergantung pada pH, suhu, kualitas media. Dalam praktik medis, air ozonisasi dengan berbagai konsentrasi digunakan. Terapi ozon melibatkan kontak langsung zat ini dengan tubuh manusia. Teknik ini pertama kali digunakan pada abad kesembilan belas. Peneliti Amerika menganalisis kemampuan ozon untuk mengoksidasi mikroorganisme berbahaya dan merekomendasikan agar dokter menggunakan zat ini dalam pengobatan pilek.
Di negara kita, terapi ozon mulai digunakan hanya pada akhir abad terakhir. Untuk tujuan terapeutik, zat pengoksidasi ini menunjukkan karakteristik bioregulator yang kuat, yang mampu meningkatkan efektivitas metode tradisional, serta membuktikan dirinya sebagai obat yang efektif. cara mandiri. Setelah perkembangan teknologi terapi ozon, dokter memiliki kesempatan untuk secara efektif menangani banyak penyakit. Dalam neurologi, kedokteran gigi, ginekologi, terapi, spesialis menggunakan zat ini untuk melawan berbagai infeksi. Terapi ozon dicirikan oleh kesederhanaan metode, keefektifannya, tolerabilitas yang sangat baik, kurangnya efek samping, biaya rendah.
Kesimpulan
Ozon adalah oksidator kuat yang mampu melawan mikroba berbahaya. Properti ini banyak digunakan dalam pengobatan modern. Dalam terapi domestik, ozon digunakan sebagai agen anti-inflamasi, imunomodulator, antivirus, bakterisida, anti-stres, sitostatik. Karena kemampuannya untuk memulihkan gangguan metabolisme oksigen, ia memberikan peluang yang sangat baik untuk pengobatan terapeutik dan profilaksis.
Di antara metode inovatif berdasarkan kemampuan pengoksidasi senyawa ini, kami menyoroti pemberian zat ini secara intramuskular, intravena, subkutan. Misalnya, pengobatan luka baring, lesi kulit jamur, luka bakar, dengan campuran oksigen dan ozon diakui sebagai teknik yang efektif.
Dalam konsentrasi tinggi, ozon dapat digunakan sebagai agen hemostatik. Pada konsentrasi rendah, itu mempromosikan perbaikan, penyembuhan, epitelisasi. Zat ini, dilarutkan dalam garam, adalah alat yang sangat baik untuk rehabilitasi rahang. Dalam pengobatan Eropa modern, autohemoterapi kecil dan besar telah tersebar luas. Kedua metode dikaitkan dengan pengenalan ozon ke dalam tubuh, menggunakan kemampuan pengoksidasinya.
Dalam kasus autohemoterapi besar, larutan ozon dengan konsentrasi tertentu disuntikkan ke dalam pembuluh darah pasien. Autohemoterapi kecil ditandai dengan injeksi intramuskular darah ozonisasi. Selain obat-obatan, zat pengoksidasi kuat ini diminati dalam produksi kimia.
Ozon adalah gas. Tidak seperti banyak lainnya, itu tidak transparan, tetapi memiliki warna yang khas dan bahkan bau. Itu hadir di atmosfer kita dan merupakan salah satu komponen terpentingnya. Berapa kerapatan ozon, massanya, dan sifat lainnya? Apa perannya dalam kehidupan planet ini?
gas biru
Dalam kimia, ozon tidak memiliki tempat terpisah dalam tabel periodik. Ini karena itu bukan elemen. Ozon adalah modifikasi alotropik atau variasi oksigen. Seperti pada O2, molekulnya hanya terdiri dari atom oksigen, tetapi tidak memiliki dua, tetapi tiga. Oleh karena itu, rumus kimianya terlihat seperti O3.
Ozon adalah gas biru. Ini memiliki bau tajam yang berbeda yang mengingatkan pada klorin jika konsentrasinya terlalu tinggi. Apakah Anda ingat aroma kesegaran di tengah hujan? Ini adalah ozon. Berkat properti ini, ia mendapatkan namanya, karena dari bahasa Yunani kuno "ozon" adalah "bau".
