70년대에 유명해진 "오존층"이라는 문구. 지난 세기는 오랫동안 가장자리에 설정되었습니다. 동시에 이 개념이 무엇을 의미하는지, 오존층 파괴가 왜 위험한지 제대로 이해하는 사람은 거의 없습니다. 많은 사람들에게 더 큰 수수께끼는 오존 분자의 구조이지만 오존층의 문제와 직접적으로 관련되어 있습니다. 오존, 오존의 구조 및 산업 응용에 대해 자세히 알아보십시오.

오존이란?

오존 또는 활성 산소라고도 하는 오존은 자극적인 금속 냄새가 나는 하늘빛 가스입니다.

이 물질은 기체, 고체 및 액체의 세 가지 응집 상태로 존재할 수 있습니다.

동시에 오존은 자연계에서 가스 형태로만 발생하여 소위 오존층을 형성합니다. 하늘이 파랗게 보이는 것은 하늘색 때문입니다.

오존 분자는 어떻게 생겼습니까?

오존은 산소와 닮았기 때문에 "활성 산소"라는 별명을 얻었습니다. 그래서 메인 연기 화학 원소이 물질에는 산소(O)가 있습니다. 그러나 산소 분자가 2개의 원자를 포함하는 경우 분자 - O 3)는 이 요소의 3개 원자로 구성됩니다.

이러한 구조로 인해 오존의 특성은 산소의 특성과 유사하지만 더 뚜렷합니다. 특히 O 2 와 마찬가지로 O 3 는 가장 강력한 산화제이다.

모든 사람이 기억해야 하는 이러한 "관련" 물질의 가장 중요한 차이점은 다음과 같습니다. 오존은 호흡할 수 없고 독성이 있으며 흡입할 경우 폐를 손상시키거나 심지어 사람을 죽일 수도 있습니다. 동시에 O 3는 독성 불순물로부터 공기를 정화하는 데 적합합니다. 그건 그렇고, 이것은 비가 내린 후에 숨쉬기가 너무 쉽기 때문입니다. 오존은 공기에 포함 된 유해 물질을 산화시키고 정화합니다.

오존 분자(산소 원자 3개로 구성됨)의 모델은 각도의 이미지와 약간 비슷하며 크기는 117°입니다. 이 분자에는 짝을 이루지 않은 전자가 없으므로 반자성입니다. 또한 한 원소의 원자로 구성되어 있지만 극성이 있습니다.

주어진 분자의 두 원자는 서로 단단히 결합되어 있습니다. 그러나 세 번째와의 연결은 덜 안정적입니다. 이러한 이유로 오존 분자(모델 사진은 아래에서 볼 수 있음)는 매우 약하고 형성 직후 분해됩니다. 일반적으로 O 3 분해 반응에서 산소가 방출됩니다.

오존은 불안정하기 때문에 다른 물질처럼 수확, 저장 또는 운송할 수 없습니다. 이러한 이유로 그 생산은 다른 물질보다 비쌉니다.

동시에 O 3 분자의 높은 활성으로 인해 이 물질은 가장 강력한 산화제, 산소보다 강력하고 염소보다 안전합니다.

오존 분자가 파괴되고 O 2가 방출되면 이 반응에는 항상 에너지 방출이 수반됩니다. 동시에 역 과정 (O 2에서 O 3 형성)이 발생하려면 그 이상을 소비해야합니다.

기체 상태에서 오존 분자는 70 ° C의 온도에서 분해됩니다. 100도 이상으로 올리면 반응이 크게 가속화됩니다. 불순물의 존재는 또한 오존 분자의 붕괴 기간을 가속화합니다.

O3 속성

오존은 세 가지 상태 중 어떤 상태에 있든 파란색을 유지합니다. 물질이 단단할수록 이 음영은 더 풍부하고 어두워집니다.

각 오존 분자의 무게는 48g/mol입니다. 공기보다 무겁기 때문에 이러한 물질을 서로 분리하는 데 도움이 됩니다.

O3는 거의 모든 금속과 비금속(금, 이리듐, 백금 제외)을 산화시킬 수 있습니다.

또한 이 물질은 연소 반응에 참여할 수 있지만 더 많은 열 O 2 보다.

오존은 H 2 O와 프레온에 용해될 수 있습니다. 액체 상태에서는 액체 산소, 질소, 메탄, 아르곤, 사염화탄소 및 이산화탄소와 혼합될 수 있습니다.

오존 분자는 어떻게 형성됩니까?

O 3 분자는 자유 산소 원자를 산소 분자에 부착하여 형성됩니다. 차례로 그들은 전기 방전, 자외선, 빠른 전자 및 기타 고 에너지 입자의 영향으로 인해 다른 O 2 분자의 분열로 인해 나타납니다. 이러한 이유로 오존의 ​​특정 냄새는 스파크가 나는 전기 제품이나 자외선을 방출하는 램프 근처에서 느낄 수 있습니다.

