Ozon ist ein Gas. Im Gegensatz zu vielen anderen ist es nicht transparent, sondern hat eine charakteristische Farbe und sogar einen Geruch. Es ist in unserer Atmosphäre vorhanden und einer ihrer wichtigsten Bestandteile. Was ist die Dichte von Ozon, seine Masse und andere Eigenschaften? Welche Rolle spielt es im Leben des Planeten?
Blaues Gas
In der Chemie hat Ozon keinen eigenen Platz im Periodensystem. Das liegt daran, dass es kein Element ist. Ozon ist eine allotrope Modifikation oder Variation von Sauerstoff. Wie bei O2 besteht sein Molekül nur aus Sauerstoffatomen, hat aber nicht zwei, sondern drei. Daher sieht seine chemische Formel wie O3 aus.
Ozon ist ein blaues Gas. Es hat einen deutlichen stechenden Geruch, der an Chlor erinnert, wenn die Konzentration zu hoch ist. Erinnerst du dich an den Geruch von Frische im Regen? Das ist Ozon. Dank dieser Eigenschaft erhielt es seinen Namen, denn „Ozon“ist aus dem Altgriechischen „Geruch“.
Das Gasmolekül ist polar, die Atome darin sind in einem Winkel von 116, 78° verbunden. Ozon entsteht, wenn ein freies Sauerstoffatom an ein O2-Molekül gebunden wird. Es passiert inder Zeitpunkt verschiedener Reaktionen, zum Beispiel die Oxidation von Phosphor, eine elektrische Entladung oder die Zersetzung von Peroxiden, bei denen Sauerstoffatome freigesetzt werden.
Eigenschaften von Ozon
Unter normalen Bedingungen liegt Ozon als Gas mit einem Molekulargewicht von fast 48 g/mol vor. Es ist diamagnetisch, dh es kann nicht von einem Magneten angezogen werden, genau wie Silber, Gold oder Stickstoff. Die Ozondichte beträgt 2,1445 g/dm³.
Ozon nimmt im festen Zustand eine bläulich-schwarze Farbe an, im flüssigen Zustand eine indigofarbene Farbe nahe Violett. Der Siedepunkt liegt bei 111,8 Grad Celsius. Bei einer Temperatur von null Grad löst es sich in Wasser (nur in reinem Wasser) zehnmal besser als Sauerstoff. Es mischt sich gut mit flüssigem Methan, Stickstoff, Fluor, Argon und unter bestimmten Bedingungen mit Sauerstoff.
Unter der Wirkung einer Reihe von Katalysatoren wird es leicht oxidiert, wobei freie Sauerstoffatome freigesetzt werden. Wenn man sich damit verbindet, entzündet es sich sofort. Die Substanz ist in der Lage, fast alle Metalle zu oxidieren. Nur Platin und Gold sind seiner Wirkung nicht zugänglich. Es zerstört verschiedene organische und aromatische Verbindungen. Bildet bei Kontakt mit Ammoniak Ammoniumnitrit, zerstört Kohlenstoffdoppelbindungen.
Ozon ist in hohen Konzentrationen in der Atmosphäre vorhanden und zersetzt sich spontan. Dabei wird Wärme freigesetzt und ein O2-Molekül gebildet. Je höher seine Konzentration, desto stärker die Wärmefreisetzungsreaktion. Wenn der Ozongeh alt mehr als 10 % beträgt, wird er von einer Explosion begleitet. Durch Erhöhen der Temperatur und Verringern des Drucks oder durch Kontakt mitOrganische Substanzen bauen O3 schneller ab.
Discovery-Verlauf
In der Chemie war Ozon erst im 18. Jahrhundert bekannt. Es wurde 1785 dank des Geruchs entdeckt, den der Physiker Van Marum neben einer funktionierenden elektrostatischen Maschine hörte. Weitere 50 Jahre später tauchte das Gas nicht in wissenschaftlichen Experimenten und Forschungen auf.