Molekul gas bersifat polar, atom-atom di dalamnya terhubung pada sudut 116,78°. Ozon terbentuk ketika atom oksigen bebas terikat pada molekul O2. Ini terjadi selama berbagai reaksi, misalnya, oksidasi fosfor, pelepasan listrik, atau penguraian peroksida, di mana atom oksigen dilepaskan.
Sifat ozon
Pada kondisi normal ozon ada pada berat molekul hampir 48 g/mol. Diamagnetik, yaitu tidak dapat ditarik oleh magnet, seperti perak, emas, atau nitrogen. Kepadatan ozon adalah 2,1445 g/dm³.
Dalam keadaan padat, ozon memperoleh warna hitam kebiruan, dalam keadaan cair, warna nila mendekati ungu. Titik didihnya adalah 111,8 derajat Celcius. Pada suhu nol derajat, ia larut dalam air (hanya dalam air murni) sepuluh kali lebih baik daripada oksigen. Ini bercampur dengan baik dengan nitrogen, fluor, argon, dan dalam kondisi tertentu dengan oksigen.
Di bawah aksi sejumlah katalis, ia mudah teroksidasi, sambil melepaskan atom oksigen bebas. Terhubung dengan itu, itu segera menyala. Zat tersebut mampu mengoksidasi hampir semua logam. Hanya platinum dan emas yang tidak menerima tindakannya. Ini menghancurkan berbagai senyawa organik dan aromatik. Setelah kontak dengan amonia, ia membentuk amonium nitrit, menghancurkan ikatan karbon rangkap.
Berada di atmosfer dalam konsentrasi tinggi, ozon terurai secara spontan. Dalam hal ini, panas dilepaskan dan molekul O2 terbentuk. Semakin tinggi konsentrasinya, semakin kuat reaksi pelepasan panas. Ketika kandungan ozon lebih dari 10%, itu disertai dengan ledakan. Dengan meningkatnya suhu dan penurunan tekanan, atau kontak dengan zat organik, penguraian O3 terjadi lebih cepat.
Sejarah penemuan
Dalam kimia, ozon tidak dikenal sampai abad ke-18. Ditemukan pada tahun 1785 berkat bau yang didengar fisikawan Van Marum di sebelah mesin elektrostatik yang berfungsi. 50 tahun kemudian tidak muncul dengan cara apa pun percobaan ilmiah dan penelitian.
Ilmuwan Christian Schönbein mempelajari oksidasi fosfor putih pada tahun 1840. Selama percobaan, ia berhasil mengisolasi zat yang tidak diketahui, yang disebutnya "ozon". Ahli kimia mulai mempelajari sifat-sifatnya dan menjelaskan metode untuk mendapatkan gas yang baru ditemukan.
Segera, ilmuwan lain bergabung dengan penelitian zat tersebut. Fisikawan terkenal Nikola Tesla bahkan membangun yang pertama dalam sejarah.Penggunaan industri O3 dimulai pada akhir abad ke-19 dengan munculnya instalasi pertama untuk memasok air minum ke rumah-rumah. Bahan itu digunakan untuk desinfeksi.
Ozon di atmosfer
Bumi kita dikelilingi oleh cangkang udara yang tak terlihat - atmosfer. Tanpa itu, kehidupan di planet ini tidak mungkin. Komponen udara atmosfer: oksigen, ozon, nitrogen, hidrogen, metana, dan gas lainnya.
Dengan sendirinya, ozon tidak ada dan hanya terjadi sebagai akibat dari reaksi kimia. Dekat dengan permukaan bumi, itu terbentuk karena pelepasan listrik dari petir selama badai petir. Secara tidak wajar, itu muncul karena emisi gas buang dari mobil, pabrik, asap bensin, dan aksi pembangkit listrik termal.
