ازون یک گاز است. بر خلاف بسیاری دیگر، شفاف نیست، اما دارای رنگ مشخص و حتی بوی است. در جو ما وجود دارد و یکی از مهم ترین اجزای آن است. چگالی ازن، جرم و سایر خواص آن چقدر است؟ نقش آن در حیات سیاره چیست؟
گاز آبی
در شیمی، ازن جایگاه جداگانه ای در جدول تناوبی ندارد. این به این دلیل است که یک عنصر نیست. ازن یک تغییر آلوتروپیک یا تغییر اکسیژن است. همانطور که در O2، مولکول آن فقط از اتم اکسیژن تشکیل شده است، اما نه دو، بلکه سه اتم دارد. بنابراین، فرمول شیمیایی آن شبیه O3 است.
ازون یک گاز آبی است. اگر غلظت آن خیلی زیاد باشد، بوی تند مشخصی دارد که یادآور کلر است. بوی طراوت زیر باران را به خاطر دارید؟ این ازن است. به لطف این خاصیت، نام خود را به دست آورد، زیرا از زبان یونانی باستان "ازون" "بو" است.
مولکول گاز قطبی است، اتم های موجود در آن با زاویه 116، 78 درجه به هم متصل هستند. ازن زمانی تشکیل می شود که یک اتم اکسیژن آزاد به مولکول O2 متصل شود. در آن اتفاق می افتدزمان واکنش های مختلف، به عنوان مثال، اکسیداسیون فسفر، تخلیه الکتریکی، یا تجزیه پراکسیدها، که طی آن اتم های اکسیژن آزاد می شوند.
خواص ازن
در شرایط عادی، ازن به صورت گازی با وزن مولکولی تقریباً 48 گرم در مول وجود دارد. دیامغناطیس است، یعنی مانند نقره، طلا یا نیتروژن قادر به جذب آهنربا نیست. چگالی ازن 2.1445 g/dm³ است.
در حالت جامد، ازن به رنگ آبی مایل به سیاه و در حالت مایع به رنگ نیلی نزدیک به بنفش می رسد. نقطه جوش 111.8 درجه سانتیگراد است. در دمای صفر درجه در آب (فقط در آب خالص) ده برابر بهتر از اکسیژن حل می شود. به خوبی با متان مایع، نیتروژن، فلوئور، آرگون و تحت شرایط خاص با اکسیژن مخلوط می شود.
تحت تأثیر تعدادی کاتالیزور، به راحتی اکسید می شود و اتم های اکسیژن آزاد آزاد می کند. با اتصال به آن، بلافاصله مشتعل می شود. این ماده قادر است تقریباً تمام فلزات را اکسید کند. فقط پلاتین و طلا قابل عمل نیستند. ترکیبات آلی و معطر مختلف را از بین می برد. در تماس با آمونیاک نیتریت آمونیوم تشکیل می دهد و پیوندهای کربنی مضاعف را از بین می برد.
حضور در اتمسفر در غلظت های بالا، ازن خود به خود تجزیه می شود. در این حالت گرما آزاد می شود و یک مولکول O2 تشکیل می شود. هر چه غلظت آن بیشتر باشد، واکنش آزادسازی گرما قوی تر است. هنگامی که محتوای ازن بیش از 10٪ باشد با انفجار همراه است. با افزایش دما و کاهش فشار و یا با تماس بامواد آلی O3 را سریعتر تجزیه می کنند.
تاریخچه کشف
در شیمی، ازن تا قرن هجدهم شناخته شده نبود. در سال 1785 به لطف بویی که فیزیکدان ون ماروم در کنار یک دستگاه الکترواستاتیک فعال شنید، کشف شد. 50 سال دیگر پس از آن، این گاز در آزمایشات و تحقیقات علمی ظاهر نشد.
دانشمند کریستین شونبین در سال 1840 اکسیداسیون فسفر سفید را مطالعه کرد. او در طی آزمایشات موفق به جداسازی ماده ناشناخته ای شد که آن را «اوزون» نامید. شیمیدان به بررسی خواص آن پرداخت و چگونگی بدست آوردن گاز تازه کشف شده را شرح داد.
