عبارة "طبقة الأوزون" التي اشتهرت في السبعينياتسنوات القرن الماضي ، كان مؤلما منذ فترة طويلة. ومع ذلك ، قلة من الناس يفهمون حقًا ما يعنيه هذا المفهوم وما هو خطر تدمير طبقة الأوزون. هناك لغز أكبر بالنسبة للكثيرين هو بنية جزيء الأوزون ، ومع ذلك فهو مرتبط مباشرة بمشاكل طبقة الأوزون. دعونا نتعلم المزيد عن الأوزون وهيكله واستخدامه في الصناعة.
الأوزون ، أو ، كما يطلق عليه أيضًا ، الأكسجين النشط ، هو غاز من اللون السماوي برائحة معدنية حادة.
يمكن أن توجد هذه المادة في جميع حالات التجميع الثلاث: الغازية والصلبة والسائلة.
علاوة على ذلك ، في الطبيعة ، يتم العثور على الأوزون فقط في شكل غاز ، وتشكيل ما يسمى طبقة الأوزون. بسبب لونها الأزرق السماوي تظهر السماء زرقاء.
حصل الأوزون على لقبه "الأكسجين النشط"بسبب تشابهه مع الأكسجين. لذا فإن العنصر الكيميائي النشط الرئيسي في هذه المواد هو الأكسجين (O). ومع ذلك ، إذا كان جزيء الأكسجين يحتوي على 2 من ذراته ، فإن جزيء الأوزون (الصيغة - O3) يتكون من 3 ذرات لهذا العنصر.
بسبب هذا الهيكل ، تشبه خصائص الأوزون الأكسجين ، ولكنها أكثر وضوحا. على وجه الخصوص ، مثل O2يا3 هو أقوى عامل مؤكسد.
أهم فرق بين هذه "ذات الصلة"المواد التي يجب على الجميع تذكرها ، ما يلي: لا يمكنك تنفس الأوزون ، فهو سام وعندما استنشاقه يمكن أن يتلف الرئتين أو حتى يقتل شخصًا. علاوة على ذلك ، يا3 مثالية لتنظيف الهواء من الشوائب السامة. بالمناسبة ، لهذا السبب على وجه التحديد ، يتنفس بسهولة بعد المطر: يعمل الأوزون على أكسدة المواد الضارة الموجودة في الهواء ، ويتم تنظيفه.
نموذج جزيء الأوزون (يتكون من 3 ذراتالأكسجين) يشبه إلى حد ما صورة لزاوية ، وحجمها 117 درجة. لا يحتوي هذا الجزيء على إلكترونات غير زوجية ، لذلك فهو مغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن لها قطبية ، على الرغم من أنها تتكون من ذرات عنصر واحد.
ذرتان من هذا الجزيء مرتبطان بشدةبنفسي. لكن الاتصال بالثالث أقل موثوقية. لهذا السبب ، فإن جزيء الأوزون (يمكن رؤية صورة النموذج أدناه) هش للغاية ويتفكك بعد فترة وجيزة من التكوين. كقاعدة ، مع أي رد فعل اضمحلال O3 يتم تحرير الأكسجين.
بسبب عدم استقرار الأوزون ، لا يمكن حصاده وتخزينه ، وكذلك نقله مثل المواد الأخرى. لهذا السبب ، فإن إنتاجه أكثر تكلفة من المواد الأخرى.
علاوة على ذلك ، النشاط العالي لجزيئات O3 يسمح لهذه المادة بأن تكون أقوى عامل مؤكسد ، أقوى من الأكسجين ، وأكثر أمانًا من الكلور.
إذا تم تدمير جزيء الأوزون وأطلق O2، هذا التفاعل مصحوب دائمًا بإطلاق الطاقة. في نفس الوقت ، من أجل حدوث عملية عكسية (تشكيل O3 من أوه2) ، لا بد من إنفاقها على الأقل.
جزيء الأوزون في الحالة الغازيةينكسر عند درجة حرارة 70 درجة مئوية. إذا تم رفعه إلى 100 درجة أو أكثر ، فسوف يتسارع التفاعل بشكل ملحوظ. إن وجود الشوائب يسرع أيضًا من فترة تحلل جزيئات الأوزون.
بغض النظر عن وجود الأوزون في الولايات الثلاث ، فإنه يظل أزرق. كلما كانت المادة أصعب ، كان هذا الظل أغنى وأغمق.
يزن كل جزيء من الأوزون 48 جم / مول. إنه أثقل من الهواء ، مما يساعد على فصل هذه المواد فيما بينها.
يا3 قادر على أكسدة جميع المعادن وغير المعادن تقريبًا (باستثناء الذهب والإيريديوم والبلاتين).
أيضا ، يمكن لهذه المادة المشاركة في تفاعل الاحتراق ، ولكن هذا يتطلب درجة حرارة أعلى من O2.
الأوزون قادر على الذوبان في N2حول والفريون. في الحالة السائلة ، يمكن مزجه مع الأكسجين السائل والنيتروجين والميثان والأرجون ورابع كلوريد الكربون وثاني أكسيد الكربون.
