Osoon on gaas. Erinev alt paljudest teistest ei ole see läbipaistev, kuid sellel on iseloomulik värv ja isegi lõhn. See esineb meie atmosfääris ja on selle üks olulisemaid komponente. Mis on osooni tihedus, mass ja muud omadused? Milline on selle roll planeedi elus?
Blue Gas
Keemias ei ole osoonil perioodilisustabelis eraldi kohta. Seda seetõttu, et see ei ole element. Osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon või variatsioon. Nagu O2-s, koosneb selle molekul ainult hapnikuaatomitest, kuid sellel pole mitte kaks, vaid kolm. Seetõttu näeb selle keemiline valem välja selline O3.
Osoon on sinine gaas. Sellel on selgelt terav lõhn, mis meenutab kloori, kui kontsentratsioon on liiga kõrge. Kas mäletate värskuse lõhna vihmas? See on osoon. Tänu sellele omadusele sai see oma nime, sest vanakreeka keelest on "osoon" "lõhn".
Gaasi molekul on polaarne, selles olevad aatomid on ühendatud 116,78° nurga all. Osoon moodustub vaba hapnikuaatomi liitumisel O2 molekuliga. See toimub sisseerinevate reaktsioonide, näiteks fosfori oksüdeerumise, elektrilahenduse või peroksiidide lagunemise aeg, mille käigus vabanevad hapnikuaatomid.
Osooni omadused
Norma altingimustes eksisteerib osoon gaasina, mille molekulmass on peaaegu 48 g/mol. See on diamagnetiline, see tähendab, et seda ei ole võimalik magnetiga tõmmata, nagu hõbe, kuld või lämmastik. Osooni tihedus on 2,1445 g/dm³.
Tahkes olekus omandab osoon sinakasmusta värvuse, vedelas olekus violetsele lähedase indigovärvi. Keemistemperatuur on 111,8 kraadi Celsiuse järgi. Temperatuuril null kraadi lahustub see vees (ainult puhtas vees) kümme korda paremini kui hapnik. See seguneb hästi vedela metaani, lämmastiku, fluori, argooniga ja teatud tingimustel hapnikuga.
Mitmete katalüsaatorite toimel oksüdeerub see kergesti, vabastades vabu hapnikuaatomeid. Sellega ühendades süttib see koheselt. Aine on võimeline oksüdeerima peaaegu kõiki metalle. Ainult plaatina ja kuld ei allu selle toimele. See hävitab erinevaid orgaanilisi ja aromaatseid ühendeid. Moodustab kokkupuutel ammoniaagiga ammooniumnitritit, hävitab süsiniku kaksiksideme.
Osoon, mis on atmosfääris suurtes kontsentratsioonides, laguneb spontaanselt. Sel juhul eraldub soojust ja moodustub O2 molekul. Mida suurem on selle kontsentratsioon, seda tugevam on soojuse vabanemise reaktsioon. Kui osoonisisaldus on üle 10%, kaasneb sellega plahvatus. Temperatuuri tõstmise ja rõhu vähendamise teel või kokkupuutelOrgaanilised ained lagundavad O3 kiiremini.
Avastuste ajalugu
Keemias tunti osooni alles 18. sajandil. See avastati 1785. aastal tänu lõhnale, mida füüsik Van Marum kuulis töötava elektrostaatilise masina kõrval. Veel 50 aastat pärast seda ei ilmnenud gaas teaduslikes katsetes ja uuringutes.
Teadlane Christian Schonbein uuris 1840. aastal valge fosfori oksüdatsiooni. Katsete käigus õnnestus tal isoleerida tundmatu aine, mida ta nimetas "osooniks". Keemik hakkas selle omadusi uurima ja kirjeldas, kuidas saada äsja avastatud gaasi.
Varsti liitusid aine uurimisega ka teised teadlased. Kuulus füüsik Nikola Tesla ehitas isegi esimese osoonigeneraatori. O3 tööstuslik kasutamine algas 19. sajandi lõpus esimeste kodude joogiveega varustavate seadmete tulekuga. Ainet kasutati desinfitseerimiseks.
Osoon atmosfääris
Meie Maad ümbritseb nähtamatu õhukest – atmosfäär. Ilma selleta oleks elu planeedil võimatu. Atmosfääriõhu komponendid: hapnik, osoon, lämmastik, vesinik, metaan ja muud gaasid.
Osoon ei eksisteeri iseenesest ja tekib ainult keemiliste reaktsioonide tulemusena. Maapinna lähedal tekib see äikese ajal välgu elektrilahenduste tõttu. Ebaloomulikult ilmneb see autode, tehaste, bensiiniaurude ja soojuselektrijaamade heitgaaside tõttu.
Atmosfääri alumiste kihtide osooni nimetatakse pinna- või troposfääriliseks. On ka stratosfääri. See tekib päikeselt tuleva ultraviolettkiirguse mõjul. See moodustub 19-20 kilomeetri kõrgusel planeedi pinnast ja ulatub 25-30 kilomeetri kõrgusele.
Stratosfääri O3 moodustab planeedi osoonikihi, mis kaitseb seda võimsa päikesekiirguse eest. See neelab ligikaudu 98% ultraviolettkiirgusest, mille lainepikkus on piisav vähktõve ja põletuste tekitamiseks.
Aine kasutamine
Osoon on suurepärane oksüdeerija ja hävitaja. Seda omadust on pikka aega kasutatud joogivee puhastamiseks. Aine avaldab kahjulikku mõju inimesele ohtlikele bakteritele ja viirustele ning oksüdeerumisel muutub see kahjutuks hapnikuks.
See võib tappa isegi klooriresistentsed organismid. Lisaks kasutatakse seda reovee puhastamiseks keskkonnale kahjulikest naftasaadustest, sulfiididest, fenoolidest jne. Sellised tavad on levinud peamiselt Ameerika Ühendriikides ja mõnes Euroopa riigis.
Osooni kasutatakse meditsiinis instrumentide desinfitseerimiseks, tööstuses paberi pleegitamiseks, õlide puhastamiseks ja erinevate ainete saamiseks. O3 kasutamist õhu, vee ja ruumide puhastamiseks nimetatakse osoonimiseks.
Osoon ja mees
Hoolimata kõikidest kasulikest omadustest võib osoon olla inimestele ohtlik. Kui õhus on rohkem gaase, kui inimene talub, ei saa mürgitust vältida. Venemaal selle lubatud normon 0,1 µg/l.
Selle määra ületamisel ilmnevad tüüpilised kemikaalimürgistuse nähud, nagu peavalu, limaskestade ärritus, pearinglus. Osoon vähendab organismi vastupanuvõimet hingamisteede kaudu levivatele infektsioonidele, samuti alandab vererõhku. Gaasikontsentratsioonid üle 8–9 µg/l võivad põhjustada kopsuturset ja isegi surma.
Samas on osooni õhus üsna lihtne ära tunda. "Värskuse", kloori või "vähi" lõhn (nagu Mendelejev väitis) on selgelt kuulda isegi vähese ainesisalduse korral.
