La frase "capa de ozono", que se hizo famosa en los años 70. el siglo pasado, se ha puesto en vilo durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, pocas personas entienden realmente lo que significa este concepto y por qué la destrucción de la capa de ozono es peligrosa. Un misterio aún mayor para muchos es la estructura de la molécula de ozono y, sin embargo, está directamente relacionada con los problemas de la capa de ozono. Aprendamos más sobre el ozono, su estructura y aplicaciones industriales.

que es el ozono

El ozono, o, como también se le llama, oxígeno activo, es un gas azul con un olor metálico acre.

Esta sustancia puede existir en los tres estados de agregación: gaseoso, sólido y líquido.

Al mismo tiempo, el ozono se presenta en la naturaleza solo en forma de gas, formando la llamada capa de ozono. Es por su color azul que el cielo parece azul.

¿Cómo es una molécula de ozono?

El ozono recibió su apodo de "oxígeno activo" debido a su parecido con el oxígeno. Así que la actuación principal elemento químico en estas sustancias se encuentra el oxígeno (O). Sin embargo, si una molécula de oxígeno contiene 2 de sus átomos, entonces la molécula - O 3) consta de 3 átomos de este elemento.

Debido a esta estructura, las propiedades del ozono son similares a las del oxígeno, pero más pronunciadas. En particular, como el O 2 , el O 3 es el agente oxidante más fuerte.

La diferencia más importante entre estas sustancias "relacionadas", que es vital que todos recuerden, es la siguiente: el ozono no se puede respirar, es tóxico y, si se inhala, puede dañar los pulmones o incluso matar a una persona. Al mismo tiempo, O 3 es perfecto para limpiar el aire de impurezas tóxicas. Por cierto, es por eso que es tan fácil respirar después de la lluvia: el ozono oxida las sustancias nocivas contenidas en el aire y se purifica.

El modelo de la molécula de ozono (que consta de 3 átomos de oxígeno) se parece un poco a la imagen de un ángulo y su tamaño es de 117°. Esta molécula no tiene electrones desapareados y, por lo tanto, es diamagnética. Además, tiene polaridad, aunque está formado por átomos de un elemento.

Dos átomos de una molécula dada están firmemente unidos entre sí. Pero la conexión con el tercero es menos fiable. Por esta razón, la molécula de ozono (la foto del modelo se puede ver a continuación) es muy frágil y poco después de formarse se descompone. Como regla general, en cualquier reacción de descomposición de O 3, se libera oxígeno.

Debido a la inestabilidad del ozono, no se puede recolectar, almacenar ni transportar como otras sustancias. Por ello, su producción es más cara que otras sustancias.

Al mismo tiempo, la alta actividad de las moléculas de O 3 permite que esta sustancia sea el agente oxidante más fuerte, más poderoso que el oxígeno y más seguro que el cloro.

Si se destruye la molécula de ozono y se libera O 2 , esta reacción siempre va acompañada de la liberación de energía. Al mismo tiempo, para que ocurra el proceso inverso (la formación de O 3 a partir de O 2), no es necesario gastarlo menos.

En estado gaseoso, la molécula de ozono se descompone a una temperatura de 70 °C. Si se eleva a 100 grados o más, la reacción se acelerará significativamente. La presencia de impurezas también acelera el período de descomposición de las moléculas de ozono.

propiedades del O3

Cualquiera de los tres estados en los que se encuentra el ozono, conserva su color azul. Cuanto más dura es la sustancia, más rico y oscuro es este tono.

Cada molécula de ozono pesa 48 g/mol. Es más pesado que el aire, lo que ayuda a separar estas sustancias entre sí.

El O 3 es capaz de oxidar casi todos los metales y no metales (excepto oro, iridio y platino).

Además, esta sustancia puede participar en la reacción de combustión, pero esto requiere más calor que para el O 2 .

El ozono es capaz de disolverse en H 2 O y freones. En estado líquido, se puede mezclar con oxígeno líquido, nitrógeno, metano, argón, tetracloruro de carbono y dióxido de carbono.

¿Cómo se forma la molécula de ozono?

Las moléculas de O 3 se forman uniendo átomos de oxígeno libres a moléculas de oxígeno. Éstas, a su vez, aparecen por el desdoblamiento de otras moléculas de O 2 por efecto sobre ellas de descargas eléctricas, rayos ultravioleta, electrones rápidos y otras partículas de alta energía. Por esta razón, el olor específico del ozono se puede sentir cerca de aparatos eléctricos que chisporrotean o lámparas que emiten luz ultravioleta.

A escala industrial, el O 3 se aísla utilizando ozonizadores o eléctricos. En estos dispositivos se hace pasar una corriente eléctrica de alto voltaje a través de una corriente de gas en la que se encuentra el O 2, cuyos átomos sirven como “ material de construcción» para ozono.

