Der Ausdruck "Ozonschicht", der in den 70er Jahren berühmt wurde. des letzten Jahrhunderts, ist seit langem nervös. Gleichzeitig verstehen nur wenige Menschen wirklich, was dieses Konzept bedeutet und warum die Zerstörung der Ozonschicht gefährlich ist. Ein noch größeres Rätsel für viele ist die Struktur des Ozonmoleküls, und doch steht sie in direktem Zusammenhang mit den Problemen der Ozonschicht. Lassen Sie uns mehr über Ozon, seine Struktur und industrielle Anwendungen erfahren.
Was ist Ozon
Ozon oder auch Aktivsauerstoff genannt, ist ein azurblaues Gas mit einem stechend metallischen Geruch.
Dieser Stoff kann in allen drei Aggregatzuständen vorliegen: gasförmig, fest und flüssig.
Gleichzeitig kommt Ozon in der Natur nur in Form eines Gases vor und bildet die sogenannte Ozonschicht. Wegen seiner azurblauen Farbe erscheint der Himmel blau.
Wie sieht ein Ozonmolekül aus
Dein Spitzname ist aktivSauerstoff“Ozon wegen seiner Ähnlichkeit mit Sauerstoff erh alten. Das wichtigste aktive chemische Element in diesen Substanzen ist also Sauerstoff (O). Wenn jedoch ein Sauerstoffmolekül 2 seiner Atome enthält, dann besteht das Ozonmolekül (Formel - O3) aus 3 Atomen dieses Elements.
Aufgrund dieser Struktur sind die Eigenschaften von Ozon denen von Sauerstoff ähnlich, jedoch ausgeprägter. Insbesondere, wie O2, ist O3 das stärkste Oxidationsmittel.
Der wichtigste Unterschied zwischen diesen "verwandten" Stoffen, den sich jeder merken sollte, ist folgender: Ozon kann nicht eingeatmet werden, es ist giftig und kann, wenn es eingeatmet wird, die Lunge schädigen oder sogar einen Menschen töten. Gleichzeitig eignet sich O3 perfekt zur Reinigung der Luft von giftigen Verunreinigungen. Übrigens, gerade deshalb atmet man nach Regen so leicht: Ozon oxidiert Schadstoffe in der Luft und wird gereinigt.
Das Modell des Ozonmoleküls (bestehend aus 3 Sauerstoffatomen) sieht ein bisschen wie ein Bild eines Winkels aus und hat eine Größe von 117°. Dieses Molekül hat keine ungepaarten Elektronen und ist daher diamagnetisch. Außerdem hat es Polarität, obwohl es aus Atomen des gleichen Elements besteht.
Zwei Atome eines bestimmten Moleküls sind fest miteinander verbunden. Aber die Verbindung mit dem dritten ist weniger zuverlässig. Aus diesem Grund ist das Ozonmolekül (Foto des Modells unten zu sehen) sehr zerbrechlich und zerfällt bald nach seiner Bildung. In der Regel wird bei jeder Zersetzungsreaktion O3 Sauerstoff freigesetzt.
Aufgrund der Instabilität von Ozon kann es nicht hergestellt werdenernten und lagern sowie transportieren, wie andere Stoffe auch. Aus diesem Grund ist seine Herstellung teurer als andere Substanzen.
Gleichzeitig ermöglicht die hohe Aktivität der Moleküle O3 dieser Substanz, das stärkste Oxidationsmittel zu sein, stärker als Sauerstoff und sicherer als Chlor.
Wenn ein Ozonmolekül zerfällt und O2 freisetzt, geht diese Reaktion immer mit einer Energiefreisetzung einher. Gleichzeitig ist es notwendig, Geld auszugeben, damit der umgekehrte Prozess stattfinden kann (die Bildung von O3 aus O2). es nicht weniger.
