Малекула азону: будова, формула, мадэль. Як выглядае малекула азону?

Фраза «азонавы пласт», якая стала вядомай у 70-я гг. мінулага стагоддзя, даўно ўжо набіла аскому. Пры гэтым мала хто сапраўды разумее, што азначае гэтае паняцце і чым небяспечна разбурэнне азонавага пласта. Яшчэ большай загадкай для шматлікіх з'яўляецца будынак малекулы азону, а бо яна напрамую звязана з праблемамі азонавага пласта. Давайце даведаемся больш пра азоне, яго будынку і ўжыванні гэтага рэчыва ў прамысловасці.

Што такое азон

Азон, або, як яго яшчэ называюць, актыўны кісларод, - гэта газ блакітнага колеру з рэзкім металічным пахам.

Дадзенае рэчыва можа існаваць ва ўсіх трох агрэгатных станах: газападобным, цвёрдым і вадкім.

Пры гэтым у прыродзе азон сустракаецца толькі ў выглядзе газу, утвараючы так званы азонавы пласт. Менавіта з-за яго блакітнага колеру неба здаецца блакітным.

Як выглядае малекула азону

Сваю мянушку «актыўны кісларод» азон атрымаў з-за свайго падабенства з кіслародам. Так галоўнай дзеючай хімічным элементам у гэтых рэчывах з'яўляецца оксиген (О). Аднак калі ў малекуле кіслароду ўтрымліваецца 2 яго атама, то малекула азону (формула - О ₃₎ складаецца з 3 атамаў гэтага элемента.

Дзякуючы такому будынку, ўласцівасці азону падобныя да кіслародным, аднак больш выяўленыя. У прыватнасці, як і Аб _2, Аб ₃ з'яўляецца наймацнейшым акісляльнікам.

Самае галоўнае адрозненне паміж гэтымі «роднаснымі» рэчывамі, якое памятаць жыццёва важна для кожнага, наступнае: азонам нельга дыхаць, ён таксічны і пры ўдыханні здольны пашкодзіць лёгкія ці нават забіць чалавека. Пры гэтым Аб ₃ выдатна падыходзіць для ачысткі паветра ад таксічных прымесяў. Дарэчы, менавіта з-за гэтага пасля дажджу так лёгка дыхаецца: азон акісляе шкодныя рэчывы, якія змяшчаюцца ў паветры, і ён чысціцца.

Мадэль малекулы азону (якая складаецца з 3 атамаў оксигена) трохі нагадвае малюнак кута, прычым яго памер - 117 °. Гэтая малекула не мае неспаренных электронаў, таму з'яўляецца диамагнитной. Акрамя гэтага, яна валодае палярнасцю, хоць і складаецца з атамаў аднаго элемента.

Два атама дадзенай малекулы трывала змацаваныя паміж сабой. А вось сувязь з трэцім менш надзейная. Па гэтай прычыне малекула азону (фота мадэлі можна ўбачыць ніжэй) вельмі нетрывалая і неўзабаве пасля адукацыі распадаецца. Як правіла, пры любой рэакцыі распаду Аб ₃ вылучаецца кісларод.

З-за нестабільнасці азону яго не атрымліваецца нарыхтоўваць і захоўваць, а таксама перавозіць, як іншыя рэчывы. Па гэтай прычыне яго вытворчасць больш затратна, чым іншых рэчываў.

Пры гэтым высокая актыўнасць малекул Аб ₃ дазваляе гэтага рэчыва быць мацнейшым акісляльнікам, больш магутным, чым кісларод, і больш бяспечным, чым хлор.

Калі малекула азону руйнуецца і вылучаецца Аб _2, дадзеная рэакцыя заўсёды суправаджаецца вылучэннем энергіі. У той жа час, каб адбыўся зваротны працэс (адукацыя Аб ₃ з Аб _2), неабходна выдаткаваць яе ня менш.

