![]() |
|
|
ОЗОНОЗОН (от греческого ozon-пахнущий)
О3, аллотропная форма кислорода. Газ синего цвета, в жидком состоянии
темно-синий, в твердом-сине-фиолетовый. Молекула О3 симметричная
ангулярная (уголковая); длина связи О—О 0,12717 нм, угол ООО 116,78°, m
1,78• 10-30 Кл•м. Температура плавления 80,6 К, температура кипения 161,2 К; плотность газа при
273,2 К 2,141 г/л, при 298,2 К 1,962 г/л; плотность жидкого при 90,2 К 1,571 г/см3,
при 123,2 К 1,473 г/см3, при 153,2 К 1,376 г/см3; плотность
кристаллов при 77,4 К 1,728 г/см3; при 90,2 К h 1,57•10-3
Па•с, g 3,84•10-2 Н/м; температурная зависимость давления пара над
жидкостью lg p(мм рт.ст.) = 8,25313 - 814,941587/Т-- 0,001966943Т;
Растворимость ОЗОН в воде (0,21
объема в 1 объеме раствора при 298 К) почти в 7 раз выше растворимости О2.
В кислой среде растворимость ОЗОН падает, в щелочной-возрастает. Гораздо выше растворимость
ОЗОН в хлорир. углеводородах и хладонах:
* Отношение мол. концентраций
О3 в растворе и газе над раствором. Неограниченная взаимная
растворимость в жидкой системе О2-О3 имеет место выше 93,2
К, в системе F2-О3-выше 79,3 К, в системе СF4-О3-выше
103 К, ниже этих температур растворы расслаиваются. ОЗОН термически неустойчив
в газе и в растворах. В водном растворе распад ОЗОН медленно идет при комнатной температуре и
заметно ускоряется с ростом рН. В газе более устойчив; медленный распад идет
около 70 °С, быстрый-выше 100 °С. Распад ОЗОН ускоряют примеси NO, Cl2
и др. газов, а также гетерог. катализаторы - металлы и их оксиды (Pt, Ag, Cu,
Mn, Ni, Co и др.). В реакциях с большинством
веществ ОЗОН—сильный окислитель, что обусловлено низкой энергией отрыва атома О от
молекулы О3 (107 кДж/моль) и высоким сродством молекулы ОЗОН к электрону
(2,26 эВ). В водном растворе ОЗОН окисляет Fe(II) до Fe(III), Ce(III) до Ce(IV), Mn(II)
до MnO-4, соединение Os и Ru до OsO4
и RuO4,I2 до НIO3 и т. п. В газовой фазе ОЗОН
окисляет Сl2 до Сl2О7 (фотохимически), SO2
до SO3, NO2 до N2O5. Реакция с конц.
водной щелочью идет через последоват. образование в растворе O-3,
О-2, HO-2 и О2. При взаимодействие
с кристаллич. гидроксидами и супероксидами щелочных металлов образуются озониды
МО3. ОЗОН окисляет многие органическое вещества-олефины, ароматические соединение и насыщ.
углеводороды, спирты и др., при этом в качестве промежуточные веществ образуются продукты
присоединения ОЗОН, также называют озонидами (см. Озонирование). Общая масса ОЗОН в атмосфере
Земли 4•109 т, т.е. 0,64•10-6 от массы всей атмосферы,
средняя стационарная концентрация 1 мг/м3. У поверхности Земли фоновая
концентрация ОЗОН в течение суток проходит через максимум в интервале 10-18 ч
и минимум ночью; летом и весной концентрация в 3,5 раза выше, чем зимой и осенью;
над полярными областями Земли концентрация выше, чем над экваториальной, в атмосфере
городов выше, чем в сельской местности. С удалением от поверхности Земли концентрация
растет и достигает максимума на высоте 20-25 км. Концентрация ОЗОН на высоте 20-30
км каждые 11 лет проходит через максимум, вызванный циклом солнечной активности. ОЗОН обеспечивает сохранение
жизни на Земле, т. к. озоновый слой задерживает наиболее губительную для живых
организмов и растений часть УФ радиации Солнца с длиной волны менее 300 нм,
наряду с СО2 поглощает ИК излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.
