Osoon on gaas, millel on kogu inimkonna jaoks äärmiselt väärtuslikud omadused. Keemiline element, millega see moodustub, on hapnik O. Tegelikult on osoon O3 üks hapniku allotroopsetest modifikatsioonidest, mis koosneb kolmest valemiühikust (O÷O÷O). Esimene ja tuntum ühend on hapnik ise, täpsem alt gaas, mille moodustavad kaks selle aatomit (O=O) - O2.
Allotroopia on ühe keemilise elemendi võime moodustada mitmeid erinevate omadustega lihtsaid ühendeid. Tänu sellele on inimkond uurinud ja kasutab selliseid aineid nagu teemant ja grafiit, monokliiniline ja rombiline väävel, hapnik ja osoon. Keemiline element, millel on see omadus, ei piirdu tingimata ainult kahe modifikatsiooniga, mõnel on rohkemgi.
Ühenduse avamise ajalugu
Paljude orgaaniliste ja mineraalsete ainete koostisüksus, sealhulgas nagu osoon – keemiline element, nimetusmis O on hapnik, tõlkes kreeka keelest "oxys" - hapu ja "gignomai" - sünnitama.
Esimest korda avastas hollandlane Martin van Marun 1785. aastal elektrilahendusega katsete käigus hapniku uue allotroopse modifikatsiooni, tema tähelepanu köitis spetsiifiline lõhn. Ja sajand hiljem märkis prantslane Shenbein sama olemasolu pärast äikest, mille tulemusena hakati gaasi nimetama "haisvaks". Kuid teadlased said mõnevõrra petta, uskudes, et nende haistmismeel tunneb osooni lõhna. Nende lõhn oli orgaaniliste ühendite lõhn, mis oksüdeeriti reageerimisel O3, kuna gaas on väga reaktsioonivõimeline.
Elektrooniline struktuur
O2 ja O3, keemilised elemendid, omavad sama struktuurifragmenti. Osoonil on keerulisem struktuur. Hapnikus on kõik lihtne – kaks hapnikuaatomit on omavahel ühendatud kaksiksidemega, mis koosneb ϭ- ja π-komponentidest, vastav alt elemendi valentsile. O3 omab mitut resonantsstruktuuri.
Kaksikside ühendab kahte hapnikku ja kolmandal on üks. Seega on π-komponendi migratsiooni tõttu üldpildis kolm aatomit poolteise ühendusega. See side on lühem kui üksikside, kuid pikem kui kaksikside. Teadlaste tehtud katsed välistavad tsüklilise molekuli võimaluse.
Sünteesimeetodid
Gaasi, näiteks osooni, moodustamiseks peab keemiline element hapnik olema gaasilises keskkonnas üksikute aatomite kujul. Sellised tingimused tekivad kokkupõrkegahapnikumolekulid O2 koos elektronidega elektrilahenduse või muude suure energiaga osakestega, samuti ultraviolettkiirgusega kiiritamisel.
Lõviosa osooni koguhulgast looduslikus atmosfääris moodustub fotokeemilisel meetodil. Inimene eelistab keemilises tegevuses kasutada muid meetodeid, näiteks elektrolüütilist sünteesi. See seisneb selles, et plaatina elektroodid asetatakse elektrolüüdi vesikeskkonda ja käivitatakse vool. Reaktsiooniskeem:
N2O + O2 → O3 + N 2 + e-
Füüsikalised omadused
Hapnik (O) on sellise aine koostisosa nagu osoon - keemiline element, mille valem ja suhteline molaarmass on näidatud perioodilisuse tabelis. Moodustades O3, omandab hapnik O2. omadustest radikaalselt erinevad omadused.
