«Օզոնային շերտ» արտահայտությունը, որը հայտնի դարձավ 70-ականներին. անցյալ դարը վաղուց արդեն շեմին է դրված: Միևնույն ժամանակ, քչերն են իսկապես հասկանում, թե ինչ է նշանակում այս հասկացությունը և ինչու է օզոնային շերտի ոչնչացումը վտանգավոր։ Շատերի համար էլ ավելի մեծ առեղծված է օզոնի մոլեկուլի կառուցվածքը, սակայն այն ուղղակիորեն կապված է օզոնային շերտի խնդիրների հետ: Եկեք ավելին իմանանք օզոնի, նրա կառուցվածքի և արդյունաբերական կիրառությունների մասին:
Ի՞նչ է օզոնը
Օզոնը կամ, ինչպես նաև կոչվում է, ակտիվ թթվածինը, կապույտ գազ է՝ սուր մետաղական հոտով։
Այս նյութը կարող է գոյություն ունենալ ագրեգացման բոլոր երեք վիճակներում՝ գազային, պինդ և հեղուկ:
Միևնույն ժամանակ բնության մեջ օզոնն առաջանում է միայն գազի տեսքով՝ ձևավորելով այսպես կոչված օզոնային շերտ։ Իր կապույտ գույնի պատճառով է, որ երկինքը կապույտ է թվում։
Ինչպիսի՞ն է օզոնի մոլեկուլը
Ձեր մականունը «ակտիվ էթթվածին» օզոնը ստացել է թթվածնի նմանության պատճառով: Այսպիսով, այս նյութերի հիմնական ակտիվ քիմիական տարրը թթվածինն է (O): Այնուամենայնիվ, եթե թթվածնի մոլեկուլը պարունակում է իր 2 ատոմ, ապա օզոնի մոլեկուլը (բանաձև՝ O3) բաղկացած է այս տարրի 3 ատոմից։
Այս կառուցվածքի շնորհիվ օզոնի հատկությունները նման են թթվածնի հատկություններին, բայց ավելի ընդգծված: Մասնավորապես, ինչպես O2, O3 -ը ամենաուժեղ օքսիդիչն է:
Այս «կապակցված» նյութերի ամենակարևոր տարբերությունը, որը կենսականորեն կարևոր է բոլորի համար հիշել, հետևյալն է.. Միևնույն ժամանակ, O3-ը կատարյալ է օդը թունավոր կեղտերից մաքրելու համար: Ի դեպ, հենց դրա պատճառով է, որ անձրևից հետո այդքան հեշտ է շնչել. օզոնը օքսիդացնում է օդում պարունակվող վնասակար նյութերը և այն մաքրվում է։
Օզոնի մոլեկուլի մոդելը (կազմված է թթվածնի 3 ատոմից) մի փոքր նման է անկյան պատկերին, և դրա չափը 117° է։ Այս մոլեկուլը չունի չզույգված էլեկտրոններ և հետևաբար դիամագնիսական է: Բացի այդ, այն ունի բևեռականություն, չնայած այն բաղկացած է նույն տարրի ատոմներից:
Տրված մոլեկուլի երկու ատոմները ամուր կապված են միմյանց հետ: Բայց երրորդի հետ կապը պակաս հուսալի է։ Այդ պատճառով օզոնի մոլեկուլը (մոդելի լուսանկարը կարելի է տեսնել ստորև) շատ փխրուն է և ձևավորումից անմիջապես հետո այն քայքայվում է: Որպես կանոն, տարրալուծման ցանկացած ռեակցիայի ժամանակ արտազատվում է O3 թթվածին:
Օզոնի անկայունության պատճառով այն չի կարող արտադրվելբերքահավաք և պահեստավորում, ինչպես նաև տեղափոխում, ինչպես այլ նյութեր: Այդ իսկ պատճառով դրա արտադրությունն ավելի թանկ է, քան մյուս նյութերը։
Միևնույն ժամանակ, O3մոլեկուլների բարձր ակտիվությունը թույլ է տալիս այս նյութին լինել ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութը, ավելի հզոր, քան թթվածին և ավելի անվտանգ, քան քլորը:
Եթե օզոնի մոլեկուլը քայքայվում է և արձակում O2, այս ռեակցիան միշտ ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ: Միաժամանակ, որպեսզի հակառակ ընթացքը տեղի ունենա (O-ի ձևավորումը O2-ից), անհրաժեշտ է ծախսել. ոչ պակաս։
Գազային վիճակում օզոնի մոլեկուլը քայքայվում է 70°C ջերմաստիճանում։ Եթե այն բարձրացվի մինչև 100 աստիճան կամ ավելի, ռեակցիան զգալիորեն կարագանա։ Կեղտերի առկայությունը նաև արագացնում է օզոնի մոլեկուլների քայքայման շրջանը։