Содержание и перемещение ОЗОН в атмосфере влияет на метеорологич. обстановку.
Образование ОЗОН в атмосфере происходит в результате реакций: О2 ОЗОН образуется во всех процессах,
сопровождаемых появлением атомарного кислорода, -при УФ облучении воздуха, в
электроразрядах, при распаде пероксидов, окислении фосфора и т.п. В лабораториях
и промышлености ОЗОН получают действием тихого электрич. разряда на О2 в
озонаторах. Осн. типы пром. озонаторов-трубчатые и плоские; в качестве диэлектрика
применяют стекло или керамику, материал электродов - Аl или Си. Мощность озонатора
пропорциональна частоте тока. Присутствие влаги в О2 сильно снижает
выход ОЗОН, поэтому исходный газ осушают до точки росы (от -40 до -60 °С),
а озонатор охлаждают. Содержание ОЗОН на выходе из озонатора при использовании
в качестве исходного О2 5-8%, воздуха-1-1,5%, расход энергии соответственно
8-18 и 10-30 кВт•ч/кг О3. ОЗОН более высокой концентрации (до 50%)
может быть получен электролизом конц. растворов НСlО4, Н3РО4
или H2SO4 на охлаждаемом аноде из Pt или РbО2.
Др. способ получения высококонцентрированного ОЗОН-растворение его в хладонах
при низкой температуре, О2 в хладонах практически не растворяется. Наиб.
удобны хладо-ны 22 и 12, растворимость ОЗОН в них при 163 К достигает 50%; при нагревании
такого раствора ОЗОН испаряется первым. Растворы ОЗОН в фреонах не взрывчаты и могут длительно
храниться при температуре ниже 223 К. Для определения содержания
ОЗОН используют фотометрич. (в УФ области), иодометрич., люминесцентный методы
и ряд способов, основанных на измерении физических свойств ОЗОН, -e, энтальпии разложения
и т.п. ОЗОН ядовит для людей, животных
и растений; ПДК в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м3, в атм. воздухе
0,16 мг/м3; ЛД50
0,046 мг/л (мыши, 2 ч), 3 мг/л (мыши, 5 мин). Малые концентрации ОЗОН в воздухе
создают ощущение свежести, вдыхание воздуха с концентрацией ОЗОН 0,002-0,02 мг/л
вызывает раздражение дыхат. путей, кашель, рвоту, головокружение, усталость.
В присут. оксидов азота токсичность ОЗОН увеличивается в 20 раз. ОЗОН взрывоопасен во всех
агрегатных состояниях, примеси повышают его чувствительность. Ниж. КПВ для озоновоз-душной
смеси 9%, при более высоком содержании ОЗОН смеси взрываются под влиянием внешний
импульса, причем скорость детонации растет от 880 м/с при концентрации 9,2 мол.
% ОЗОН до 1730 м/с при 77 мол. %. Осн. часть производимого
ОЗОН используют для обеззараживания питьевой воды, что более эффективно, чем хлорирование.
ОЗОН используют также для обезвреживания сточных вод химический предприятий, особенно
в случае фенольных и цианидных загрязнений. ОЗОН применяют для получения камфоры,
ванилина, монокарбоновых и дикарбоновых кислот (ади-пиновой, азелаиновой и др.)
путем окисления углеводородов и др. малоценного сырья, для отбеливания тканей,
минеральных масел и др., в органическое химии - для определения места двойной связи в молекуле. ОЗОН открыл и назвал X. Шёнбейн
в 1840, на появление специфический запаха при электроразряде в воздухе обратил внимание
М. ван Марум в 1785. Литература: Разумовский
С. Д., Заиков Г.Е., Озон и его реакции с органическими соединениями, М., 1974;
Атмосферный озон и изменения глобального климата, Л., 1982. В. Я. Росоловский. Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|