Ozon verbinding. Nuttige eigenschappen van ozon

“Ozon is een onschatbaar geschenk van de Schepper.
De unieke eigenschappen zijn enorm en onbeperkt.
Dit is geen farmaceutisch preparaat - de natuur zelf zorgt voor ons. Groot en onovertroffen kunstenaar en genezer -
Dokter Natuur - gezegende mensheid, die de gave van uitzonderlijke hulp en een uitstekende zegen brengt - Ozon "

Ozon, eigenschappen, toxicologie en toepassing. De rol van het ozonschild van de planeet.

1 Ozon. algemene karakteristieken

Ozon(van anderen - Grieks.? ?? - geur) - een allotrope modificatie van zuurstof bestaande uit drie-atomige O3-moleculen. Onder normale omstandigheden - blauw gas. Wanneer het vloeibaar wordt, verandert het in een indigo-vloeistof. In vaste vorm is het donkerblauwe, bijna zwarte kristallen.
De belangrijkste ozonmassa in de atmosfeer bevindt zich op een hoogte van 10 tot 50 km met een maximale concentratie op een hoogte van 20-25 km, en vormt een laag genaamd ozonosfeer.
De ozonosfeer reflecteert harde ultraviolette straling en beschermt levende organismen tegen de schadelijke effecten van straling. Het was dankzij de vorming van ozon uit de zuurstof van de lucht dat leven op het land mogelijk werd.
Ozon werd voor het eerst ontdekt in 1785 Nederlandse natuurkundige Martinus van Marum volgens de karakteristieke geur die het effect van frisheid creëert, en de oxiderende eigenschappen die de lucht verkrijgt nadat er "elektrische vonken" doorheen zijn geleid. Het werd echter niet beschreven als een nieuwe stof, omdat Van Marum geloofde dat dit effect wordt bereikt door de vorming van een speciale "elektrische materie".
De term "ozon" zelf (van het Griekse woord voor "ruiken") werd voorgesteld door een Duitse chemicus X.F. Sheinbein in 1840. Het werd aan het einde van de 19e eeuw in woordenboeken geïntroduceerd. Veel bronnen geven prioriteit aan de ontdekking van ozon door H.F. Sheinben, die deze gebeurtenis dateert uit 1839.

2 In de natuur zijn. Belangrijkste manieren om te krijgen

In de natuur wordt ozon gevormd uit moleculaire zuurstof (O2) tijdens onweer of onder invloed van ultraviolette straling. Dat merk je vooral op zuurstofrijke plekken: in het bos, aan zee of bij een waterval. Bij blootstelling aan zonlicht wordt zuurstof in een druppel water omgezet in ozon. Ozon desinfecteert de lucht, oxideert onzuiverheden van verschillende stoffen en geeft een aangename frisheid - de geur van onweer. Ozon reageert met de meeste organische en anorganische stoffen, wat resulteert in de vorming van zuurstof, water, koolstofoxiden en hogere oxiden van andere elementen. Al deze producten zijn absoluut onschadelijk en zijn constant aanwezig in schone natuurlijke lucht.
Ozon wordt gevormd in een gasvormig medium dat zuurstof bevat als zich omstandigheden voordoen waaronder zuurstof uiteenvalt in atomen. Dit is mogelijk bij alle vormen van elektrische ontlading: gloed, boog, vonk, corona, oppervlak, barrière, elektrodeloos, etc. De belangrijkste oorzaak van dissociatie is de botsing van moleculaire zuurstof met elektronen die worden versneld in een elektrisch veld.
Naast de ontlading wordt de dissociatie van zuurstof veroorzaakt door UV-straling. Ozon wordt ook geproduceerd door de elektrolyse van water.
Ozon krijgen
Ozon wordt gevormd uit zuurstof. Er zijn verschillende manieren om ozon te produceren, waaronder de meest voorkomende: elektrolytisch, fotochemisch en elektrosynthese in gasontladingsplasma. Om ongewenste oxiden te vermijden, verdient het de voorkeur om ozon te produceren uit zuivere zuurstof van medische kwaliteit met behulp van elektrosynthese. De concentratie van het resulterende ozon-zuurstofmengsel in dergelijke apparaten is gemakkelijk te variëren - hetzij door een bepaald vermogen van de elektrische ontlading in te stellen, hetzij door de stroom van binnenkomende zuurstof aan te passen (hoe sneller zuurstof door de ozonator gaat, hoe minder ozon wordt gevormd ).
Fotochemische methode:
De fotochemische methode om ozon te verkrijgen is de meest voorkomende methode in de natuur. Ozon wordt gevormd door de dissociatie van een zuurstofmolecuul onder invloed van kortgolvige UV-straling. Deze methode maakt het niet mogelijk om ozon met een hoge concentratie te verkrijgen. Apparaten op basis van deze methode zijn wijdverbreid voor laboratoriumdoeleinden, in de geneeskunde en de voedingsindustrie.
Elektrolytische methode van synthese.
De eerste vermelding van de vorming van ozon in elektrolytische processen dateert uit 1907. De elektrolytische methode voor de synthese van ozon wordt uitgevoerd in speciale elektrolytische cellen. Oplossingen van verschillende zuren en hun zouten (H2SO4, HClO4, NaClO4, KClO4) worden als elektrolyten gebruikt. De vorming van ozon vindt plaats door de ontbinding van water en de vorming van atomaire zuurstof, die, wanneer toegevoegd aan een zuurstofmolecuul, ozon en een waterstofmolecuul vormt. Deze methode maakt het mogelijk om geconcentreerde ozon te verkrijgen, maar is zeer energie-intensief en heeft daarom geen brede toepassing gevonden.
H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-
met mogelijke tussentijdse vorming van ionen of radicalen.
elektrosynthese ozon is de meest voorkomende. Deze methode combineert de mogelijkheid om hoge ozonconcentraties te verkrijgen met een hoge productiviteit en een relatief laag energieverbruik.
Als resultaat van talrijke onderzoeken naar het gebruik van verschillende soorten gasontladingen voor de elektrosynthese van ozon, zijn apparaten die drie vormen van ontlading gebruiken wijdverbreid:
1 barrièreafvoer;
2 Oppervlakteafvoer;
3 Pulsontlading.
De vorming van ozon onder invloed van ioniserende straling.
Ozon wordt gevormd in een aantal processen die gepaard gaan met de excitatie van een zuurstofmolecuul, hetzij door licht of door een elektrisch veld. Wanneer zuurstof wordt bestraald met ioniserende straling, kunnen ook geëxciteerde moleculen verschijnen en wordt ozonvorming waargenomen.
De vorming van ozon in het microgolfveld.
Wanneer een zuurstofstraal door het microgolfveld werd geleid, werd de vorming van ozon waargenomen. Dit proces is weinig onderzocht, hoewel generatoren op basis van dit fenomeen vaak worden gebruikt in de laboratoriumpraktijk.