Im gasförmigen Zustand zerfällt das Ozonmolekül bei einer Temperatur von 70°C. Wenn es auf 100 Grad oder mehr erhöht wird, beschleunigt sich die Reaktion erheblich. Das Vorhandensein von Verunreinigungen beschleunigt auch die Zerfallszeit von Ozonmolekülen.
O3 Eigenschaften
Egal in welchem der drei Zustände sich Ozon befindet, es behält seine blaue Farbe. Je härter die Substanz, desto satter und dunkler dieser Farbton.
Jedes Ozonmolekül wiegt 48 g/mol. Es ist schwerer als Luft, was hilft, diese Substanzen zu trennen.
O3 kann fast alle Metalle und Nichtmetalle (außer Gold, Iridium und Platin) oxidieren.
Auch dieser Stoff kann an der Verbrennungsreaktion teilnehmen, erfordert aber eine höhere Temperatur als bei O2.
Ozon kann sich in H2O und Freonen lösen. Im flüssigen Zustand kann es sich mit flüssigem Sauerstoff, Stickstoff, Methan, Argon,Tetrachlorkohlenstoff und Kohlendioxid.
Wie das Ozonmolekül entsteht
O3 Moleküle entstehen durch Anlagerung freier Sauerstoffatome an Sauerstoffmoleküle. Sie wiederum entstehen durch die Sp altung anderer Moleküle O2 aufgrund der Einwirkung von elektrischen Entladungen, ultravioletten Strahlen, schnellen Elektronen und anderen hochenergetischen Teilchen auf sie. Aus diesem Grund kann der spezifische Geruch von Ozon in der Nähe von funkenden Elektrogeräten oder Lampen wahrgenommen werden, die ultraviolettes Licht abgeben.
Industriell wird O3 mit elektrischen Ozongeneratoren oder Ozonisatoren isoliert. In diesen Geräten wird elektrischer Hochspannungsstrom durch einen Gasstrom geleitet, der O2 enthält, dessen Atome als „Baustoff“für Ozon dienen.
Manchmal wird reiner Sauerstoff oder gewöhnliche Luft in diese Maschinen eingeblasen. Die Qualität des entstehenden Ozons hängt von der Reinheit des Ausgangsprodukts ab. So wird medizinisches O3, das zur Behandlung von Wunden bestimmt ist, nur aus chemisch reinem O2. gewonnen.
Geschichte der Entdeckung des Ozons
Nachdem Sie herausgefunden haben, wie das Ozonmolekül aussieht und wie es gebildet wird, lohnt es sich, sich mit der Geschichte dieser Substanz vertraut zu machen.
Es wurde erstmals in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts von dem holländischen Forscher Martin Van Marum synthetisiert. Der Wissenschaftler bemerkte, dass das darin enth altene Gas seine Eigenschaften änderte, nachdem er elektrische Funken durch einen Behälter mit Luft geleitet hatte. Gleichzeitig verstand Van Marum nicht, dass er die Moleküle eines neuen isoliert hatteSubstanzen.
Aber sein deutscher Kollege namens Sheinbein, der versuchte, H2O mit Hilfe von Elektrizität in H und O2 zu zerlegen, bemerkte es zur Freisetzung von neuem Gas mit stechendem Geruch. Nach vielen Recherchen beschrieb der Wissenschaftler den von ihm entdeckten Stoff und gab ihm den Namen "Ozon" zu Ehren des griechischen Wortes für "Geruch".
Die Fähigkeit, Pilze und Bakterien abzutöten sowie die Toxizität schädlicher Verbindungen zu verringern, die die offene Substanz besaß, interessierte viele Wissenschaftler. 17 Jahre nach der offiziellen Entdeckung von O3 konstruierte Werner von Siemens den ersten Apparat zur Synthese von Ozon in beliebiger Menge. Und 39 Jahre später erfand und patentierte der brillante Nikola Tesla den weltweit ersten Ozongenerator.