A veces se introduce oxígeno puro o aire ordinario en estos aparatos. La calidad del ozono resultante depende de la pureza del producto inicial. Entonces, el O 3 médico, destinado al tratamiento de heridas, se extrae solo del O 2 químicamente puro.

Historia del descubrimiento del ozono

Habiendo descubierto cómo se ve la molécula de ozono y cómo se forma, vale la pena familiarizarse con la historia de esta sustancia.

Fue sintetizado por primera vez por el investigador holandés Martin van Marum en la segunda mitad del siglo XVIII. El científico notó que después de pasar chispas eléctricas a través de un recipiente con aire, el gas en él cambiaba sus propiedades. Al mismo tiempo, Van Marum no entendió que había aislado las moléculas de una nueva sustancia.

Pero su colega alemán llamado Sheinbein, tratando de descomponer H 2 O en H y O 2 con la ayuda de la electricidad, llamó la atención sobre la liberación de un nuevo gas con un olor acre. Después de mucha investigación, el científico describió la sustancia que descubrió y le dio el nombre de "ozono" en honor a Palabra griega"oler".

La capacidad de matar hongos y bacterias, así como reducir la toxicidad de los compuestos nocivos, que poseía la sustancia abierta, interesó a muchos científicos. 17 años después del descubrimiento oficial del O 3, Werner von Siemens diseñó el primer aparato que permitió sintetizar ozono en cualquier cantidad. Y 39 años después, el brillante Nikola Tesla inventó y patentó el primer generador de ozono del mundo.

Fue este aparato el que se utilizó por primera vez en Francia en 2 años en las instalaciones de tratamiento de agua potable. Desde principios del siglo XX. Europa está comenzando a cambiar a la ozonización del agua potable para su purificación.

El Imperio Ruso utilizó por primera vez esta técnica en 1911, y después de 5 años, se equiparon en el país casi 4 docenas de instalaciones para la purificación de agua potable con ozono.

Hoy en día, la ozonización del agua está reemplazando gradualmente a la cloración. Así, el 95% de toda el agua potable en Europa se trata con O 3 . Esta técnica también es muy popular en los Estados Unidos. En el CIS todavía está en estudio porque, aunque el procedimiento es más seguro y cómodo, es más caro que la cloración.

Aplicaciones del ozono

Además de la purificación del agua, el O 3 tiene otras aplicaciones.

• El ozono se utiliza como blanqueador en la fabricación de papel y textiles.
• El oxígeno activo se utiliza para desinfectar los vinos, así como para acelerar el proceso de envejecimiento de los coñacs.
• Con la ayuda de O 3, se refinan varios aceites vegetales.
• Muy a menudo, esta sustancia se utiliza para procesar productos perecederos, como carne, huevos, frutas y verduras. Este procedimiento no deja rastros químicos, como ocurre con el uso de cloro o formaldehído, y los productos se pueden almacenar por mucho más tiempo.
• El ozono esteriliza el equipo médico y la ropa.
• Además, el O 3 purificado se utiliza para diversos fines médicos y procedimientos cosméticos. En particular, con su ayuda en odontología, desinfectan la cavidad bucal y las encías, y también tratan diversas enfermedades (estomatitis, herpes, candidiasis oral). En los países europeos, el O 3 es muy popular para la desinfección de heridas.
• EN últimos años Los electrodomésticos portátiles para filtrar el aire y el agua con ozono están ganando una inmensa popularidad.

Capa de ozono, ¿qué es?

A una distancia de 15 a 35 km sobre la superficie de la Tierra se encuentra la capa de ozono o, como también se le llama, la ozonosfera. En este lugar, el O 3 concentrado sirve como una especie de filtro para las radiaciones solares nocivas.

¿De dónde viene tal cantidad de una sustancia si sus moléculas son inestables? No es difícil responder a esta pregunta si recordamos el modelo de la molécula de ozono y el método de su formación. Entonces, el oxígeno, que consta de 2 moléculas de oxígeno, que ingresa a la estratosfera, se calienta allí por los rayos del sol. Esta energía es suficiente para dividir el O 2 en átomos, a partir de los cuales se forma el O 3. Al mismo tiempo, la capa de ozono no solo utiliza parte de la energía solar, sino que también la filtra, absorbe la peligrosa radiación ultravioleta.

Se dijo anteriormente que los freones disuelven el ozono. Estas sustancias gaseosas (utilizadas en la fabricación de desodorantes, extintores y frigoríficos), una vez liberadas a la atmósfera, afectan al ozono y contribuyen a su descomposición. Como resultado, aparecen agujeros en la ozonosfera a través de los cuales ingresan al planeta los rayos solares sin filtrar, que tienen un efecto destructivo en los organismos vivos.