3 Fysische en chemische eigenschappen van ozon.

Fysieke eigenschappen:

Molecuulgewicht - 47.998 g / mol.

De dichtheid van het gas onder normale omstandigheden is 2,1445 kg/m?. Relatieve dichtheid van gas voor zuurstof 1,5; door de lucht - 1,62 (1.658).

De dichtheid van de vloeistof bij 183 ° C - 1,71 kg / m?

Kookpunt -? 111,9 ° C. Vloeibare ozon is donkerpaars. In gasvorm heeft ozon een blauwachtige tint, zichtbaar wanneer de lucht 15-20% ozon bevat.

Het smeltpunt is -197,2 ± 0,2 ° C (meestal gegeven? 251,4 ° C is onjuist, omdat bij de bepaling geen rekening werd gehouden met het grote vermogen van ozon om te onderkoelen). In vaste toestand is het zwart met een violette glans.

Oplosbaarheid in water bij 0 ° C - 0,394 kg / m? (0,494 l/kg), het is 10 keer hoger dan zuurstof.

In gasvormige toestand is ozon diamagnetisch; in vloeibare toestand is het zwak paramagnetisch.

De geur is scherp, specifiek "metaalachtig" (volgens Mendelejev - "de geur van rivierkreeft"). Bij hoge concentraties ruikt het naar chloor. De geur is al merkbaar bij een verdunning van 1: 100.000.

Chemische eigenschappen:
Ozon is een krachtig oxidatiemiddel , veel reactiever dan diatomische zuurstof. Oxideert bijna alles metalen (met uitzondering van goud, platina en iridium) tot hun hoogste oxidatietoestanden. Oxideert veel niet-metalen. Het reactieproduct is voornamelijk zuurstof.
2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3(g) > 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (l) + O 2(g)
Ozon verhoogt de oxidatietoestand van oxiden:
NEE + O 3 > NEE 2 + O 2
Deze reactie gaat gepaardchemiluminescentie. Stikstofdioxide kan worden geoxideerd tot stikstoftrioxide:
NEE 2 + O 3 > NEE 3 + O 2
met de vorming van salpeterzuuranhydride N 2 O 5:
NEE 2 + NEE 3 > N 2 O 5
Ozon reageert met koolstof bij normale temperatuur om te vormenkooldioxide:
C + 2 O 3 > CO 2 + 2 O 2
Ozon reageert niet met ammoniumzouten, maar reageert met ammoniak om ammoniumnitraat te vormen:
2 NH 3 + 4 O 3 > NH 4 NO 3 + 4 O 2 + H 2 O
Ozon reageert met sulfiden om sulfaten te vormen:
PbS + 4O 3 > PbSO 4 + 4O 2
Ozon kan worden gebruikt om zwavelzuur vanaf elementair zwavel en uit zwaveldioxide:
S + H 2 O + O 3 > H 2 SO 4
3 SO 2 + 3 H 2 O + O 3 > 3 H 2 SO 4
Alle drie de zuurstofatomen in ozon kunnen afzonderlijk reageren in de reactie tinchloride zoutzuur en ozon:
3 SnCl 2 + 6 HCl + O 3 > 3 SnCl 4 + 3 H 2 O
In de gasfase interageert ozon met waterstofsulfide m met de vorming van zwaveldioxide:
H 2 S + O 3 > SO 2 + H 2 O
In een waterige oplossing vinden twee concurrerende reacties met waterstofsulfide plaats, één met de vorming van elementaire zwavel, de andere met de vorming van zwavelzuur:
H 2 S + O 3 > S + O 2 + H 2 O
3 H 2 S + 4 O 3 > 3 H 2 SO 4
Oplossing ozonbehandeling: jodium in koud waterloos perchloorzuur kan worden verkregen jodium (III) perchloraat:
I 2 + 6 HClO 4 + O 3 > 2 I(ClO 4) 3 + 3 H 2 O
Vast nitrilperchloraat kan worden verkregen door de reactie van gasvormig NO 2, ClO 2 en O 3:
2 NO 2 + 2 ClO 2 + 2 O 3 > 2 NO 2 ClO 4 + O 2
Ozon kan deelnemen aan reacties brandend , terwijl de verbrandingstemperatuur hoger is dan bij diatomische zuurstof:
3 C 4 N 2 + 4 O 3 > 12 CO + 3 N 2
Ozon kan reageren bij lage temperaturen. Bij 77 K (-196 ° C) interageert atomaire waterstof met ozon om een superoxideradicaal te vormen met dimerisatie van de laatste:
H + O 3 > HO 2 + O
2HO 2 > H 2 O 2 + O 2

