Ang pariralang "ozone layer", na sumikat noong dekada 70. ang huling siglo, ay matagal nang na-set sa gilid. Kasabay nito, kakaunti ang talagang nakakaunawa kung ano ang kahulugan ng konseptong ito at kung bakit mapanganib ang pagkasira ng ozone layer. Ang isang mas malaking misteryo para sa marami ay ang istraktura ng molekula ng ozone, ngunit ito ay direktang nauugnay sa mga problema ng ozone layer. Matuto pa tayo tungkol sa ozone, istraktura nito at mga pang-industriyang aplikasyon.
Ano ang ozone
Ozone, o, kung tawagin din, active oxygen, ay isang azure gas na may masangsang na metal na amoy.
Maaaring umiral ang substance na ito sa lahat ng tatlong estado ng pagsasama-sama: gas, solid at likido.
Kasabay nito, sa kalikasan, ang ozone ay nangyayari lamang sa anyo ng isang gas, na bumubuo ng tinatawag na ozone layer. Dahil sa asul nitong kulay kaya lumilitaw na asul ang langit.
Ano ang hitsura ng ozone molecule
Ang iyong palayaw ay aktibooxygen” na natanggap ng ozone dahil sa pagkakahawig nito sa oxygen. Kaya ang pangunahing aktibong elemento ng kemikal sa mga sangkap na ito ay oxygen (O). Gayunpaman, kung ang isang molekula ng oxygen ay naglalaman ng 2 sa mga atom nito, ang molekula ng ozone (formula - O3) ay binubuo ng 3 atom ng elementong ito.
Dahil sa istrukturang ito, ang mga katangian ng ozone ay katulad ng sa oxygen, ngunit mas malinaw. Sa partikular, tulad ng O2, O3ang pinakamalakas na oxidizer.
Ang pinakamahalagang pagkakaiba sa pagitan ng mga "kaugnay" na sangkap na ito, na mahalagang tandaan ng lahat, ay ang mga sumusunod: ang ozone ay hindi malalanghap, ito ay nakakalason at, kung malalanghap, ay maaaring makapinsala sa mga baga o kahit na pumatay ng isang tao. Kasabay nito, ang O3 ay perpekto para sa paglilinis ng hangin mula sa mga nakakalason na dumi. Sa pamamagitan ng paraan, ito ay tiyak na dahil dito na ito ay napakadaling huminga pagkatapos ng ulan: ang ozone ay nag-oxidize ng mga nakakapinsalang sangkap na nasa hangin, at ito ay dinadalisay.
Ang modelo ng ozone molecule (binubuo ng 3 oxygen atoms) ay mukhang isang imahe ng isang anggulo, at ang laki nito ay 117°. Ang molekula na ito ay walang hindi magkapares na mga electron at samakatuwid ay diamagnetic. Bilang karagdagan, mayroon itong polarity, bagama't binubuo ito ng mga atomo ng parehong elemento.
Dalawang atom ng isang partikular na molekula ay mahigpit na nakagapos sa isa't isa. Ngunit ang koneksyon sa pangatlo ay hindi gaanong maaasahan. Para sa kadahilanang ito, ang molekula ng ozone (larawan ng modelo ay makikita sa ibaba) ay masyadong marupok at sa lalong madaling panahon pagkatapos ng pagbuo ay nasira ito. Bilang isang tuntunin, sa anumang reaksyon ng agnas O3 ay inilalabas ang oxygen.
Dahil sa kawalang-tatag ng ozone, hindi ito magawapag-aani at pag-iimbak, pati na rin ang transportasyon, tulad ng iba pang mga sangkap. Para sa kadahilanang ito, ang produksyon nito ay mas mahal kaysa sa iba pang mga sangkap.
Kasabay nito, ang mataas na aktibidad ng mga molecule O3ay nagpapahintulot sa substance na ito na maging pinakamalakas na oxidizing agent, mas malakas kaysa oxygen, at mas ligtas kaysa sa chlorine.
Kung ang isang molekula ng ozone ay nasira at naglalabas ng O2, ang reaksyong ito ay palaging sinasamahan ng paglabas ng enerhiya. Kasabay nito, upang maganap ang baligtad na proseso (ang pagbuo ng O3 mula sa O2), kinakailangang gumastos hindi bababa.