산업 규모에서 O 3는 전기 또는 오존 발생기를 사용하여 격리됩니다. 이 장치에서 고전압 전류는 원자가 " 건축 재료» 오존용.

때때로 순수한 산소 또는 일반 공기가 이러한 장치로 유입됩니다. 생성된 오존의 품질은 초기 제품의 순도에 따라 다릅니다. 따라서 상처 치료용 의료용 O 3는 화학적으로 순수한 O 2에서만 추출됩니다.

오존 발견의 역사

오존 분자가 어떻게 생겼고 어떻게 형성되는지 알아냈으니 이 물질의 역사를 알 가치가 있습니다.

18세기 후반에 네덜란드 연구원 Martin van Marum이 처음 합성했습니다. 과학자는 공기가 담긴 용기를 통해 전기 스파크를 통과시킨 후 그 안에 있는 가스의 특성이 바뀌는 것을 발견했습니다. 동시에 Van Marum은 자신이 새로운 물질의 분자를 분리했다는 사실을 이해하지 못했습니다.

그러나 전기의 도움으로 H 2 O를 H와 O 2로 분해하려는 그의 독일 동료 Sheinbein은 자극적 인 냄새가 나는 새로운 가스의 방출에 주목했습니다. 많은 연구 끝에 과학자는 자신이 발견한 물질을 설명하고 "오존"이라는 이름을 붙였습니다. 그리스어 단어"냄새가 나다".

곰팡이와 박테리아를 죽이고 공개 물질이 보유한 유해 화합물의 독성을 줄이는 능력은 많은 과학자들의 관심을 끌었습니다. O 3가 공식적으로 발견된 지 17년 후 Werner von Siemens는 오존을 얼마든지 합성할 수 있는 최초의 장치를 설계했습니다. 그리고 39년 후, 뛰어난 니콜라 테슬라는 세계 최초의 오존 발생기를 발명하고 특허를 받았습니다.

프랑스에서 2년만에 치료시설에서 처음으로 사용된 것이 바로 이 장치였습니다. 식수. XX세기 초부터. 유럽은 정화를 위해 음용수를 오존 처리로 전환하기 시작했습니다.

러시아 제국은 1911년에 이 기술을 처음 사용했고, 5년 후에는 오존을 이용한 식수 정화를 위한 거의 40개의 시설이 전국에 설치되었습니다.

오늘날 물 오존 처리는 점차 염소 처리를 대체하고 있습니다. 따라서 유럽의 모든 식수의 95%는 O 3 로 처리됩니다. 이 기술은 미국에서도 매우 인기가 있습니다. CIS에서는 절차가 더 안전하고 편리하지만 염소화보다 비용이 많이 들기 때문에 아직 연구 중입니다.

오존의 응용

수질 정화 외에도 O 3에는 여러 가지 다른 용도가 있습니다.

• 오존은 종이와 직물 제조에서 표백제로 사용됩니다.
• 활성 산소는 와인을 소독하고 코냑의 노화 과정을 가속화하는 데 사용됩니다.
• O 3의 도움으로 다양한 식물성 기름이 정제됩니다.
• 종종 이 물질은 육류, 계란, 과일 및 채소와 같은 부패하기 쉬운 제품을 처리하는 데 사용됩니다. 이 절차는 염소나 포름알데히드를 사용할 때와 같이 화학적 흔적을 남기지 않으며 제품을 훨씬 더 오래 보관할 수 있습니다.
• 오존은 의료 장비와 의복을 살균합니다.
• 또한 정제된 O3는 다양한 의료 및 미용 절차. 특히 치과에서의 도움으로 구강과 잇몸을 소독하고 각종 질병(구내염, 헤르페스, 구강칸디다증)을 치료한다. 유럽 ​​국가에서 O 3는 상처 소독용으로 널리 사용됩니다.
• 안에 지난 몇 년오존을 이용하여 공기와 물을 필터링하는 휴대용 가전 제품이 큰 인기를 얻고 있습니다.

오존층 - 무엇입니까?

지구 표면에서 15-35km 떨어진 곳에 오존층 또는 오존층이라고도 합니다. 이곳에서 농축된 O3는 유해한 태양 복사에 대한 일종의 필터 역할을 합니다.

분자가 불안정하다면 그러한 양의 물질은 어디에서 오는가? 오존 분자의 모델과 그 형성 방법을 기억한다면 이 질문에 대답하는 것은 어렵지 않습니다. 따라서 성층권에 들어가는 2개의 산소 분자로 구성된 산소는 그곳에서 태양 광선에 의해 가열됩니다. 이 에너지는 O 2가 O 3가 형성되는 원자로 분해하기에 충분합니다. 동시에 오존층은 태양 에너지의 일부를 사용할 뿐만 아니라 필터링하여 위험한 자외선을 흡수합니다.