5 Belangrijkste toepassingsgebieden.

Na de ontdekking van ozon werd de belangrijkste eigenschap onmiddellijk opgemerkt - zijn enorme oxiderende kracht, aanzienlijk groter dan die van zuurstof. Daarom is het niet verwonderlijk dat ozon werd gebruikt om micro-organismen te bestrijden.
In 1881 adviseerde Dr. Kellogg in een boek over difterie het gebruik ervan als ontsmettingsmiddel. Maar de echte revolutie in het gebruik van ozon voor sterilisatie kwam met de octrooiering en massaproductie van ozongeneratoren, de voorlopers van ozonsterilisatoren. Tot het midden van de 19e eeuw waren pogingen om dergelijke generatoren te maken niet succesvol. Er wordt aangenomen dat het eerste monster in 1857 is gemaakt door Werner von Siemens. Het duurde echter nog 29 jaar om een industriële ozongenerator te patenteren die aan bepaalde eisen voldeed. Het patent voor zijn uitvinding is van Nikola Tesla. Hij begon ook in 1900 met de productie van dit product voor medicijnen.
Sindsdien zijn zich verschillende richtingen voor het gebruik van ozon begonnen te ontwikkelen - desinfectie, sterilisatie en behandeling.
Tijdens sterilisatie vindt de vernietiging van micro-organismen plaats door het gesloten volume te verzadigen met ozon, waar medische instrumenten, apparaten en apparaten zich bevinden. Tijdens de behandeling worden geozoniseerd water, waterige oplossingen en een ozon-zuurstofmengsel gebruikt. Voor de desinfectie van gebouwen, tanks, pijpleidingen - ozon-lucht of ozon-zuurstofmengsels.
Alle drie de methoden hebben één onbetwistbaar voordeel: ozon heeft een snel en effectief effect.
De blootstellingstijd van ozon aan sommige soorten micro-organismen wordt gemeten in seconden. Wat betreft de kwaliteit van sterilisatie en enkele technische kenmerken, zijn moderne ozonsterilisatoren superieur aan ultraviolette, droge-warmteovens, stoomautoclaven, vloeistof- en gassterilisatie. Behandeling met het gebruik van ozon maakt het pijnloos en met hoge efficiëntie mogelijk om micro-organismen te vernietigen die menselijke organen en weefsels zijn binnengedrongen. Dit werd ook mogelijk omdat ons lichaam, in tegenstelling tot bacteriën, een vrij krachtig antioxidant-afweersysteem heeft. Bij een beperkte blootstelling aan bepaalde ozonconcentraties behouden de cellen van ons lichaam voldoende weerstand tegen de vorming van ongewenste agressieve producten.
Ozon heeft een positief effect op de stofwisseling van lever en nieren, ondersteunt de werking van de hartspier, verlaagt de ademhalingsfrequentie en verhoogt het ademvolume. Het positieve effect van ozon op mensen met aandoeningen van het cardiovasculaire systeem (het cholesterolgehalte in het bloed neemt af, het risico op trombose neemt af, het proces van "ademen" van de cel wordt geactiveerd).
In de afgelopen jaren is ozontherapie op grote schaal gebruikt in de gynaecologie, therapie, chirurgie, proctologie, urologie, oogheelkunde, tandheelkunde en andere medische gebieden.
Ozon wordt veel gebruikt in chemische industrie.
Ozon speelt een bijzondere rol in Voedselindustrie. Omdat het een zeer desinfecterend en chemisch veilig middel is, wordt het gebruikt om de biologische groei van ongewenste organismen in voedsel en voedselverwerkingsapparatuur te voorkomen. Ozon heeft het vermogen om micro-organismen te doden zonder nieuwe schadelijke chemicaliën te creëren.
De meest voorkomende toepassing is voor: water Zuivering. In 1907 werd de eerste waterozoneringsinstallatie gebouwd in de stad Bon Voyages (Frankrijk), die 22.500 kubieke meter water uit de Vasubie-rivier per dag verwerkte voor de behoeften van de stad Nice. In 1911 werd in St. Petersburg een ozonisatiestation voor drinkwater in gebruik genomen. In 1916 waren er al 49 installaties voor de ozonisatie van drinkwater.
In 1977 waren er wereldwijd meer dan 1.000 installaties in gebruik. Momenteel wordt 95% van het drinkwater in Europa behandeld met ozon. De VS is bezig met het overschakelen van chlorering naar ozonisatie. Er zijn verschillende grote stations in Rusland (in Moskou, Nizjni Novgorod en een aantal andere steden). Er zijn programma's aangenomen om een aantal grotere waterzuiveringsinstallaties over te hevelen naar ozonisatie.
Breed scala aan ozontoepassingen in de landbouw: akkerbouw, veeteelt, viskweek, veevoederproductie en voedselopslag, bepaalt veel ozontechnologieën, die voorwaardelijk in twee grote gebieden kunnen worden verdeeld. De eerste heeft tot doel de vitale activiteit van levende organismen te stimuleren. Hiervoor worden ozonconcentraties op MPC-niveau gebruikt, bijvoorbeeld voor het saneren van kamers met dieren en planten om het comfort van hun verblijf te verbeteren. De tweede richting houdt verband met de onderdrukking van de vitale activiteit van schadelijke organismen of de eliminatie van schadelijke vervuiling uit de omringende atmosfeer en de hydrosfeer. De ozonconcentraties zijn in dit geval veel hoger dan de MPC-waarden. Dergelijke technologieën omvatten desinfectie van containers en gebouwen, reiniging van gasemissies van pluimveebedrijven, varkensstallen, afvoer van afvalwater van landbouwbedrijven, enz.