Habiendo considerado las características y la estructura de las moléculas de ozono, podemos concluir que esta sustancia, aunque peligrosa, es muy útil para la humanidad si se usa correctamente.

Introducción

El ozono es una sustancia simple, una modificación alotrópica del oxígeno. A diferencia del oxígeno, la molécula de ozono consta de tres átomos. En condiciones normales, es un gas explosivo de olor fuerte. de color azul, y tiene fuertes propiedades oxidantes.

El ozono es un componente permanente de la atmósfera terrestre y juega un papel esencial en el sostenimiento de la vida en ella. En las capas superficiales de la atmósfera terrestre, la concentración de ozono aumenta considerablemente. El estado general del ozono en la atmósfera es variable y fluctúa con las estaciones. El ozono atmosférico juega un papel clave en el mantenimiento de la vida en la tierra. Protege a la Tierra de los efectos dañinos de una determinada función de la radiación solar, contribuyendo así a la preservación de la vida en el planeta.

Por lo tanto, es necesario averiguar qué efectos puede tener el ozono sobre los tejidos biológicos.

Propiedades generales del ozono

El ozono es una modificación alotrópica del oxígeno que consta de moléculas triatómicas de O 3 . Su molécula es diamagnética y tiene forma angular. El enlace en la molécula está deslocalizado, de tres centros.

Arroz. 1 Estructura del ozono

Ambos conexiones o-o en una molécula de ozono tienen la misma longitud de 1,272 angstroms. El ángulo entre los enlaces es de 116,78°. Átomo central de oxígeno sp²-hibridado, tiene un solo par de electrones. La molécula es polar, el momento dipolar es 0.5337 D.

La naturaleza de los enlaces químicos en el ozono determina su inestabilidad (después de cierto tiempo, el ozono se convierte espontáneamente en oxígeno: 2O3 -> 3O2) y alta capacidad oxidante (el ozono es capaz de una serie de reacciones en las que el oxígeno molecular no entra). El efecto oxidante del ozono sobre las sustancias orgánicas está asociado a la formación de radicales: RH + O3 RO2 + OH

Estos radicales inician reacciones en cadena de radicales con moléculas bioorgánicas (lípidos, proteínas, ácidos nucleicos), lo que conduce a la muerte celular. El uso de ozono para esterilizar el agua potable se basa en su capacidad para matar gérmenes. El ozono tampoco es indiferente a los organismos superiores. La exposición prolongada a una atmósfera que contenga ozono (por ejemplo, salas de fisioterapia y de irradiación de cuarzo) puede causar un deterioro grave. sistema nervioso. Por lo tanto, el ozono en grandes dosis es un gas tóxico. Su concentración máxima permisible en el aire del área de trabajo es de 0,0001 mg/litro. La contaminación del aire por ozono se produce durante la ozonización del agua, debido a su baja solubilidad.

Historia del descubrimiento.

El ozono fue descubierto por primera vez en 1785 por el físico holandés M. van Marum por el olor característico y las propiedades oxidantes que adquiere el aire después de que las chispas eléctricas pasan a través de él, así como por la capacidad de actuar sobre el mercurio a temperatura ordinaria, como resultado de el cual pierde su brillo y comienza a adherirse al vidrio. Sin embargo, no se describió como una sustancia nueva; van Marum creía que se había formado una "materia eléctrica" ​​especial.

Término ozono fue propuesto por el químico alemán X. F. Schönbein en 1840 por su olor, entró en los diccionarios en finales del siglo XIX siglo. Muchas fuentes le dan prioridad al descubrimiento del ozono en 1839. En 1840, Schonbein demostró la capacidad del ozono para desplazar el yodo del yoduro de potasio:

Andrews y Tet probaron experimentalmente el hecho de una disminución en el volumen de gas durante la conversión de oxígeno en ozono utilizando un tubo de vidrio con un manómetro lleno de oxígeno puro, con alambres de platino soldados para producir una descarga eléctrica.

propiedades físicas.

El ozono es un gas azul que se puede ver cuando se observa a través de una capa significativa, de hasta 1 metro de espesor, de oxígeno ozonizado. En estado sólido, el ozono es negro con un tinte violeta. El ozono líquido tiene un color azul intenso; transparente en una capa no superior a 2 mm. espesor; bastante duradero

Propiedades:

§ Peso molecular - 48 a.m.u.

§ Densidad del gas en condiciones normales- 2,1445 g/dm³. Densidad relativa del gas para el oxígeno 1,5; por aire - 1,62

§ Densidad del líquido a −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Punto de ebullición - -111,9 °C. (el ozono líquido tiene 106 °C.)

