ფრაზები "ოზონის შრე", რომელიც ცნობილი გახდა 70-იან წლებში. გასული საუკუნე, უკვე დიდი ხანია ზღვარზეა. ამავდროულად, რამდენიმე ადამიანს ნამდვილად ესმის, რას ნიშნავს ეს კონცეფცია და რატომ არის საშიში ოზონის შრის განადგურება. ბევრისთვის კიდევ უფრო დიდ საიდუმლოს წარმოადგენს ოზონის მოლეკულის სტრუქტურა, თუმცა ის პირდაპირ კავშირშია ოზონის ფენის პრობლემებთან. მოდით გავიგოთ მეტი ოზონის, მისი სტრუქტურისა და სამრეწველო გამოყენების შესახებ.
რა არის ოზონი
ოზონი, ან, როგორც მას ასევე უწოდებენ, აქტიური ჟანგბადი, არის ცისფერი გაზი მძაფრი მეტალის სუნით.
ეს ნივთიერება შეიძლება არსებობდეს აგრეგაციის სამივე მდგომარეობაში: აირისებრი, მყარი და თხევადი.
ამავდროულად, ბუნებაში ოზონი წარმოიქმნება მხოლოდ გაზის სახით, წარმოქმნის ე.წ. სწორედ მისი ცისფერი ფერის გამო ჩანს ცა ლურჯი.
როგორ გამოიყურება ოზონის მოლეკულა
თქვენი მეტსახელი არის აქტიურიჟანგბადი“ოზონი მიღებული ჟანგბადთან მსგავსების გამო. ასე რომ, ამ ნივთიერებებში მთავარი აქტიური ქიმიური ელემენტია ჟანგბადი (O). თუმცა, თუ ჟანგბადის მოლეკულა შეიცავს მის 2 ატომს, მაშინ ოზონის მოლეკულა (ფორმულა - O3) შედგება ამ ელემენტის 3 ატომისგან.
ამ სტრუქტურის გამო, ოზონის თვისებები ჟანგბადის მსგავსია, მაგრამ უფრო გამოხატული. კერძოდ, O2, O3არის ყველაზე ძლიერი ოქსიდიზატორი.
ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება ამ "დაკავშირებულ" ნივთიერებებს შორის, რომელიც სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ყველასთვის დამახსოვრება, არის შემდეგი: ოზონის სუნთქვა შეუძლებელია, ის ტოქსიკურია და შესუნთქვისას შეუძლია დააზიანოს ფილტვები ან თუნდაც მოკლას ადამიანი.. ამავდროულად, O3 შესანიშნავია ჰაერის ტოქსიკური მინარევებისაგან გასაწმენდად. სხვათა შორის, ზუსტად ამის გამოა წვიმის შემდეგ ასე ადვილად სუნთქვა: ოზონი აჟანგებს ჰაერში შემავალ მავნე ნივთიერებებს და იწმინდება.
ოზონის მოლეკულის მოდელი (რომელიც შედგება 3 ჟანგბადის ატომისგან) ცოტათი ჰგავს კუთხის გამოსახულებას და მისი ზომაა 117°. ამ მოლეკულას არ აქვს დაუწყვილებელი ელექტრონები და ამიტომ არის დიამაგნიტური. გარდა ამისა, მას აქვს პოლარობა, თუმცა შედგება ერთი და იგივე ელემენტის ატომებისგან.
მოცემული მოლეკულის ორი ატომი მყარად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. მაგრამ მესამესთან კავშირი ნაკლებად საიმედოა. ამ მიზეზით, ოზონის მოლეკულა (მოდელის ფოტო შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ) ძალიან მყიფეა და ფორმირების შემდეგ მალევე იშლება. როგორც წესი, დაშლის ნებისმიერ რეაქციაში გამოიყოფა O3 ჟანგბადი.
ოზონის არასტაბილურობის გამო მისი გამომუშავება შეუძლებელიამოსავლის აღება და შენახვა, ასევე ტრანსპორტირება, ისევე როგორც სხვა ნივთიერებები. ამ მიზეზით, მისი წარმოება უფრო ძვირია, ვიდრე სხვა ნივთიერებები.
ამავდროულად, მოლეკულების მაღალი აქტივობა O3საშუალებას აძლევს ამ ნივთიერებას იყოს ყველაზე ძლიერი ჟანგვის აგენტი, უფრო ძლიერი ვიდრე ჟანგბადი და უფრო უსაფრთხო ვიდრე ქლორი.
თუ ოზონის მოლეკულა იშლება და გამოყოფს O2, ამ რეაქციას ყოველთვის თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. ამავდროულად, იმისათვის, რომ მოხდეს საპირისპირო პროცესი (O3-ის ფორმირება O2-დან), საჭიროა დაიხარჯოს. ეს არანაკლებ.
აიროვან მდგომარეობაში ოზონის მოლეკულა იშლება 70°C ტემპერატურაზე. თუ ის გაიზარდა 100 გრადუსამდე ან მეტზე, რეაქცია საგრძნობლად დაჩქარდება. მინარევების არსებობა ასევე აჩქარებს ოზონის მოლეკულების დაშლის პერიოდს.