5 Ozon in de atmosfeer. De ozonlaag is het ultraviolette schild van de aarde

De ozonlaag begint op een hoogte van ongeveer 8 km boven de polen (of 17 km boven de evenaar) en strekt zich uit tot een hoogte van ongeveer 50 km. De dichtheid van ozon is echter erg laag, en als je het comprimeert tot de dichtheid die lucht aan het aardoppervlak heeft, dan zal de dikte van de ozonlaag niet groter zijn dan 3,5 mm. Ozon wordt gevormd wanneer ultraviolette zonnestraling zuurstofmoleculen bombardeert (O22 -> O3).

5.1 De studie van de ozonlaag. redenen voor de vernietiging ervan.

Sinds het begin van de 20e eeuw volgen wetenschappers de toestand van de ozonlaag van de atmosfeer. Nu begrijpt iedereen dat stratosferische ozon een soort natuurlijk filter is dat voorkomt dat harde kosmische straling in de lagere lagen van de atmosfeer binnendringt - ultraviolet-B.
Sinds het einde van de jaren zeventig hebben wetenschappers een gestage uitputting van de ozonlaag vastgesteld. Verschillende redenen leiden tot aantasting van de ozonlaag. Onder hen zijn natuurlijke, zoals vulkaanuitbarstingen. Het is bijvoorbeeld bekend dat in dit geval emissies optreden van gassen die zwavelverbindingen bevatten, die reageren met andere gassen in de lucht en sulfaten vormen die de ozonlaag aantasten. Antropogene effecten oefenen echter een veel grotere invloed uit op ozon in de stratosfeer; menselijke activiteit. En ze is divers.Het gebruik van verbindingen zoals CFK's, methylbromide, halonen, ozonafbrekende oplosmiddelen in economische activiteiten leidt ook tot de aantasting van de ozonlaag. Chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) of andere ODS'en die door de mens in de atmosfeer worden afgegeven, bereiken de stratosfeer, waar ze hun chlooratoom verliezen onder invloed van kortgolvige ultraviolette straling van de zon. Agressief chloor begint ozonmoleculen één voor één af te breken, zonder zelf veranderingen te ondergaan. De levensduur van verschillende CFK's in de atmosfeer is van 74 tot 111 jaar. Door berekening is berekend dat gedurende deze tijd één chlooratoom in staat is 100.000 ozonmoleculen om te zetten in zuurstof. De ozonlaag wordt echter ook vernietigd door straalvliegtuigen en sommige lanceringen van ruimteraketten.
Bij het bestuderen van het probleem van de ozonlaag is de wetenschap verrassend kortzichtig geweest. Al in 1975 begon het ozongehalte in de stratosfeer boven Antarctica in de lentemaanden merkbaar te dalen. Halverwege de jaren tachtig daalde de concentratie met 40%. Het was heel goed mogelijk om te spreken over de vorming van het ozongat. Zijn grootte bereikte ongeveer de grootte van de Verenigde Staten. Tegelijkertijd verschenen er nog zwak geprononceerde gaten - met een afname van de ozonconcentratie met 1,5-2,5% - nabij de Noordpool en naar het zuiden. De rand van een ervan hing zelfs boven Sint-Petersburg.
Maar zelfs in de eerste helft van de jaren tachtig bleven sommige wetenschappers een rooskleurig perspectief schetsen, een voorbode van een afname van de ozon in de stratosfeer met slechts 1-2%, en dan bijna in 70-100 jaar.
In 1985 publiceerden Britse wetenschappers een paper waarin staat dat zich sinds 1980 elk voorjaar grote gebieden met totale ozonafbraak hebben gevormd boven Antarctica. Het bleek dat de diameter meer dan 1000 kilometer is, het gebied is ongeveer 9 miljoen vierkante kilometer. Journalisten maakten van dit resultaat een sensatie door het bestaan van een "ozongat" boven Antarctica aan te kondigen. Tegenwoordig is het gebruikelijk om ozonafwijkingen als "ozongaten" te classificeren als het ozontekort meer dan 30% bedraagt.
5.2 Gevolgen van de vernietiging van de ozonlaag.

De ozonlaag beschermt het leven op aarde tegen schadelijke ultraviolette straling van de zon.
Het dunner worden van deze laag kan ernstige gevolgen hebben voor de mensheid. Het ozongehalte in de atmosfeer is minder dan 0,0001%, maar het is ozon dat de harde ultraviolette straling van de zon met een golflengte van l volledig absorbeert<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280
Een daling van de ozonconcentratie met 1% leidt gemiddeld tot een toename van de intensiteit van hard ultraviolet nabij het aardoppervlak met 2%. Deze schatting wordt bevestigd door metingen op Antarctica (door de lage stand van de zon is de ultraviolette intensiteit op Antarctica echter nog steeds lager dan op de middelste breedtegraden).
Wat betreft het effect op levende organismen, ligt hard ultraviolet dicht bij ioniserende straling, maar vanwege de langere golflengte dan die van g-straling, kan het niet diep in weefsels doordringen en beïnvloedt daarom alleen oppervlakkige organen. Hard ultraviolet heeft genoeg energie om DNA en andere organische moleculen te vernietigen.
Volgens artsen veroorzaakt elk procent ozon dat wereldwijd verloren gaat tot 150.000 extra gevallen van blindheid als gevolg van staar, veroorzaakt het een sprong van 4% in de verspreiding van huidkanker en een significante toename van het aantal ziekten veroorzaakt door een verzwakt menselijk immuunsysteem . Mensen met een lichte huid op het noordelijk halfrond lopen het meeste risico.
Er is al een merkbare toename van de incidentie van huidkanker over de hele wereld, maar een aanzienlijk aantal andere factoren (bijvoorbeeld de toegenomen populariteit van bruinen, waardoor mensen meer tijd in de zon doorbrengen en dus een grote dosis UV-straling) laat ons niet toe om ondubbelzinnig te stellen dat dit komt door de afname van ozon. Hard ultraviolet wordt slecht geabsorbeerd door water en vormt daarom een groot gevaar voor mariene ecosystemen. Experimenten hebben aangetoond dat plankton dat in de nabije oppervlaktelaag leeft, met een toename van de intensiteit van harde UV, ernstig kan worden beschadigd en zelfs volledig kan afsterven. Plankton ligt aan de basis van de voedselketens van bijna alle mariene ecosystemen, dus het is niet overdreven om te zeggen dat bijna al het leven in de oppervlaktelagen van de zeeën en oceanen kan verdwijnen. Planten zijn minder gevoelig voor harde UV, maar als de dosis wordt verhoogd, kunnen ze ook aangetast worden. Als het ozongehalte in de atmosfeer aanzienlijk daalt, zal de mensheid gemakkelijk een manier vinden om zichzelf te beschermen tegen harde UV-straling, maar tegelijkertijd het risico lopen te verhongeren.