§ Punto de fusión - -197,2 ± 0,2 °C (normalmente el pf dado -251,4 °C es erróneo, ya que en su determinación no se tuvo en cuenta la gran capacidad del ozono para sobreenfriarse).

§ Solubilidad en agua a 0 °C - 0,394 kg/m³ (0,494 l/kg), es 10 veces superior en comparación con el oxígeno.

§ En estado gaseoso, el ozono es diamagnético, en estado líquido es débilmente paramagnético.

§ El olor es fuerte, específico "metálico" (según Mendeleev - "el olor del cangrejo de río"). En altas concentraciones, huele a cloro. El olor es perceptible incluso a una dilución de 1: 100.000.

Propiedades químicas.

Propiedades químicas El ozono está determinado por su gran capacidad de oxidación.

La molécula de O 3 es inestable y, en concentraciones suficientes en el aire en condiciones normales, se convierte espontáneamente en O 2 en unas pocas decenas de minutos con liberación de calor. Un aumento de la temperatura y una disminución de la presión aumentan la velocidad de transición al estado diatómico. En altas concentraciones, la transición puede ser explosiva.

Propiedades:

§ Oxidación de metales

§ Oxidación de no metales

§ Interacción con óxidos

§ Incendio

§ Formación de ozónidos

Métodos de obtención de ozono

El ozono se forma en muchos procesos acompañado de la liberación de oxígeno atómico, por ejemplo, durante la descomposición de los peróxidos, la oxidación del fósforo, etc. En la industria, se obtiene del aire o del oxígeno en los ozonizadores por acción de una descarga eléctrica. El O3 se licua más fácilmente que el O2 y, por lo tanto, es fácil de separar. El ozono para la ozonoterapia en medicina se obtiene únicamente a partir de oxígeno puro. Cuando el aire se irradia con radiación ultravioleta fuerte, se forma ozono. El mismo proceso tiene lugar en las capas superiores de la atmósfera, donde la capa de ozono se forma y se mantiene bajo la influencia de la radiación solar.

El ozono es una palabra de origen griego, que en la traducción significa "oloroso". ¿Qué es el ozono? En esencia, el ozono O3 es un gas azul con un olor característico asociado con el olor del aire después de una tormenta eléctrica. Especialmente sentido cerca de fuentes corriente eléctrica.

Historia del descubrimiento del ozono por parte de los científicos.

¿Qué es el ozono? ¿Cómo se abrió? En 1785, el físico holandés Martin van Marum llevó a cabo varios experimentos destinados a estudiar el efecto de la corriente eléctrica sobre el oxígeno. Según sus resultados, el científico investigó la aparición de una "materia eléctrica" ​​específica. Continuando en esta dirección, en 1850 logró determinar la capacidad del ozono para interactuar con los compuestos orgánicos y su propiedad como agente oxidante.

Las propiedades desinfectantes del ozono se utilizaron por primera vez en 1898 en Francia. En la localidad de Bon Voyage se construyó una planta que desinfectaba y desinfectaba el agua del río Vasyubi. En Rusia, la primera planta de ozonización se inauguró en San Petersburgo en 1911.

El ozono fue ampliamente utilizado durante la Primera Guerra Mundial como antiséptico. La mezcla de ozono y oxígeno se usaba para tratar enfermedades intestinales, neumonía, hepatitis y se practicaba para lesiones infecciosas después de una cirugía. Especialmente activo en la ozonización comenzó a participar desde 1980, el impulso para esto fue la aparición en el mercado de los confiables y ahorradores de energía Actualmente, alrededor del 95% del agua en los Estados Unidos y en toda Europa se purifica con ozono.

Tecnología de generación de ozono

¿Qué es el ozono? ¿Cómo se forma? En el entorno natural, el ozono se encuentra en la atmósfera terrestre a una altitud de 25 km. De hecho, es un gas que se forma como resultado de la radiación ultravioleta del Sol. En la superficie, forma una capa de 19 a 35 km de espesor, que protege a la Tierra de la penetración de la radiación solar. Según la interpretación de los químicos, el ozono es oxígeno activo (un compuesto de tres átomos de oxígeno). En estado gaseoso es azul, en estado líquido tiene una tonalidad índigo, y en estado sólido son cristales azul oscuro. O3 es su fórmula molecular.

¿Cuál es el daño del ozono? Pertenece a la clase de peligro más alta: es un gas muy venenoso, cuya toxicidad se equipara a la categoría de agentes de guerra química. El motivo de su aparición son las descargas eléctricas en la atmósfera (3O2 = 2O3). En la naturaleza, se puede sentir después de fuertes relámpagos. El ozono interactúa bien con otros compuestos y se considera una de las razones por las que se usa para matar bacterias, virus, microorganismos, para purificar el agua y el aire.