Sinine gaas on ühendi, näiteks osooni, normaalne olek. Keemiline element, valem, kvantitatiivsed omadused - kõik see määrati selle aine tuvastamise ja uurimise käigus. Selle keemistemperatuur on -111,9 ° C, veeldatud olekus on tumelilla värvus, mille temperatuur langeb veelgi -197,2 ° C-ni, algab sulamine. Tahkes agregatsiooni olekus omandab osoon violetse varjundiga musta värvi. Selle lahustuvus on kümme korda suurem kui hapniku omadus O2. Väikseimate kontsentratsioonide korral õhus on tunneosooni lõhn, see on terav, spetsiifiline ja meenutab metalli lõhna.
Keemilised omadused
Reaktsioonilisest vaatepunktist on väga aktiivne osoongaas. Selle moodustav keemiline element on hapnik. Omadused, mis määravad osooni käitumise koostoimes teiste ainetega, on gaasi enda kõrge oksüdatsioonivõime ja ebastabiilsus. Kõrgendatud temperatuuril laguneb see enneolematu kiirusega, protsessi kiirendavad katalüsaatorid nagu metallioksiidid, kloor, lämmastikdioksiid jt. Oksüdeeriva aine omadused on osoonile omased tänu molekuli struktuurilistele omadustele ja ühe hapnikuaatomi liikuvusele, mis eraldudes muudab gaasi hapnikuks: O3→ O2 + O ·
Hapnik (telliskivi, millest koosnevad ainete, näiteks hapniku ja osooni molekulid) on keemiline element. Nagu reaktsioonivõrrandites kirjas - O. Osoon oksüdeerib kõiki metalle, välja arvatud kuld, plaatina ja selle alarühmad. See reageerib atmosfääris leiduvate gaasidega - väävli-, lämmastikoksiidide ja teistega. Inertseks ei jää ka orgaanilised ained, eriti kiired on vaheühendite moodustumise kaudu toimuvad mitmiksidemete katkemise protsessid. On äärmiselt oluline, et reaktsiooniproduktid oleksid keskkonnale ja inimestele kahjutud. Need on vesi, hapnik, erinevate elementide kõrgemad oksiidid, süsinikoksiidid. K altsiumi, titaani ja räni binaarsed ühendid hapnikuga ei interakteeru osooniga.
Rakendus
Peamine valdkond, kus kasutatakse "haisvat" gaasi, onosoonimine. See steriliseerimismeetod on elusorganismidele palju tõhusam ja ohutum kui klooriga desinfitseerimine. Vee puhastamisel osooniga ei teki toksiliste metaani derivaatide teket, mis asenduvad ohtlike halogeenidega.
Seda keskkonnasõbralikku steriliseerimismeetodit kasutatakse toiduainetööstuses üha enam. Külmutusseadmeid, toiduhoidlaid töödeldakse osooniga ja sellega eemaldatakse lõhnad.
Meditsiinis on osooni desinfitseerivad omadused samuti asendamatud. Nad desinfitseerivad haavu, soolalahuseid. Venoosne veri on osoonitud ja mitmeid kroonilisi haigusi ravitakse "haisva" gaasiga.
Looduses olemine ja tähendus
Lihtne aine osoon on stratosfääri, Maa-lähedase kosmosepiirkonna, planeedi pinnast umbes 20–30 km kaugusel asuva gaasi koostise element. Selle ühendi eraldumine toimub elektrilahendustega seotud protsesside, keevitamise ja koopiamasinate töötamise ajal. Kuid 99% Maa atmosfääri osooni koguhulgast moodustub ja sisaldab just stratosfääri.
Eluliselt oluline oli gaasi olemasolu Maa-lähedases kosmoses. See moodustab selles niinimetatud osoonikihi, mis kaitseb kõiki elusolendeid päikese surmava ultraviolettkiirguse eest. Kummalisel kombel on gaas koos suure kasuga inimestele ohtlik. Osooni kontsentratsiooni suurenemine õhus, mida inimene hingab, on selle äärmusliku keemilise aktiivsuse tõttu organismile kahjulik.