위에서 오존은 프레온에 의해 용해된다고 말했습니다. 이러한 기체 물질(탈취제, 소화기 및 냉장고 제조에 사용됨)은 일단 대기 중으로 방출되면 오존에 영향을 미치고 오존 분해에 기여합니다. 결과적으로 여과되지 않은 태양 광선이 행성에 들어가는 구멍이 오존층에 나타나 생명체에 파괴적인 영향을 미칩니다.

오존 분자의 특징과 구조를 고려한 결과, 이 물질은 위험하지만 올바르게 사용하면 인류에게 매우 유용하다는 결론을 내릴 수 있습니다.

소개

오존은 산소의 동소체 변형인 단순한 물질입니다. 산소와 달리 오존 분자는 세 개의 원자로 구성됩니다. 정상적인 조건에서는 날카로운 냄새가 나는 폭발성 가스입니다. 파란색의, 강한 산화 특성을 가지고 있습니다.

오존은 지구 대기의 영구적인 구성 요소이며 지구에서 생명을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다. 지구 대기의 표층에서는 오존 농도가 급격히 증가합니다. 대기 중 오존의 전반적인 상태는 가변적이며 계절에 따라 변동합니다. 대기 오존은 지구상의 생명을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 그것은 태양 복사의 특정 역할의 손상 효과로부터 지구를 보호하여 지구상의 생명 보존에 기여합니다.

따라서 오존이 생물학적 조직에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알아내는 것이 필요합니다.

오존의 일반적인 특성

오존은 삼원자 O 3 분자로 구성된 산소의 동소체 변형입니다. 그것의 분자는 반자성이며 각진 모양을 가지고 있습니다. 분자의 결합은 비편재화되고 3 중심입니다.

쌀. 1 오존의 구조

둘 다 o-o 연결오존 분자의 길이는 1.272옹스트롬으로 동일합니다. 결합 사이의 각도는 116.78°입니다. 중앙 산소 원자 sp²-혼성화, 1개의 비공유 전자쌍을 가짐. 분자는 극성이고 쌍극자 모멘트는 0.5337D입니다.

오존의 화학 결합 특성은 오존의 불안정성(특정 시간 후 오존이 자발적으로 산소로 전환됨: 2O3 -> 3O2)과 높은 산화 능력(오존은 산소 분자가 들어가지 않는 여러 반응이 가능함)을 결정합니다. 유기 물질에 대한 오존의 산화 효과는 라디칼 형성과 관련이 있습니다. RH + O3 RO2 + OH

이러한 라디칼은 생체 유기 분자(지질, 단백질, 핵산)와 라디칼 연쇄 반응을 일으켜 세포 사멸을 유도합니다. 식수를 살균하기 위해 오존을 사용하는 것은 세균을 죽이는 능력에 근거합니다. 오존은 고등 유기체에도 무관심하지 않습니다. 오존이 포함된 대기(예: 물리 치료실 및 석영 조사실)에 장기간 노출되면 심각한 장애가 발생할 수 있습니다. 신경계. 따라서 다량의 오존은 독성 가스입니다. 작업 영역의 공기 중 최대 허용 농도는 0.0001mg/리터입니다. 공기의 오존 오염은 낮은 용해도로 인해 물의 오존 처리 중에 발생합니다.

발견 역사.

오존은 1785년 네덜란드 물리학자 M. van Marum에 의해 전기 스파크가 통과한 후 공기가 획득하는 특유의 냄새와 산화 특성과 상온에서 수은에 작용하는 능력에 의해 처음 발견되었습니다. 광택을 잃고 유리에 달라붙기 시작합니다. 그러나 그것은 새로운 물질로 기술되지 않았으며, van Marum은 특별한 "전기 물질"이 형성되었다고 믿었습니다.

용어 오존 1840년 독일 화학자 X. F. Schönbein이 냄새 때문에 제안했으며, XIX 후반세기. 많은 출처에서 1839년 오존의 발견에 우선권을 부여합니다. 1840년 Schonbein은 요오드화칼륨에서 요오드를 대체하는 오존의 능력을 보여주었습니다.

산소가 오존으로 변환되는 동안 가스의 부피가 감소한다는 사실은 Andrews와 Tet에 의해 순수 산소로 채워진 압력 게이지가 있는 유리관을 사용하여 백금 와이어를 납땜하여 전기 방전을 생성하는 실험적으로 입증되었습니다.

물리적 특성.

오존은 최대 1미터 두께의 오존화 산소 층을 통해 볼 수 있는 청색 가스입니다. 고체 상태에서 오존은 보라색을 띤 검은색입니다. 액체 오존은 진한 파란색을 띤다. 2mm를 초과하지 않는 층에서 투명합니다. 두께; 꽤 내구성이 있습니다.

속성:

§ 분자량 - 오전 48시

§ 기체 밀도 정상적인 조건- 2.1445g/dm³. 산소에 대한 가스의 상대 밀도 1.5; 비행기로 - 1.62

§ -183 °C에서 액체 밀도 - 1.71 g/cm³

§ 끓는점 - -111.9 °C. (액체 오존은 106 °C입니다.)