El impacto negativo del ozono

¿Qué hace el ozono? Un rasgo característico de este gas es la capacidad de interactuar rápidamente con otras sustancias. Si en la naturaleza hay un exceso de indicadores normativos, como resultado de su interacción con los tejidos humanos, pueden ocurrir sustancias peligrosas y enfermedades. El ozono es un poderoso agente oxidante, al interactuar con el cual se destruye rápidamente lo siguiente:

• caucho natural;
• metales distintos del oro, el platino y el iridio;
• Accesorios;
• electrónica.

A altas concentraciones de ozono en el aire, se produce un deterioro de la salud y el bienestar humanos, en particular:

• la membrana mucosa de los ojos está irritada;
• se interrumpe el funcionamiento del sistema respiratorio, lo que conducirá a la parálisis de los pulmones;
• hay una fatiga general del cuerpo;
• aparecen dolores de cabeza;
• posibles reacciones alérgicas;
• ardor en la garganta y náuseas;
• pasando Influencia negativa al sistema nervioso.

Propiedades útiles del ozono.

¿El ozono purifica el aire? Sí, a pesar de su gas es muy beneficioso para el ser humano. En pequeñas concentraciones, destaca por sus excelentes propiedades desinfectantes y desodorantes. En particular, tiene un efecto perjudicial sobre los microorganismos nocivos y hace que se destruyan:

• virus;
• varios tipos de microbios;
• bacterias;
• hongos;
• microorganismos

Muy a menudo, el ozono se usa durante una epidemia de influenza y brotes de enfermedades infecciosas peligrosas. Con su ayuda, el agua se purifica de varios tipos de impurezas y compuestos de hierro, mientras la enriquece con oxígeno y minerales.

Información interesante sobre el ozono, su alcance.

Excelentes propiedades desinfectantes y no efectos secundarios condujo al surgimiento de la demanda de ozono y su uso generalizado en varios sectores de la economía. Hoy en día, el ozono se utiliza con éxito para:

• satisfacer las necesidades de la industria farmacéutica;
• purificación de agua en acuarios y piscifactorías;
• desinfección de piscinas;
• propósitos médicos;
• procedimientos cosméticos.

En la industria médica, la ozonización se practica para úlceras, quemaduras, eczemas, varices, heridas y enfermedades dermatológicas. En cosmetología, el ozono se utiliza para combatir el envejecimiento de la piel, la celulitis y el sobrepeso.

El efecto del ozono sobre la actividad vital de los seres vivos

¿Qué es el ozono? ¿Cómo afecta la vida en la Tierra? Según los científicos, el 10% del ozono se encuentra en la troposfera. Este ozono es un componente integral del smog y actúa como contaminante. Afecta negativamente los órganos respiratorios de las personas, los animales y ralentiza el crecimiento de las plantas. Sin embargo, su cantidad es muy pequeña para dañar significativamente la salud. Una parte importante del ozono nocivo en la composición del smog son los productos del funcionamiento de los automóviles y las centrales eléctricas.

Mucho más ozono (alrededor del 90%) está en la estratosfera. Este absorbe la radiación ultravioleta biológicamente dañina del sol, protegiendo así a las personas, la flora y la fauna de las consecuencias negativas.

En 1785, el físico holandés Van Marum, mientras realizaba experimentos con electricidad, llamó la atención sobre el olor durante la formación de chispas en una máquina eléctrica y sobre la capacidad oxidante del aire después de pasar chispas eléctricas a través de él.

En 1840, el científico alemán Sheinbein, dedicado a la hidrólisis del agua, intentó descomponerla en oxígeno e hidrógeno mediante un arco eléctrico. Y luego descubrió que se había formado un gas nuevo, hasta ahora desconocido para la ciencia, con un olor específico. El nombre "ozono" se lo dio Sheinbein al gas por su olor característico, y proviene de la palabra griega "osien", que significa "olor".

En 1857, con la ayuda del "tubo perfecto de inducción magnética" creado por Werner von Siemens, se construyó la primera instalación técnica de ozono. En 1901, Siemens construyó la primera central hidroeléctrica con generador de ozono en Wiesband.

Históricamente, el uso del ozono comenzó con las plantas de tratamiento de agua potable, cuando en 1898 se probó la primera planta piloto en la ciudad de Saint Maur (Francia). Ya en 1907 se construyó la primera planta de ozonización de agua en la ciudad de Bon Voyage (Francia), para las necesidades de la ciudad de Niza. En 1911 se puso en funcionamiento una estación de ozonización de agua potable en San Petersburgo (actualmente no está operativa). En 1916 ya existían 49 instalaciones para la ozonización de agua potable.