5.3 Maatregelen om de ozonlaag te behouden en te herstellen

Veel landen van de wereld ontwikkelen en implementeren maatregelen om de Verdragen van Wenen voor de bescherming van de ozonlaag en het Protocol van Montreal inzake stoffen die de ozonlaag afbreken uit te voeren.
Montreal-protocol: de eerste wereldwijde milieuovereenkomst die tot universele ratificatie en wereldwijde deelname van 196 landen heeft geleid. Op 16 september 1987 werd het Montreal Protocol ondertekend. Vervolgens werd deze dag op initiatief van de VN gevierd als: Dag voor de bescherming van de ozonlaag. Tegen het einde van 2009 resulteerden de activiteiten die werden uitgevoerd in het kader van het Protocol van Montreal in de geleidelijke uitbanning van 98% van de stoffen die de ozonlaag aantasten. Een andere belangrijke verwezenlijking van het Montreal Protocol is dat landen in de nabije toekomst de productie en consumptie van chloorfluorkoolwaterstoffen, halonen, tetrachloorkoolstof en andere gehydrogeneerde verbindingen die de ozonlaag aantasten, zouden stopzetten. Al deze stoffen worden gecombineerd onder één naam - ozonafbrekende stoffen (hierna ODS genoemd).
Zonder het Protocol van Montreal en het Verdrag van Wenen zou de atmosferische ODS tegen 2050 vertienvoudigd zijn, resulterend in 20 miljoen huidkankers en 130 miljoen oogcataracten, om nog maar te zwijgen van schade aan het menselijk immuunsysteem, de fauna en de landbouw. We weten nu ook dat sommige van deze gassen bijdragen aan klimaatverandering. Volgens sommige schattingen heeft de eliminatie van ODS sinds 1990 bijgedragen aan het vertragen van de opwarming van de aarde met 7-12 jaar, en elke dollar die aan ozon wordt uitgegeven, is een voordeel geworden in andere delen van het milieu. Zelfs met snelle en doortastende maatregelen van regeringen in het kader van het Montreal Protocol, zal het volledige herstel van de beschermende laag van de aarde nog 40-50 jaar duren.
Volgens internationale overeenkomsten stoppen de geïndustrialiseerde landen de productie van freonen en tetrachloorkoolstof, die ook ozon vernietigen, en ontwikkelingslanden - tegen 2010. Rusland heeft vanwege de moeilijke financiële en economische situatie om een uitstel van 3-4 jaar gevraagd. De lidstaten van het Montreal Protocol inzake stoffen die de ozonlaag afbreken, zijn tijdens hun bijeenkomst in Qatar overeengekomen om een totaal $ 490 miljoen binnen drie jaar Tweede podium zou moeten worden een verbod op de productie van methylbromiden en hydrofreonen. Het productieniveau van de eerste in geïndustrialiseerde landen is sinds 1996 bevroren, hydrofreonen zijn tegen 2030 volledig uit de productie verwijderd. Ontwikkelingslanden hebben zich echter nog niet verplicht om deze chemische stoffen te beheersen.
Een Engelse milieugroep genaamd "Help the Ozone" hoopt de ozonlaag boven Antarctica te herstellen door speciale ballonnen met ozonproductie-eenheden te lanceren. Een van de auteurs van dit project stelde dat ozongeneratoren op zonne-energie zouden worden geïnstalleerd op honderden ballonnen gevuld met waterstof of helium.
Enkele jaren geleden is er een technologie ontwikkeld om freon te vervangen door speciaal geprepareerd propaan. Nu heeft de industrie de productie van spuitbussen met freon al met een derde verminderd. In de EEG-landen is een volledige stopzetting van het gebruik van freon in huishoudelijke chemische fabrieken, enz. gepland.
enz.................

Ozon is een chemische gasvormige stof die een sterk oxidatiemiddel is. Welke eigenschappen heeft gas en waarvoor wordt het verkregen?

algemene informatie

Ozon werd voor het eerst ontdekt in 1785 door de Nederlandse natuurkundige M. van Marum. Hij merkte op dat wanneer elektrische ontladingen door de lucht worden geleid, de lucht een specifieke geur krijgt. De term "ozon" werd echter later geïntroduceerd door de Duitse chemicus H.F. Schönbein in 1840.

Rijst. 1. H.F. Shenbein.

De formule voor ozon is O 3 , wat betekent dat ozon bestaat uit drie zuurstofmoleculen. Ozon is een allotrope modificatie van zuurstof. O 3 - lichtblauw gas, met een karakteristieke geur, onstabiel, giftig. Bij een temperatuur van -111,9 graden wordt dit gas vloeibaar. De oplosbaarheid van ozon in water is groter dan die van zuurstof: 100 volumes water lossen 49 volumes ozon op.