O3 თვისებები
მიუხედავად იმისა, თუ რომელ მდგომარეობაშია ოზონი, ის ინარჩუნებს თავის ლურჯ ფერს. რაც უფრო მყარია ნივთიერება, მით უფრო მდიდარი და მუქია ეს ჩრდილი.
ოზონის თითოეული მოლეკულა იწონის 48 გ/მოლ. ის ჰაერზე მძიმეა, რაც ამ ნივთიერებების გამოყოფას უწყობს ხელს.
O3 შეუძლია დაჟანგვის თითქმის ყველა ლითონი და არალითონი (გარდა ოქროს, ირიდიისა და პლატინისა).
ასევე, ამ ნივთიერებას შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს წვის რეაქციაში, მაგრამ ეს მოითხოვს უფრო მაღალ ტემპერატურას, ვიდრე O2..
ოზონს შეუძლია დაითხოვოს H2O და ფრეონებში. თხევად მდგომარეობაში მას შეუძლია შეურიოს თხევად ჟანგბადს, აზოტს, მეთანს, არგონს,ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი და ნახშირორჟანგი.
როგორ წარმოიქმნება ოზონის მოლეკულა
O3 მოლეკულები წარმოიქმნება ჟანგბადის მოლეკულებთან თავისუფალი ჟანგბადის ატომების მიმაგრებით. ისინი, თავის მხრივ, ჩნდებიან სხვა მოლეკულების O2 გაყოფის გამო მათზე ელექტრული გამონადენის, ულტრაიისფერი სხივების, სწრაფი ელექტრონების და სხვა მაღალი ენერგიის ნაწილაკების ზემოქმედების გამო. ამ მიზეზით, ოზონის სპეციფიკური სუნი იგრძნობა ნაპერწკალ ელექტრომოწყობილობებთან ან ნათურებთან, რომლებიც ასხივებენ ულტრაიისფერ შუქს.
ინდუსტრიული მასშტაბით, O3 იზოლირებულია ოზონის ელექტრული გენერატორების ან ოზონიზატორების გამოყენებით. ამ მოწყობილობებში მაღალი ძაბვის ელექტრული დენი გადის გაზის ნაკადში, რომელიც შეიცავს O2, რომლის ატომები ემსახურება როგორც "სამშენებლო მასალა" ოზონისთვის..
ზოგჯერ სუფთა ჟანგბადი ან ჩვეულებრივი ჰაერი შეჰყავთ ამ მანქანებში. მიღებული ოზონის ხარისხი დამოკიდებულია საწყისი პროდუქტის სისუფთავეზე. ასე რომ, სამედიცინო O3, განკუთვნილი ჭრილობების სამკურნალოდ, ამოღებულია მხოლოდ ქიმიურად სუფთა O2..
ოზონის აღმოჩენის ისტორია
როდესაც გავიგეთ როგორ გამოიყურება და როგორ წარმოიქმნება ოზონის მოლეკულა, ღირს ამ ნივთიერების ისტორიას გაეცნოთ.
პირველად სინთეზირებულია ჰოლანდიელმა მკვლევარმა მარტინ ვან მარუმმა XVIII საუკუნის მეორე ნახევარში. მეცნიერმა შენიშნა, რომ ელექტრული ნაპერწკლების გავლის შემდეგ კონტეინერში ჰაერით, მასში შემავალ გაზმა შეცვალა თვისებები. ამავე დროს, ვან მარუმს არ ესმოდა, რომ მან გამოყო ახლის მოლეკულებინივთიერებები.
მაგრამ მისმა გერმანელმა კოლეგამ სახელად Sheinbein, რომელიც ცდილობდა H2O დაშლა H და O2 ელექტროენერგიის დახმარებით, შენიშნა. ახალი გაზის გამოყოფამდე მძაფრი სუნით. მრავალი კვლევის შემდეგ, მეცნიერმა აღწერა მის მიერ აღმოჩენილი ნივთიერება და დაარქვა მას სახელი "ოზონი" ბერძნული სიტყვის "სუნის" საპატივცემულოდ..
სოკოებისა და ბაქტერიების მოკვლის უნარი, ასევე მავნე ნაერთების ტოქსიკურობის შემცირების უნარი, რომლებსაც ღია ნივთიერება გააჩნდა, ბევრი მეცნიერი დაინტერესდა. O3 ოფიციალური აღმოჩენიდან 17 წლის შემდეგ, ვერნერ ფონ სიმენსმა დააპროექტა პირველი აპარატი ოზონის ნებისმიერი რაოდენობით სინთეზისთვის. და 39 წლის შემდეგ, ბრწყინვალე ნიკოლა ტესლამ გამოიგონა და დააპატენტა მსოფლიოში პირველი ოზონის გენერატორი.