En 1977, más de 1000 instalaciones estaban en funcionamiento en todo el mundo. El ozono se ha generalizado solo en los últimos 30 años, gracias a la aparición de dispositivos confiables y compactos para su síntesis: ozonizadores (generadores de ozono).

Actualmente, el 95% del agua potable en Europa se trata con ozono. Estados Unidos está en proceso de pasar de la cloración a la ozonización. Hay varias estaciones grandes en Rusia (en Moscú, Nizhny Novgorod y otras ciudades).

2. El ozono y sus propiedades

Mecanismo de formación y fórmula molecular del ozono.

Se sabe que la molécula de oxígeno consta de 2 átomos: O2. Bajo ciertas condiciones, una molécula de oxígeno puede disociarse, es decir, se descompone en 2 átomos separados. En la naturaleza, estas condiciones se crean durante una tormenta durante las descargas de electricidad atmosférica, y en la atmósfera superior, bajo la influencia de la radiación ultravioleta del sol (la capa de ozono de la Tierra). Mecanismo de formación y fórmula molecular del ozono. Sin embargo, el átomo de oxígeno no puede existir por separado y tiende a reagruparse. En el curso de tal reordenamiento, se forman moléculas de 3 átomos.

Molécula de ozono Una molécula que consta de 3 átomos de oxígeno, llamada ozono u oxígeno activado, es una modificación alotrópica del oxígeno y tiene la fórmula molecular O3 (d = 1,28 A, q = 116,5°).

Cabe señalar que el enlace del tercer átomo en la molécula de ozono es relativamente débil, lo que provoca la inestabilidad de la molécula en su conjunto y su tendencia a la autodegradación.

propiedades del ozono

El ozono O3 es un gas azulado con un olor acre característico, peso molecular 48 g/mol; densidad relativa al aire 1,657 (el ozono es más pesado que el aire); densidad a 0°C y presión 0,1 MPa 2,143 kg/m3. Obtener ozono

En bajas concentraciones al nivel de 0,01-0,02 mg/m3 (cinco veces menos que la concentración máxima permitida para los humanos), el ozono le da al aire un olor característico de frescura y pureza. Entonces, por ejemplo, después de una tormenta eléctrica, el sutil olor a ozono se asocia invariablemente con el aire limpio.

Como se mencionó anteriormente, la molécula de ozono es inestable y tiene la propiedad de autodescomponerse. Es por esta propiedad que el ozono es un fuerte agente oxidante y un desinfectante excepcionalmente efectivo.

Potencial de oxidación del ozono

Una medida de la efectividad de un oxidante es su potencial electroquímico (oxidación), expresado en voltios. A continuación se muestran los valores del potencial electroquímico de varios agentes oxidantes en comparación con el ozono:

La tabla muestra que el ozono es el más fuerte de todos los oxidantes utilizados en el tratamiento del agua.

Aplicación in situ

La inestabilidad del ozono exige su uso directamente en el lugar de producción. El ozono no está sujeto a embalaje, almacenamiento y transporte.

Solubilidad del ozono en agua

De acuerdo con la ley de Henry, la concentración de ozono en el agua aumenta con el aumento de la concentración de ozono en la fase gaseosa mezclada con agua. Además, cuanto mayor sea la temperatura del agua, menor será la concentración de ozono en el agua.

La solubilidad del ozono en agua es mayor que la del oxígeno, pero 12 veces menor que la del cloro. Si consideramos el 100% de ozono, entonces su concentración límite en el agua es de 570 mg/l a una temperatura del agua de 20C. La concentración de ozono en el gas a la salida de las modernas plantas de ozonización alcanza el 14% en peso. A continuación se muestra la dependencia de la concentración de ozono disuelto en agua destilada de la concentración de ozono en el gas y la temperatura del agua.

Autodescomposición del ozono en el agua y el aire

La tasa de descomposición del ozono en el aire o el agua se estima utilizando la vida media, es decir, el tiempo que tarda la concentración de ozono en reducirse a la mitad.

Autodescomposición del ozono en el agua (pH 7)

Autodescomposición del ozono en el aire

Puede verse en las tablas que las soluciones acuosas de ozono son mucho menos estables que el ozono gaseoso. Los datos sobre la descomposición del ozono en el agua se dan para agua limpia sin impurezas disueltas o suspendidas. La tasa de descomposición del ozono en el agua aumenta muchas veces en los siguientes casos:

1. en presencia de impurezas en el agua, oxidadas por el ozono (la demanda química del agua en ozono)
2. con mayor turbidez del agua, porque en la interfaz entre las partículas y el agua, las reacciones de autodescomposición del ozono son más rápidas (catálisis)
3. cuando se expone a la radiación UV del agua

3. Métodos para producir ozono

Actualmente, se utilizan ampliamente 2 métodos de generación de ozono:

*Irradiación ultravioleta

* bajo la influencia de una descarga tipo corona silenciosa (es decir, difusa, sin formación de chispas)

1. Irradiación ultravioleta

El ozono se puede formar cerca de las lámparas UV, pero solo en pequeñas concentraciones (0,1 % en peso).

