Frasa "lapisan ozon", yang menjadi terkenal pada tahun 70-an. abad yang lalu, telah lama dibicarakan. Pada masa yang sama, beberapa orang benar-benar memahami maksud konsep ini dan mengapa pemusnahan lapisan ozon berbahaya. Misteri yang lebih besar bagi kebanyakan orang ialah struktur molekul ozon, namun ia berkaitan secara langsung dengan masalah lapisan ozon. Mari ketahui lebih lanjut tentang ozon, struktur dan aplikasi perindustriannya.
Apakah itu ozon
Ozon, atau, sebagaimana ia juga dipanggil, oksigen aktif, ialah gas biru dengan bau logam yang tajam.
Bahan ini boleh wujud dalam ketiga-tiga keadaan pengagregatan: gas, pepejal dan cecair.
Pada masa yang sama, secara semula jadi, ozon hanya berlaku dalam bentuk gas, membentuk lapisan ozon yang dipanggil. Kerana warnanya yang biru, langit kelihatan biru.
Apakah rupa molekul ozon
Nama panggilan anda ialah aktifoksigen” ozon yang diterima kerana persamaannya dengan oksigen. Jadi unsur kimia aktif utama dalam bahan ini ialah oksigen (O). Walau bagaimanapun, jika molekul oksigen mengandungi 2 daripada atomnya, maka molekul ozon (formula - O3) terdiri daripada 3 atom unsur ini.
Disebabkan oleh struktur ini, sifat ozon adalah serupa dengan oksigen, tetapi lebih ketara. Khususnya, seperti O2, O3ialah pengoksida terkuat.
Perbezaan paling penting antara bahan "berkaitan" ini, yang penting untuk diingati oleh semua orang, adalah seperti berikut: ozon tidak boleh dihirup, ia beracun dan, jika terhidu, boleh merosakkan paru-paru atau bahkan membunuh seseorang.. Pada masa yang sama, O3 sesuai untuk membersihkan udara daripada kekotoran toksik. Ngomong-ngomong, itulah sebabnya ia sangat mudah untuk bernafas selepas hujan: ozon mengoksidakan bahan berbahaya yang terkandung dalam udara, dan ia disucikan.
Model molekul ozon (terdiri daripada 3 atom oksigen) kelihatan sedikit seperti imej sudut, dan saiznya ialah 117°. Molekul ini tidak mempunyai elektron tidak berpasangan dan oleh itu diamagnet. Selain itu, ia mempunyai kekutuban, walaupun ia terdiri daripada atom unsur yang sama.
Dua atom molekul tertentu terikat kuat antara satu sama lain. Tetapi sambungan dengan yang ketiga kurang dipercayai. Atas sebab ini, molekul ozon (foto model boleh dilihat di bawah) sangat rapuh dan tidak lama selepas pembentukan ia rosak. Sebagai peraturan, dalam sebarang tindak balas penguraian O3 oksigen dibebaskan.
Disebabkan ketidakstabilan ozon, ia tidak dapat dihasilkanmenuai dan menyimpan, serta mengangkut, seperti bahan lain. Atas sebab ini, pengeluarannya lebih mahal daripada bahan lain.
Pada masa yang sama, aktiviti tinggi molekul O3membolehkan bahan ini menjadi agen pengoksidaan terkuat, lebih berkuasa daripada oksigen dan lebih selamat daripada klorin.
Jika molekul ozon terurai dan membebaskan O2, tindak balas ini sentiasa disertai dengan pembebasan tenaga. Pada masa yang sama, agar proses terbalik berlaku (pembentukan O3 daripada O2), adalah perlu untuk membelanjakan ia tidak kurang.
Dalam keadaan gas, molekul ozon terurai pada suhu 70°C. Jika ia dinaikkan kepada 100 darjah atau lebih, tindak balas akan mempercepatkan dengan ketara. Kehadiran bendasing juga mempercepatkan tempoh pereputan molekul ozon.
sifat O3
Tidak kira di mana antara tiga keadaan ozon berada, ia mengekalkan warna birunya. Lebih keras bahannya, lebih kaya dan lebih gelap warna ini.
Setiap molekul ozon mempunyai berat 48 g/mol. Ia lebih berat daripada udara, yang membantu memisahkan bahan ini.
O3 mampu mengoksidakan hampir semua logam dan bukan logam (kecuali emas, iridium dan platinum).
Selain itu, bahan ini boleh mengambil bahagian dalam tindak balas pembakaran, tetapi ini memerlukan suhu yang lebih tinggi daripada O2.
Ozon mampu larut dalam H2O dan freon. Dalam keadaan cair, ia boleh bercampur dengan oksigen cecair, nitrogen, metana, argon,karbon tetraklorida dan karbon dioksida.
Bagaimana molekul ozon terbentuk
O3 molekul terbentuk dengan melekatkan atom oksigen bebas pada molekul oksigen. Mereka, seterusnya, muncul akibat pemisahan molekul lain O2 disebabkan oleh kesan nyahcas elektrik, sinar ultraungu, elektron pantas dan zarah bertenaga tinggi yang lain ke atasnya. Atas sebab ini, bau khusus ozon boleh dirasai berhampiran peralatan elektrik atau lampu yang menyala yang memancarkan cahaya ultraungu.
Pada skala perindustrian, O3 diasingkan menggunakan penjana ozon elektrik atau pengozon. Dalam peranti ini, arus elektrik voltan tinggi dialirkan melalui aliran gas yang mengandungi O2, yang atomnya berfungsi sebagai “bahan binaan” untuk ozon.
