Озон – це газ. На відміну від багатьох інших він не прозорий, а має характерний колір і навіть запах. Він присутній у нашій атмосфері і є одним з найважливіших її складових. Яка густина озону, його маса та інші властивості? Яка його роль у житті планети?

Блакитний газ

У хімії озон не має окремого місця в таблиці Менделєєва. Все тому, що він не є елементом. Озон – це аллотропная модифікація або ж варіація кисню. Як і в О2 його молекула складається тільки з атомів кисню, але має їх не два, а три. Тому його хімічна формула виглядає як О3.


Озон є газом блакитного кольору. Він має добре помітним різким запахом, що нагадує хлор, якщо концентрація буде занадто великий. Ви пам'ятаєте запах свіжості під час дощу? Це і є озон. Завдяки такій властивості він і отримав свою назву, адже з давньогрецької мови «озон» - це «пахну». Полярна Молекула газу, атоми в ній поєднуються під кутом 11678°. Озон утворюється, коли до молекулі О2 приєднується вільний атом кисню. Відбувається це під час різних реакцій, наприклад, окислення фосфору, електричного розряду або розкладання перекисів, в ході яких і звільняються атоми оксигена.

Властивості озону

При нормальних умовах озон існує в вигляді газу з молекулярною масою майже 48 г/моль. Він є диамагнетиком, тобто не здатний притягатися до магніту, точно так само, як срібло, золото або азот. Густина озону становить 21445 г/дм3. У твердому стані озон набуває синювато-чорний колір, в рідкому – колір індиго, близький до фіолетового. Температура кипіння при цьому становить 1118 градусів Цельсія. При температурі нуль градусів він розчиняється у воді (тільки в чистій) в десять разів краще кисню. Він відмінно змішується з рідким метаном, азотом, фтором, аргоном, а при певних умовах і з киснем.


Під дією ряду каталізаторів легко окислюється, виділяючи при цьому вільні атоми кисню. З'єднуючись з ним, одразу запалюється. Речовина здатна окислити практично всі метали. Не піддаються його дії тільки платина і золота. Він руйнує різні органічні і ароматичні з'єднання. При контакті з аміаком утворює нітрит амонію, руйнує подвійні вуглецеві зв'язки. Присутній в атмосфері у великих концентраціях озон самовільно розкладається. При цьому виділяється тепло і утворюється молекула О2. Чим вища його концентрація, тим сильніша реакція тепловиділення. При вмісті озону більше 10% вона супроводжується вибухом. При збільшенні температури і зниженні тиску або при контакті з органічними речовинами розкладання О3 відбувається швидше.

Історія відкриття

У хімії озон не був відомий до XVIII століття. Виявлений він був у 1785 році завдяки запаху, який фізик Ван Марум почув поряд з працюючою електростатичної машиною. Ще 50 років після цього газ ніяк не фігурував в наукових експериментах і дослідженнях. Вчений Крістіан Шенбейн в 1840 році вивчав окислення білого фосфору. Під час експериментів йому вдалося виділити невідому речовину, яку він назвав «озон». Хімік впритул зайнявся вивченням його властивостей і описав способи одержання знову відкритого газу.
Незабаром до досліджень речовини підключилися й інші вчені. Знаменитий фізик Нікола Тесла навіть спорудив перший в історії генератор озону. Промислове використання О3 почалося в кінці XIX століття з появою перших установок для подачі у будинки питної води. Речовина застосовували для дезінфікування.

Озон в атмосфері

Земля Наша оточена невидимою оболонкою з повітря – атмосферою. Без неї життя на планеті була б неможлива. Складові атмосферного повітря: кисень, озон, азот, водень, метан та інші гази. Сам по собі озон не існує і виникає тільки в результаті хімічних реакцій. Близько до поверхні Землі він утворюється за рахунок електричних розрядів блискавки під час грози. Неприродним шляхом він з'являється завдяки викидів вихлопних газів автомобілів, заводів, випаровуванням бензину, дії теплових електростанцій. Озон нижніх шарів атмосфери називають приземним або тропосферних. Існує і стратосферний. Він виникає під дією ультрафіолетового випромінювання, що йде від Сонця. Він утворюється на відстані 19-20 кілометрів над поверхнею планети і тягнеться до висоти 25-30 кілометрів. Стратосферний О3 формує озоновий шар планети, який захищає її від потужної сонячної радіації. Він поглинає приблизно 98% ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі, достатньої для виникнення ракових захворювань і опіків.

Застосування речовини

Озон – це відмінний окислювач і руйнівник. Така властивість давно використовується для очищення питної води. Речовина згубно діє на небезпечні для людини бактерії і віруси, а саме при окисленні перетворюється в нешкідливий кисень. Він здатний вбити навіть стійких до хлору організмів. Крім того, його застосовують для очищення стічних вод від згубних для довкілля нафтопродуктів, сульфідів, фенолів і т. д. Такі практики поширені в основному на території США і деяких країн Європи.
Озон застосовують у медицині для знезараження інструментів, у промисловості з його допомогою вибілюють папір, очищають олії, одержують різні речовини. Застосування О3 для очищення повітря, води і приміщення називається озонуванням.

Озон і людина

Незважаючи на всі свої корисні властивості, озон може бути небезпечний для людини. Якщо у повітрі газу виявиться більше, ніж може перенести людина, отруєння не уникнути. У Росії його допустима норма становить 01 мкг/л. При перевищенні цієї норми з'являються типові ознаки хімічного отруєння, такі як головний біль, подразнення слизових, запаморочення. Озон зменшує опір організму до інфекцій, що передаються через дихальні шляхи, а також знижує тиск крові. При концентрації газу вище 8-9 мкг/л можливий набряк легенів і навіть смерть. При цьому розпізнати озон у повітрі досить легко. Запах «свіжості», хлору або «раків» (як стверджував Менделєєв) чітко чути і при незначному вмісті речовини.