Ozon di lapisan bawah atmosfer disebut permukaan atau troposfer. Ada juga yang stratosfer. Itu terjadi di bawah pengaruh radiasi ultraviolet yang berasal dari matahari. Itu terbentuk pada jarak 19-20 kilometer di atas permukaan planet dan membentang hingga ketinggian 25-30 kilometer.
O3 stratosfer membentuk lapisan ozon planet ini, yang melindunginya dari radiasi matahari yang kuat. Ini menyerap sekitar 98% radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang yang cukup untuk menyebabkan kanker dan luka bakar.
Penggunaan zat
Ozon adalah pengoksidasi dan perusak yang sangat baik. Properti ini telah lama digunakan untuk menjernihkan air minum. Zat tersebut memiliki efek merugikan pada bakteri dan virus yang berbahaya bagi manusia, dan ketika teroksidasi, ia sendiri berubah menjadi oksigen yang tidak berbahaya.
Ini bahkan dapat membunuh organisme yang tahan klorin. Selain itu, digunakan untuk membersihkan air limbah dari destruktif menjadi lingkungan produk minyak bumi, sulfida, fenol, dll. Praktik semacam itu umum terjadi terutama di Amerika Serikat dan beberapa negara Eropa.
Ozon digunakan dalam pengobatan untuk desinfeksi instrumen, dalam industri digunakan untuk memutihkan kertas, memurnikan minyak, dan memperoleh berbagai zat. Penggunaan O3 untuk memurnikan udara, air dan bangunan disebut ozonasi.
Ozon dan manusia
Terlepas dari semua mereka fitur yang bermanfaat, ozon bisa berbahaya bagi manusia. Jika ada lebih banyak gas di udara daripada yang dapat ditoleransi seseorang, keracunan tidak dapat dihindari. Di Rusia, tingkat yang diizinkan adalah 0,1 g / l.
Jika batas ini terlampaui, gejala khas muncul keracunan kimia seperti sakit kepala, iritasi mukosa, pusing. Ozon mengurangi daya tahan tubuh terhadap infeksi yang ditularkan melalui saluran pernapasan, dan juga mengurangi tekanan darah. Pada konsentrasi gas di atas 8-9 g / l, edema paru dan bahkan kematian mungkin terjadi.
Pada saat yang sama, sangat mudah untuk mengenali ozon di udara. Bau "kesegaran", klorin atau "udang karang" (seperti yang diklaim Mendeleev) jelas terdengar bahkan dengan kandungan zat yang rendah.
Ozon adalah bentuk aktif dari oksigen. Molekul ozon terdiri dari tiga atom oksigen. Rumus ozon adalah O 3 , berat molekul adalah 48. Dalam hal efek bakterisida, ozon 3-6 kali lebih kuat dari radiasi ultraviolet dan 400-600 kali lebih kuat dari klorin. Ozon dapat diperoleh dari oksigen diatomik melalui ionisasi dan pelepasan gas tegangan tinggi. Saat ini, ozon digunakan tidak hanya untuk memurnikan dan mendisinfeksi udara dan air, tetapi juga untuk menghilangkan racun dari makanan. Masyarakat dunia telah mengakui ozon sebagai zat bakterisida yang paling ramah lingkungan, populer dan efektif.
Bau ozon terasa setelah badai petir. Juga, ozon adalah salah satu lapisan atmosfer bumi yang paling penting, menyerap radiasi ultraviolet yang berbahaya. Karena kurangnya ozon, lubang ozon muncul, yang mengancam kepunahan semua makhluk hidup. Namun, ini tidak semua.
Ozon yang diproduksi secara sintetis banyak digunakan dalam pengobatan. Ini digunakan dalam pengobatan berbagai penyakit, dan juga memperlambat proses penuaan. Saat ini, terapi ozon digunakan di banyak institusi medis dan salon kecantikan.