§ 융점 - -197.2 ± 0.2 ° C (일반적으로 주어진 mp -251.4 ° C는 오존의 과냉각 능력을 고려하지 않았기 때문에 잘못된 것입니다).

§ 0 °C - 0.394 kg/m³(0.494 l/kg)에서 물에 대한 용해도는 산소에 비해 10배 더 높습니다.

§ 기체 상태에서 오존은 반자성이며 액체 상태에서는 약하게 상자성입니다.

§ 냄새는 날카 롭고 특정한 "금속성"입니다 (Mendeleev에 따르면- "가재 냄새"). 농도가 높으면 염소 냄새가 납니다. 냄새는 1:100,000의 희석에서도 눈에 띕니다.

화학적 특성.

화학적 특성오존은 산화 능력이 뛰어나기 때문에 결정됩니다.

O 3 분자는 불안정하고 정상적인 조건에서 공기 중 충분한 농도에서 열 방출과 함께 수십 분 안에 자발적으로 O 2로 변합니다. 온도의 증가와 압력의 감소는 이원자 상태로의 전이 속도를 증가시킵니다. 고농도에서는 전이가 폭발적일 수 있습니다.

속성:

§ 금속 산화

§ 비금속의 산화

§ 산화물과의 상호 작용

§ 굽기

§ 오존화물의 형성

오존을 얻는 방법

오존은 예를 들어 과산화물 분해, 인의 산화 등 원자 산소의 방출과 함께 많은 과정에서 형성됩니다. 산업에서는 전기 방전 작용에 의해 오존 발생기의 공기 또는 산소로부터 얻습니다. O3는 O2보다 더 쉽게 액화되므로 분리하기 쉽습니다. 의학에서 오존 요법을 위한 오존은 순수한 산소에서만 얻습니다. 강한 자외선으로 공기를 조사하면 오존이 형성됩니다. 오존층이 형성되고 태양 복사의 영향으로 유지되는 대기의 상층부에서도 동일한 과정이 발생합니다.

오존은 그리스어에서 유래한 단어로 번역에서 "냄새가 나는"을 의미합니다. 오존이란 무엇입니까? 핵심적으로 O3 오존은 뇌우 후 공기 냄새와 관련된 특유의 냄새가 있는 청색 가스입니다. 특히 출처 근처에서 느꼈습니다. 전류.

과학자들이 오존을 발견한 역사

오존이란 무엇입니까? 어떻게 열렸습니까? 1785년 네덜란드의 물리학자 Martin van Marum은 전류가 산소에 미치는 영향을 연구하기 위해 몇 가지 실험을 수행했습니다. 그들의 결과에 따르면 과학자는 특정 "전기 물질"의 출현을 조사했습니다. 이 방향으로 계속 작업하면서 1850년에 그는 오존이 유기 화합물과 상호 작용하는 능력 및 산화제로서의 특성을 결정했습니다.

오존의 소독 특성은 1898년 프랑스에서 처음 사용되었습니다. Bon Voyage 마을에는 Vasyubi 강의 물을 소독하고 소독하는 공장이 세워졌습니다. 러시아에서는 1911년 상트페테르부르크에서 최초의 오존 처리 시설이 가동되었습니다.

오존은 제1차 세계 대전 중에 방부제로 널리 사용되었습니다. 오존-산소 혼합물은 장 질환, 폐렴, 간염을 치료하는 데 사용되었으며 수술 후 감염성 병변에 사용되었습니다. 특히 1980년부터 오존 처리가 활발히 이루어지기 시작했으며, 이를 위한 원동력은 신뢰할 수 있고 에너지 절약적인 제품의 시장 출현이었습니다.현재 미국과 유럽 전역에서 약 95%의 물이 오존을 사용하여 정화됩니다.

오존 발생 기술

오존이란 무엇입니까? 어떻게 형성됩니까? 자연 환경에서 오존은 고도 25km의 지구 대기에서 발견됩니다. 사실, 그것은 태양으로부터의 자외선 복사의 결과로 형성되는 가스입니다. 표면에는 19-35km 두께의 층을 형성하여 태양 복사 침투로부터 지구를 보호합니다. 화학자들의 해석에 따르면 오존은 활성 산소(산소 원자 3개의 화합물)입니다. 기체 상태에서는 파란색, 액체 상태에서는 남색, 고체 상태에서는 진한 파란색 결정입니다. O3는 분자식입니다.

오존의 피해는 무엇입니까? 그것은 가장 높은 위험 등급에 속합니다. 그것은 매우 독성이 강한 가스이며 그 독성은 화학전 약제의 범주와 동일합니다. 그 출현 이유는 대기 중의 방전(3O2 = 2O3) 때문입니다. 자연에서는 강한 번개가 번쩍인 후에 느낄 수 있습니다. 오존은 다른 화합물과 잘 상호 작용하며 물과 공기를 정화하기 위해 박테리아, 바이러스, 미생물을 죽이는 데 사용되는 이유 중 하나로 간주됩니다.

