Cụm từ "tầng ôzôn", trở nên nổi tiếng vào những năm 70. thế kỷ trước, từ lâu đã được thiết lập trên cạnh. Đồng thời, rất ít người thực sự hiểu khái niệm này có nghĩa là gì và tại sao việc phá hủy tầng ôzôn lại nguy hiểm. Một bí ẩn thậm chí còn lớn hơn đối với nhiều người là cấu trúc của phân tử ôzôn, và nó có liên quan trực tiếp đến các vấn đề của tầng ôzôn. Hãy cùng tìm hiểu thêm về ozone, cấu trúc của nó và các ứng dụng công nghiệp.
Ozone là gì
Ozone, hay còn được gọi là oxy hoạt tính, là một chất khí màu xanh có mùi kim loại hăng.
Chất này có thể tồn tại ở cả ba trạng thái tập hợp: khí, rắn và lỏng.
Đồng thời, trong tự nhiên, ozon chỉ xảy ra ở dạng khí, tạo thành cái gọi là tầng ozon. Chính vì màu xanh của nó mà bầu trời có màu xanh lam.
Phân tử ozone trông như thế nào
Biệt hiệu của bạn đang hoạt độngôxy”nhận được ôzôn vì nó giống với ôxy. Vì vậy, nguyên tố hóa học hoạt động chính trong các chất này là oxy (O). Tuy nhiên, nếu một phân tử oxy chứa 2 nguyên tử của nó, thì phân tử ozon (công thức - O3) bao gồm 3 nguyên tử của nguyên tố này.
Do cấu trúc này, các tính chất của ôzôn tương tự như ôxy, nhưng rõ ràng hơn. Đặc biệt, như O2, O3 là chất oxy hóa mạnh nhất.
Sự khác biệt quan trọng nhất giữa các chất "có liên quan" này, điều quan trọng mà mọi người cần ghi nhớ, đó là: ozone không thể hít thở được, nó độc hại và nếu hít phải, có thể làm hỏng phổi hoặc thậm chí giết chết một người. Đồng thời, O3hoàn hảo để làm sạch không khí khỏi các tạp chất độc hại. Nhân tiện, chính vì điều này mà sau mưa rất dễ thở: ozon oxy hóa các chất độc hại có trong không khí, và nó được thanh lọc.
Mô hình của phân tử ôzôn (bao gồm 3 nguyên tử ôxy) trông giống như một hình ảnh của một góc, và kích thước của nó là 117 °. Phân tử này không có electron chưa ghép đôi và do đó nghịch từ. Ngoài ra, nó có cực, mặc dù nó bao gồm các nguyên tử của cùng một nguyên tố.
Hai nguyên tử của một phân tử nhất định được liên kết chắc chắn với nhau. Nhưng kết nối với thứ ba ít đáng tin cậy hơn. Vì lý do này, phân tử ôzôn (có thể nhìn thấy ảnh mô hình bên dưới) rất mỏng manh và ngay sau khi hình thành, nó sẽ bị phá vỡ. Theo quy luật, trong bất kỳ phản ứng phân hủy nào, O3oxy đều được giải phóng.
Do ôzôn không ổn định nên không sản xuất đượcthu hoạch và bảo quản, cũng như vận chuyển, giống như các chất khác. Vì lý do này, việc sản xuất nó đắt hơn các chất khác.
Đồng thời, hoạt tính cao của các phân tử O3 cho phép chất này trở thành chất oxi hóa mạnh nhất, mạnh hơn oxy và an toàn hơn clo.
Nếu một phân tử ozon bị phá vỡ và giải phóng O2, phản ứng này luôn kèm theo sự giải phóng năng lượng. Đồng thời, để quá trình ngược lại diễn ra (sự hình thành Ô3từ Ô2) thì cần phải chi nó không kém.
