Molekula ozonu: struktura, vzorec, model. Jak vypadá molekula ozonu?

Fráze "ozónová vrstva", která se stala známou v 70. letech. v minulém století, již dlouhou dobu na okraji. Nicméně velmi málo lidí skutečně rozumí tomu, co tento koncept znamená a jak nebezpečné je zničení ozonové vrstvy. Ještě větší záhada pro mnohé je struktura molekuly ozonu a přímo souvisí s problémy s ozonovou vrstvou. Zjistěte více o ozonu, jeho struktuře a použití této látky v průmyslu.

Co je ozon

Ozón, nebo jak se také nazývá aktivní kyslík, je plyn azurové barvy s ostrým kovovým zápachem.

Tato látka může existovat ve všech třech agregovaných stavech: plynná, pevná a kapalná.

V přírodě se ozon nachází pouze ve formě plynu, tvořící takzvanou ozónovou vrstvu. Je to kvůli své azurové barvě, že obloha vypadá modře.

Jak vypadá molekula ozonu

Jeho přezdívka "aktivní kyslíkový" ozon byla způsobena jeho podobností s kyslíkem. Hlavním aktivním chemickým prvkem v těchto látkách je kyslík (O). Nicméně pokud jsou v molekule kyslíku dva atomy, potom molekula ozonu (vzorec - O₃) se skládá z 3 atomů tohoto prvku.

Vzhledem k této struktuře jsou vlastnosti ozonu podobné kyslíku, ale jsou výraznější. Zejména jako O₂, O₃ je nejsilnější oxidant.

Nejdůležitějším rozdílem mezi těmito "příbuznými" látkami, které jsou pro všechny důležité, je následující: ozon se nedá vydechnout, je toxický a při vdechnutí může poškodit plíce nebo dokonce zabít člověka. Navíc O₃ Perfektní pro čištění vzduchu od toxických nečistot. Mimochodem je to proto, že po dešti je snadné dýchat: ozon oxiduje škodlivé látky obsažené ve vzduchu a je čištěn.

Model ozonové molekuly (sestávající z 3 atomů kyslíku) je trochu podobný obrazu úhlu a jeho velikost je 117 °. Tato molekula nemá nepárové elektrony, takže je diamagnetická. Kromě toho má polaritu, i když se skládá z atomů jednoho prvku.

Dva atomy této molekuly jsou pevně uchyceny dohromady. Ale spojení s třetím je méně spolehlivé. Z tohoto důvodu je molekula ozonu (foto model vidět níže) velmi křehká a rozpadá se brzy po vzniku. Zpravidla platí pro každou reakci rozkladu₃ kyslík je uvolněn.

Kvůli nestabilitě ozonu nelze je sklízet a skladovat a také přepravovat jako jiné látky. Z tohoto důvodu je její výroba nákladnější než jiné látky.

Vysoká aktivita molekul O₃ umožňuje této látce být nejsilnějším oxidačním činidlem silnější než kyslík a bezpečnější než chlor.

Pokud se molekula ozonu zhroutí a O₂, tato reakce je vždy doprovázena uvolněním energie. Současně, aby se uskutečnil reverzní proces (vytvoření O₃ od O₂), je nutné je věnovat ne méně.

V plynném stavu se molekula ozonu rozkládá při teplotě 70 ° C. Pokud se zvýší na 100 stupňů nebo více, reakce se výrazně zrychlí. Také urychluje dobu rozpadu molekul ozonu přítomnost nečistot.

Vlastnosti O3

V kterémkoli ze tří států ozón je, zůstává modrý. Čím silnější je látka, tím intenzivnější a tmavší je tento odstín.

Každá molekula ozonu váží 48 g / mol. Je těžší než vzduch, což pomáhá oddělit tyto látky mezi sebou.

O₃ je schopen oxidovat téměř všechny kovy a nekovy (kromě zlata, iridiu a platiny).

Také se tato látka může podílet na spalovací reakci, ale vyžaduje vyšší teplotu než u O₂.

Ozón se může rozpouštět v H₂Oh a Freon. V kapalném stavu se může mísit s kapalným kyslíkem, dusíkem, metanem, argonem, tetrachlormarbonem a oxidem uhličitým.

Jak vzniká molekula ozonu

Molekuly O₃ jsou vytvořeny připojením volných atomů kyslíku molekulám kyslíku. Na druhé straně se objevují kvůli rozdělení dalších molekul O₂ kvůli tomu, že na ně působí elektrická vyzařování, ultrafialové paprsky, rychlé elektrony a další částice s vysokou energií. Z tohoto důvodu se může cítit specifický zápach ozonu v blízkosti šumivých elektrických spotřebičů nebo lamp, které vyzařují ultrafialové záření.

V průmyslovém měřítku, O₃ izolované elektrickým proudem generátory ozonu nebo ozonizátory. V těchto zařízeních prochází proudem vysokého napětí proudem plynu, ve kterém je O₂, jejichž atomy slouží jako "stavební materiál" pro ozon.