Kami semua di sekolah dalam pelajaran kimia dijelaskan bahwa penemu ozon adalah fisikawan Belanda M. van Marum (1785). Namun, zat ini hanya diperoleh pada tahun 1839 oleh fisikawan Jerman K.F. Schönbein dengan elektrolisis air. Dia juga memberi zat itu nama - ozon (dari bahasa Yunani kuno - berbau). Dan namanya sangat sesuai dengan sifat-sifat ozon, karena. aromanya sudah jelas terasa pada kandungan 7% di udara.
Ozon adalah molekul oksigen paling stabil kedua. Tidak seperti oksigen diatomik biasa, molekul ozon terdiri dari tiga atom, dan memiliki jarak antar atom yang besar (sekitar 128 angstrom, sedangkan jarak antar atom dalam oksigen diatomik adalah 121 angstrom).
Dalam kondisi normal, ozon adalah zat gas biru. Massanya lebih besar dari massa udara. Satu liter gas memiliki berat 2,15 gram. Konsentrasi maksimum O 3 yang diperbolehkan di udara adalah 0,1 g / l. Suhu transisi ke keadaan gas pada 100 kPa adalah -112 derajat Celcius, dan titik leleh dalam kondisi yang sama adalah -193 derajat. Pertama kali aplikasi praktis ozon tidak ditemukan. Namun, pada awal abad ke-20, para ilmuwan menemukan sifat antibakteri, yang langsung menarik minat para profesional medis.
Campuran ozon dan oksigen mulai digunakan dalam pengobatan tuberkulosis, anemia, pneumonia. Dalam Perang Dunia 1 - untuk desinfeksi abses dan luka bernanah. Pada 1930-an, gas ini sudah banyak digunakan dalam praktik bedah.
Dengan ditemukannya antibiotik, jangkauan aplikasi ozon telah menurun. Pada awalnya tampaknya antibiotik adalah sarana terbaik untuk pengobatan penyakit menular. Setelah beberapa waktu, ditemukan bahwa antibiotik menyebabkan sejumlah efek samping, dan seiring waktu, mikroorganisme menjadi toleran terhadapnya. Dan kemudian ozon mulai kembali ke pengobatan.
Studi baru tentang sifat-sifat ozon telah membawa sejumlah fakta Menarik. Ternyata dengan kontak langsung, zat ini menghancurkan semua jenis mikroorganisme yang diketahui (termasuk virus). Selain itu, tidak seperti banyak antiseptik yang merusak jaringan, ozon tidak merusak jaringan epitel, karena. sel manusia dilengkapi dengan sistem pertahanan antioksidan (tidak seperti sel bakteri dan virus). Ozon juga ada di semua keadaan agregasi. Hal ini membuat penggunaannya sangat nyaman dan memungkinkan para ilmuwan untuk menemukan metode baru penerapannya. Saat ini, tidak hanya campuran ozon dan oksigen yang digunakan, yang memengaruhi peradangan. Solusi ozon disuntikkan ke dalam aliran darah. Injeksi campuran ozon dan oksigen ke dalam sendi dan titik akupunktur dilakukan.
Namun, periode keberadaan ozon dalam kondisi normal sangat singkat. Oleh karena itu, zat tersebut digunakan segera setelah diterima.
Penggunaan ozon untuk keperluan medis dimulai dengan campuran gas ozon dan oksigen. Sekarang campuran ini digunakan terutama secara eksternal. Air ozonated dan minyak ozonated juga diterapkan secara eksternal. Terlepas dari bentuk penggunaan ozon, itu diterapkan pada area epitel yang terinfeksi. Campuran gas ozon dan oksigen juga digunakan dalam praktik bedah - untuk mencegah infeksi dan nanah jaringan. Jumlah ozon dalam sediaan tidak tetap. Dalam campuran ozon dengan oksigen, konsentrasinya adalah 3-80 g/ml. Campuran ozon-oksigen secara instan menghancurkan semua jenis mikroorganisme dan secara efektif menghentikan pendarahan - digunakan untuk mengobati luka yang sangat terinfeksi dan luka yang tidak sembuh dengan baik, serta untuk nekrosis jaringan lunak, gangren, dan luka bakar. Konsentrasi rendah memiliki efek yang sangat menguntungkan - mereka merangsang pertumbuhan sel epitel baru dan penyembuhan lesi.
