Физико-химические свойства озона
ЧТО ТАКОЕ ОЗОН
Озон (O₃, от греч. ozon — пахнущий) — это особая форма (аллотропная модификация) кислорода. В отличие от обычного кислорода (O₂), его молекула состоит из трех атомов кислорода. Газообразный озон имеет плотность в 1.5 раза выше кислорода и в 1.62 раза выше воздуха. В жидком состоянии (ниже температуры кипения) он представляет собой темно-синюю жидкость плотностью 1.71 г/см³ (при -183°C).
Ключевые свойства и роль:
1. Сильнейший окислитель: Значительно активнее обычного кислорода (O₂). Окисляет почти все металлы (кроме золота и платиновой группы) и большинство других элементов (см. таблицы озоностойкости материалов).
2. Химические реакции: Способен образовывать озониды и перекисные соединения с неорганическими и органическими веществами.
3. Обнаружение: Наличие озона легко определить по реакции с йодидом калия (KI), в которую обычный кислород не вступает:
O₃ + 2KI + H₂O → I₂ + O₂ + 2KOH (выделяется йод, окрашивающий раствор в коричневый).
4. Применение: Мощные окислительные свойства и способность уничтожать микроорганизмы делают озон полезным для:
-
Синтеза органических веществ.
-
Отбеливания (бумага, масла).
-
Очистки воды и воздуха (озонирование).
СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ КИСЛОРОДА (O₂) И ОЗОНА (O₃)
| Свойство | Озон (O₃) | Кислород (O₂) |
|---|---|---|
| Цвет | Газ: голубой В воде (>20 ppm): фиолетово-синий |
Газ: бесцветный В воде: светло-голубой |
| Молекулярная масса (г/моль) | 48 | 32 |
| Температура кипения (1 атм, °C / K) | -112 / 161.15 | -183 / 90.15 |
| Температура плавления (1 атм, °C / K) | -192.7 / 80.45 | -218.35 / 54.8 |
| Плотность газа (кг/м³) | 2.144 | 1.429 |
| Растворимость в воде (0°C) | 0.64 | 0.049 |
| Электрохимический потенциал (В) | 2.08 (гидроксильный радикал ОН°: 2.80) | 1.23 |
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ОЗОНА (O₃)
| Свойство | Значение для озона (O₃) |
|---|---|
| Плотность жидкости (г/см³) | 1.59 |
| Плотность твердого озона (г/см³) | 1.73 |
| Поверхностное натяжение (77.4 К, дин/см) | 43.8 |
| Вязкость жидкости (77.6 К, сПз) | 4.17 |
| Теплота испарения (161.2 К, кДж/моль) | 15.19 |
| Теплота плавления (кДж/моль) | 2.1 |
| Теплота растворения в воде (291.15 К, кДж/моль) | 14.2 |
| Диэлектрическая постоянная газа | 1.0019 |
| Диэлектрическая постоянная жидкости | 4.79 |
ПОЛУРАСПАД МОЛЕКУЛ ОЗОНА
Молекула озона (O₃) нестабильна и самопроизвольно разлагается на обычный кислород (O₂) с выделением тепла:
2O₃ → 3O₂ + Тепло
-
Скорость распада:
-
При низких концентрациях и отсутствии примесей разложение происходит медленно.
-
Ускоряют распад: Повышение температуры, контакт со следами органических веществ, некоторых металлов или их оксидов.
-
Стабилизируют озон: Присутствие небольших количеств азотной кислоты (HNO₃). В сосудах из стекла, определенных пластмасс или чистых металлов озон может храниться долго при температуре -78°С.
-