جزيئات حول3 تتشكل عن طريق ربط ذرات الأكسجين الحرة بجزيئات الأكسجين. وهي بدورها تظهر بسبب انقسام جزيئات O الأخرى2 بسبب التعرض لتصريفات كهربائية ،الأشعة فوق البنفسجية والإلكترونات السريعة والجسيمات الأخرى عالية الطاقة. لهذا السبب ، يمكن الشعور بالرائحة المحددة للأوزون بالقرب من الأجهزة الكهربائية أو المصابيح الكهربائية التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية.
مقياس صناعي O3 تنبعث باستخدام مولدات الأوزون الكهربائية أو الأوزون. في هذه الأجهزة ، يتم تمرير تيار كهربائي عالي الجهد عبر تيار الغاز الذي يوجد فيه O2التي تعمل ذراتها "مواد البناء" للأوزون.
في بعض الأحيان يتم إطلاق الأكسجين النقي أو الهواء العادي في هذه الأجهزة. تعتمد جودة الأوزون الذي تم الحصول عليه على نقاء المنتج الأولي. لذا يا طبيبي3مخصص لعلاج الجروح ، يتم استخراجه فقط من O النقي النقي كيميائيًا2.
بعد أن فهمت كيف يبدو جزيء الأوزون وكيف يتم تكوينه ، يجدر التعرف على تاريخ هذه المادة.
تم تصنيعه لأول مرة من قبل الهولنديينالباحث مارتن فان ماروم في النصف الثاني من القرن الثامن عشر. لاحظ العالم أنه بعد تمرير الشرر الكهربائية من خلال وعاء بهواء ، فإن الغاز الموجود فيه يغير خصائصه. في الوقت نفسه ، لم يفهم فان ماروم أنه عزل جزيئات مادة جديدة.
لكن زميله الألماني باسم شينبين ، يحاول أن يتحلل باستخدام الكهرباء2O إلى H و O2لفت الانتباه إلى إطلاق غاز جديد برائحة نفاذة. بعد إجراء الكثير من الأبحاث ، وصف العالم المادة التي اكتشفها وأعطاه اسم "الأوزون" تكريما للكلمة اليونانية "رائحة".
إن القدرة على قتل الفطريات والبكتيريا ، وكذلك الحد من سمية المركبات الضارة ، التي تحتوي على مادة مفتوحة ، تهم العديد من العلماء. بعد 17 عاما من الافتتاح الرسمي لأوه3 صمم Werner von Siemens الأولجهاز يسمح لك بتجميع الأوزون بأي كمية. وبعد 39 عامًا ، اخترع نيكولا تيسلا اللامع أول مولد للأوزون في العالم.
كان هذا الجهاز أنه بعد عامين كانت المرة الأولىتستخدم في فرنسا في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لمياه الشرب. مع بداية القرن العشرين. تبدأ أوروبا في التحول إلى أوزون مياه الشرب لتنقيتها.
استخدمت الإمبراطورية الروسية هذه التقنية لأول مرة في عام 1911 ، وبعد 5 سنوات ، تم تجهيز ما يقرب من 4 منشآت لتنقية مياه الشرب باستخدام الأوزون في البلاد.
واليوم ، يحل أوزون الماء محل الكلورة تدريجياً. لذا ، 95٪ من مياه الشرب في أوروبا تعالج بـ O3. هذه التقنية شائعة أيضًا في الولايات المتحدة. في رابطة الدول المستقلة ، لا تزال قيد الدراسة ، لأنه على الرغم من أن هذا الإجراء أكثر أمانًا وملاءمة ، إلا أنه أكثر تكلفة من الكلورة.
إلى جانب تنقية المياه ، أوه3 لديه عدد من التطبيقات الأخرى.
على مسافة 15-35 كم فوق سطح الأرض توجد طبقة الأوزون ، أو كما يطلق عليها أيضًا طبقة الأوزون. في هذا المكان تتركز أوه3 يعمل كنوع من المرشحات للإشعاع الشمسي الضار.
من أين تأتي هذه الكمية من المادة إذاهل جزيئاتها غير مستقرة؟ ليس من الصعب الإجابة على هذا السؤال إذا تذكرنا نموذج جزيء الأوزون وطريقة تكوينه. لذا ، يتم تسخين الأكسجين ، الذي يتكون من جزيئين من الأكسجين ، يدخل إلى الستراتوسفير ، هناك بواسطة أشعة الشمس. هذه الطاقة كافية لتقسيم O2 إلى الذرات التي يتكون منها O3. في الوقت نفسه ، لا تستخدم طبقة الأوزون جزءًا من الطاقة الشمسية فحسب ، بل تقوم أيضًا بتصفيةها ، وتمتص الأشعة فوق البنفسجية الخطرة.
قيل أعلاه أن الأوزون يذوب بواسطة الفريون.هذه المواد الغازية (المستخدمة في صناعة مزيلات الروائح ، طفايات الحريق والثلاجات) ، مرة واحدة في الغلاف الجوي ، تؤثر على الأوزون وتساهم في تحللها. ونتيجة لذلك ، تنشأ ثقوب في طبقة الأوزون التي تسقط من خلالها أشعة الشمس غير المفلترة على الكوكب ، مما يؤثر بشكل مدمر على الكائنات الحية.
بعد النظر في ميزات وهيكل جزيئات الأوزون ، يمكننا أن نستنتج أن هذه المادة ، على الرغم من خطورتها ، مفيدة جدًا للبشرية ، إذا تم استخدامها بشكل صحيح.