Sa gaseous state, ang ozone molecule ay nabubulok sa temperaturang 70°C. Kung ito ay tumaas sa 100 degrees o higit pa, ang reaksyon ay mapabilis nang malaki. Ang pagkakaroon ng mga impurities ay nagpapabilis din sa panahon ng pagkabulok ng mga molekula ng ozone.
O3 property
Alinman sa tatlong estado ang ozone, nananatili itong asul na kulay. Kung mas mahirap ang substance, mas mayaman at mas madilim ang shade na ito.
Ang bawat molekula ng ozone ay tumitimbang ng 48 g/mol. Ito ay mas mabigat kaysa sa hangin, na tumutulong sa paghiwalayin ang mga sangkap na ito.
O3 na may kakayahang mag-oxidize ng halos lahat ng metal at non-metal (maliban sa ginto, iridium at platinum).
Gayundin, ang sangkap na ito ay maaaring lumahok sa reaksyon ng pagkasunog, ngunit nangangailangan ito ng mas mataas na temperatura kaysa sa O2.
AngOzone ay natutunaw sa H2O at mga freon. Sa likidong estado, maaari itong ihalo sa likidong oxygen, nitrogen, methane, argon,carbon tetrachloride at carbon dioxide.
Paano nabuo ang molekula ng ozone
AngO3 na mga molekula ay nabubuo sa pamamagitan ng pag-attach ng mga libreng atom ng oxygen sa mga molekula ng oxygen. Lumilitaw naman ang mga ito dahil sa paghahati ng iba pang mga molekula O2 dahil sa epekto sa kanila ng mga discharge ng kuryente, ultraviolet ray, mabilis na electron at iba pang mga particle na may mataas na enerhiya. Para sa kadahilanang ito, ang partikular na amoy ng ozone ay maaaring maramdaman malapit sa mga nagniningas na electrical appliances o lamp na naglalabas ng ultraviolet light.
Sa isang pang-industriya na sukat, ang O3 ay nakahiwalay gamit ang mga de-koryenteng ozone generator o ozonizer. Sa mga device na ito, may mataas na boltahe na electric current na dumadaan sa gas stream na naglalaman ng O2, na ang mga atom ay nagsisilbing “building material” para sa ozone.
Minsan purong oxygen o ordinaryong hangin ang itinuturok sa mga makinang ito. Ang kalidad ng nagresultang ozone ay nakasalalay sa kadalisayan ng paunang produkto. Kaya, ang medikal na O3, na inilaan para sa paggamot ng mga sugat, ay kinukuha lamang mula sa purong kemikal na O2.
Kasaysayan ng pagkatuklas ng ozone
Napag-isipan kung ano ang hitsura ng molekula ng ozone at kung paano ito nabuo, sulit na kilalanin ang kasaysayan ng sangkap na ito.
Ito ay unang na-synthesize ng Dutch researcher na si Martin Van Marum noong ikalawang kalahati ng ika-18 siglo. Napansin ng siyentipiko na pagkatapos na dumaan ang mga electric spark sa isang lalagyan na may hangin, binago ng gas ang mga katangian nito. Kasabay nito, hindi naunawaan ni Van Marum na ibinukod niya ang mga molekula ng bagomga sangkap.
Ngunit napansin ng kanyang kasamahang Aleman na nagngangalang Sheinbein, sinusubukang i-decompose ang H2O sa H at O2 sa tulong ng kuryente. sa paglabas ng bagong gas na may masangsang na amoy. Pagkatapos ng maraming pagsasaliksik, inilarawan ng siyentipiko ang sangkap na kanyang natuklasan at binigyan ito ng pangalang "ozone" bilang parangal sa salitang Griyego para sa "amoy".
Ang kakayahang pumatay ng fungi at bacteria, gayundin ang pagbawas sa toxicity ng mga nakakapinsalang compound, na taglay ng bukas na substance, ay interesado sa maraming siyentipiko. 17 taon pagkatapos ng opisyal na pagtuklas ng O3, idinisenyo ni Werner von Siemens ang unang kagamitan upang mag-synthesize ng ozone sa anumang dami. At makalipas ang 39 na taon, naimbento at na-patent ng makinang na si Nikola Tesla ang unang ozone generator sa mundo.