Der Wissenschaftler Christian Schönbein untersuchte 1840 die Oxidation von weißem Phosphor. Während der Experimente gelang es ihm, eine unbekannte Substanz zu isolieren, die er "Ozon" nannte. Der Chemiker beschäftigte sich mit der Erforschung seiner Eigenschaften und beschrieb, wie man ein neu entdecktes Gas erhält.
Bald schlossen sich weitere Wissenschaftler der Erforschung der Substanz an. Der berühmte Physiker Nikola Tesla baute sogar den ersten Ozongenerator überhaupt. Die industrielle Nutzung von O3 begann Ende des 19. Jahrhunderts mit den ersten Anlagen zur Trinkwasserversorgung von Haush alten. Der Stoff wurde zur Desinfektion verwendet.
Ozon in der Atmosphäre
Unsere Erde ist von einer unsichtbaren Hülle aus Luft umgeben - der Atmosphäre. Ohne sie wäre das Leben auf dem Planeten unmöglich. Bestandteile der atmosphärischen Luft: Sauerstoff, Ozon, Stickstoff, Wasserstoff, Methan und andere Gase.
Ozon existiert nicht an sich, sondern entsteht nur durch chemische Reaktionen. In der Nähe der Erdoberfläche entsteht es durch elektrische Entladungen von Blitzen während eines Gewitters. Unnatürlich erscheint es aufgrund von Abgasemissionen von Autos, Fabriken, Benzindämpfen und Wärmekraftwerken.
Ozon der unteren Schichten der Atmosphäre wird als Oberfläche oder Troposphäre bezeichnet. Es gibt auch eine stratosphärische. Es tritt unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung auf, die von der Sonne kommt. Es bildet sich in einer Entfernung von 19-20 Kilometern über der Oberfläche des Planeten und erstreckt sich bis zu einer Höhe von 25-30 Kilometern.
Stratosphären-O3 bildet die Ozonschicht des Planeten, die ihn vor starker Sonneneinstrahlung schützt. Es absorbiert etwa 98 % der ultravioletten Strahlung mit einer Wellenlänge, die ausreicht, um Krebs und Verbrennungen zu verursachen.
Eine Substanz verwenden
Ozon ist ein ausgezeichnetes Oxidationsmittel und Zerstörer. Diese Eigenschaft wird seit langem zur Reinigung von Trinkwasser genutzt. Die Substanz wirkt sich nachteilig auf für den Menschen gefährliche Bakterien und Viren aus und wird bei Oxidation zu harmlosem Sauerstoff.
Es kann sogar chlorresistente Organismen abtöten. Darüber hinaus wird es zur Reinigung von Abwässern von umweltschädlichen Ölprodukten, Sulfiden, Phenolen usw. verwendet. Solche Praktiken sind hauptsächlich in den Vereinigten Staaten und einigen europäischen Ländern üblich.
Ozon wird in der Medizin zum Desinfizieren von Instrumenten verwendet, in der Industrie zum Bleichen von Papier, zur Reinigung von Ölen und zur Gewinnung verschiedener Substanzen. Die Verwendung von O3 zur Reinigung von Luft, Wasser und Räumlichkeiten wird als Ozonierung bezeichnet.
Ozon und der Mensch
Trotz all seiner positiven Eigenschaften kann Ozon für den Menschen gefährlich sein. Befindet sich mehr Gas in der Luft, als ein Mensch verträgt, lässt sich eine Vergiftung nicht vermeiden. In Russland seine zulässige Normbeträgt 0,1 µg/l.
Bei Überschreitung dieser Rate treten typische Anzeichen einer chemischen Vergiftung auf, wie Kopfschmerzen, Schleimhautreizungen, Schwindel. Ozon reduziert die Widerstandskraft des Körpers gegen Infektionen, die durch die Atemwege übertragen werden, und senkt auch den Blutdruck. Gaskonzentrationen über 8–9 µg/L können zu Lungenödemen und sogar zum Tod führen.
Gleichzeitig ist es recht einfach, Ozon in der Luft zu erkennen. Der Geruch von „Frische“, Chlor oder „Krebs“(wie Mendelejew behauptete) ist selbst bei einem geringen Geh alt der Substanz deutlich hörbar.