Rijst. 2. Formule van ozon.

Deze stof wordt gevormd in de atmosfeer tijdens elektrische ontladingen. De ozonlaag in de stratosfeer (25 km van het oppervlak) absorbeert ultraviolette straling, die gevaarlijk is voor alle levende organismen.

Ozon is een sterk oxidatiemiddel, zelfs sterker dan zuurstof. Het is in staat om metalen zoals goud en platina te oxideren.

De speciale chemische activiteit van ozon wordt verklaard door het feit dat het molecuul gemakkelijk ontleedt in een zuurstofmolecuul en atomaire zuurstof. De resulterende atomaire zuurstof reageert actiever met stoffen dan moleculaire zuurstof.

Ozon kan jodium afgeven uit een oplossing van kaliumjodide:

2Kl + 2H 2 O + O 3 \u003d I 2 + 2KOH + O 2

Papier gedrenkt in kaliumjodide en zetmeel in met ozon beladen lucht wordt blauw. Deze reactie wordt gebruikt om ozon te detecteren.

In 1860 bewezen wetenschappers Andrews en Tet experimenteel dat met behulp van een glazen buis met een manometer gevuld met zuivere zuurstof, wanneer zuurstof wordt omgezet in ozon, het gasvolume afneemt.

Ozon verkrijgen en gebruiken

Ozon wordt geproduceerd door de werking van elektrische ontladingen op zuurstof in ozonisatoren.

Ozon wordt gebruikt voor de desinfectie van drinkwater, voor de neutralisatie van industrieel afvalwater, in de geneeskunde - als desinfectiemiddel. Naast chlorering heeft ozonisatie een desinfecterende werking, maar het voordeel is dat er bij het gebruik van ozon geen gifstoffen in het behandelde water worden gevormd. Ozon bestrijdt ook effectief schimmels en bacteriën.

Rijst. 3. Ozonering.

Bij acute vergiftiging tast ozon de luchtwegen aan, irriteert het de slijmvliezen van de ogen en veroorzaakt het hoofdpijn. De toxiciteit van ozon neemt sterk toe bij gelijktijdige blootstelling aan stikstofoxiden.

Wat hebben we geleerd?

Ozon is een gas dat aan het einde van de 18e eeuw werd ontdekt en pas in het midden van de 19e eeuw zijn moderne naam kreeg. In tegenstelling tot zuurstof heeft dit gas een karakteristieke geur en onderscheidt het zich door een lichtblauwe kleur.

Invoering

Ozon (O 3) is een triatomische modificatie van zuurstof (O 2), dat onder normale omstandigheden een gas is. Ozon is een zeer sterk oxidatiemiddel, dus de reacties zijn meestal erg snel en volledig. De belangrijkste voordelen van het gebruik van ozon voor de behandeling van drinkwater liggen in de aard ervan: het resultaat van de reactie is alleen zuurstof en oxidatieproducten. Schadelijke bijproducten zoals organochloorverbindingen worden niet gevormd.

Het blauwachtige gas ozon (O 3) heeft een karakteristieke geur. Het ozonmolecuul is instabiel. Door zijn zelfontledende eigenschap is ozon een sterk oxidatiemiddel en het meest effectieve middel voor het zuiveren en desinfecteren van water en lucht. Sterk oxiderende eigenschappen maken het mogelijk om ozon voor industriële doeleinden te gebruiken voor de productie van veel organische stoffen, voor het bleken van papier, oliën, enz. Ozon wordt veel gebruikt om mangaan en ijzer te verwijderen, de smaak te verbeteren, kleur en geur te verwijderen en milieugevaarlijke organische verbindingen te verwijderen. Het doodt micro-organismen, dus ozon wordt gebruikt om water en lucht te zuiveren. Installaties voor waterzuivering en luchtozonering zijn wijdverbreid, niet alleen in de industrie, maar ook in het dagelijks leven.

Ozon is een permanent bestanddeel van de atmosfeer van de aarde en speelt een essentiële rol bij het in stand houden van het leven erop. In de oppervlaktelagen van de aardatmosfeer neemt de ozonconcentratie sterk toe. De algemene toestand van ozon in de atmosfeer is variabel en fluctueert met de seizoenen. Atmosferische ozon speelt een sleutelrol bij het in stand houden van het leven op aarde. Het beschermt de aarde tegen de schadelijke effecten van een bepaalde rol van zonnestraling en draagt zo bij aan het behoud van het leven op de planeet.

Het is dus noodzakelijk om uit te zoeken welke effecten ozon op biologische weefsels kan hebben.

Algemene eigenschappen van ozon

Ozon is een allotrope modificatie van zuurstof bestaande uit drie-atomige O 3 -moleculen. Het molecuul is diamagnetisch en heeft een hoekige vorm. De binding in het molecuul is gedelokaliseerd, drie-center

De structuur van het ozonmolecuul kan op vele manieren worden weergegeven. Bijvoorbeeld een combinatie van twee extreme (of resonante) structuren. Elk van deze structuren bestaat in werkelijkheid niet (het is als het ware een "tekening" van een molecuul), en een echt molecuul is iets tussen twee resonerende structuren in.

Rijst. 1 Structuur van ozon

Beide O-O-bindingen in het ozonmolecuul hebben dezelfde lengte van 1,272 angstrom. De hoek tussen de bindingen is 116,78°. Centraal zuurstofatoom sp²-gehybridiseerd, heeft één eenzaam elektronenpaar. Het molecuul is polair, het dipoolmoment is 0,5337 D.