오존의 부정적인 영향

오존은 무엇을 합니까? 이 가스의 특징은 다른 물질과 빠르게 상호 작용할 수 있다는 것입니다. 본질적으로 규범 지표가 과도하면 인체 조직과의 상호 작용으로 인해 유해 물질과 질병이 발생할 수 있습니다. 오존은 강력한 산화제이며 상호 작용 시 다음이 빠르게 파괴됩니다.

• 천연 고무;
• 금, 백금 및 이리듐 이외의 금속;
• 가전제품;
• 전자.

공기 중 오존 농도가 높으면 특히 다음과 같이 인간의 건강과 웰빙이 악화됩니다.

• 눈의 점막이 자극받습니다.
• 호흡기 기능이 손상되어 폐 마비가 발생합니다.
• 신체의 일반적인 피로가 있습니다.
• 두통이 나타납니다.
• 가능한 알레르기 반응;
• 목구멍과 메스꺼움에 타는 것;
• 계속 부정적인 영향신경계에.

오존의 유용한 특성

오존은 공기를 정화합니까? 예, 가스에도 불구하고 인간에게 매우 유익합니다. 소량의 경우 우수한 소독 및 탈취 특성으로 유명합니다. 특히 유해한 미생물에 해로운 영향을 미치고 파괴됩니다.

• 바이러스;
• 각종 미생물;
• 박테리아;
• 진균류;
• 미생물.

대부분의 경우 오존은 인플루엔자 유행과 위험한 전염병 발생 중에 사용됩니다. 그것의 도움으로 물은 다양한 종류의 불순물과 철 화합물로부터 정화되는 동시에 산소와 미네랄로 풍부해집니다.

오존, 그 범위에 대한 흥미로운 정보

살균력이 우수하고 부작용오존에 대한 수요의 출현과 경제의 다양한 부문에서의 광범위한 사용으로 이어졌습니다. 오늘날 오존은 다음 용도로 성공적으로 사용됩니다.

• 제약 산업의 요구를 충족합니다.
• 수족관 및 양어장의 수질 정화;
• 수영장 소독;
• 의료 목적;
• 미용 절차.

의료 산업에서 오존 처리는 궤양, 화상, 습진, 정맥류, 상처 및 피부병에 적용됩니다. 화장품 분야에서 오존은 피부 노화, 셀룰라이트 및 과체중을 방지하는 데 사용됩니다.

오존이 생명체의 생명 활동에 미치는 영향

오존이란 무엇입니까? 그것은 지구상의 생명체에 어떤 영향을 미칩니 까? 과학자들에 따르면 오존의 10%는 대류권에 있습니다. 이 오존은 스모그의 필수 구성 요소이며 오염 물질로 작용합니다. 그것은 사람, 동물의 호흡기에 악영향을 미치고 식물의 성장을 늦 춥니 다. 그러나 그 양은 건강에 크게 해를 끼칠 정도로 매우 적습니다. 스모그 구성에서 유해한 오존의 상당 부분은 자동차 및 발전소 기능의 산물입니다.

훨씬 더 많은 오존(약 90%)이 성층권에 있습니다. 이것은 태양으로부터 생물학적으로 유해한 자외선을 흡수하여 부정적인 결과로부터 사람, 동식물을 보호합니다.

1785년 네덜란드의 물리학자 Van Marum은 전기 실험을 하던 중 전기 기계에서 스파크가 형성되는 동안 냄새와 전기 스파크를 통과한 후 공기의 산화 능력에 주목했습니다.

1840년 물의 가수분해에 종사하던 독일 과학자 Sheinbein은 전기 아크를 사용하여 물을 산소와 수소로 분해하려고 시도했습니다. 그런 다음 그는 지금까지 과학에 알려지지 않은 새로운 가스가 특정 냄새가 나는 것을 발견했습니다. "오존"이라는 이름은 특유의 냄새 때문에 Sheinbein이 가스에 부여했으며 "냄새"를 의미하는 그리스어 "osien"에서 유래되었습니다.

1857년 Werner von Siemens가 만든 "완벽한 자기 유도관"의 도움으로 최초의 기술 오존 설비가 구축되었습니다. 1901년 Siemens는 Wiesband에 오존 발생기를 갖춘 최초의 수력 발전소를 건설했습니다.

역사적으로 오존의 ​​사용은 1898년에 Saint Maur(프랑스) 시에서 최초의 파일럿 플랜트가 테스트되었을 때 음용수 처리 플랜트에서 시작되었습니다. 이미 1907년에 니스시의 필요에 따라 프랑스의 Bon Voyage시에 최초의 물 오존 처리 시설이 건설되었습니다. 1911년 상트페테르부르크에서 음용수 오존 처리 시설이 가동되었습니다(현재는 운영되지 않음). 1916년에는 이미 49개의 음용수 오존 처리 시설이 있었습니다.