Namun, ozon digunakan tidak hanya untuk menghancurkan mikroorganisme. Dalam jumlah kecil, dapat mempengaruhi kekebalan lokal seseorang, merangsang leukosit untuk mendeteksi dan menghancurkan benda asing. Terapi ozon merangsang suplai oksigen ke semua sel dan jaringan. Begitu berada di dalam darah, zat ini merangsang sel darah merah untuk menghasilkan enzim khusus yang memastikan kekuatan ikatan antara hemoglobin dan oksigen diatomik. Berkat enzim ini, hemoglobin secara efektif memasok oksigen ke sel dan jaringan.
Karena peningkatan jumlah oksigen, kapiler terkecil diperkuat. Aliran darah di jaringan membaik, penyembuhan luka lebih cepat.
pengantar
Ozon adalah zat sederhana, modifikasi alotropik oksigen. Tidak seperti oksigen, molekul ozon terdiri dari tiga atom. Dalam kondisi normal, itu adalah gas peledak yang berbau tajam berwarna biru, dan memiliki sifat pengoksidasi yang kuat.
Ozon adalah komponen permanen atmosfer bumi dan memainkan peran penting dalam menopang kehidupan di atasnya. Di lapisan permukaan atmosfer bumi, konsentrasi ozon meningkat tajam. Keadaan keseluruhan ozon di atmosfer adalah variabel dan berfluktuasi dengan musim. Ozon atmosfer memainkan peran kunci dalam mempertahankan kehidupan di bumi. Ini melindungi Bumi dari efek merusak dari peran tertentu radiasi matahari, sehingga berkontribusi pada pelestarian kehidupan di planet ini.
Dengan demikian, perlu untuk mengetahui apa efek ozon pada jaringan biologis.
Sifat umum ozon
Ozon adalah modifikasi alotropik oksigen yang terdiri dari molekul O 3 triatomik. Molekulnya diamagnetik dan memiliki bentuk sudut. Ikatan dalam molekul terdelokalisasi, tiga pusat.
Beras. 1 Struktur ozon
Keduanya koneksi o-o dalam satu molekul ozon memiliki panjang yang sama yaitu 1,272 angstrom. Sudut antara ikatan adalah 116,78°. atom oksigen pusat sp²-hibridisasi, memiliki satu pasangan elektron bebas. Molekulnya polar, momen dipolnya 0,5337 D.
Sifat ikatan kimia dalam ozon menentukan ketidakstabilannya (setelah waktu tertentu, ozon secara spontan berubah menjadi oksigen: 2O3 -> 3O2) dan kemampuan pengoksidasi yang tinggi (ozon mampu melakukan sejumlah reaksi di mana molekul oksigen tidak masuk). Efek oksidasi ozon pada zat organik dikaitkan dengan pembentukan radikal: RH + O3 RO2 + OH
Radikal ini memulai reaksi berantai radikal dengan molekul bioorganik (lipid, protein, asam nukleat), yang menyebabkan kematian sel. Penggunaan ozon untuk mensterilkan air minum didasarkan pada kemampuannya membunuh kuman. Ozon juga tidak acuh terhadap organisme yang lebih tinggi. Paparan yang terlalu lama ke atmosfer yang mengandung ozon (misalnya, ruang fisioterapi dan iradiasi kuarsa) dapat menyebabkan kerusakan parah. sistem saraf. Oleh karena itu, ozon dalam dosis besar merupakan gas beracun. Konsentrasi maksimum yang diizinkan di udara area kerja adalah 0,0001 mg / liter. polusi ozon lingkungan udara terjadi selama ozonasi air, karena kelarutannya yang rendah.
Sejarah penemuan.