De aard van de chemische bindingen in ozon bepaalt de instabiliteit (na een bepaalde tijd wordt ozon spontaan zuurstof: 2O3 -> 3O2) en het hoge oxiderende vermogen (ozon is in staat tot een aantal reacties waarbij moleculaire zuurstof niet binnenkomt). De oxiderende werking van ozon op organische stoffen gaat gepaard met de vorming van radicalen: RH + O3 RO2 + OH

Deze radicalen initiëren radicale kettingreacties met bio-organische moleculen (lipiden, eiwitten, nucleïnezuren), wat leidt tot celdood. Het gebruik van ozon om drinkwater te steriliseren is gebaseerd op het vermogen om ziektekiemen te doden. Ozon is ook niet onverschillig voor hogere organismen. Langdurige blootstelling aan een atmosfeer die ozon bevat (bijvoorbeeld in fysiotherapie- en kwartsbestralingsruimten) kan ernstige schade aan het zenuwstelsel veroorzaken. Daarom is ozon in grote doses een giftig gas. De maximaal toelaatbare concentratie in de lucht van het werkgebied is 0,0001 mg / liter. Ozonvervuiling van de lucht treedt op tijdens de ozonisatie van water, vanwege de lage oplosbaarheid.

ontdekkingsgeschiedenis

Ozon werd voor het eerst ontdekt in 1785 door de Nederlandse natuurkundige M. van Marum door de karakteristieke geur en oxiderende eigenschappen die lucht verkrijgt nadat er elektrische vonken doorheen worden geleid, evenals door het vermogen om bij normale temperatuur op kwik in te werken, als gevolg van waardoor het zijn glans verliest en aan glas begint te kleven. Het werd echter niet beschreven als een nieuwe stof; Van Marum geloofde dat er een speciale "elektrische materie" werd gevormd.

Termijn ozon werd voorgesteld door de Duitse chemicus X. F. Schönbein in 1840 vanwege zijn geur, en kwam eind 19e eeuw in woordenboeken terecht. Veel bronnen geven prioriteit aan de ontdekking van ozon in 1839 aan hem. In 1840 toonde Schonbein het vermogen van ozon om jodium uit kaliumjodide te verdringen:

Het feit van een afname van het gasvolume tijdens de omzetting van zuurstof in ozon werd experimenteel bewezen door Andrews en Tet met behulp van een glazen buis met een manometer gevuld met zuivere zuurstof, met platinadraden erin gesoldeerd om een elektrische ontlading te produceren.

fysieke eigenschappen.

Ozon is een blauw gas dat kan worden gezien door een aanzienlijke laag, tot 1 meter dik, van geozoniseerde zuurstof. In de vaste toestand is ozon zwart met een violette tint. Vloeibare ozon heeft een diepblauwe kleur; transparant in een laag van maximaal 2 mm. dikte; behoorlijk duurzaam.

Eigendommen:

§ Molecuulgewicht - 48 a.m.u.

§ Gasdichtheid onder normale omstandigheden - 2.1445 g/dm³. Relatieve dichtheid van gas voor zuurstof 1,5; door de lucht - 1.62

§ Vloeistofdichtheid bij −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Kookpunt - -111,9 °C. (vloeibare ozon heeft 106 °C.)

§ Smeltpunt - -197.2 ± 0.2 ° C (gewoonlijk gegeven mp -251.4 ° C is onjuist, omdat bij de bepaling geen rekening werd gehouden met het grote vermogen van ozon om te onderkoelen).

§ Oplosbaarheid in water bij 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), het is 10 keer hoger in vergelijking met zuurstof.

§ In gasvormige toestand is ozon diamagnetisch, in vloeibare toestand zwak paramagnetisch.

§ De geur is scherp, specifiek "metaalachtig" (volgens Mendelejev - "de geur van rivierkreeft"). Bij hoge concentraties ruikt het naar chloor. De geur is al merkbaar bij een verdunning van 1: 100.000.

Chemische eigenschappen.

De chemische eigenschappen van ozon worden bepaald door zijn grote vermogen om te oxideren.

Het O 3 molecuul is onstabiel en verandert bij voldoende concentraties in de lucht onder normale omstandigheden spontaan in O 2 in enkele tientallen minuten onder afgifte van warmte. Een toename van de temperatuur en een afname van de druk verhogen de overgangssnelheid naar de diatomische toestand. Bij hoge concentraties kan de overgang explosief zijn.

Ozon is een krachtig oxidatiemiddel, veel reactiever dan diatomische zuurstof. Oxideert bijna alle metalen (met uitzondering van goud, platina en iridium) tot hun hoogste oxidatietoestand.

Eigendommen:

1) Oxideert veel niet-metalen:

2) Ozon verhoogt de oxidatiegraad van oxiden:

3) Ozon reageert met koolstof bij normale temperatuur om koolstofdioxide te vormen:

4) Ozon reageert niet met ammoniumzouten, maar reageert met ammoniak tot ammoniumnitraat:

5) Ozon reageert met sulfiden om sulfaten te vormen:

6) Met behulp van ozon kan zwavelzuur zowel uit elementaire zwavel als uit zwaveldioxide worden gewonnen:

7) Alle drie de zuurstofatomen in ozon kunnen afzonderlijk reageren bij de reactie van tinchloride met zoutzuur en ozon:

8) In de gasfase interageert ozon met waterstofsulfide om zwaveldioxide te vormen:

15) Ozon kan worden gebruikt om mangaan uit water te verwijderen om een neerslag te vormen dat door filtratie kan worden gescheiden:

16) Ozon zet giftige cyaniden om in minder gevaarlijke cyanaten:

17) Ozon kan ureum volledig afbreken

Methoden voor het verkrijgen van ozon

Ozon wordt in veel processen gevormd die gepaard gaan met het vrijkomen van atomaire zuurstof, bijvoorbeeld bij de ontleding van peroxiden, de oxidatie van fosfor, enz. In de industrie wordt het gewonnen uit lucht of zuurstof in ozonisatoren door de werking van een elektrische ontlading. O3 wordt makkelijker vloeibaar dan O2 en is daardoor makkelijk te scheiden. Ozon voor ozontherapie in de geneeskunde wordt alleen verkregen uit zuivere zuurstof. Wanneer lucht wordt bestraald met harde ultraviolette straling, wordt ozon gevormd. Hetzelfde proces vindt plaats in de bovenste lagen van de atmosfeer, waar de ozonlaag wordt gevormd en onderhouden onder invloed van zonnestraling.