1977년까지 전 세계적으로 1,000개 이상의 시설이 가동되었습니다. 오존은 오존 생성기(오존 발생기)와 같은 신뢰할 수 있고 컴팩트한 합성 장치의 출현 덕분에 지난 30년 동안 널리 보급되었습니다.

현재 유럽 식수의 95%가 오존으로 처리됩니다. 미국은 염소화에서 오존화로 전환하는 과정에 있습니다. 러시아에는 여러 대형 역이 있습니다(모스크바, 니즈니 노브고로드 및 기타 도시).

2. 오존과 그 특성

오존의 형성 메커니즘과 분자식

산소 분자는 2개의 원자(O2)로 구성되어 있는 것으로 알려져 있습니다. 특정 조건에서 산소 분자는 해리될 수 있습니다. 2개의 분리된 원자로 분해됩니다. 본질적으로 이러한 조건은 대기 전기가 방전되는 동안 천둥 번개가 치는 동안, 그리고 태양의 자외선(지구 오존층)의 영향으로 상층 대기에서 생성됩니다. 오존의 형성 메커니즘과 분자식. 그러나 산소 원자는 따로 존재할 수 없으며 재편성하는 경향이 있습니다. 이러한 재배열 과정에서 3원자 분자가 형성된다.

오존 분자 오존 또는 활성 산소라고 하는 3개의 산소 원자로 구성된 분자는 산소의 동소체 변형이며 분자식 O3(d = 1.28 A, q = 116.5°)를 갖습니다.

오존 분자에서 세 번째 원자의 결합은 상대적으로 약하여 분자 전체의 불안정성과 자체 붕괴 경향을 유발한다는 점에 유의해야 합니다.

오존 속성

오존 O3는 특유의 자극적인 냄새가 나는 푸르스름한 가스로 분자량은 48g/mol입니다. 공기 대비 밀도 1.657(오존은 공기보다 무겁다); 0°C 및 압력 0.1 MPa에서 밀도 2.143 kg/m3. 오존 얻기

0.01-0.02mg/m3 수준(인간에 허용되는 최대 농도보다 5배 낮은 수준)의 낮은 농도에서 오존은 공기에 특유의 신선하고 순수한 냄새를 부여합니다. 예를 들어, 뇌우 후에 미묘한 오존 냄새는 항상 깨끗한 공기와 관련이 있습니다.

위에서 언급한 바와 같이 오존 분자는 불안정하고 자기 붕괴의 성질을 가지고 있습니다. 오존이 강력한 산화제이자 매우 효과적인 소독제인 것은 이러한 특성 때문입니다.

오존의 산화 가능성

산화제의 효율성을 측정하는 척도는 볼트로 표시되는 전기화학적(산화) 전위입니다. 다음은 오존과 비교한 다양한 산화제의 전기화학적 전위 값입니다.

표는 오존이 수처리에 사용되는 모든 산화제 중에서 가장 강력하다는 것을 보여줍니다.

현장 신청

오존은 불안정하기 때문에 생산 현장에서 직접 사용해야 합니다. 오존은 포장, 보관 및 운송 대상이 아닙니다.

물에 대한 오존의 용해도

헨리의 법칙에 따라 물과 혼합된 기상의 오존 농도가 증가함에 따라 물의 오존 농도가 증가합니다. 또한 수온이 높을수록 물의 오존 농도가 낮아집니다.

물에 대한 오존의 용해도는 산소보다 높지만 염소보다 12배 낮습니다. 100% 오존을 고려하면 수중 한계 농도는 수온 20C에서 570mg/l입니다. 현대식 오존 처리 설비의 출력에서 ​​가스의 오존 농도는 중량 기준으로 14%에 이릅니다. 아래는 가스의 오존 농도와 물의 온도에 대한 증류수에 용해된 오존 농도의 의존성입니다.

물과 공기 중 오존의 자기 분해

공기 또는 물에서 오존 분해 속도는 반감기를 사용하여 추정됩니다. 오존 농도가 반으로 줄어들 때까지 걸리는 시간.

물에서 오존의 자기 분해(pH 7)

대기 중 오존의 자기 분해

오존 수용액이 기체 오존보다 훨씬 덜 안정적이라는 것을 표에서 볼 수 있습니다. 물의 오존 붕괴에 대한 데이터는 다음에 대해 제공됩니다. 순수한 물용해되거나 현탁된 불순물을 함유하지 않음. 물의 오존 붕괴 속도는 다음과 같은 경우 여러 번 증가합니다.

