Օզոնը գազ է։ Ի տարբերություն շատերի, այն թափանցիկ չէ, բայց ունի բնորոշ գույն և նույնիսկ հոտ: Այն առկա է մեր մթնոլորտում և հանդիսանում է նրա կարևոր բաղադրիչներից մեկը։ Որքա՞ն է օզոնի խտությունը, զանգվածը և այլ հատկություններ: Ո՞րն է նրա դերը մոլորակի կյանքում:
Կապույտ գազ
Քիմիայում օզոնն առանձին տեղ չունի պարբերական համակարգում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն տարր չէ: Օզոնը թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացում կամ փոփոխություն է: Ինչպես O2-ում, նրա մոլեկուլը բաղկացած է միայն թթվածնի ատոմներից, բայց ունի ոչ թե երկու, այլ երեք։ Հետևաբար, դրա քիմիական բանաձևը նման է O3-ին։
Օզոնը կապույտ գազ է: Այն ունի հստակ սուր հոտ, որը հիշեցնում է քլորը, եթե կոնցենտրացիան չափազանց բարձր է: Հիշու՞մ եք թարմության հոտը անձրևի տակ։ Սա օզոն է: Այս հատկության շնորհիվ այն ստացել է իր անվանումը, քանի որ հին հունարենից «օզոնը» նշանակում է «հոտ»:
Գազի մոլեկուլը բևեռային է, նրանում ատոմները միացված են 116, 78° անկյան տակ։ Օզոնը ձևավորվում է, երբ ազատ թթվածնի ատոմը կցվում է O2 մոլեկուլին: Դա տեղի է ունենում մեջտարբեր ռեակցիաների ժամանակ, օրինակ՝ ֆոսֆորի օքսիդացում, էլեկտրական լիցքաթափում կամ պերօքսիդների տարրալուծում, որի ընթացքում թթվածնի ատոմներն ազատվում են։
Օզոնի հատկությունները
Նորմալ պայմաններում օզոնը գոյություն ունի որպես գազ, որի մոլեկուլային զանգվածը գրեթե 48 գ/մոլ է: Այն դիամագնիսական է, այսինքն՝ ունակ չէ ձգվել դեպի մագնիս, ինչպես արծաթը, ոսկին կամ ազոտը։ Օզոնի խտությունը 2,1445 գ/դմ³ է։
Պինդ վիճակում օզոնը ձեռք է բերում կապտասև գույն, հեղուկ վիճակում՝ մանուշակագույնին մոտ ինդիգո գույն։ Եռման կետը 111,8 աստիճան Ցելսիուս է։ Զրո աստիճան ջերմաստիճանի դեպքում այն լուծվում է ջրի մեջ (միայն մաքուր ջրի մեջ) տասն անգամ ավելի լավ, քան թթվածինը։ Այն լավ խառնվում է հեղուկ մեթանի, ազոտի, ֆտորի, արգոնի և որոշակի պայմաններում թթվածնի հետ։
Մի շարք կատալիզատորների ազդեցության տակ այն հեշտությամբ օքսիդանում է՝ ազատելով թթվածնի ազատ ատոմներ։ Միանալով դրա հետ՝ անմիջապես բռնկվում է։ Նյութը ունակ է օքսիդացնել գրեթե բոլոր մետաղները։ Միայն պլատինն ու ոսկին չեն ենթարկվում դրա գործողությանը։ Այն ոչնչացնում է տարբեր օրգանական և անուշաբույր միացություններ։ Ամոնիակի հետ շփվելիս ձևավորում է ամոնիումի նիտրիտ, ոչնչացնում է կրկնակի ածխածնային կապերը։
Մթնոլորտում առկա է բարձր կոնցենտրացիաներով, օզոնը ինքնաբերաբար քայքայվում է: Այս դեպքում ջերմություն է արտանետվում և ձևավորվում է O2 մոլեկուլ: Որքան բարձր է դրա կոնցենտրացիան, այնքան ավելի ուժեղ է ջերմության արտանետման ռեակցիան: Երբ օզոնի պարունակությունը 10%-ից ավելի է, դա ուղեկցվում է պայթյունով։ Ջերմաստիճանի բարձրացմամբ և ճնշման նվազմամբ կամ հետ շփման միջոցովՕրգանական նյութերն ավելի արագ են քայքայվում O3-ը։
Հայտնաբերման պատմություն
Քիմիայում օզոնը հայտնի չէր մինչև 18-րդ դարը: Այն հայտնաբերվել է 1785 թվականին՝ շնորհիվ այն հոտի, որը ֆիզիկոս Վան Մարումը լսել է աշխատող էլեկտրաստատիկ մեքենայի կողքին։ Դրանից ևս 50 տարի անց գազը չհայտնվեց գիտական փորձերի և հետազոտությունների մեջ։
Գիտնական Քրիստիան Շոնբեյնը 1840 թվականին ուսումնասիրել է սպիտակ ֆոսֆորի օքսիդացումը։ Փորձերի ընթացքում նրան հաջողվել է մեկուսացնել մի անհայտ նյութ, որը նա անվանել է «օզոն»։ Քիմիկոսը սկսել է ուսումնասիրել դրա հատկությունները և նկարագրել, թե ինչպես կարելի է ձեռք բերել նոր հայտնաբերված գազ:
