אוזון הוא גז. בניגוד לרבים אחרים, הוא אינו שקוף, אלא בעל צבע אופייני ואף ריח. הוא קיים באווירה שלנו והוא אחד המרכיבים החשובים ביותר שלו. מהי צפיפות האוזון, מסתו ותכונות נוספות? מה תפקידו בחיי כדור הארץ?
Blue Gas
בכימיה, לאוזון אין מקום נפרד בטבלה המחזורית. זה בגלל שזה לא אלמנט. אוזון הוא שינוי אלוטרופי או וריאציה של חמצן. כמו ב-O2, המולקולה שלו מורכבת רק מאטומי חמצן, אבל אין לה שניים, אלא שלושה. לכן, הנוסחה הכימית שלו נראית כמו O3.
אוזון הוא גז כחול. יש לו ריח חריף מובהק המזכיר כלור אם הריכוז גבוה מדי. זוכרים את ריח הרעננות בגשם? זה אוזון. הודות לנכס זה, הוא קיבל את שמו, כי מהשפה היוונית העתיקה "אוזון" הוא "ריח".
מולקולת הגז היא קוטבית, האטומים בה מחוברים בזווית של 116, 78°. אוזון נוצר כאשר אטום חמצן חופשי מחובר למולקולת O2. זה קורה בהזמן של תגובות שונות, למשל, חמצון של זרחן, פריקה חשמלית או פירוק של פרוקסידים, שבמהלכם משתחררים אטומי חמצן.
מאפייני האוזון
בתנאים רגילים, האוזון קיים כגז עם משקל מולקולרי של כמעט 48 גרם/מול. הוא דיאמגנטי, כלומר אינו מסוגל להימשך למגנט, בדיוק כמו כסף, זהב או חנקן. צפיפות האוזון היא 2.1445 גרם/ד מ³.
במצב מוצק, האוזון מקבל צבע כחלחל-שחור, במצב נוזלי, צבע אינדיגו קרוב לסגול. נקודת הרתיחה היא 111.8 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה של אפס מעלות הוא מתמוסס במים (רק במים טהורים) טוב פי עשרה מחמצן. הוא מתערבב היטב עם מתאן נוזלי, חנקן, פלואור, ארגון, ובתנאים מסוימים עם חמצן.
תחת פעולתם של מספר זרזים, הוא מתחמצן בקלות, ומשחרר אטומי חמצן חופשיים. מתחבר אליו, הוא מיד נדלק. החומר מסוגל לחמצן כמעט את כל המתכות. רק פלטינה וזהב אינם מתאימים לפעולתה. זה הורס תרכובות אורגניות וארומטיות שונות. יוצר אמוניום ניטריט במגע עם אמוניה, הורס קשרי פחמן כפולים.
נוכח באטמוספירה בריכוזים גבוהים, האוזון מתפרק באופן ספונטני. במקרה זה, חום משתחרר ונוצרת מולקולת O2. ככל שריכוזו גבוה יותר, כך תגובת שחרור החום חזקה יותר. כאשר תכולת האוזון היא יותר מ-10%, היא מלווה בפיצוץ. על ידי הגברת הטמפרטורה והורדת הלחץ, או על ידי מגע עםחומרים אורגניים מתפרקים O3 מהר יותר.
היסטוריית גילוי
בכימיה, האוזון לא היה מוכר עד המאה ה-18. הוא התגלה בשנת 1785 הודות לריח ששמע הפיזיקאי ואן מרום ליד מכונה אלקטרוסטטית פועלת. עוד 50 שנה לאחר מכן, הגז לא הופיע בניסויים ומחקרים מדעיים.
המדען כריסטיאן שונביין ב-1840 חקר את החמצון של זרחן לבן. במהלך הניסויים הוא הצליח לבודד חומר לא ידוע, שאותו כינה "אוזון". הכימאי התמודד עם חקר תכונותיו ותיאר כיצד להשיג גז שהתגלה לאחרונה.
בקרוב, מדענים אחרים הצטרפו למחקר של החומר. הפיזיקאי המפורסם ניקולה טסלה אפילו בנה את מחולל האוזון הראשון אי פעם. השימוש התעשייתי ב-O3 החל בסוף המאה ה-19 עם הופעת המתקנים הראשונים לאספקת מי שתייה לבתים. החומר שימש לחיטוי.
אוזון באטמוספירה
כדור הארץ שלנו מוקף במעטפת אוויר בלתי נראית - האטמוספירה. בלעדיה, החיים על הפלנטה יהיו בלתי אפשריים. מרכיבי האוויר האטמוספרי: חמצן, אוזון, חנקן, מימן, מתאן וגזים אחרים.
אוזון אינו קיים בפני עצמו ומתרחש רק כתוצאה מתגובות כימיות. קרוב לפני השטח של כדור הארץ, הוא נוצר עקב פריקות חשמליות של ברק במהלך סופת רעמים. באופן לא טבעי, זה מופיע עקב פליטת פליטות ממכוניות, מפעלים, אדי בנזין ותחנות כוח תרמיות.
אוזון של השכבות התחתונות של האטמוספירה נקרא משטח או טרופוספרי. יש גם אחד סטרטוספרי. זה מתרחש בהשפעת קרינה אולטרה סגולה המגיעה מהשמש. הוא נוצר במרחק של 19-20 ק"מ מעל פני כדור הארץ ונמתח לגובה של 25-30 ק"מ.
Stratospheric O3 יוצר את שכבת האוזון של כוכב הלכת, שמגינה עליו מקרינת שמש רבת עוצמה. הוא סופג כ-98% מהקרינה האולטרה סגולה עם אורך גל מספיק כדי לגרום לסרטן ולכוויות.
שימוש בחומר
אוזון הוא מחמצן ומשמיד מצוין. נכס זה שימש זמן רב לטיהור מי שתייה. לחומר יש השפעה מזיקה על חיידקים ווירוסים המסוכנים לאדם, וכשהוא מחומצן הוא הופך לחמצן לא מזיק.
זה יכול להרוג אפילו אורגניזמים עמידים לכלור. בנוסף, הוא משמש לטיהור שפכים ממוצרי נפט מזיקים לסביבה, סולפידים, פנולים וכו'. שיטות כאלה נפוצות בעיקר בארצות הברית ובכמה מדינות באירופה.
אוזון משמש ברפואה לחיטוי מכשירים, בתעשייה הוא משמש להלבנת נייר, לטיהור שמנים ולהשגת חומרים שונים. השימוש ב-O3 לטיהור אוויר, מים וחצרים נקרא אוזונציה.
אוזון ואדם
למרות כל התכונות המועילות שלו, אוזון עלול להיות מסוכן לבני אדם. אם יש יותר גז באוויר ממה שאדם יכול לסבול, לא ניתן למנוע הרעלה. ברוסיה, הנורמה המותרת שלההוא 0.1 מיקרוגרם/ליטר.
כאשר חריגה משיעור זה, מופיעים סימנים אופייניים להרעלה כימית, כגון כאבי ראש, גירוי בריריות, סחרחורת. האוזון מפחית את עמידות הגוף לזיהומים המועברים דרך דרכי הנשימה, וגם מפחית את לחץ הדם. ריכוזי גזים מעל 8-9 מיקרוגרם/ליטר עלולים להוביל לבצקת ריאות ואף למוות.
יחד עם זאת, די קל לזהות אוזון באוויר. הריח של "טריות", כלור או "סרטנים" (כפי שטען מנדלייב) נשמע בבירור גם עם תכולה נמוכה של החומר.
