Неорганическая химия / Химия Элементов / Химическая и биологическая роль Озона / Рощина В.В. Озон и живая клетка / Озон атм_Ф

Физико-химические свойства озона

Образование озона в атмосфере

Разрушение озона в атмосфере и в воде

При нормальной температуре и давлении это – газ (тяжелее воздуха) синего цвета с характерным резким запахом. При температуре - 111,5С озон сгущается и превращается в нестойкую жидкость темно-синего цвета (Озон сжижается легче, чем кислород, и поэтому эти газы можно разделить). При температуре 100С О₃ распадается до кислорода. В чистой воде озон разлагается быстрее, чем в газовой фазе. Растворимость озона в воде 0,394 г/л (при 0С), т.е. в 15 раз больше, чем у кислорода. В водных растворах солей озон растворяется слабее, чем в воде. В отличие от кислорода озон диамагнитен, взрывоопасен и ядовит. О₃ в 3 раза токсичнее синильной кислоты, в 5 раз фосгена, в 10-15 раз хлора, в 50 раз фенола Исключительно высока его реакционная способность. О₃ окисляет все металлы, за исключением серебра и платины. C неорганическими и органическими соединениями он образует озониды - один из видов перекисных соединений. 40 красителей флуоресцируют при наличии озона в воздухе: родамин, люминол, эозин, рибофлавин и др.

Озон образуется при участии первичных загрязняющих атмосферу веществ (окиси углерода, углеводородов, окиси азота, водорода) и солнечного света. Окись углерода (СО) образуется при сгорании любых видов углеводородного топлива в результате неполного окисления углерода, вклад вносит также растительность, выделяющая этот газ. Окись углерода образуется при распаде полифенолов (на свету), при окислении изопрена и терпеноидов, выделяемых растениями. Окислы азота, также принимающие участие в образовании озона, вырабатыва--ются нефтеперерабатывающими заводами, образуются при нитрификации в почве и др. процессах. Значительный вклад в образование СО и NO_x вносит автомобильный транспорт. . В образовании озона участвуют гидроксирадикал ( Н) и пергидроксил (Н ₂):

CO + H  CO₂ + H

Н + O₂ + M  Н ₂ + M

Н ₂ + NO  NO₂ + OH

, где М - любая молекула или атом. Далее происходит фотолиз диоксида азота и последующее взаимодействие атома кислорода с молекулой кислорода:

NO₂ + h  NO + O

O + O₂ + M  O₃ + M

Разрушение озона происходит вследствие его реакции с малыми составляющими атмосферы , такими как NO, NO_2, Cl₂, Br₂ и др., большинство из которых имеет антропогенное происхождение. Реакции протекают по цепному механизму:

NО + О₃  NO₂ + O₂

NО₂+ O₃  NО_З + O₂

или

X + O₃  XO + O₂

XO + O  X + O₂ (X - фтор, хлор или бром).

Озон может вступать в реакции практически со всеми типами органических соединений. Скорость и механизм этих реакций зависят от природы вещества, с которым он реагирует. В природе озон взаимодействует с органическими веществами и газами, экскретируемыми живыми организмами. С непредельными соединениями озон реагирует очень быстро, внедрясь по двойной связи, протекая по свободно-радикальному механизму и образуя озониды, соединения с перекисной и эфирной связями. Эти соединения быстро распадаются, а в качестве конечных продуктов реакции образуются спирты, кетоны, кислоты. Медленнее протекают реакции с разрывом ковалентной С-Н связи.