L'expression "couche d'ozone", devenue célèbre dans les années 70. du siècle dernier, a longtemps été mis à rude épreuve. En même temps, peu de gens comprennent vraiment ce que signifie ce concept et pourquoi la destruction de la couche d'ozone est dangereuse. Un mystère encore plus grand pour beaucoup est la structure de la molécule d'ozone, et pourtant elle est directement liée aux problèmes de la couche d'ozone. Apprenons-en plus sur l'ozone, sa structure et ses applications industrielles.
Qu'est-ce que l'ozone
L'ozone, ou, comme on l'appelle aussi, l'oxygène actif, est un gaz azur avec une odeur métallique piquante.
Cette substance peut exister dans les trois états d'agrégation: gazeux, solide et liquide.
Dans le même temps, dans la nature, l'ozone n'existe que sous la forme d'un gaz, formant ce qu'on appelle la couche d'ozone. C'est à cause de sa couleur azur que le ciel apparaît bleu.
À quoi ressemble une molécule d'ozone
Votre pseudo est actifoxygène » ozone reçue en raison de sa ressemblance avec l'oxygène. Ainsi, le principal élément chimique actif de ces substances est l'oxygène (O). Cependant, si une molécule d'oxygène contient 2 de ses atomes, alors la molécule d'ozone (formule - O3) se compose de 3 atomes de cet élément.
En raison de cette structure, les propriétés de l'ozone sont similaires à celles de l'oxygène, mais plus prononcées. En particulier, comme O2, O3est le plus puissant oxydant.
La différence la plus importante entre ces substances "apparentées", dont tout le monde doit se souvenir, est la suivante: l'ozone ne peut pas être respiré, il est toxique et, s'il est inhalé, il peut endommager les poumons ou même tuer une personne. En même temps, O3 est parfait pour nettoyer l'air des impuretés toxiques. D'ailleurs, c'est précisément pour cette raison qu'il est si facile de respirer après la pluie: l'ozone oxyde les substances nocives contenues dans l'air, et il est purifié.
Le modèle de la molécule d'ozone (composé de 3 atomes d'oxygène) ressemble un peu à l'image d'un angle, et sa taille est de 117°. Cette molécule n'a pas d'électrons non appariés et est donc diamagnétique. De plus, il a une polarité, bien qu'il soit constitué d'atomes du même élément.
Deux atomes d'une molécule donnée sont solidement liés l'un à l'autre. Mais la connexion avec le troisième est moins fiable. Pour cette raison, la molécule d'ozone (la photo du modèle peut être vue ci-dessous) est très fragile et peu après sa formation, elle se décompose. En règle générale, dans toute réaction de décomposition O3 de l'oxygène est libéré.
En raison de l'instabilité de l'ozone, il ne peut pas être produitrécolter et stocker, ainsi que le transport, comme d'autres substances. Pour cette raison, sa production est plus chère que d'autres substances.
Dans le même temps, la forte activité des molécules O3permet à cette substance d'être l'agent oxydant le plus puissant, plus puissant que l'oxygène, et plus sûr que le chlore.
Si une molécule d'ozone se décompose et libère O2, cette réaction s'accompagne toujours d'une libération d'énergie. En même temps, pour que le processus inverse ait lieu (la formation de O3 à partir de O2), il faut passer pas moins.
A l'état gazeux, la molécule d'ozone se décompose à une température de 70°C. S'il est augmenté à 100 degrés ou plus, la réaction s'accélérera considérablement. La présence d'impuretés accélère également la période de décomposition des molécules d'ozone.
Propriétés O3
Peu importe dans lequel des trois états se trouve l'ozone, il conserve sa couleur bleue. Plus la substance est dure, plus cette nuance est riche et sombre.
Chaque molécule d'ozone pèse 48 g/mol. Il est plus lourd que l'air, ce qui aide à séparer ces substances.
O3 capable d'oxyder presque tous les métaux et non-métaux (sauf l'or, l'iridium et le platine).
De plus, cette substance peut participer à la réaction de combustion, mais cela nécessite une température plus élevée que pour O2.
L'ozone est capable de se dissoudre dans H2O et les fréons. À l'état liquide, il peut se mélanger avec de l'oxygène liquide, de l'azote, du méthane, de l'argon,tétrachlorure de carbone et dioxyde de carbone.
Comment se forme la molécule d'ozone
Les moléculesO3 sont formées en attachant des atomes d'oxygène libres aux molécules d'oxygène. Ils apparaissent à leur tour en raison de la division d'autres molécules O2 en raison de l'impact sur elles des décharges électriques, des rayons ultraviolets, des électrons rapides et d'autres particules à haute énergie. Pour cette raison, l'odeur spécifique de l'ozone peut être ressentie à proximité d'appareils électriques ou de lampes émettant des rayons ultraviolets.
À l'échelle industrielle, O3 est isolé à l'aide de générateurs d'ozone électriques ou d'ozoniseurs. Dans ces appareils, un courant électrique à haute tension traverse un flux de gaz contenant de l'O2, dont les atomes servent de « matériau de construction » pour l'ozone.
