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

Розроблення системи автоматизації процесу очищення нікельмістких стічних вод
Охорона навколишнього середовища є одним з основних завдань народного господарства. У зв'язку з цим проблема очищення стічних вод промислових підприємств і населених місць придбала особливо ...

Визначення нормативів гранично - допустимого викиду (ГДВ)
ГДВ встановлюється для кожного діючого підприємства, при умові, що викиди від даного підприємства разом з іншими джерелами викидів (із врахуванням перспективи їх розвитку) не створюють максимальної ...

Інтродуценти північноамериканської дендрофлори
Актуальність. Місто - це антропогенна екосистема, що являє собою концентроване розміщення промислових і побутових споруд, та населення, яке знаходиться на його території. На відміну від сіл ...