WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Озон - Реферат

Озон - Реферат


Реферат
на тему
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:
2КІ + 03 + Н2О + 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 ? 4Ag20 + Ог
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 К2Сг207 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 + Н2O + 3O2
Якщо в посуд з озоном налити концентрований розчин амоніаку, з'явиться білий дим - це озон окиснив амоніак з утворенням амоній нітриту NH4N02
2NH3 Н2О + О3? NH4NО2 + ЗН2О
Особливо характерна для озону здатність "чорнити" срібні вироби з утворенням Ag20. Якщо спрямувати на поверхню твердого сухого лугу струмінь озону. то утвориться оранжево-червона кірка, що містить озон іди, наприклад
4КОН + 4О3 ? 4КО3 + О3? + 2Н20
калій озонід
При цьому твердий луг ефективно зв'язує воду, що вберігає озонід від негативного гідролізу. Однак при надлишку води озоніди бурхливо розкладаються.
4КО3 + 2Н2О ? 4КОН + 5О2?.
Розкладання озондів відбувається також за відсутності води - просто при зберіганні, наприклад
2К02 ? 2КО2 + О2?
Озоніди добре розчиняються в рідкому амоніаку, що дозволило виділити їх у чистому вигляді й вивчити їхні властивості.
Озон руйнує органічні речовини, із якими стикається. Так, озон, на відміну від хлору, здатен розщеплювати бензенове кільце
При роботі з озоном не можна використовувати гумові трубки і шланги вони моментально "продірявляться". Реакції озону з органічними сполуками відбуваються з виділенням великої кількості енергії. Наприклад, ефір, спирт, вата, змочена скипидаром, метан і багато інших речовин самозаймаються при зіткненні з озонованим повітрям, а зміщення озону з етиловим спиртом призводить до сильного вибуху.
ЗАСТОСУВАННЯ ОЗОНУ
Після того як у 1888 році на Міжнародному гігієнічному конгресі у Відні було визнано, що з питною водою можуть поширюватися заразні хвороби, почалися пошуки найбільш ефективного способу знезаражування води. їх було знайдено безліч, і серед інших - хімічна обробка води озоном Перевага цього способу в тому, що озонована вода, на відміну від хлорованої, не набуває стороннього запаху й смаку, при повному окиснюванні озоном багатьох органічних сполук утворюються зовсім нешкідливі речовини - вуглекислий газ і вода, а надлишок озону досить швидко розпадається з утворенням також нешкідливого кисню Однак озонування води обходиться дорожче, ніж хлорування, наприклад, озон не можна перевозити, він повинен вироблятися на місці використання, це перешкоджає повсюдному поширенню методу озонування
ОЗОН В АТМОСФЕРІ
Як відомо зараз навіть далеким від хімії людям, озоновий шар в атмосфері фактично забезпечує життя на нашій планеті Озону в атмосфері небагато - 4 млрд т, (тобто всього 1 міліграм у 1 кубічному метрі). Концентрація озону росте з віддаленням від поверхні Землі й сягає максимуму на висоті 20-25 км. Це і є "озоновий шар" Якщо весь озон зібрати біля поверхні Землі при нормальному тиску, вийде шарзавтовшки всього 2-3 мм.
Двоетапна реакція утворення озону з кисню починається під дією сонячної радіації У реакції розпаду атмосферного озону також бере участь сонячна радіація - тверде ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі від 240 до 320 нм Енергія ультрафіолету витрачається на розкладання озону, і згубна радіація не доходить до поверхні Землі. Однак розпадатися озон може не тільки під впливом сонячних променів, але й самодовільно, а прискорюють цю реакцію численні каталізатори. Основний каталізатор - це нітроген оксид NO, що утворюється з азоту й кисню під дією найтвердішої сонячної радіації у верхніх шарах атмосфери. Потрапляючи в озоносферу, він вступає в цикл із двох реакцій:
О3 +
Loading...

 
 

Цікаве