Parfois, de l'oxygène pur ou de l'air ordinaire est injecté dans ces machines. La qualité de l'ozone résultant dépend de la pureté du produit initial. Ainsi, l'O3 médical, destiné au traitement des plaies, est extrait uniquement de l'O2 chimiquement pur.
Histoire de la découverte de l'ozone
Après avoir compris à quoi ressemble la molécule d'ozone et comment elle se forme, il vaut la peine de se familiariser avec l'histoire de cette substance.
Il a été synthétisé pour la première fois par le chercheur néerlandais Martin Van Marum dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. Le scientifique a remarqué qu'après avoir fait passer des étincelles électriques à travers un récipient contenant de l'air, le gaz qu'il contenait changeait de propriétés. En même temps, Van Marum ne comprenait pas qu'il avait isolé les molécules d'un nouveausubstances.
Mais son collègue allemand nommé Sheinbein, essayant de décomposer H2O en H et O2 à l'aide de l'électricité, remarqua à la libération de nouveau gaz avec une odeur piquante. Après de nombreuses recherches, le scientifique a décrit la substance qu'il a découverte et lui a donné le nom "ozone" en l'honneur du mot grec pour "odeur".
La capacité de tuer les champignons et les bactéries, ainsi que de réduire la toxicité des composés nocifs, que la substance ouverte possédait, a intéressé de nombreux scientifiques. 17 ans après la découverte officielle de l'O3, Werner von Siemens a conçu le premier appareil capable de synthétiser l'ozone en toute quantité. Et 39 ans plus tard, le brillant Nikola Tesla a inventé et breveté le premier générateur d'ozone au monde.
C'est cet appareil qui a été utilisé pour la première fois en France dans les stations d'épuration après 2 ans. Depuis le début du XXe siècle. L'Europe commence à passer à l'ozonation de l'eau potable pour sa purification.
L'Empire russe a utilisé cette technique pour la première fois en 1911, et après 5 ans, près de 4 douzaines d'installations de purification d'eau potable à l'ozone ont été équipées dans le pays.
Aujourd'hui, l'ozonation de l'eau remplace progressivement la chloration. Ainsi, 95 % de toute l'eau potable en Europe est purifiée à l'aide d'O3. Cette technique est également très populaire aux États-Unis. Dans la CEI, elle est encore à l'étude, car bien que cette procédure soit plus sûre et plus pratique, elle est plus coûteuse que la chloration.
Applications d'ozone
En plus du traitement de l'eau, O3 a un certain nombre d'autres utilisations.
- L'ozone est utilisé comme agent de blanchiment dans la fabrication du papier et des textiles.
- L'oxygène actif est utilisé pour désinfecter les vins, ainsi que pour accélérer le processus de vieillissement des cognacs.
- Diverses huiles végétales sont raffinées à l'aide de O3.
- Très souvent, cette substance est utilisée pour traiter des produits périssables, tels que la viande, les œufs, les fruits et les légumes. Cette procédure ne laisse pas de traces chimiques, comme avec le chlore ou le formaldéhyde, et les produits peuvent être conservés beaucoup plus longtemps.
- L'ozone stérilise le matériel médical et les vêtements.
- L'O également purifié3 est utilisé pour diverses procédures médicales et cosmétiques. En particulier, avec son aide en dentisterie, ils désinfectent la cavité buccale et les gencives, et traitent également diverses maladies (stomatite, herpès, candidose buccale). Dans les pays européens, O3 est très populaire pour la désinfection des plaies.
- Ces dernières années, les appareils ménagers portables pour filtrer l'air et l'eau à l'aide d'ozone sont devenus très populaires.
Couche d'ozone - qu'est-ce que c'est ?
À une distance de 15 à 35 km au-dessus de la surface de la Terre se trouve la couche d'ozone, ou, comme on l'appelle aussi, l'ozonosphère. À cet endroit, l'O3 concentré sert en quelque sorte de filtre aux radiations solaires nocives.
D'où vient une telle quantité d'une substance si ses molécules sont instables ? Il n'est pas difficile de répondre à cette question, si l'on se rappelle le modèle de la molécule d'ozone et la méthode de sa formation. Ainsi, l'oxygène, composé de 2les molécules d'oxygène, pénétrant dans la stratosphère, y sont chauffées par les rayons du soleil. Cette énergie est suffisante pour diviser O2 en atomes, à partir desquels O3 est formé. Dans le même temps, la couche d'ozone utilise non seulement une partie de l'énergie solaire, mais la filtre également, absorbe les dangereux rayons ultraviolets.
Il a été dit plus haut que l'ozone est dissous par les fréons. Ces substances gazeuses (utilisées dans la fabrication de déodorants, d'extincteurs et de réfrigérateurs), une fois rejetées dans l'atmosphère, affectent l'ozone et contribuent à sa décomposition. En conséquence, des trous apparaissent dans l'ozonosphère à travers lesquels les rayons solaires non filtrés pénètrent sur la planète, ce qui a un effet destructeur sur les organismes vivants.
Après avoir examiné les caractéristiques et la structure des molécules d'ozone, nous pouvons conclure que cette substance, bien que dangereuse, est très utile pour l'humanité si elle est utilisée correctement.