Dieses Gerät wurde erstmals nach 2 Jahren in Frankreich in Trinkwasseraufbereitungsanlagen eingesetzt. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Europa beginnt damit, zur Reinigung des Trinkwassers auf die Ozonung umzusteigen.
Das Russische Reich verwendete diese Technik erstmals 1911, und nach 5 Jahren waren im Land fast 4 Dutzend Anlagen zur Trinkwasserreinigung mit Ozon ausgestattet.
Heute ersetzt die Ozonung des Wassers allmählich die Chlorung. So werden 95 % des gesamten Trinkwassers in Europa mit O3 gereinigt. Auch in den USA ist diese Technik sehr beliebt. In der GUS wird es noch untersucht, denn obwohl dieses Verfahren sicherer und bequemer ist, ist es teurer als die Chlorierung.
Ozonanwendungen
Zusätzlich zur Wasseraufbereitung hat O3 eine Reihe weiterer Anwendungen.
- Ozon wird als Bleichmittel bei der Herstellung von Papier und Textilien verwendet.
- Aktivsauerstoff wird zur Desinfektion von Weinen sowie zur Beschleunigung des Alterungsprozesses von Cognacs verwendet.
- Verschiedene Pflanzenöle werden mit O3. raffiniert
- Sehr oft wird dieser Stoff zur Verarbeitung von verderblichen Produkten wie Fleisch, Eiern, Obst und Gemüse verwendet. Dieses Verfahren hinterlässt keine chemischen Spuren, wie bei Chlor oder Formaldehyd, und Produkte können deutlich länger gelagert werden.
- Ozon sterilisiert medizinische Geräte und Kleidung.
- Auch gereinigtes O3 wird für verschiedene medizinische und kosmetische Verfahren verwendet. Insbesondere mit ihrer Hilfe in der Zahnheilkunde desinfizieren sie die Mundhöhle und das Zahnfleisch und behandeln auch verschiedene Krankheiten (Stomatitis, Herpes, orale Candidiasis). In europäischen Ländern ist O3 sehr beliebt zur Wunddesinfektion.
- In den letzten Jahren sind tragbare Haush altsgeräte zum Filtern von Luft und Wasser mit Ozon sehr beliebt geworden.
Ozonschicht - was ist das?
In einer Entfernung von 15-35 km über der Erdoberfläche befindet sich die Ozonschicht oder, wie sie auch genannt wird, die Ozonosphäre. An diesem Ort dient konzentriertes O3 als eine Art Filter für schädliche Sonnenstrahlung.
Woher kommt eine solche Menge eines Stoffes, wenn seine Moleküle instabil sind? Diese Frage ist nicht schwer zu beantworten, wenn wir uns an das Modell des Ozonmoleküls und die Methode seiner Bildung erinnern. Also Sauerstoff, bestehend aus 2Sauerstoffmoleküle, die in die Stratosphäre gelangen, werden dort durch die Sonnenstrahlen erhitzt. Diese Energie reicht aus, um O2 in Atome zu sp alten, aus denen O3 entsteht. Gleichzeitig nutzt die Ozonschicht nicht nur einen Teil der Sonnenenergie, sondern filtert sie auch, absorbiert gefährliche ultraviolette Strahlung.
Es wurde oben gesagt, dass Ozon durch Freone gelöst wird. Diese gasförmigen Substanzen (die bei der Herstellung von Deodorants, Feuerlöschern und Kühlschränken verwendet werden), wirken sich nach ihrer Freisetzung in die Atmosphäre auf das Ozon aus und tragen zu seiner Zersetzung bei. Dadurch entstehen Löcher in der Ozonosphäre, durch die ungefilterte Sonnenstrahlen auf den Planeten gelangen, die eine zerstörerische Wirkung auf lebende Organismen haben.
Nach Betrachtung der Eigenschaften und der Struktur von Ozonmolekülen können wir schlussfolgern, dass diese Substanz, obwohl sie gefährlich ist, bei richtiger Anwendung für die Menschheit sehr nützlich ist.