Někdy do těchto zařízení spustí čistý kyslík nebo běžný vzduch. Kvalita výsledného ozonu závisí na čistotě počátečního produktu. Takže, lékařský O₃, určený k léčbě ran, je extrahován pouze z chemicky čistého O₂.

Historie ozonového objevu

Pochopil, jak molekula ozonu vypadá a jak se tvoří, stojí za to se seznámit s historií této látky.

To bylo nejprve syntetizováno holandským badatelem Martinem Van Marumem ve druhé polovině 18. století. Vědec si všiml, že po průchodu elektrickými jiskry skrze nádobu se vzduchem změnil plyn v něm vlastnosti. Zároveň Van Marum nechápal, že izoloval molekuly nové látky.

Ale jeho německý kolega jménem Scheinbein se pokoušel rozložit H₂O na H a O₂, upozornil na přidělení nového plynu s ostrým zápachem. Po provedení velkého výzkumu vědec popisoval látku, kterou objevil a nazval ho ozonem na počest řeckého slova "vůně".

Schopnost zabíjet houby a bakterie, stejně jako snížit toxicitu škodlivých sloučenin, které měly otevřenou látku, zajímaly mnoho vědců. 17 let po oficiálním zahájení O₃ Werner von Simens navrhl první přístroj, který umožňuje syntetizovat ozon v libovolném množství. A po dalších 39 letech genius Nikola Tesla vynalezl a patentoval první generátor ozónu na světě.

Toto zařízení bylo ve Francii poprvé používáno po 2 letech v čistírnách pitné vody. S počátkem XX. Století. Evropa začíná přecházet na ozonování pitné vody pro její čištění.

Ruské impérium poprvé použilo tuto techniku ​​v roce 1911 a po pěti letech bylo v zemi vybaveno téměř čtyřicet zařízení na čištění pitné vody ozonem.

Dnes ozonizace vody postupně nahrazuje chloraci. Proto je 95% veškeré pitné vody v Evropě vyčištěno pomocí O₃. Tato metoda je také velmi populární v USA. V CIS je stále ve fázi studia, protože i když je tento postup bezpečnější a pohodlnější, stojí to více než chlorace.

Oblasti použití ozonu

Kromě čištění vody, O₃ má řadu dalších aplikací.

• Ozon se používá jako bělící prostředek při výrobě papíru a textilií.
• Aktivní kyslík se používá k dezinfekci vín, stejně jako k urychlení procesu "stárnutí" koňaků.
• S pomocí O₃ různé rafinované oleje jsou rafinovány.
• Velmi často se tato látka používá při zpracování produktů podléhajících zkáze, jako je maso, vejce, ovoce a zelenina. Tento postup nezanechává chemické stopy, stejně jako použití chloru nebo formaldehydu a produkty mohou být skladovány podstatně déle.
• Ozon sterilizuje zdravotnické vybavení a oblečení.
• Také purifikoval O₃ požádat o různé lékařské a kosmetické procedury. Zejména s pomocí ve stomatologii dezinfikuje ústní dutinu a dásně a také léčí různé nemoci (stomatitida, herpes, orální kandidóza). V evropských zemích, O₃ je velmi oblíbený při dezinfekci ran.
• V posledních letech se velmi oblíbily přenosné domácí spotřebiče pro filtraci vzduchu a vody pomocí ozonu.

Ozonová vrstva - co to je?

Ve vzdálenosti 15-35 km nad zemským povrchem je ozonová vrstva, nebo jak se také nazývá ozonosféra. Na tomto místě koncentrované O₃ slouží jako druh filtru pro škodlivé sluneční záření.

Odkud pochází toto množství látky, pokud jsou její molekuly nestabilní? Odpověď na tuto otázku není obtížná, pokud si vzpomenete na model molekuly ozónu a na způsob jeho vzniku. Takže kyslík, který se skládá ze 2 molekul kyslíku, vstoupí do stratosféry, je zde vyhříván slunečními paprsky. Tato energie je dostatečná k rozdělení O₂ na atomech, ze kterých je O₃. V tomto případě ozonová vrstva nejen využívá část sluneční energie, ale také ji filtruje, absorbuje nebezpečnou ultrafialovou záření.

Bylo řečeno, že ozon je rozpuštěn freony. Tyto plynné látky (používané při výrobě deodorantů, hasicích přístrojů a chladniček), vnikání do ovzduší, ovlivňují ozon a podporují jeho rozklad. V důsledku toho se objevují otvory v ozonosféře, kterými se na planetě dostávají nefiltrované sluneční paprsky, které jsou pro živé organismy destruktivní.

S ohledem na zvláštnosti a strukturu molekul ozonu lze dospět k závěru, že tato látka, ačkoli nebezpečná, je pro lidstvo velmi užitečná, pokud je používána správně.