O3 հատկություններ
Անկախ նրանից, թե երեք վիճակներից որում է օզոնը, այն պահպանում է իր կապույտ գույնը: Որքան կոշտ է նյութը, այնքան ավելի հարուստ և մուգ այս երանգը:
Օզոնի յուրաքանչյուր մոլեկուլ կշռում է 48 գ/մոլ: Այն ավելի ծանր է, քան օդը, որն օգնում է առանձնացնել այս նյութերը։
O3 կարող է օքսիդացնել գրեթե բոլոր մետաղները և ոչ մետաղները (բացի ոսկուց, իրիդիումից և պլատինից):
Նաև այս նյութը կարող է մասնակցել այրման ռեակցիային, սակայն դրա համար պահանջվում է ավելի բարձր ջերմաստիճան, քան O2:
Օզոնը կարող է լուծվել H2O և ֆրեոններում: Հեղուկ վիճակում այն կարող է խառնվել հեղուկ թթվածնի, ազոտի, մեթանի, արգոնի,ածխածնի տետրաքլորիդ և ածխաթթու գազ։
Ինչպես է ձևավորվում օզոնի մոլեկուլը
O3 մոլեկուլները ձևավորվում են թթվածնի մոլեկուլներին ազատ թթվածնի ատոմներ կցելով: Նրանք իրենց հերթին առաջանում են O2 այլ մոլեկուլների պառակտման պատճառով՝ դրանց վրա էլեկտրական լիցքաթափումների, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների, արագ էլեկտրոնների և այլ բարձր էներգիայի մասնիկների ազդեցության պատճառով։ Այդ պատճառով օզոնի հատուկ հոտը կարող է զգալ կայծային էլեկտրական սարքերի կամ լամպերի մոտ, որոնք արձակում են ուլտրամանուշակագույն լույս։
Արդյունաբերական մասշտաբով O3 մեկուսացված է էլեկտրական օզոնի գեներատորների կամ օզոնիզատորների միջոցով: Այս սարքերում բարձր լարման էլեկտրական հոսանքն անցնում է գազի հոսքով, որը պարունակում է O2, որի ատոմները ծառայում են որպես օզոնի «շինանյութ»::
Երբեմն այս մեքենաների մեջ ներարկվում է մաքուր թթվածին կամ սովորական օդ: Ստացված օզոնի որակը կախված է սկզբնական արտադրանքի մաքրությունից: Այսպիսով, բժշկական O3, որը նախատեսված է վերքերի բուժման համար, արդյունահանվում է միայն քիմիապես մաքուր O2:
Օզոնի հայտնաբերման պատմություն
Հասկանալով, թե ինչ տեսք ունի օզոնի մոլեկուլը և ինչպես է այն ձևավորվում, արժե ծանոթանալ այս նյութի պատմությանը։
Այն առաջին անգամ սինթեզել է հոլանդացի հետազոտող Մարտին Վան Մարումը 18-րդ դարի երկրորդ կեսին։ Գիտնականը նկատել է, որ էլեկտրական կայծերը օդով տարայի միջով անցնելուց հետո դրա մեջ եղած գազը փոխել է իր հատկությունները։ Միևնույն ժամանակ, Վան Մարումը չէր հասկանում, որ նա առանձնացրել է նորի մոլեկուլներընյութեր.
Բայց նրա գերմանացի գործընկերը՝ Շայնբեյնը, փորձելով H2O-ն տարրալուծել H և O2-ի էլեկտրականության օգնությամբ, նկատել է. սուր հոտով նոր գազի արտանետմանը: Բազմաթիվ հետազոտություններից հետո գիտնականը նկարագրեց իր հայտնաբերած նյութը և անվանեց «օզոն»՝ ի պատիվ հունարեն «հոտ» բառի::
Սնկերը և բակտերիաները սպանելու, ինչպես նաև վնասակար միացությունների թունավորությունը նվազեցնելու ունակությունը, որին տիրապետում էր բաց նյութը, հետաքրքրել է բազմաթիվ գիտնականների։ O3-ի պաշտոնական հայտնաբերումից 17 տարի անց, Վերներ ֆոն Սիմենսը նախագծեց առաջին ապարատը, որը կարող է սինթեզել օզոնը ցանկացած քանակությամբ: Եվ 39 տարի անց փայլուն Նիկոլա Տեսլան հայտնագործեց և արտոնագրեց աշխարհում առաջին օզոնի գեներատորը:
Հենց այս սարքն է առաջին անգամ կիրառվել Ֆրանսիայում խմելու ջրի մաքրման կայաններում 2 տարի անց։ XX դարի սկզբից։ Եվրոպան սկսում է անցնել խմելու ջրի օզոնացմանը՝ դրա մաքրման համար.