Շուտով այլ գիտնականներ միացան նյութի հետազոտությանը։ Հայտնի ֆիզիկոս Նիկոլա Տեսլան նույնիսկ ստեղծել է առաջին օզոնի գեներատորը: O3-ի արդյունաբերական օգտագործումը սկսվել է 19-րդ դարի վերջին, երբ հայտնվեցին տներին խմելու ջրի մատակարարման առաջին կայանքները: Նյութը օգտագործվել է ախտահանման համար։
Օզոն մթնոլորտում
Մեր Երկիրը շրջապատված է օդի անտեսանելի շերտով՝ մթնոլորտով: Առանց դրա կյանքը մոլորակի վրա անհնար կլիներ։ Մթնոլորտային օդի բաղադրիչները՝ թթվածին, օզոն, ազոտ, ջրածին, մեթան և այլ գազեր։
Օզոնն ինքնին գոյություն չունի և առաջանում է միայն քիմիական ռեակցիաների արդյունքում: Երկրի մակերեսին մոտ այն ձևավորվում է ամպրոպի ժամանակ կայծակի էլեկտրական լիցքաթափումների պատճառով։ Անբնականորեն, այն առաջանում է մեքենաների, գործարանների, բենզինի գոլորշիների և ջերմաէլեկտրակայանների արտանետումների պատճառով:
Մթնոլորտի ստորին շերտերի օզոնը կոչվում է մակերեսային կամ տրոպոսֆերային: Կա նաև ստրատոսֆերային։ Առաջանում է արևից եկող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ։ Այն ձևավորվում է մոլորակի մակերևույթից 19-20 կիլոմետր հեռավորության վրա և ձգվում մինչև 25-30 կիլոմետր բարձրության վրա։
Ստրատոսֆերային O3-ը կազմում է մոլորակի օզոնային շերտը, որը պաշտպանում է այն արեգակնային հզոր ճառագայթումից: Այն կլանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման մոտավորապես 98%-ը՝ ալիքի երկարությամբ, որը բավարար է քաղցկեղ և այրվածքներ առաջացնելու համար:
Նյութի օգտագործում
Օզոնը հիանալի օքսիդացնող և ոչնչացնող է: Այս հատկությունը վաղուց օգտագործվել է խմելու ջրի մաքրման համար: Նյութը վնասակար ազդեցություն է թողնում մարդու համար վտանգավոր բակտերիաների և վիրուսների վրա և օքսիդանալիս վերածվում է անվնաս թթվածնի։
Այն կարող է սպանել նույնիսկ քլորակայուն օրգանիզմներին: Բացի այդ, այն օգտագործվում է կեղտաջրերը մաքրելու էկոլոգիապես վնասակար նավթամթերքներից, սուլֆիդներից, ֆենոլներից և այլն: Նման գործելակերպը տարածված է հիմնականում ԱՄՆ-ում և որոշ եվրոպական երկրներում։
Օզոնը բժշկության մեջ օգտագործվում է գործիքները ախտահանելու համար, արդյունաբերության մեջ՝ թուղթը սպիտակեցնելու, յուղերը մաքրելու և տարբեր նյութեր ստանալու համար։ Օ3-ի օգտագործումը օդը, ջուրը և տարածքները մաքրելու համար կոչվում է օզոնացում:
Օզոն և մարդ
Չնայած իր բոլոր օգտակար հատկություններին, օզոնը կարող է վտանգավոր լինել մարդկանց համար: Եթե օդում ավելի շատ գազ կա, քան մարդը կարող է հանդուրժել, թունավորումից խուսափել հնարավոր չէ: Ռուսաստանում դրա թույլատրելի նորմըկազմում է 0,1 մկգ/լ։
Այս ցուցանիշը գերազանցելու դեպքում ի հայտ են գալիս քիմիական թունավորման բնորոշ նշաններ՝ գլխացավ, լորձաթաղանթների գրգռում, գլխապտույտ։ Օզոնը նվազեցնում է օրգանիզմի դիմադրողականությունը շնչառական ուղիներով փոխանցվող վարակների նկատմամբ, ինչպես նաև նվազեցնում է արյան ճնշումը։ 8-9 մկգ/լ-ից բարձր գազի կոնցենտրացիաները կարող են հանգեցնել թոքային այտուցի և նույնիսկ մահվան:
Միևնույն ժամանակ, օդում օզոնը ճանաչելը բավականին հեշտ է։ «Թարմության», քլորի կամ «խեցգետնի» հոտը (ինչպես պնդում էր Մենդելեևը) հստակ լսելի է նույնիսկ նյութի ցածր պարունակության դեպքում։