1. 오존에 의해 산화된 물에 불순물이 존재하는 경우(오존에서 물의 화학적 요구)
2. 물의 탁도 증가로 인해 입자와 물의 계면에서 오존의 자기 분해 반응이 빠르게 진행(촉매 작용)
3. 물에 노출되었을 때 UV 조사

3. 오존 생성 방법

현재 오존을 생성하는 두 가지 방법이 널리 사용됩니다.

*UV 조사

* 조용한(즉, 확산, 스파크 형성 없이) 코로나 유형 방전의 영향 하에서

1. 자외선 조사

오존은 UV 램프 부근에서 형성될 수 있지만 소량의 농도(무게 기준 0.1%)에서만 형성됩니다.

2. 코로나 방전

뇌우 동안 전기 방전에 의해 오존이 생성되는 것과 같은 방식으로, 많은 수의오존은 최신 전기 오존 발생기에서 생성됩니다. 이 방법을 코로나 방전이라고 합니다. 고전압이 산소를 포함하는 가스 흐름을 통과합니다. 고전압 에너지는 O2 산소 분자를 O2 분자와 결합하여 O3 오존을 형성하는 2개의 O 원자로 분할합니다.

오존 발생기에 들어가는 순수한 산소는 다음을 포함하는 주변 공기로 대체될 수 있습니다. 큰 비율산소.

이 방법은 오존 함량을 10-15wt.%로 증가시킵니다.

에너지 소비: 공기의 경우 20 - 30 W/g O3 산소의 경우 10 - 15 W/g O3

4. 수질 정화 및 소독을 위한 오존 사용

물 소독

오존은 박테리아, 바이러스, 원생동물, 포자, 포낭 등 알려진 모든 미생물을 파괴합니다. 반면 오존은 염소보다 51% 더 강하고 15-20배 더 빠르게 작용합니다. 소아마비 바이러스는 오존 농도 0.45mg/l에서 2분 후, 염소에서 1mg/l에서 3시간 만에 사망합니다.

오존은 염소보다 300~600배 강한 포자 형태의 박테리아에 작용합니다.

오존은 박테리아와 원형질의 산화 환원 시스템을 파괴합니다.

다양한 소독제 사용 시 생물학적 치사 계수(BL*)

*BLC가 높을수록 살균력이 강함

소독제 비교

물 탈취

오존 처리는 냄새와 맛의 원인이 되는 유기물 및 무기물 불순물을 산화시킵니다. 오존으로 처리된 물은 더 많은 산소를 포함하고 신선한 샘물과 같은 맛이 납니다.

보틀링 라인에서 식수의 최종 준비
보틀링 라인의 오존 처리. 병에 담을 수 있도록 정화 및 준비, 오존으로 포화, 완전 소독 및 비교적 짧은 시간 동안 자체 소독 특성을 얻습니다. 이것은 병입 공정의 미생물학적 안전성을 높이고 오존수는 용기의 벽, 코르크 및 코르크 아래의 에어 갭을 안정적으로 살균합니다. 오존 처리 후 물의 저장 수명은 여러 번 증가합니다. 특히 효과적인 것은 용기를 헹구는 것과 함께 물과 오존을 함께 처리하는 것입니다.

철, 망간, 황화수소의 산화

철, 망간 및 황화수소는 오존에 의해 쉽게 산화됩니다. 이 경우 철은 불용성 수산화물로 이동하여 필터에 쉽게 유지됩니다. 망간은 과망간산 이온으로 산화되어 탄소 필터에서 쉽게 제거됩니다. 황화수소, 황화물 및 황화수소는 무해한 황산염으로 변환됩니다. 오존 처리 중 여과 가능한 퇴적물의 산화 및 형성 과정은 폭기 중보다 평균 250배 빠르게 진행됩니다. 특히 효과적인 것은 철-유기 착물 및 박테리아 형태의 철, 망간 및 황화수소를 포함하는 물의 탈철화를 위해 오존을 사용하는 것입니다.

인위적 불순물로부터 지표수 정화

사전 정화된 물의 오존 처리와 활성탄을 통한 여과는 페놀, 석유 제품, 살충제 및 중금속으로부터 지표수를 정화하는 신뢰할 수 있는 방법입니다(산화-흡착 정화).

가금류 농장 및 농장의 물 정화 및 소독

가금류 농장에서 오존 처리. 가금류 및 동물용 급수기에 오존으로 소독된 물을 공급하면 대규모 전염병의 발생률과 위험을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 새와 동물의 체중 증가가 가속화됩니다.

폐수 처리 및 소독

오존은 폐수를 표백합니다.

오존 처리의 도움으로 폐수는 페놀, 오일 제품 및 계면 활성제뿐만 아니라 미생물 지표의 함량에 대한 어장 저수지의 엄격한 요구 사항에 맞출 수 있습니다.

식품 및 장비 살균을 위한 물 오존 처리

위에서 언급한 바와 같이 생성된 물이 소독액의 특성을 획득하기 때문에 병입 과정에서 오존 처리된 물의 저장 수명이 크게 늘어납니다.

