Ozons ir gāze. Atšķirībā no daudziem citiem, tas nav caurspīdīgs, bet tam ir raksturīga krāsa un pat smarža. Tā atrodas mūsu atmosfērā un ir viena no tās svarīgākajām sastāvdaļām. Kāds ir ozona blīvums, tā masa un citas īpašības? Kāda ir tās loma planētas dzīvē?
Blue Gas
Ķīmijā ozonam nav atsevišķas vietas periodiskajā tabulā. Tas ir tāpēc, ka tas nav elements. Ozons ir skābekļa allotropa modifikācija vai variācija. Tāpat kā O2, tā molekula sastāv tikai no skābekļa atomiem, bet tajā nav divi, bet trīs. Tāpēc tā ķīmiskā formula izskatās kā O3.
Ozons ir zila gāze. Tam ir izteikta asa smarža, kas atgādina hloru, ja koncentrācija ir pārāk augsta. Vai atceries svaiguma smaržu lietū? Tas ir ozons. Pateicoties šim īpašumam, tas ieguva savu nosaukumu, jo no sengrieķu valodas "ozons" ir "smarža".
Gāzes molekula ir polāra, tajā esošie atomi ir savienoti 116,78° leņķī. Ozons veidojas, kad brīvs skābekļa atoms ir pievienots O2 molekulai. Tas notiek iekšādažādu reakciju laiks, piemēram, fosfora oksidēšanās, elektriskā izlāde vai peroksīdu sadalīšanās, kuru laikā izdalās skābekļa atomi.
Ozona īpašības
Normālos apstākļos ozons pastāv kā gāze ar molekulmasu gandrīz 48 g/mol. Tas ir diamagnētisks, tas ir, to nevar pievilkt magnēts, tāpat kā sudrabu, zeltu vai slāpekli. Ozona blīvums ir 2,1445 g/dm³.
Cietā stāvoklī ozons iegūst zilgani melnu krāsu, šķidrā stāvoklī indigo krāsu tuvu violetai. Viršanas temperatūra ir 111,8 grādi pēc Celsija. Nulle grādu temperatūrā tas šķīst ūdenī (tikai tīrā ūdenī) desmit reizes labāk nekā skābeklis. Tas labi sajaucas ar šķidru metānu, slāpekli, fluoru, argonu un noteiktos apstākļos ar skābekli.
Daudzu katalizatoru iedarbībā tas viegli oksidējas, izdalot brīvos skābekļa atomus. Savienojot ar to, tas uzreiz aizdegas. Viela spēj oksidēt gandrīz visus metālus. Tikai platīns un zelts nav pakļauti tā darbībai. Tas iznīcina dažādus organiskos un aromātiskos savienojumus. Saskaroties ar amonjaku, veido amonija nitrītu, iznīcina dubultās oglekļa saites.
Atmosfērā atrodas augstā koncentrācijā, ozons spontāni sadalās. Šajā gadījumā izdalās siltums un veidojas O2 molekula. Jo augstāka tā koncentrācija, jo spēcīgāka ir siltuma izdalīšanās reakcija. Ja ozona saturs pārsniedz 10%, to pavada sprādziens. Paaugstinot temperatūru un samazinot spiedienu vai saskaroties arOrganiskās vielas O3 sadalās ātrāk.
Atklājumu vēsture
Ķīmijā ozons nebija zināms līdz 18. gadsimtam. Tas tika atklāts 1785. gadā, pateicoties smaržai, ko fiziķis Van Marums dzirdēja blakus strādājošai elektrostatiskajai mašīnai. Vēl 50 gadus pēc tam gāze neparādījās zinātniskos eksperimentos un pētījumos.
Zinātnieks Kristians Šonbeins 1840. gadā pētīja b altā fosfora oksidēšanos. Eksperimentu laikā viņam izdevās izolēt nezināmu vielu, ko viņš nosauca par "ozonu". Ķīmiķis ķērās pie tās īpašību izpētes un aprakstīja, kā iegūt jaunatklātu gāzi.
Drīz vielas izpētei pievienojās arī citi zinātnieki. Slavenais fiziķis Nikola Tesla pat uzbūvēja pirmo ozona ģeneratoru. O3 rūpnieciskā izmantošana sākās 19. gadsimta beigās, kad parādījās pirmās iekārtas dzeramā ūdens piegādei mājām. Viela tika izmantota dezinfekcijai.
Ozons atmosfērā
Mūsu Zemi ieskauj neredzams gaisa apvalks – atmosfēra. Bez tā dzīvība uz planētas nebūtu iespējama. Atmosfēras gaisa sastāvdaļas: skābeklis, ozons, slāpeklis, ūdeņradis, metāns un citas gāzes.
Ozons neeksistē pats par sevi un rodas tikai ķīmisku reakciju rezultātā. Netālu no Zemes virsmas tas veidojas zibens elektriskās izlādes dēļ pērkona negaisa laikā. Nedabiski tas parādās automašīnu, rūpnīcu, benzīna dūmu un termoelektrostaciju izplūdes gāzu emisiju dēļ.
Atmosfēras apakšējo slāņu ozonu sauc par virsmas jeb troposfēru. Ir arī stratosfēra. Tas notiek ultravioletā starojuma ietekmē, kas nāk no saules. Tas veidojas 19-20 kilometru attālumā virs planētas virsmas un stiepjas līdz 25-30 kilometru augstumam.
Stratosfēras O3 veido planētas ozona slāni, kas pasargā to no spēcīga saules starojuma. Tas absorbē aptuveni 98% ultravioletā starojuma ar viļņa garumu, kas ir pietiekams, lai izraisītu vēzi un apdegumus.
Vielas lietošana
Ozons ir lielisks oksidētājs un iznīcinātājs. Šis īpašums jau sen tiek izmantots dzeramā ūdens attīrīšanai. Vielai ir kaitīga ietekme uz cilvēkiem bīstamām baktērijām un vīrusiem, un, oksidējoties, tā pārvēršas nekaitīgā skābekli.
Tas var nogalināt pat pret hloru izturīgus organismus. Turklāt to izmanto notekūdeņu attīrīšanai no videi kaitīgiem naftas produktiem, sulfīdiem, fenoliem u.c. Šāda prakse ir izplatīta galvenokārt ASV un dažās Eiropas valstīs.
Ozonu medicīnā izmanto instrumentu dezinfekcijai, rūpniecībā izmanto papīra balināšanai, eļļu attīrīšanai, dažādu vielu iegūšanai. O3 izmantošanu gaisa, ūdens un telpu attīrīšanai sauc par ozonēšanu.
Ozons un cilvēks
Neskatoties uz visām tā labvēlīgajām īpašībām, ozons var būt bīstams cilvēkiem. Ja gaisā ir vairāk gāzu, nekā cilvēks spēj panest, no saindēšanās izvairīties nevar. Krievijā tā pieļaujamā normair 0,1 µg/l.
Pārsniedzot šo ātrumu, parādās tipiskas ķīmiskās saindēšanās pazīmes, piemēram, galvassāpes, gļotādu kairinājums, reibonis. Ozons samazina organisma izturību pret infekcijām, kas tiek pārnestas caur elpceļiem, kā arī samazina asinsspiedienu. Gāzu koncentrācija virs 8–9 µg/l var izraisīt plaušu tūsku un pat nāvi.
Tajā pašā laikā ir diezgan viegli atpazīt ozonu gaisā. "Svaiguma", hlora vai "vēžu" smarža (kā apgalvoja Mendeļejevs) ir skaidri dzirdama pat ar zemu vielas saturu.