Ito ang device na ito ang unang ginamit sa France sa mga plantang panggamot ng inuming tubig pagkalipas ng 2 taon. Mula sa simula ng XX siglo. Nagsisimula nang lumipat ang Europe sa ozonation ng inuming tubig para sa paglilinis nito.
Unang ginamit ng Imperyo ng Russia ang pamamaraang ito noong 1911, at pagkaraan ng 5 taon, halos 4 dosenang mga installation para sa pagdalisay ng inuming tubig gamit ang ozone ang nilagyan sa bansa.
Ngayon, unti-unting pinapalitan ng ozonation ng tubig ang chlorination. Kaya, 95% ng lahat ng inuming tubig sa Europe ay dinadalisay gamit ang O3. Ang pamamaraan na ito ay napakapopular din sa USA. Sa CIS, pinag-aaralan pa rin ito, dahil bagama't mas ligtas at mas maginhawa ang pamamaraang ito, mas mahal ito kaysa sa chlorination.
Ozone application
Bilang karagdagan sa water treatment, ang O3 ay may iba pang gamit.
- Ginagamit ang ozone bilang bleach sa paggawa ng papel at mga tela.
- Ginagamit ang active oxygen para disimpektahin ang mga alak, gayundin para mapabilis ang proseso ng pagtanda ng mga cognac.
- Ang iba't ibang langis ng gulay ay dinadalisay gamit ang O3.
- Napakadalas ginagamit ang sangkap na ito upang iproseso ang mga nabubulok na produkto, tulad ng karne, itlog, prutas at gulay. Ang pamamaraang ito ay hindi nag-iiwan ng mga bakas ng kemikal, tulad ng sa chlorine o formaldehyde, at ang mga produkto ay maaaring maimbak nang mas matagal.
- Sini-sterilize ng ozone ang mga medikal na kagamitan at damit.
- Ginagamit din ang purified O3 para sa iba't ibang pamamaraang medikal at kosmetiko. Sa partikular, sa tulong nito sa dentistry, disimpektahin nila ang oral cavity at gilagid, at ginagamot din ang iba't ibang sakit (stomatitis, herpes, oral candidiasis). Sa mga bansang Europeo, ang O3 ay napakasikat para sa pagdidisimpekta ng sugat.
- Sa nakalipas na mga taon, ang mga portable na kagamitan sa bahay para sa pagsala ng hangin at tubig gamit ang ozone ay naging napakasikat.
Ozone layer - ano ito?
Sa layong 15-35 km sa itaas ng ibabaw ng Earth ay ang ozone layer, o, kung tawagin din, ang ozonosphere. Sa lugar na ito, ang concentrated O3 ay nagsisilbing isang uri ng filter para sa mapaminsalang solar radiation.
Saan nagmumula ang ganoong dami ng substance kung ang mga molekula nito ay hindi matatag? Hindi mahirap sagutin ang tanong na ito, kung naaalala natin ang modelo ng molekula ng ozone at ang paraan ng pagbuo nito. Kaya, oxygen, na binubuo ng 2ang mga molekula ng oxygen, na pumapasok sa stratosphere, ay pinainit doon sa pamamagitan ng sinag ng araw. Ang enerhiya na ito ay sapat na upang hatiin ang O2 sa mga atomo, kung saan nabuo ang O3. Kasabay nito, ang ozone layer ay hindi lamang gumagamit ng bahagi ng solar energy, ngunit sinasala rin ito, sumisipsip ng mapanganib na ultraviolet radiation.
Sinabi sa itaas na ang ozone ay natutunaw ng mga freon. Ang mga gaseous substance na ito (ginagamit sa paggawa ng mga deodorant, fire extinguisher at refrigerator), kapag inilabas sa atmospera, ay nakakaapekto sa ozone at nakakatulong sa pagkabulok nito. Bilang resulta, lumilitaw ang mga butas sa ozonosphere kung saan pumapasok ang hindi na-filter na solar rays sa planeta, na may mapanirang epekto sa mga buhay na organismo.
Pagkatapos isaalang-alang ang mga tampok at istruktura ng mga molekula ng ozone, maaari nating mahihinuha na ang sangkap na ito, bagaman mapanganib, ay lubhang kapaki-pakinabang para sa sangkatauhan kung ginamit nang tama.