Ở trạng thái khí, phân tử ozon bị phân hủy ở nhiệt độ 70 ° C. Nếu nó được tăng lên 100 độ hoặc hơn, phản ứng sẽ tăng tốc đáng kể. Sự hiện diện của các tạp chất cũng đẩy nhanh thời kỳ phân hủy của các phân tử ôzôn.
Thuộc tínhO3
Dù ở trạng thái nào trong ba trạng thái ozone, nó vẫn giữ được màu xanh lam. Chất càng cứng thì bóng này càng đậm và đậm.
Mỗi phân tử ozon nặng 48 g / mol. Nó nặng hơn không khí, giúp phân tách các chất này.
O3có khả năng oxy hóa hầu hết các kim loại và phi kim loại (trừ vàng, iridi và bạch kim).
Ngoài ra, chất này có thể tham gia phản ứng đốt cháy, nhưng điều này đòi hỏi nhiệt độ cao hơn so với O2.
Ozone có thể hòa tan trong H2O và freon. Ở trạng thái lỏng, nó có thể trộn với oxy lỏng, nitơ, mêtan, argon,cacbon tetraclorua và cacbon đioxit.
Cách phân tử ozone được hình thành
Các phân tửO3được hình thành bằng cách gắn các nguyên tử oxy tự do vào các phân tử oxy. Lần lượt, chúng xuất hiện do sự phân tách của các phân tử khác O2do tác động lên chúng của phóng điện, tia tử ngoại, electron nhanh và các hạt năng lượng cao khác. Vì lý do này, bạn có thể cảm nhận được mùi cụ thể của ozone gần các thiết bị điện hoặc đèn phát ra tia cực tím.
Ở quy mô công nghiệp, O3được cách ly bằng máy tạo ozone điện hoặc máy ozon hóa. Trong các thiết bị này, một dòng điện cao áp được chạy qua một dòng khí có chứa O2, mà các nguyên tử của chúng đóng vai trò là “vật liệu xây dựng” cho ôzôn.
Đôi khi oxy tinh khiết hoặc không khí thông thường được bơm vào các máy này. Chất lượng của ozone phụ thuộc vào độ tinh khiết của sản phẩm ban đầu. Vì vậy, O3, dùng để điều trị vết thương, chỉ được chiết xuất từ O2..
Lịch sử phát hiện ra ôzôn
Đã tìm ra phân tử ozon trông như thế nào và nó được hình thành như thế nào, bạn nên làm quen với lịch sử của chất này.
Nó được tổng hợp lần đầu tiên bởi nhà nghiên cứu người Hà Lan Martin Van Marum vào nửa sau của thế kỷ 18. Nhà khoa học nhận thấy rằng sau khi cho tia lửa điện đi qua một bình chứa có không khí, chất khí trong đó đã thay đổi tính chất của nó. Đồng thời, Van Marum không hiểu rằng ông đã phân lập các phân tử của mộtchất.
Nhưng đồng nghiệp người Đức của anh ấy tên là Sheinbein, đang cố gắng phân hủy H2O thành H và O2với sự trợ giúp của điện, đã nhận thấy đến khi thoát ra khí mới có mùi hắc. Sau rất nhiều nghiên cứu, nhà khoa học đã mô tả chất mà ông phát hiện ra và đặt cho nó cái tên "ozone" để vinh danh từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "mùi".
Khả năng diệt nấm và vi khuẩn cũng như giảm độc tính của các hợp chất có hại mà chất mở sở hữu được nhiều nhà khoa học quan tâm. 17 năm sau khi chính thức phát hiện ra O3, Werner von Siemens đã thiết kế bộ máy đầu tiên tổng hợp ozone với bất kỳ số lượng nào. Và 39 năm sau, Nikola Tesla xuất sắc đã phát minh và cấp bằng sáng chế cho máy tạo ozone đầu tiên trên thế giới.
Đây là thiết bị lần đầu tiên được sử dụng ở Pháp trong các nhà máy xử lý nước uống sau 2 năm. Kể từ đầu TK XX. Châu Âu đang bắt đầu chuyển sang ozon hóa nước uống để lọc nước.