У газападобным стане малекула азону распадаецца пры тэмпературы 70 ° С. Калі яе павысіць да 100 градусаў і больш, рэакцыя значна паскорыцца. Таксама паскарае перыяд распаду малекул азону наяўнасць прымешак.

ўласцівасці О3

У якім бы з трох станаў ні знаходзіўся азон, ён захоўвае сіні колер. Чым цвярдзей рэчыва, тым насычаней і цямней гэты адценне.

Кожная малекула азону важыць 48 г / моль. Яна з'яўляецца больш цяжкай, чым паветра, што дапамагае падзяляць гэтыя рэчывы паміж сабою.

Аб ₃ здольны акісляць практычна ўсе металы і неметалы (акрамя золата, ірыдый і плаціны).

Таксама гэта рэчыва можа ўдзельнічаць у рэакцыі гарэння, аднак для гэтага патрэбна больш высокая тэмпература, чым для О _2.

Азон здольны растварацца ў Н ₂ Аб і фрэон. У вадкім стане ён можа змешвацца з вадкім кіслародам, азотам, метанам, аргонам, тетрахлоруглеродом і вуглекіслатой.

Як утворыцца малекула азону

Малекулы Аб ₃ ўтвараюцца з дапамогай прымацавання да малекулам кіслароду свабодных атамаў оксигена. Яны, у сваю чаргу, з'яўляюцца дзякуючы расшчапленню іншых малекул Аб ₂ з-за ўздзеяння на іх электрычных разрадаў, ўльтрафіялетавых прамянёў, хуткіх электронаў і іншых часціц высокай энергіі. Па гэтай прычыне спецыфічны пах азону можна адчуць каля іскрыстых электрычных прыбораў або лямпаў, выпраменьваючых ўльтрафіялет.

У прамысловых маштабах Аб ₃ вылучаюць з дапамогай электрычных генератараў азону або азанатар. У гэтых прыборах электрычны ток высокага напружання прапускаецца праз газавы паток, у якім знаходзіцца Аб _2, атамы якога і служаць «будаўнічым матэрыялам» для азону.

Часам у гэтыя апараты запускаюць чысты кісларод ці звычайнае паветра. Ад чысціні зыходнага прадукту залежыць якасць атрымліваецца азону. Так, медыцынскі Аб _3, прызначаны для апрацоўкі ран, здабываюць толькі з хімічна чыстага Аб _2.

Гісторыя адкрыцця азону

Разабраўшыся з тым, як выглядае малекула азону і як яна утвараецца, варта пазнаёміцца з гісторыяй гэтага рэчыва.

Упершыню яно было сінтэзаваны нідэрландскім даследчыкам Марцінам Ван Марумом ў другой палове XVIII ст. Вучоны заўважыў, што пасля прапускання электрычных іскраў праз ёмістасць з паветрам газ у ёй мяняў свае ўласцівасці. Пры гэтым Ван Марум так і не зразумеў, што вылучыў малекулы новага рэчыва.

А вось яго нямецкі калега па прозвішчы Шейнбейн, спрабуючы з дапамогай электрычнасці раскласці Н ₂ О на Н і О _2, звярнуў увагу на вылучэнне новага газу з з'едлівым пахам. Правёўшы масу даследаванняў, вучоны апісаў адкрытае ім рэчыва і даў яму імя «азон» у гонар грэцкага слова «пахнуць».

Здольнасць забіваць грыбкі і бактэрыі, а таксама паніжаць таксічнасць шкодных злучэнняў, якой валодала адкрытае рэчыва, зацікавіла многіх вучоных. Праз 17 гадоў пасля афіцыйнага адкрыцця Аб ₃ Вернерам фон Сіменс быў сканструяваны першы апарат, які дазваляе сінтэзаваць азон ў любой колькасці. А яшчэ праз 39 гадоў геніяльны Нікола Тэсла вынайшаў і запатэнтаваў першы ў свеце генератар азону.

Менавіта гэты апарат ужо праз 2 гады ўпершыню быў выкарыстаны ў Францыі на ачышчальных збудаваннях для пітной вады. З пачаткам XX ст. Еўропа пачынае пераходзіць на азанаванне пітной вады для яе ачысткі.