Ռուսական կայսրությունն առաջին անգամ օգտագործել է այս տեխնիկան 1911 թվականին, և 5 տարի անց երկրում օզոնի միջոցով խմելու ջրի մաքրման համար նախատեսված գրեթե 4 տասնյակ կայանքներ են սարքավորվել։։
Այսօր ջրի օզոնացումը աստիճանաբար փոխարինում է քլորացմանը։ Այսպիսով, Եվրոպայում ամբողջ խմելու ջրի 95%-ը մաքրվում է O3 օգտագործելով: Այս տեխնիկան շատ տարածված է նաև ԱՄՆ-ում։ ԱՊՀ երկրներում այն դեռ ուսումնասիրության փուլում է, քանի որ թեև այս պրոցեդուրան ավելի անվտանգ և հարմար է, բայց ավելի թանկ է, քան քլորացումը։
Օզոնի հավելվածներ
Բացի ջրի մաքրումից, O3-ն ունի մի շարք այլ կիրառություններ:
- Օզոնն օգտագործվում է որպես սպիտակեցնող նյութ թղթի և գործվածքների արտադրության մեջ:
- Ակտիվ թթվածին օգտագործվում է գինիները ախտահանելու, ինչպես նաև կոնյակների հնեցման գործընթացն արագացնելու համար։
- Տարբեր բուսական յուղեր զտվում են օգտագործելով O3.
- Շատ հաճախ այս նյութը օգտագործվում է փչացող ապրանքների մշակման համար, ինչպիսիք են միսը, ձուն, մրգերը և բանջարեղենը: Այս պրոցեդուրան քիմիական հետքեր չի թողնում, ինչպես քլորի կամ ֆորմալդեհիդի դեպքում, և արտադրանքը կարելի է շատ ավելի երկար պահել։
- Օզոնը մանրէազերծում է բժշկական սարքավորումներն ու հագուստները.
- Նաև մաքրված O3 օգտագործվում է տարբեր բժշկական և կոսմետիկ պրոցեդուրաների համար: Մասնավորապես, ատամնաբուժության մեջ նրա օգնությամբ ախտահանում են բերանի խոռոչը և լնդերը, ինչպես նաև բուժում են տարբեր հիվանդություններ (ստոմատիտ, հերպես, բերանի խոռոչի քենդիդոզ)։ Եվրոպական երկրներում O3-ը շատ տարածված է վերքերի ախտահանման համար:
- Վերջին տարիներին շատ տարածված են դարձել շարժական կենցաղային տեխնիկան՝ օզոնի միջոցով օդը և ջուրը զտելու համար:
Օզոնային շերտ - ի՞նչ է դա:
Երկրի մակերևույթից 15-35 կմ հեռավորության վրա գտնվում է օզոնային շերտը կամ, ինչպես նաև կոչվում է, օզոնոսֆերա։ Այս վայրում խտացված O3 ծառայում է որպես արևի վնասակար ճառագայթման մի տեսակ զտիչ։
Որտեղի՞ց է առաջանում նյութի նման քանակությունը, եթե նրա մոլեկուլներն անկայուն են: Դժվար չէ պատասխանել այս հարցին, եթե հիշենք օզոնի մոլեկուլի մոդելը և դրա ձևավորման եղանակը։ Այսպիսով, թթվածին, որը բաղկացած է 2թթվածնի մոլեկուլները, մտնելով ստրատոսֆերա, այնտեղ տաքանում են արևի ճառագայթներից։ Այս էներգիան բավական է O2-ը բաժանելու համար ատոմների, որոնցից առաջանում է O3: Միաժամանակ, օզոնային շերտը ոչ միայն օգտագործում է արեգակնային էներգիայի մի մասը, այլև զտում է այն, կլանում վտանգավոր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը։
Վերևում ասվեց, որ օզոնը լուծվում է ֆրեոններով։ Այս գազային նյութերը (օգտագործվում են դեզոդորանտների, կրակմարիչների և սառնարանների արտադրության մեջ), երբ արտանետվում են մթնոլորտ, ազդում են օզոնի վրա և նպաստում դրա քայքայմանը։ Արդյունքում օզոնոսֆերայում առաջանում են անցքեր, որոնց միջով մոլորակ են ներթափանցում արևի չզտված ճառագայթները, որոնք կործանարար ազդեցություն են ունենում կենդանի օրգանիզմների վրա։
Օզոնի մոլեկուլների առանձնահատկություններն ու կառուցվածքը դիտարկելուց հետո կարող ենք եզրակացնել, որ այս նյութը թեև վտանգավոր է, բայց շատ օգտակար է մարդկության համար՝ ճիշտ օգտագործման դեպքում։