Kadangkala oksigen tulen atau udara biasa disuntik ke dalam mesin ini. Kualiti ozon yang terhasil bergantung pada ketulenan produk awal. Jadi, perubatan O3, bertujuan untuk merawat luka, hanya diekstrak daripada O2..
Sejarah penemuan ozon
Setelah mengetahui rupa molekul ozon dan bagaimana ia terbentuk, adalah wajar untuk mengetahui sejarah bahan ini.
Ia pertama kali disintesis oleh penyelidik Belanda Martin Van Marum pada separuh kedua abad ke-18. Para saintis menyedari bahawa selepas melepasi percikan elektrik melalui bekas dengan udara, gas di dalamnya mengubah sifatnya. Pada masa yang sama, Van Marum tidak faham bahawa dia telah mengasingkan molekul yang barubahan.
Tetapi rakan sekerja Jermannya bernama Sheinbein, cuba menguraikan H2O menjadi H dan O2 dengan bantuan elektrik, perasan kepada pelepasan gas baru dengan bau pedas. Selepas banyak penyelidikan, saintis itu menerangkan bahan yang ditemuinya dan memberikan nama "ozon" sebagai penghormatan kepada perkataan Yunani untuk "bau".
Keupayaan untuk membunuh kulat dan bakteria, serta mengurangkan ketoksikan sebatian berbahaya, yang dimiliki oleh bahan terbuka itu, menarik minat ramai saintis. 17 tahun selepas penemuan rasmi O3, Werner von Siemens mereka bentuk radas pertama untuk mensintesis ozon dalam sebarang kuantiti. Dan 39 tahun kemudian, Nikola Tesla yang cemerlang mencipta dan mematenkan penjana ozon pertama di dunia.
Peranti inilah yang pertama kali digunakan di Perancis dalam loji rawatan air minuman selepas 2 tahun. Sejak awal abad XX. Eropah mula beralih kepada pengozonan air minuman untuk penulenannya.
Empayar Rusia pertama kali menggunakan teknik ini pada tahun 1911, dan selepas 5 tahun, hampir 4 dozen pemasangan untuk pembersihan air minuman menggunakan ozon telah dilengkapi di negara ini.
Hari ini, pengozonan air secara beransur-ansur menggantikan pengklorinan. Oleh itu, 95% daripada semua air minuman di Eropah disucikan menggunakan O3. Teknik ini juga sangat popular di Amerika Syarikat. Di CIS, ia masih dalam kajian, kerana walaupun prosedur ini lebih selamat dan mudah, ia lebih mahal daripada pengklorinan.
Aplikasi ozon
Selain rawatan air, O3 mempunyai beberapa kegunaan lain.
- Ozon digunakan sebagai peluntur dalam pembuatan kertas dan tekstil.
- Oksigen aktif digunakan untuk membasmi kuman wain, serta mempercepatkan proses penuaan cognac.
- Pelbagai minyak sayuran ditapis menggunakan O3.
- Sangat kerap bahan ini digunakan untuk memproses produk mudah rosak, seperti daging, telur, buah-buahan dan sayur-sayuran. Prosedur ini tidak meninggalkan kesan kimia, seperti klorin atau formaldehid, dan produk boleh disimpan lebih lama.
- Ozon mensterilkan peralatan dan pakaian perubatan.
- Juga O3 digunakan untuk pelbagai prosedur perubatan dan kosmetik. Khususnya, dengan bantuannya dalam pergigian, mereka membasmi kuman rongga mulut dan gusi, dan juga merawat pelbagai penyakit (stomatitis, herpes, kandidiasis mulut). Di negara Eropah O3 sangat popular untuk pembasmian kuman luka.
- Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, peralatan rumah mudah alih untuk menapis udara dan air menggunakan ozon telah menjadi sangat popular.
Lapisan ozon - apakah itu?
Pada jarak 15-35 km di atas permukaan bumi adalah lapisan ozon, atau, seperti yang dipanggil, ozonosfera. Di tempat ini, pekat O3 berfungsi sebagai sejenis penapis untuk sinaran suria yang berbahaya.
Dari manakah datangnya kuantiti bahan sedemikian jika molekulnya tidak stabil? Tidak sukar untuk menjawab soalan ini, jika kita ingat model molekul ozon dan kaedah pembentukannya. Jadi, oksigen, terdiri daripada 2molekul oksigen, masuk ke stratosfera, dipanaskan di sana oleh sinaran matahari. Tenaga ini cukup untuk membelah O2 kepada atom, daripadanya O3 terbentuk. Pada masa yang sama, lapisan ozon bukan sahaja menggunakan sebahagian daripada tenaga suria, tetapi juga menapisnya, menyerap sinaran ultraungu berbahaya.
Di atas dikatakan bahawa ozon dilarutkan oleh freon. Bahan-bahan gas ini (digunakan dalam pembuatan deodoran, alat pemadam api dan peti sejuk), apabila dilepaskan ke atmosfera, menjejaskan ozon dan menyumbang kepada penguraiannya. Akibatnya, lubang-lubang muncul di ozonosfera yang melaluinya sinar suria yang tidak ditapis memasuki planet ini, yang mempunyai kesan yang merosakkan pada organisma hidup.
Setelah mempertimbangkan ciri dan struktur molekul ozon, kita boleh membuat kesimpulan bahawa bahan ini, walaupun berbahaya, sangat berguna untuk manusia jika digunakan dengan betul.