Đế quốc Nga lần đầu tiên sử dụng kỹ thuật này vào năm 1911, và sau 5 năm, gần 4 chục công trình lọc nước uống sử dụng ozone đã được trang bị ở nước này.
Ngày nay, quá trình ozon hóa nước đang dần thay thế quá trình clo hóa. Do đó, 95% nước uống ở Châu Âu được tinh lọc bằng O3. Kỹ thuật này cũng rất phổ biến ở Mỹ. Ở CIS, nó vẫn đang được nghiên cứu, bởi vì mặc dù quy trình này an toàn và thuận tiện hơn, nhưng nó đắt hơn so với quá trình khử trùng bằng clo.
Ứng dụng ozone
Ngoài công dụng trị nước, Ô3còn có một số công dụng khác.
- Ozone được sử dụng làm chất tẩy trắng trong sản xuất giấy và hàng dệt.
- Oxy hoạt tính được sử dụng để khử trùng rượu vang, cũng như đẩy nhanh quá trình lão hóa của rượu cognac.
- Các loại dầu thực vật khác nhau được tinh chế bằng cách sử dụng O3.
- Chất này rất thường được sử dụng để chế biến các sản phẩm dễ hư hỏng, chẳng hạn như thịt, trứng, trái cây và rau quả. Quy trình này không để lại dấu vết hóa học, như với clo hoặc formaldehyde, và sản phẩm có thể được bảo quản lâu hơn nữa.
- Ozone khử trùng dụng cụ y tế và quần áo.
- Ngoài ra O3đã được tinh chế được sử dụng cho các quy trình y tế và thẩm mỹ khác nhau. Đặc biệt, với sự trợ giúp của nó trong nha khoa, chúng khử trùng khoang miệng và nướu răng, đồng thời điều trị các bệnh khác nhau (viêm miệng, mụn rộp, nhiễm nấm Candida miệng). Ở các nước Châu Âu, O3rất phổ biến để khử trùng vết thương.
- Trong những năm gần đây, các thiết bị gia dụng di động để lọc không khí và nước bằng ozone đã trở nên rất phổ biến.
Tầng ôzôn - nó là gì?
Ở khoảng cách 15-35 km so với bề mặt Trái đất là tầng ôzôn, hay còn được gọi là tầng ozonosphere. Ở nơi này, O3tập trung đóng vai trò như một loại màng lọc bức xạ mặt trời có hại.
Một lượng chất như vậy đến từ đâu nếu các phân tử của nó không ổn định? Không khó để trả lời câu hỏi này, nếu chúng ta nhớ lại mô hình của phân tử ozon và phương thức hình thành của nó. Vì vậy, oxy, bao gồm 2Các phân tử oxy, đi vào tầng bình lưu, được làm nóng ở đó bởi các tia nắng mặt trời. Năng lượng này đủ để tách O2thành các nguyên tử, từ đó O3được hình thành. Đồng thời, tầng ozon không chỉ sử dụng một phần năng lượng mặt trời mà còn có tác dụng lọc, hấp thụ bức xạ tia cực tím nguy hiểm.
Ở trên đã nói rằng ozon được phân giải bởi các freon. Các chất khí này (được sử dụng trong sản xuất chất khử mùi, bình chữa cháy và tủ lạnh), một khi được thải vào khí quyển, sẽ ảnh hưởng đến ozone và góp phần phân hủy nó. Kết quả là, các lỗ hổng xuất hiện trong bầu quyển mà qua đó các tia mặt trời chưa được lọc đi vào hành tinh, có tác động hủy diệt đối với các sinh vật sống.
Sau khi xem xét các tính năng và cấu trúc của phân tử ozone, chúng ta có thể kết luận rằng chất này, mặc dù nguy hiểm, nhưng rất hữu ích cho nhân loại nếu được sử dụng đúng cách.