به زودی، دانشمندان دیگر به تحقیق در مورد این ماده پیوستند. فیزیکدان معروف نیکولا تسلا حتی اولین ژنراتور ازن را ساخت. استفاده صنعتی از O3 در پایان قرن نوزدهم با ظهور اولین تاسیسات برای تامین آب آشامیدنی منازل آغاز شد. این ماده برای ضدعفونی استفاده شد.
ازون در جو
زمین ما توسط یک پوسته نامرئی از هوا - جو - احاطه شده است. بدون آن، زندگی در این سیاره غیرممکن خواهد بود. اجزای هوای اتمسفر: اکسیژن، ازن، نیتروژن، هیدروژن، متان و سایر گازها.
ازون به خودی خود وجود ندارد و فقط در نتیجه واکنش های شیمیایی ایجاد می شود. نزدیک به سطح زمین، به دلیل تخلیه الکتریکی رعد و برق در هنگام رعد و برق تشکیل می شود. به طور غیر طبیعی، به دلیل انتشار گازهای گلخانه ای از خودروها، کارخانه ها، دود بنزین و نیروگاه های حرارتی به نظر می رسد.
ازون لایه های زیرین جو سطحی یا تروپوسفری نامیده می شود. یک استراتوسفر نیز وجود دارد. تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش خورشید رخ می دهد. در فاصله 19-20 کیلومتری از سطح سیاره تشکیل می شود و تا ارتفاع 25-30 کیلومتری امتداد دارد.
O3 استراتوسفر لایه ازن سیاره را تشکیل می دهد که از آن در برابر تشعشعات قدرتمند خورشید محافظت می کند. تقریباً 98 درصد از اشعه ماوراء بنفش را با طول موج کافی برای ایجاد سرطان و سوختگی جذب می کند.
استفاده از یک ماده
ازون یک اکسید کننده و تخریب کننده عالی است. این خاصیت از دیرباز برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شده است. این ماده روی باکتری‌ها و ویروس‌های خطرناک برای انسان اثر مضر می‌گذارد و در صورت اکسیده شدن به اکسیژن بی‌ضرر تبدیل می‌شود.
می تواند حتی ارگانیسم های مقاوم به کلر را از بین ببرد. علاوه بر این، برای تصفیه فاضلاب از محصولات نفتی مضر برای محیط زیست، سولفیدها، فنل ها و غیره استفاده می شود. چنین اقداماتی عمدتاً در ایالات متحده و برخی کشورهای اروپایی رایج است.
ازون در پزشکی برای ضد عفونی کردن ابزار، در صنعت برای سفید کردن کاغذ، تصفیه روغن ها و به دست آوردن مواد مختلف استفاده می شود. استفاده از O3 برای تصفیه هوا، آب و محل را ازن زنی می نامند.
ازون و انسان
با وجود تمام خواص مفید، ازن می تواند برای انسان خطرناک باشد. اگر گاز بیش از حد تحمل فرد در هوا وجود داشته باشد، نمی توان از مسمومیت جلوگیری کرد. در روسیه، هنجار مجاز آن0.1 میکروگرم در لیتر است.
وقتی از این میزان فراتر رود، علائم معمول مسمومیت شیمیایی مانند سردرد، تحریک غشاهای مخاطی، سرگیجه ظاهر می شود. ازن مقاومت بدن را در برابر عفونت های منتقل شده از راه تنفسی کاهش می دهد و همچنین باعث کاهش فشار خون می شود. غلظت گاز بالای 8-9 میکروگرم در لیتر می تواند منجر به ادم ریوی و حتی مرگ شود.
در عین حال، تشخیص ازن در هوا بسیار آسان است. بوی «طراوت»، کلر یا «خرچنگ» (همانطور که مندلیف ادعا کرد) به وضوح شنیده می شود حتی با محتوای کم این ماده.
