Екологія

ПЛАН

Вступ

Це слово в перекладі з грецької мови означає «пахучий», «запашний», «той, що пахне». Кожен із нас відчував характерний різкий запах цього синюватого газу після грози з частими блискавками чи при перебуванні біля пристроїв або машин (в момент утворення іскор у відкритому повітрі).

Хімічні характеристики озону

Молекулярна маса озону дорівнює 48. Атомна ж маса кисню дорівнює 16*; отже, молекула озону складається з трьох атомів кисню.

При звичайних умовах озон - газ. Від кисню його можна відокремити сильним охолодженням; озон конденсується в синю рідину, що кипить при -111,9°С.

Розчинність озону у воді значно більше, ніж кисню: 100 об’ємів води при 0°С розчиняють 49 об’ємів озону.

Молекула озону побудована у формі рівнобедренного трикутника. Її структура схематично зображена на мал. 1. Близькість кута при вершині трикутника до 1200 указує на те, що центральний атом кисню знаходиться тут у стані sp2-гибридизації. Відповідно до цього, із позицій методу ВС утворення молекули О3 можна описати таким чином.

Мал. 1. Схема будови молекули озону.

Гібридна sp2-орбіталь центрального атома, що містить один електрон (мал. 2, зліва), перекривається з рх-орбиталлю одного з крайніх атомів кисню, у результаті чого утвориться -зв’язок. pz-opбіталь, яка не бере участь у гібридизації центрального атома, орієнтована перпендикулярно до площини молекули і також містить неспарований електрон, перекривається з аналогічно розташованою рz-орбіталлю того ж крайнього атома кисню, що призводить до утворення -связи. Нарешті, виступаючи в якості донора електронної пари, що займає одну з гібридних sp2-орбіталей (мал. 2, праворуч), центральний атом кисню утворює по донорно-акцепторному методу -зв’язок з іншим крайнім атомом кисню.

Мал. 2. Схема орбіталей центрального атому кисню в молекулі озону.

Озон - один із сильніших окислювачів. Він окисляє всі метали, крім золота і платинових металів, а також більшість неметалів. Він перетворює нижчі оксиди у вищі, а сульфіди металів - у їхні сульфати. У ході більшості цих реакцій молекула озону втрачає один атом кисню, переходячи в молекулу О2.

Як сильний окислювач озон убиває бактерії і тому застосовується для знезаражування води і для дезінфекції повітря.

Озон отрутний. Гранично припустимим є його вміст в повітрі, рівно 10-5%. При цій концентрації добре відчувається його запах.

2. Значення озону для людини та суспільства

Озон досить нестійкий і у великих концентраціях може розкладатися з вибухом, тому цілком безпечне його зберігання вимагає низьких температур. Як окислювач, озон значно активніший, ніж його двохатомний «родич» — кисень. Відомо, що людина може існувати в атмосфері з чистого кисню. Певний час, щоб зменшити масу своїх пілотованих космічних апаратів, американці використовували в них чисто кисневу атмосферу, але відмовилися від цього через надто велику небезпеку пожеж. До речі, людині корисна невелика концентрація озону в повітрі, але велика кількість його стає смертельно небезпечною.

Дослідженнями виявлено велику роль природних концентрацій озону (одна молекула озону на кілька десятків мільйонів інших молекул повітря) в окислювальних процесах, що відбуваються у клітинах людського організму. Більшість із нас відчуває очевидне покращання самопочуття при диханні «озонованим» повітрям після літніх гроз. Коли ж почали широко застосовувати очищене та кондиційоване повітря у робочих приміщеннях, то помітили незрозуміле підвищення кількості захворювань людей у порівнянні з минулим періодом, коли вони дихали «неочищеним повітрям». Не відразу, але знайшли причину—повна відсутність озону в кондиційованому повітрі зумовила розлади в організмі.

Підвищена окислювальна здатність озону все ширше використовується для обеззараження від шкідливих мікроорганізмів повітря та питної води.

У побутових озонаторах чітко вказані правила їх використання, бо для людини корисна лише певна концентрація озону, тобто близька до природної. Істотне перевищення концентрації шкідливе не тільки для нас, але й для тварин і навіть рослин. Головна причина шкоди полягає в тому, що озон здатний окислювати такі речовини, які в звичайних умовах не вступають у реакцію з «парним» киснем атмосфери. Винуватцем є навіть не сам озон, а той атом кисню, який звільняється при розпаді молекули озону на дві частини.

Озон при навколишніх температурах є дуже нестійким, і тому швидко розпадається (пригадайте, що його запах після грози тримається в повітрі недовго). Тож його і використовують відразу після утворення. Проте існують випадки, коли він з'являється в природі у кількості, сприятливій для людини та існує тривалий час, що дозволяє скористатися ним для лікувальних цілей. Мова йде про виділення озону при окисленні деяких смолистих речовин хвойних порід дерев. Тому не дивно, що санаторії та будинки відпочинку найчастіше розташовують на ділянках хвойного чи змішаного лісу, але з достатнього кількістю хвойних дерев.

Часто велику кількість озону використовують замість хлорних сполук для обеззараження питної води. До речі, «озонована» вода значно приємніша на смак, ніж хлорована. Знищення хвороботворних мікробів відбувається завдяки підвищеній окислюючій дії озону.

Негативним для здоров'я та самопочуття людини є вплив того озону, що утворюється при опроміненні сполук азоту, викинутих з автомобільних двигунів, ультрафіолетовими фотонами Сонця. Це явище одержало назву «фотохімічного смогу». Тому такий озон відносять до забруднювачів повітря, вміст яких слід контролювати.

3. Джерела надходження в навколишнє середовище

Найчастіше озон одержують у великих кількостях завдяки пропусканню електричного струму через сухий кисень.

Для одержання озону користуються дією тихих електричних розрядів на кисень. Прилади, які служать для цієї цілі, називаються озонаторами.

Електричний розряд розщеплює молекули кисню на дві частини — атоми кисню:

О2 О + О. (1)

Звільнені атоми рухаються швидко і часто стикаються з двохатомними молекулами кисню, що при сприятливих умовах