Օզոնը գազ է, որն ունի չափազանց արժեքավոր հատկություններ ողջ մարդկության համար: Քիմիական տարրը, որով այն ձևավորվում է, թթվածին O է: Իրականում, օզոնը O3 թթվածնի ալոտրոպ ձևափոխություններից մեկն է, որը բաղկացած է երեք բանաձևային միավորներից (O÷O÷O): Առաջին և առավել հայտնի միացությունը հենց թթվածինն է, ավելի ճիշտ՝ գազը, որը ձևավորվում է նրա երկու ատոմներից (O=O) - O2.
Ալոտրոպիան մեկ քիմիական տարրի կարողությունն է՝ առաջացնել տարբեր հատկություններով մի շարք պարզ միացություններ։ Դրա շնորհիվ մարդկությունը ուսումնասիրել և օգտագործում է այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են ադամանդն ու գրաֆիտը, մոնոկլինիկ և ռոմբիկ ծծումբը, թթվածինը և օզոնը։ Քիմիական տարրը, որն ունի այս հատկությունը, պարտադիր չէ, որ սահմանափակվի միայն երկու փոփոխությամբ, որոշներն ունեն ավելին:
Կապի բացման պատմություն
Բազմաթիվ օրգանական և հանքային նյութերի բաղկացուցիչ միավոր, ներառյալ օզոնը՝ քիմիական տարր, նշանակումորը O-ն թթվածին է, թարգմանված հունարեն «oxys»-ից՝ թթու, իսկ «gignomai»-ից՝ ծնել։
Առաջին անգամ էլեկտրական լիցքաթափման փորձերի ժամանակ թթվածնի նոր ալոտրոպիկ մոդիֆիկացիան հայտնաբերվեց 1785 թվականին հոլանդացի Մարտին վան Մարունի կողմից, նրա ուշադրությունը գրավեց հատուկ հոտը: Իսկ մեկ դար անց ֆրանսիացի Շենբեյնը ամպրոպից հետո նկատել է նույնի առկայությունը, որի արդյունքում գազը կոչվում է «հոտ»: Սակայն գիտնականները որոշ չափով խաբվեցին՝ հավատալով, որ իրենց հոտառությունը օզոնի հոտ է զգում: Նրանց հոտը օրգանական միացությունների հոտ էր, որը օքսիդացված էր O3-ի հետ արձագանքելով, քանի որ գազը շատ ռեակտիվ է::
Էլեկտրոնային կառուցվածք
O2-ը և O3-ը՝ քիմիական տարրը, ունեն նույն կառուցվածքային բեկորը։ Օզոնն ավելի բարդ կառուցվածք ունի։ Թթվածնում ամեն ինչ պարզ է. թթվածնի երկու ատոմները միացված են կրկնակի կապով, որը բաղկացած է ϭ- և π- բաղադրիչներից՝ ըստ տարրի վալենտության։ O3-ն ունի մի քանի ռեզոնանսային կառուցվածք:
Կրկնակի կապը միացնում է երկու թթվածին, իսկ երրորդն ունի մեկ թթվածին: Այսպիսով, π- բաղադրիչի միգրացիայի շնորհիվ, ընդհանուր պատկերում երեք ատոմներ ունեն մեկուկես կապ։ Այս կապն ավելի կարճ է, քան մեկ կապը, բայց ավելի երկար, քան կրկնակի կապը: Գիտնականների կողմից իրականացված փորձերը բացառում են ցիկլային մոլեկուլի հնարավորությունը։
Սինթեզի մեթոդներ
Օզոնի նման գազի առաջացման համար թթվածին քիմիական տարրը պետք է լինի գազային միջավայրում՝ առանձին ատոմների տեսքով: Նման պայմաններ են ստեղծվում բախումիցթթվածնի մոլեկուլները O2 էլեկտրոնների հետ էլեկտրական լիցքաթափումների կամ բարձր էներգիա ունեցող այլ մասնիկների հետ, ինչպես նաև երբ այն ճառագայթվում է ուլտրամանուշակագույնով:
Բնական մթնոլորտում օզոնի ընդհանուր քանակի առյուծի բաժինը ձևավորվում է ֆոտոքիմիական մեթոդով։ Մարդը նախընտրում է քիմիական գործունեության մեջ օգտագործել այլ մեթոդներ, ինչպիսիք են, օրինակ, էլեկտրոլիտիկ սինթեզը։ Այն բաղկացած է նրանից, որ պլատինե էլեկտրոդները տեղադրվում են ջրային էլեկտրոլիտային միջավայրում և հոսանք է սկսվում: Ռեակցիայի սխեման՝
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Ֆիզիկական հատկություններ
Թթվածինը (O) այնպիսի նյութի բաղկացուցիչ միավորն է, ինչպիսին օզոնն է՝ քիմիական տարր, որի բանաձևը, ինչպես նաև հարաբերական մոլային զանգվածը նշված են պարբերական աղյուսակում։ Ձևավորելով O3, թթվածինը ձեռք է բերում հատկություններ, որոնք արմատապես տարբերվում են O2-ից:
Կապույտ գազը այնպիսի միացության նորմալ վիճակն է, ինչպիսին օզոնն է: Քիմիական տարրը, բանաձևը, քանակական բնութագրերը՝ այս ամենը որոշվել է այս նյութի նույնականացման և ուսումնասիրության ժամանակ։ Նրա եռման կետը -111,9 ° C է, հեղուկացված վիճակն ունի մուգ մանուշակագույն գույն, աստիճանի հետագա նվազմամբ մինչև -197,2 ° C, սկսվում է հալումը: Ագրեգացման պինդ վիճակում օզոնը ձեռք է բերում սև գույն՝ մանուշակագույն երանգով։ Նրա լուծելիությունը տասն անգամ գերազանցում է O2 թթվածնի այս հատկությունը: Օդում ամենափոքր կոնցենտրացիաների դեպքում մարդը զգում էօզոնի հոտ է, այն սուր է, յուրահատուկ և նման է մետաղի հոտին։
Քիմիական հատկություններ
Շատ ակտիվ, ռեակցիոն տեսանկյունից, օզոն գազն է։ Այն կազմող քիմիական տարրը թթվածինն է։ Բնութագրերը, որոնք որոշում են օզոնի վարքագիծը այլ նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ, բարձր օքսիդացման ունակությունն են և բուն գազի անկայունությունը: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում այն քայքայվում է աննախադեպ արագությամբ, գործընթացը արագանում է կատալիզատորներով, ինչպիսիք են մետաղների օքսիդները, քլորը, ազոտի երկօքսիդը և այլն: Օքսիդացնող նյութի հատկությունները բնորոշ են օզոնին՝ մոլեկուլի կառուցվածքային առանձնահատկությունների և թթվածնի ատոմներից մեկի շարժունակության շնորհիվ, որը, բաժանվելով, գազը վերածում է թթվածնի. O3→ O2 + O ·
Թթվածինը (աղյուսը, որից կառուցված են այնպիսի նյութերի մոլեկուլները, ինչպիսիք են թթվածինը և օզոնը) քիմիական տարր է։ Ինչպես գրված է ռեակցիայի հավասարումներում - O. Օզոնը օքսիդացնում է բոլոր մետաղները, բացառությամբ ոսկու, պլատինի և նրա ենթախմբերի։ Այն փոխազդում է մթնոլորտի գազերի՝ ծծմբի, ազոտի և այլ օքսիդների հետ։ Օրգանական նյութերը նույնպես իներտ չեն մնում, հատկապես արագ են միջանկյալ միացությունների առաջացման միջոցով բազմաթիվ կապերի խզման գործընթացները։ Չափազանց կարևոր է, որ ռեակցիայի արտադրանքը անվնաս լինի շրջակա միջավայրի և մարդկանց համար: Դրանք են ջուրը, թթվածինը, տարբեր տարրերի բարձրագույն օքսիդները, ածխածնի օքսիդները։ Կալցիումի, տիտանի և սիլիցիումի երկուական միացությունները թթվածնի հետ չեն փոխազդում օզոնի հետ։
Դիմում
Հիմնական տարածքը, որտեղ օգտագործվում է «հոտոտ» գազօզոնացում. Մանրէազերծման այս մեթոդը շատ ավելի արդյունավետ և անվտանգ է կենդանի օրգանիզմների համար, քան քլորով ախտահանումը։ Ջուրը օզոնով մաքրելիս թունավոր մեթանի ածանցյալների առաջացում, որը փոխարինվում է վտանգավոր հալոգեններով, չի առաջանում։
Սննդի արդյունաբերության մեջ ավելի ու ավելի է օգտագործվում էկոլոգիապես մաքուր ստերիլիզացման այս մեթոդը: Սառնարանային սարքավորումները, սննդամթերքի պահեստավորման օբյեկտները մշակվում են օզոնով, և դրա միջոցով վերացվում են հոտերը։
Բժշկության համար օզոնի ախտահանիչ հատկությունները նույնպես անփոխարինելի են։ Ախտահանում են վերքերը, աղի լուծույթները։ Երակային արյունը օզոնացվում է, և մի շարք քրոնիկ հիվանդություններ բուժվում են «հոտոտ» գազով։
Լինել բնության մեջ և իմաստը
Պարզ նյութ օզոնը ստրատոսֆերայի գազային բաղադրության տարր է՝ Երկրի մոտ տարածության շրջան, որը գտնվում է մոլորակի մակերևույթից մոտ 20-30 կմ հեռավորության վրա։ Այս միացության արտազատումը տեղի է ունենում էլեկտրական լիցքաթափման հետ կապված գործընթացների, եռակցման և պատճենահանող մեքենաների աշխատանքի ընթացքում: Բայց հենց ստրատոսֆերայում է գոյանում և պարունակում Երկրի մթնոլորտում օզոնի ընդհանուր քանակի 99%-ը։
Կենսականորեն կարևոր էր գազի առկայությունը Երկրի մերձակայքում: Նրա մեջ ձևավորում է այսպես կոչված օզոնային շերտ, որը պաշտպանում է բոլոր կենդանի արարածներին արևի մահացու ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից։ Տարօրինակ է, բայց մեծ օգուտների հետ մեկտեղ գազն ինքնին վտանգավոր է մարդկանց համար: Օզոնի կոնցենտրացիայի ավելացումը օդում, որը մարդը շնչում է, վնասակար է օրգանիզմի համար՝ նրա ծայրահեղ քիմիական ակտիվության պատճառով։