2. Descarga de corona

De la misma manera que el ozono se produce por descargas eléctricas durante las tormentas eléctricas, un gran número de El ozono se produce en modernos generadores eléctricos de ozono. Este método se llama descarga corona. Se pasa un alto voltaje a través de una corriente de gas que contiene oxígeno. La energía de alto voltaje divide la molécula de oxígeno O2 en 2 átomos de O, que se combinan con la molécula de O2 y forman ozono O3.

El oxígeno puro que ingresa al generador de ozono puede ser reemplazado por aire ambiental que contiene un gran porcentaje oxígeno.

Este método aumenta el contenido de ozono a 10-15% en peso.

Consumo de energía: 20 - 30 W/g O3 para aire 10 - 15 W/g O3 para oxígeno

4. El uso del ozono para la purificación y desinfección del agua.

Desinfección de agua

El ozono destruye todos los microorganismos conocidos: bacterias, virus, protozoos, sus esporas, quistes, etc.; mientras que el ozono es un 51% más fuerte que el cloro y actúa de 15 a 20 veces más rápido. El virus de la poliomielitis muere a una concentración de ozono de 0,45 mg / l después de 2 minutos, y del cloro, solo 3 horas a 1 mg / l.

El ozono actúa sobre las formas de esporas de las bacterias de 300 a 600 veces más fuerte que el cloro.

El ozono destruye el sistema redox de las bacterias y su protoplasma.

Coeficientes letales biológicos (BL*) al usar varios desinfectantes

*Cuanto mayor sea el BLC, más potente será el desinfectante

Comparación de desinfectantes

Desodorización de agua

La ozonización oxida las impurezas orgánicas y minerales, que son la fuente de olores y sabores. El agua tratada con ozono contiene más oxígeno y sabe a agua fresca de manantial.

Preparación final de agua potable en líneas de embotellado
Ozonización en la línea de embotellado. Agua purificada y preparada para embotellar, saturada con ozono, completamente desinfectada y por un tiempo relativamente corto. adquiere propiedades desinfectantes. Esto aumenta la seguridad microbiológica del proceso de embotellado, el agua ozonizada esteriliza de manera confiable las paredes del recipiente, el corcho y el espacio de aire debajo del corcho. La vida útil del agua después de la ozonización aumenta muchas veces. Particularmente efectivo es el tratamiento combinado de agua con ozono en combinación con el enjuague del recipiente.

Oxidación de hierro, manganeso, sulfuro de hidrógeno

El hierro, el manganeso y el sulfuro de hidrógeno se oxidan fácilmente con el ozono. En este caso, el hierro pasa a hidróxido insoluble, que luego se retiene fácilmente en los filtros. El manganeso se oxida al ion permanganato, que se elimina fácilmente en filtros de carbón. El sulfuro de hidrógeno, los sulfuros y los hidrosulfuros se convierten en sulfatos inofensivos. El proceso de oxidación y formación de sedimentos filtrables durante la ozonización avanza en promedio 250 veces más rápido que durante la aireación. Especialmente efectivo es el uso de ozono para la desferrización de aguas que contienen complejos orgánicos de hierro y formas bacterianas de hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno.

Depuración de aguas superficiales de impurezas antropogénicas

La ozonización del agua preclarificada seguida de la filtración a través de carbón activado es una forma confiable de purificar el agua superficial de fenoles, productos derivados del petróleo, pesticidas y metales pesados ​​(tratamiento de oxidación-sorción).

Depuración y desinfección de agua en granjas y granjas avícolas

Ozonización en una granja avícola. El suministro de agua desinfectada con ozono a bebederos para aves y animales no solo ayuda a reducir la incidencia y el riesgo de epidemias masivas, sino que también provoca un aumento acelerado de peso en aves y animales.

Tratamiento y desinfección de aguas residuales

El ozono blanquea las aguas residuales.

Con la ayuda de la ozonización, las aguas residuales pueden adecuarse a los estrictos requisitos de los embalses pesqueros en cuanto al contenido de fenoles, derivados del petróleo y tensioactivos, así como indicadores microbiológicos.

Ozonización del agua para la desinfección de alimentos y equipos

Como se mencionó anteriormente, la vida útil del agua ozonizada durante el proceso de embotellado aumenta significativamente debido a que el agua producto adquiere las propiedades de una solución desinfectante.