სწორედ ეს მოწყობილობა პირველად გამოიყენეს საფრანგეთში სასმელი წყლის გამწმენდ ნაგებობებში 2 წლის შემდეგ. XX საუკუნის დასაწყისიდან. ევროპა იწყებს სასმელი წყლის ოზონირებაზე გადასვლას მისი გამწმენდისთვის.
რუსეთის იმპერიამ პირველად გამოიყენა ეს ტექნიკა 1911 წელს და 5 წლის შემდეგ ქვეყანაში ოზონის გამოყენებით სასმელი წყლის გამწმენდი თითქმის 4 ათეული ინსტალაცია აღიჭურვა.
დღეს წყლის ოზონირება თანდათან ანაცვლებს ქლორირებას. ამრიგად, ევროპაში ყველა სასმელი წყლის 95% იწმინდება O3 გამოყენებით. ეს ტექნიკა ასევე ძალიან პოპულარულია აშშ-ში. დსთ-ში ის ჯერ კიდევ შესწავლის პროცესშია, რადგან მიუხედავად იმისა, რომ ეს პროცედურა უფრო უსაფრთხო და მოსახერხებელია, ის უფრო ძვირია ვიდრე ქლორირება.
ოზონის აპლიკაციები
წყლის დამუშავების გარდა, O3 აქვს მრავალი სხვა გამოყენება.
- ოზონი გამოიყენება როგორც მათეთრებელი ქაღალდისა და ქსოვილების წარმოებაში.
- აქტიური ჟანგბადი გამოიყენება ღვინის დეზინფექციისთვის, ასევე კონიაკის დაძველების პროცესის დასაჩქარებლად.
- სხვადასხვა მცენარეული ზეთები რაფინირებულია O3. გამოყენებით
- ძალიან ხშირად ამ ნივთიერებას იყენებენ მალფუჭებადი პროდუქტების დასამუშავებლად, როგორიცაა ხორცი, კვერცხი, ხილი და ბოსტნეული. ეს პროცედურა არ ტოვებს ქიმიურ კვალს, როგორც ქლორის ან ფორმალდეჰიდის შემთხვევაში, და პროდუქტების შენახვა უფრო დიდხანს შეიძლება.
- ოზონი ასუფთავებს სამედიცინო აღჭურვილობასა და ტანსაცმელს.
- ასევე გაწმენდილი O3 გამოიყენება სხვადასხვა სამედიცინო და კოსმეტიკური პროცედურებისთვის. კერძოდ, სტომატოლოგიაში მისი დახმარებით ახდენენ პირის ღრუს და ღრძილების დეზინფექციას, ასევე მკურნალობენ სხვადასხვა დაავადებებს (სტომატიტი, ჰერპესი, პირის ღრუს კანდიდოზი). ევროპის ქვეყნებში O3 ძალიან პოპულარულია ჭრილობის დეზინფექციისთვის.
- ბოლო წლებში ძალიან პოპულარული გახდა პორტატული საყოფაცხოვრებო ტექნიკა ოზონის გამოყენებით ჰაერისა და წყლის გასაფილტრად.
ოზონის შრე - რა არის ეს?
დედამიწის ზედაპირიდან 15-35 კმ-ის მანძილზე მდებარეობს ოზონის შრე, ან, როგორც მას ასევე უწოდებენ, ოზონოსფერო. ამ ადგილას კონცენტრირებული O3 ემსახურება მზის მავნე გამოსხივების ერთგვარ ფილტრს.
საიდან მოდის ნივთიერების ასეთი რაოდენობა, თუ მისი მოლეკულები არასტაბილურია? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა რთული არ არის, თუ გავიხსენებთ ოზონის მოლეკულის მოდელს და მისი წარმოქმნის მეთოდს. ასე რომ, ჟანგბადი, რომელიც შედგება 2ჟანგბადის მოლეკულები, სტრატოსფეროში მოხვედრისას, იქ თბება მზის სხივებით. ეს ენერგია საკმარისია O2 ატომებად გასაყოფად, საიდანაც წარმოიქმნება O3. ამავდროულად, ოზონის შრე არა მხოლოდ იყენებს მზის ენერგიის ნაწილს, არამედ ფილტრავს მას, შთანთქავს საშიშ ულტრაიისფერ გამოსხივებას.
ზემოთ ითქვა, რომ ოზონი იხსნება ფრეონებით. ეს აირისებრი ნივთიერებები (გამოიყენება დეზოდორანტების, ცეცხლმაქრებისა და მაცივრების წარმოებაში), ატმოსფეროში გათავისუფლების შემდეგ, გავლენას ახდენს ოზონზე და ხელს უწყობს მის დაშლას. შედეგად, ოზონოსფეროში ჩნდება ხვრელები, რომლებითაც პლანეტაზე შემოდის გაუფილტრავი მზის სხივები, რომლებიც დამანგრეველ გავლენას ახდენს ცოცხალ ორგანიზმებზე.
ოზონის მოლეკულების მახასიათებლებისა და სტრუქტურის გათვალისწინების შემდეგ, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეს ნივთიერება, თუმცა საშიშია, ძალიან სასარგებლოა კაცობრიობისთვის, თუ სწორად გამოიყენება.