Ozon pertama kali ditemukan pada tahun 1785 oleh fisikawan Belanda M. van Marum dengan karakteristik bau dan sifat pengoksidasi yang diperoleh udara setelah melewatinya. percikan listrik, dan juga dengan kemampuan untuk bertindak pada merkuri pada suhu biasa, akibatnya ia kehilangan kilau dan mulai menempel pada kaca. Namun, itu tidak digambarkan sebagai zat baru; van Marum percaya bahwa "materi listrik" khusus telah terbentuk.
Ketentuan ozon ditawari ahli kimia Jerman X. F. Schönbein pada tahun 1840 karena baunya, masuk kamus pada akhir abad ke-19. Banyak sumber memprioritaskan penemuan ozon pada tahun 1839 kepadanya. Pada tahun 1840 Schonbein menunjukkan kemampuan ozon untuk menggantikan yodium dari kalium iodida:
Fakta penurunan volume gas selama konversi oksigen menjadi ozon dibuktikan secara eksperimental oleh Andrews dan Tet menggunakan tabung kaca dengan pengukur tekanan yang diisi dengan oksigen murni, dengan kabel platinum yang disolder ke dalamnya untuk menghasilkan pelepasan listrik.
properti fisik.
Ozon adalah gas biru yang dapat dilihat jika dilihat melalui lapisan yang signifikan, setebal 1 meter, dari oksigen terozonisasi. Dalam keadaan padat, ozon berwarna hitam dengan warna ungu. Ozon cair memiliki warna biru tua; transparan dalam lapisan tidak melebihi 2 mm. ketebalan; cukup tahan lama.
Properti:
Berat molekul - 48 pagi
Densitas gas dalam kondisi normal - 2,1445 g / dm³. Kepadatan relatif gas untuk oksigen 1,5; melalui udara - 1,62
Densitas cairan pada 183 °C - 1,71 g/cm³
Titik didih - -111,9 °C. (ozon cair memiliki suhu 106 °C.)
Titik lebur - -197,2 ± 0,2 ° C (biasanya diberikan mp -251,4 ° C salah, karena penentuannya tidak memperhitungkan kemampuan besar ozon menjadi superdingin).
Kelarutan dalam air pada 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan oksigen.
Dalam keadaan gas, ozon bersifat diamagnetik, dalam keadaan cair bersifat paramagnetik lemah.
Baunya tajam, spesifik "logam" (menurut Mendeleev - "bau udang karang"). Pada konsentrasi tinggi, baunya seperti klorin. Baunya terlihat bahkan pada pengenceran 1: 100.000.
Sifat kimia.
Sifat kimia ozon ditentukan oleh kemampuannya yang besar untuk mengoksidasi.
Molekul O 3 tidak stabil dan, pada konsentrasi yang cukup di udara dalam kondisi normal, secara spontan berubah menjadi O 2 dalam beberapa puluh menit dengan pelepasan panas. Peningkatan suhu dan penurunan tekanan meningkatkan laju transisi ke keadaan diatomik. Pada konsentrasi tinggi, transisi dapat bersifat eksplosif.
Properti:
Oksidasi logam
Oksidasi non-logam
Interaksi dengan oksida
§ Pembakaran
Pembentukan ozonida
Metode untuk mendapatkan ozon
Ozon terbentuk dalam banyak proses disertai dengan pelepasan atom oksigen, misalnya, selama dekomposisi peroksida, oksidasi fosfor, dll. Dalam industri, itu diperoleh dari udara atau oksigen dalam ozonizers dengan aksi pelepasan listrik. O3 lebih mudah mencair daripada O2 dan oleh karena itu mudah untuk dipisahkan. Ozon untuk terapi ozon dalam pengobatan hanya diperoleh dari oksigen murni. Ketika udara disinari dengan radiasi ultraviolet keras, ozon terbentuk. Proses yang sama terjadi di lapisan atas atmosfer, di mana lapisan ozon terbentuk dan dipertahankan di bawah pengaruh radiasi matahari.