Расійская імперыя ўпершыню выкарыстала гэтую методыку ў 1911 г., а праз 5 гадоў у краіне было абсталявана амаль 4 дзясяткі установак для ачысткі пітной вады з дапамогай азону.

Сёння азанаванне вады паступова выцясняе хлараванне. Так, 95% усёй пітной вады ў Еўропе чысціцца з дапамогай Аб _3. Таксама вельмі папулярная дадзеная методыка і ў ЗША. У СНД яна пакуль яшчэ на стадыі вывучэння, паколькі, хоць дадзеная працэдура і больш бяспечная і зручная, абыходзіцца яна даражэй, чым хлараванне.

Сферы ўжывання азону

Акрамя ачысткі вады, Аб ₃ мае шэраг іншых сфер прымянення.

• Азон выкарыстоўваецца ў якасці Адбельвальнік пры вытворчасці паперы і тканіны.
• Актыўны кісларод ўжываецца для дэзінфекцыі вінаў, а таксама для паскарэння працэсу «старэння» каньякоў.
• З дапамогай Аб ₃ рафінуюць розныя раслінныя алею.
• Вельмі часта гэта рэчыва ўжываюць для апрацоўкі скорапсавальных прадуктаў, накшталт мяса, яек, садавіны і гародніны. Пры гэтай працэдуры не застаецца хімічных слядоў, як пры выкарыстанні хлору або фармальдэгідаў, а прадукты могуць захоўвацца значна даўжэй.
• Азонам стэрылізуюць медыцынскае абсталяванне і вопратку.
• Таксама вычышчаны Аб ₃ ўжываюць для розных медыцынскіх і касметычных працэдур. У прыватнасці, з яго дапамогай у стаматалогіі дэзінфікуюць ротавую паражніну і дзёсны, а таксама лечаць розныя захворванні (стаматыт, герпес, аральны кандыдоз). У еўрапейскіх краінах Аб ₃ вельмі папулярны для дэзінфекцыі ран.
• У апошнія гады велізарную папулярнасць набываюць партатыўныя хатнія прыборы для фільтрацыі паветра і вады з дапамогай азону.

Азонавы пласт - што гэта?

На адлегласці 15-35 км над паверхняй Зямлі знаходзіцца азонавы пласт, або, як яго яшчэ называюць, азонасферы. У гэтым месцы канцэнтраваны Аб ₃ служыць своеасаблівым фільтрам для шкоднага сонечнага выпраменьвання.

Адкуль бярэцца такая колькасць рэчыва, калі яго малекулы нестабільныя? Адказаць на гэтае пытанне не складана, калі ўзгадаць мадэль малекулы азону і спосаб яе адукацыі. Такім чынам, кісларод, які складаецца з 2 малекул оксигена, трапляючы ў стратасферу, награваецца там сонечнымі прамянямі. Гэтай энергіі аказваецца дастаткова, каб расшчапіць Аб ₂ на атамы, з якіх утворыцца Аб _3. Пры гэтым азонавы слой не толькі выкарыстоўвае частка сонечнай энергіі, але і фільтруе яе, паглынае небяспечны ўльтрафіялет.

Вышэй было сказана, што азон раствараецца фрэон. Гэтыя газападобныя рэчывы (ужываюцца пры вырабе дэзадарантаў, вогнетушыцеляў і халадзільнікаў), патрапіўшы ў атмасферу, уплываюць на азон і спрыяюць яго раскладанню. З прычыны гэтага ў азонасферы ўзнікаюць дзіркі, праз якія на планету трапляюць нефильтрированые сонечныя прамяні, якія разбуральна дзейнічаюць на жывыя арганізмы.

Разгледзеўшы асаблівасці і будову малекул азону, можна прыйсці да высновы, што гэта рэчыва, хоць і небяспечна, але вельмі карысна для чалавецтва, калі яго правільна выкарыстаць.