식품을 가공하는 동안 오염된 장비는 박테리아를 번식시켜 부패와 부패의 강한 냄새의 원인이 됩니다. 대량의 오염 물질을 제거한 후 장비를 오존수로 헹구면 표면이 소독되고 실내 공기가 상쾌해지며 일반적인 위생 및 위생 생산 상태가 개선됩니다.

위생을 위한 오존 처리. 장비 살균수는 병입 전에 물을 오존 처리하는 것과 달리 더 높은 농도의 오존을 생성합니다.

마찬가지로 생선과 해산물, 가금류 도체 및 야채는 포장 전에 오존수로 처리할 수 있습니다. 보관 전 가공 제품의 수명이 늘어나고 보관 후 모양이 신선 제품과 거의 다르지 않습니다.

5. 오존 장비 작동의 안전 측면

기체 오존은 유독하며 상기도 화상 및 중독(다른 강력한 산화제와 마찬가지로)을 유발할 수 있습니다.

작업 영역 공기 중 오존의 최대 허용 농도(MAC)는 GOST 12.1.005 "작업 영역 공기에 대한 일반 위생 및 위생 요구 사항"에 의해 규제되며, 이에 따라 0.1mg/m3입니다.

오존 냄새는 MPC보다 5-10배 적은 0.01-0.02 mg/m3의 농도로 사람이 고정하므로 방에 약간의 오존 냄새가 나는 것은 알람 신호가 아닙니다. 생산실의 오존 함량을 안정적으로 제어하려면 오존 농도를 모니터링할 수 있는 가스 분석기를 설치해야 하며 MPC가 초과되면 적시에 안전한 수준으로 낮추기 위한 조치를 취해야 합니다.

오존 장비를 포함하는 모든 기술 체계에는 가스 분리기가 장착되어 있어야 하며, 이를 통해 과잉(용해되지 않은) 오존이 촉매 분해기로 들어가 산소로 분해됩니다. 이러한 시스템은 생산실의 공기 중 오존 흐름을 제거합니다.

왜냐하면 오존은 가장 강력한 산화제이며 모든 가스 파이프라인은 스테인리스 스틸 및 불소수지와 같은 내오존성 재료로 만들어져야 합니다.

오존은 1840년 Shenbein에 의해 처음 얻어지고 연구되었습니다. 오존은 날카로운 특유의 냄새가 나는 푸른색 가스입니다.

액화 오존은 진한 파란색 액체이고, 고체 오존은 진한 보라색 결정 덩어리입니다. 오존은 사염화탄소, 빙초산, 액체 질소 및 물에 용해됩니다. 조용한 전기 방전이 공기나 산소를 통과할 때 형성됩니다(뇌우 후 신선한 냄새는 대기 중에 소량의 오존이 존재하기 때문입니다), 젖은 인의 산화, 라듐 광선, 자외선 또는 공기 중의 산소에 대한 음극선, 과산화수소의 분해, 황산의 전기분해(등. .
산소 함유 산), 불소가 물에 미치는 영향 등 지구 대기의 함량은 무시할 만합니다. 지구 표면 근처의 공기층에는 대기의 상층보다 오존이 적습니다. 1.050 높이에서 중(몽블랑 지역에서) 부과금 발견 0-3.7 밀리그램,고도 3,000에서 중—9,4 mg. 100당 오존 m 큐브공기. 오존 발생기는 엔지니어링 및 실험실에서 오존을 생성하는 데 사용됩니다. 오존 처리의 경우 산소 또는 공기가 고전압 전류원에 연결된 두 전극 사이를 통과합니다.
순수한 형태의 오존은 액체 공기로 냉각될 때 오존과 산소의 혼합물에서 방출됩니다. 오존은 쉽게 분해되며 순수한 오존의 분해는 이산화망간, 납, 질소 산화물이 있을 때 가속화됩니다. 물이 있으면 오존 분해 속도가 느려지며 0°의 건조한 오존은 20.4°의 습윤 오존보다 30배 더 빨리 분해됩니다. 오존은 매우 강한 산화 효과가 있습니다. 요오드화 칼륨에서 요오드를 방출하고, 수은을 산화시키고, 유황 금속을 황산 염으로 전환하고, 유기 염료를 탈색시키는 등 오존은 고무 튜브를 파괴합니다. 에테르, 알코올, 조명 가스, 탈지면은 고도로 오존화된 산소와 접촉하면 발화합니다. 불포화 유기 화합물에 오존이 작용하면 오존화물의 부가 생성물이 형성됩니다. 오존은 수질 살균, 탈취(악취 제거), 분취 유기농 관행에 사용됩니다.

물리적 특성

화학적 특성 및 제조 방법

사용 문헌 목록

1. Volkov, A.I., Zharsky, I.M.큰 화학 참고서 / A.I. 볼코프, I.M. 자르스키. - Minsk: Modern school, 2005. - 608, ISBN 985-6751-04-7.