Реферат: Озон

Як приємно прогулятися після грози! Повітря чисте й свіже, його струмені здається, без жодних зусиль проникають у легені. «Озоном пахне, — часто кажуть у таких випадках. —Дуже корисно для здоров'я» Чи це так? І взагалі, що ми знаємо про дивну речовину — озон, його властивості й застосування?

Уперше люди зустрілися з відчутними кількостями озону, коли були винай­дені електростатичні машини на зразок тих, котрі можна побачити в шкільно­му кабінеті фізики. Так що вперше з цією речовиною познайомилися не хіміки, а фізики.

У 1785 році голландський фізик Мартін ван Марум одержав озон, піддаючи кисень дії електричних іскор, і навіть подумав, що знайшов особливу «електрич­ну матерію».

Назву ж озону дав у 1840 році вже хімік, швейцарець Крістіан Шенбейн; він використовував грецьке слово ozon — «той, що пахне». Виявилося, що озон дійсно родич кисню, але значно більш агресивний. Так, він миттєво окиснює безбарвний калій йодид з виділенням бурого йоду:

2ʲ + 0₃ + Н₂ О + І₂ + 0₂ + 2КОН.

незабарв- бурий

лений

Навіть малоактивна при кімнатній температурі ртуть не може встояти під натиском цього газу — вона втрачає свій блиск і набуває здатності прилипати до скла. Окиснюється озоном і срібло:

8Ag + 2О₂ → 4Ag₂ 0 + О_г

Озон і кисень — єдиний приклад утворення одним хімічним елементом двох газоподібних (за звичайних умов) простих речовин. Молекула кисню складаєть­ся, як відомо, із двох атомів, а озону — із трьох, причому ці три атоми розташо­вані не на прямій лінії, а під кутом. Це є причиною ще однієї унікальної особли­вості цього газу — із усіх газоподібних речовин тільки молекули озону полярні, тобто являють собою діполь із розділеними в просторі зарядами.

Шлях до отримання озону завжди однаковий — спочатку треба отримати вільні атоми Оксигену, наприклад, зруйнувавши молекулу кисню: О₂ ↔ 20 - Q.

Потім кожен утворений атом Оксигену «прилипає» до молекули кисню з утворенням молекули озону:

О + 0₂ → О₃ + Q.

Молекули кисню дуже міцні, для їхнього руйнування треба витратити дуже велику енергію — майже 500 кДж/моль, щоправда, при другій реакції частина її виділиться, так що для отримання 1 моль озону треба витратити 142 кДж енергії. Цю енергію простіше отримати фізичними методами — дією на кисень елект­ричних розрядів, ультрафіолетових променів, гамма-квантів, електронів, тому, наприклад, озоном завжди пахне біля увімкнутих електричних машин, у яких «іскрять» щітки. Зараз озон найчастіше отримують дією на кисень так званим «тихим» (без іскор) електричним розрядом:

Але можливі й чисто хімічні способи отримання озону, щоправда, у дуже малих кількостях. Це відбувається при електролізі підкисленої води, при по­вільному окиснюванні на повітрі вологого білого фосфору, при розкладанні сполук із високим вмістом кисню (калій перманганату КМn0₄ , калій дихромату К₂ Сг₂ 0₇ та ін.), при дії на воду фтору або на барій пероксид концентрованої сірчаної кислоти. Атоми Оксигену завжди присутні в полум'ї, тому якщо спря­мувати струмінь стиснутого повітря поперек верхньої частини полум'я пальника, то з'явиться характерний запах озону. Зворотна реакція утворення кисню з озону відбувається з виділенням енергії, озон нестійкий.

Швидкість його розкладання значно збільшується в присутності каталіза­торів (газів — нітроген оксидів, хлору; твердих речовин — металів, оксидів).

Які ж властивості чистого озону? Скраплюється він значно легше кисню, при температурі лише -111,9 °С (кисень — при -183 °С), а твердішає при-192,7 °С. Твердий озон синьо-чорний. Інтенсивність забарвлення рідкого озону настільки велика, що вже через дуже тонкий його шар не видно нитки палаючої електрич­ної лампочки. Досліди з озоном небезпечні. Газоподібний озон здатен вибуха­ти, якщо його концентрація в повітрі перевищує 9 %.

Озон відрізняється надзвичайно високою реактивною здатністю. Він найсильніший окиснювач, і в цьому відношенні поступається тільки фтору й оксиген фториду OF₂ . Важлива відмінність озону від кисню в тому, що він виявляє окисні властивості вже при кімнатній температурі. Наприклад. PbS і Pb(OH)₂ у звичайних умовах не реагують із киснем, тоді як у присутності озону сульфід перетворюється на PbSO₄ , а гідроксид - на РbО

PbS + 20, → PbSO₄ + O₂

Pb(OH)₂ + 2O₃ → РbО + Н₂ O + 3O₂

Якщо в посуд з озоном налити концентрований розчин амоніаку, з'явиться білий дим — це озон окиснив амоніак з утворенням амоній нітриту NH₄ N0₂

2NH₃ Н₂ О + О₃ → NH₄ NО₂ + ЗН₂ О

Особливо характерна для озону здатність «чорнити» срібні вироби з утворенням Ag₂ 0. Якщо спрямувати на поверхню твердого сухого лугу струмінь озону. то утвориться оранжево-червона кірка, що містить озон іди, наприклад

4КОН + 4О₃ → 4КО₃ + О₃ ↑ + 2Н₂ 0

калій озонід

При цьому твердий луг ефективно зв'язує воду, що вберігає озонід від негативного гідролізу. Однак при надлишку води озоніди бурхливо розкладаються.

4КО₃ + 2Н₂ О → 4КОН + 5О₂ ↑.

Розкладання озондів відбувається також за відсутності води — просто при зберіганні, наприклад

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--