Хімічні властивості озону

Молекула озону триатомна й має трикутну будову (рисунок.2.1).

Рисунок 2.1 Будова молекули озону

За тиску 0,1 МПа і 0оС в 1 дм3 води розчиняється 1,42 г озону, при 10 оС—1,04 г, при 30 оС—0,45 г. Розчинність озону у воді залежить від величини рН та кількості домішок у воді. За наявності кислот і солей розчинність озону у воді зростає, за наявності лугів – зменшується. Озон дисоціює на повітрі та у водному розчині, перетворюючись на оксиген. У водному розчині озон дисоціює швидше. Розкладання озону у воді різко зростає в разі підвищення рН та температури. Стійкість озону в нейтральному та кислому середовищах пов’язана з утворенням асоціатів НО3+, гідратна оболонка яких уповільнює реакцію:

О3 + Н2О = О2 + О + Н2О (2.4)

Розкладання озону у воді прискорюється за наявності активованого вугілля, металів змінної валентності (мангану, кобальту, феруму) деяких оксидів (Р2О5), пероксиду барію (ВаО2). Такі матеріали, як фторо- та хлоровмісні пластмаси, скло, деякі матеріали, не вливають на стійкість озону.

В основу промислового одержання озону покладено реакцію розщеплення молекули кисню на атоми під дією тихого або бар’єрного розряду. Висока реакційна здатність озону зумовлена великою надлишковою енергією молекули:

О3 = 3/2 О2 + 100 кДж/моль (2.5)

Озон реагує з насиченими органічними сполуками з утворенням вільних радикалів. Лімітуючою стадією процесу є вплив озону на зв'язок С-Н

RH + O3 = R. + HO. + O2 ( або R + HO.3). (2.6)

Радикали R., які утворилися в атмосфері оксисену, переважно перетворюються на пероксид радикали помірної активності. Тому ланцюгова реакція окиснення може виникнути лише за достатньо високої температури, коли швидкість реакції зростання ланцюга перевищує реакцію його обірванця. За невисокої температури окиснення озоном відбувається як не ланцюгова реакція з утворенням гілроксигідропероксидів:

R. + О2 = RО2.; (2.7)

RО2. + RH = RООH + R (2.8)

Альдегіди в свою чергу, окислюються до надто кислот, які розкладаються в розбавлених водних розчинах до органічних кислот та пероксиду гідрогену. Паралельно може відбуватися реакція окиснення гідроксильного радикалу:

HO. + O3 = HO2. + O2 (2.9)

з наступною комбінацією пероксид радикалів:

2HO2. = Н2О2 + O2. (2.10)

Проте насправді пероксид гідрогену не накопичується і витрата озону в нейтральному та кислому середовищах відповідає реакції

R-CH2OH + 2O3 = RCOOH + 2O2 + H2O. (2.11)

Мабуть, у момент виділення пероксид гідрогену реагує з озоном:

H2O2 + O3 = H2O + 2O2. (2.12)

Крім того, можливо, що озон витрачається на розкладання гідрокси – гідроксипероксидів та надкислот. Швидкість реакції за цих умов зростає, що, ймовірно, зумовлено розкладання пероксид гідрогену, гідропероксиду, надкислоти та озону. Одночасне збільшення кількості генерованих первинних радикалів ініціює процес окиснення. Отже для прискорення процесу ініціювання процес окиснення озоном доцільно проводити в лужному середовищі. Для більшості органічних сполук проміжними та кінцевими продуктами окиснення є спирти, альдегіди(кетони) та кислоти [1].

Озон утворюється з кисню. Його синтез може бути здійснений різними методами; найбільш поширеними є: електролітичний, хімічний, фотохімічний і електросинтез. Крім того, озон отримують при іонізуючих випромінюваннях.

1. Електролітичний метод. Синтезу озону відомий давно. Механізм же утворення озону в електролітичних процесах до теперішнього часу до кінця ще не вивчений.

Синтез озону здійснюють в спеціальних комірках, в ролі електролітів використовують розчини різних кислот (H2SO4, НС1О4) або їх солі (NaClO4> КСlO4 і ін.) Кислоти або їх солі, що беруть участь в реакціях електролізу, не віддають свого кисню, а при утворенні озону відбувається розкладання іонів і радикалів:

Цікаві статті з розділу

Екологічний аудит, як основний інструмент екологічного менеджменту
Постановка проблеми. Основою розвитку світової спільноти в XXI столітті за рішенням Конференції ООН з охорони навколишнього середовища в Ріо-де-Жанейро (1992) прийнята концепція сталого розв ...

Екологічний стан Ємільчинського району Житомирської області
На Землі скорочуються ареали і знижується чисельність багатьох видів живих організмів. Багато з них зникає через діяльність людини. У природи ми беремо все необхідне для нашого життя. Ал ...

Екологічна проблема Дніпра
Вода є незамінною складовою існування і розвитку життя на Землі. Легка доступність води для більшості людей призвела до того, що на неї почали дивитися як на невичерпний дар природи. Однак ...