Durante el procesamiento de alimentos, el equipo contaminado genera bacterias, que son la fuente de fuertes olores a descomposición y descomposición. El enjuague del equipo con agua ozonizada después de eliminar la mayor parte de los contaminantes conduce a la desinfección de las superficies, un efecto refrescante en el aire de la habitación y una mejora en el estado sanitario e higiénico general de la producción.

Ozonización para saneamiento. El agua de desinfección de equipos, en contraste con la ozonización del agua antes del embotellado, crea concentraciones más altas de ozono.

Del mismo modo, los pescados y mariscos, las canales de aves y las verduras se pueden tratar con agua ozonizada antes del envasado. La vida útil de los productos procesados ​​antes del almacenamiento aumenta y su apariencia después del almacenamiento difiere poco de los productos frescos.

5. Aspectos de seguridad en la operación de equipos de ozono

El ozono gaseoso es tóxico y puede causar quemaduras y envenenamiento en las vías respiratorias superiores (como cualquier otro agente oxidante fuerte).

La concentración máxima permisible (MAC) de ozono en el aire del área de trabajo está regulada por GOST 12.1.005 "Requisitos sanitarios e higiénicos generales para el aire del área de trabajo", según el cual es de 0,1 mg/m3.

El olor a ozono lo fija una persona en concentraciones de 0,01-0,02 mg/m3, que es 5-10 veces menor que el MPC, por lo que la aparición de un ligero olor a ozono en la habitación no es señal de alarma. Para asegurar un control confiable del contenido de ozono en la sala de producción, se deben instalar analizadores de gases que permitan monitorear la concentración de ozono y, si se excede el MPC, tomar las medidas oportunas para reducirlo a un nivel seguro.

Cualquier esquema tecnológico que contenga equipos de ozono debe estar equipado con un separador de gases, a través del cual el exceso de ozono (no disuelto) ingresa al destructor catalítico, donde se descompone en oxígeno. Tal sistema elimina el flujo de ozono en el aire de la sala de producción.

Porque El ozono es el agente oxidante más fuerte, todas las tuberías de gas deben estar hechas de materiales resistentes al ozono, como acero inoxidable y fluoroplástico.

El ozono fue obtenido y estudiado por primera vez por Shenbein en 1840. El ozono es un gas azulado con un olor fuerte característico;

El ozono licuado es un líquido azul oscuro, el ozono sólido es una masa cristalina de color púrpura oscuro. El ozono es soluble en tetracloruro de carbono, ácido acético glacial, nitrógeno líquido y agua. Se forma cuando una descarga eléctrica silenciosa pasa a través del aire o del oxígeno (el olor fresco después de una tormenta se debe a la presencia de pequeñas cantidades de ozono en la atmósfera), la oxidación del fósforo húmedo, la acción de los rayos de radio, ultravioleta o rayos catódicos sobre el oxígeno del aire, la descomposición del peróxido de hidrógeno, la electrólisis del ácido sulfúrico (etc. .
ácidos que contienen oxígeno), el efecto del flúor en el agua, etc. El contenido en la atmósfera terrestre es insignificante; las capas de aire cerca de la superficie terrestre contienen menos ozono que las capas superiores de la atmósfera; a una altura de 1.050 metro(en la región del Mont Blanc) Levy encontró 0-3.7 mg, a una altitud de 3.000 metro—9,4 mg. ozono por 100 cubo m aire. Los generadores de ozono se utilizan en ingeniería y laboratorios para producir ozono. Para la ozonización, se pasa oxígeno o aire entre dos electrodos conectados a una fuente de corriente de alto voltaje.
El ozono en su forma pura se libera de una mezcla de ozono con oxígeno cuando se enfría con aire líquido. El ozono se descompone fácilmente y la descomposición del ozono puro se acelera en presencia de dióxido de manganeso, plomo y óxidos de nitrógeno. En presencia de agua, la descomposición del ozono se ralentiza; el ozono seco a 0° se descompone 30 veces más rápido que el ozono húmedo a 20,4°. El ozono tiene un efecto oxidante extremadamente fuerte. Libera yodo del yoduro de potasio, oxida el mercurio, convierte los metales sulfurosos en sales de sulfato, decolora los tintes orgánicos, etc. El ozono destruye los tubos de goma. El éter, el alcohol, el gas de iluminación, el algodón se encienden cuando entran en contacto con oxígeno altamente ozonizado. Bajo la acción del ozono sobre compuestos orgánicos insaturados, se forman productos de adición de ozónidos. El ozono se utiliza para la esterilización del agua, para la desodorización, la destrucción del mal olor, en la práctica orgánica preparatoria.

Propiedades físicas

Propiedades químicas y métodos de preparación.

Lista de literatura usada

1. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Gran libro de referencia química / A.I. Volkov, I. M. Zharsky. - Minsk: Escuela moderna, 2005. - 608 con ISBN 985-6751-04-7.