Invoering

Ozon is een eenvoudige stof, een allotrope modificatie van zuurstof. In tegenstelling tot zuurstof bestaat het ozonmolecuul uit drie atomen. Onder normale omstandigheden is het een scherp ruikend explosief gas met een blauwe kleur en heeft het sterke oxiderende eigenschappen.

Het is dus noodzakelijk om uit te zoeken welke effecten ozon op biologische weefsels kan hebben.

Algemene eigenschappen van ozon

Rijst. 1 Structuur van ozon

Ontdekkingsgeschiedenis.

fysieke eigenschappen.

Eigendommen:

§ Molecuulgewicht - 48 a.m.u.

§ Gasdichtheid onder normale omstandigheden - 2.1445 g/dm³. Relatieve dichtheid van gas voor zuurstof 1,5; door de lucht - 1.62

§ Vloeistofdichtheid bij −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Kookpunt - -111,9 °C. (vloeibare ozon heeft 106 °C.)

§ Smeltpunt - -197.2 ± 0.2 ° C (gewoonlijk gegeven mp -251.4 ° C is onjuist, omdat bij de bepaling geen rekening werd gehouden met het grote vermogen van ozon om te onderkoelen).

§ Oplosbaarheid in water bij 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), het is 10 keer hoger in vergelijking met zuurstof.

§ In gasvormige toestand is ozon diamagnetisch, in vloeibare toestand zwak paramagnetisch.

Chemische eigenschappen.

De chemische eigenschappen van ozon worden bepaald door zijn grote vermogen om te oxideren.

Eigendommen:

§ Oxidatie van metalen

§ Oxidatie van niet-metalen

§ Interactie met oxiden

§ Brandend

§ Vorming van ozoniden

Methoden voor het verkrijgen van ozon

OZON (O 3) is een allotrope modificatie van zuurstof, het molecuul bestaat uit drie zuurstofatomen en kan in alle drie de aggregatietoestanden voorkomen. Het ozonmolecuul heeft een hoekige structuur in de vorm van een gelijkbenige driehoek met een hoekpunt van 127 o. Er wordt echter geen gesloten driehoek gevormd en het molecuul heeft een ketenstructuur van 3 zuurstofatomen met een onderlinge afstand van 0,224 nm. Volgens deze moleculaire structuur is het dipoolmoment 0,55 debye. In de elektronische structuur van het ozonmolecuul zijn er 18 elektronen die een mesomerisch stabiel systeem vormen dat in verschillende grenstoestanden bestaat. De ionische grensstructuren weerspiegelen de dipoolaard van het ozonmolecuul en verklaren het specifieke reactiegedrag ervan in vergelijking met zuurstof, dat een radicaal vormt met twee ongepaarde elektronen. Het ozonmolecuul bestaat uit drie zuurstofatomen. De chemische formule van dit gas is O 3 Ozonvormingsreactie: 3O 2 + 68 kcal / mol (285 kJ / mol) ⇄ 2O 3 Ozonmolecuulgewicht - 48 Bij kamertemperatuur is ozon een kleurloos gas met een karakteristieke geur. De geur van ozon wordt gevoeld bij een concentratie van 10 -7 M. In vloeibare toestand is ozon een donkerblauwe kleur met een smeltpunt van -192,50 C. Vaste ozon is zwarte kristallen met een kookpunt van -111,9 graden C. Bij een temperatuur van 0 gr. en 1 pinautomaat. = 101,3 kPa ozondichtheid is 2,143 g/l. In gasvormige toestand is ozon diamagnetisch en wordt het uit het magnetische veld geduwd; in vloeibare toestand is het zwak paramagnetisch, d.w.z. heeft zijn eigen magnetisch veld en wordt in het magnetische veld getrokken.

Chemische eigenschappen van ozon

Het ozonmolecuul is onstabiel en verandert bij voldoende concentraties in de lucht onder normale omstandigheden spontaan in diatomische zuurstof onder afgifte van warmte. Een toename van de temperatuur en een afname van de druk verhogen de snelheid van de afbraak van ozon. Het contact van ozon met zelfs kleine hoeveelheden organische stoffen, sommige metalen of hun oxiden, versnelt de transformatie sterk. De chemische activiteit van ozon is zeer hoog, het is een krachtig oxidatiemiddel. Het oxideert bijna alle metalen (met uitzondering van goud, platina en iridium) en veel niet-metalen. Het reactieproduct is voornamelijk zuurstof. Ozon lost beter op in water dan zuurstof en vormt onstabiele oplossingen, en de ontledingssnelheid in oplossing is 5-8 keer hoger dan in de gasfase dan in de gasfase (Razumovsky SD, 1990). Dit is blijkbaar niet te wijten aan de specifieke kenmerken van de gecondenseerde fase, maar aan zijn reacties met onzuiverheden en het hydroxylionen, aangezien de ontledingssnelheid erg gevoelig is voor het gehalte aan onzuiverheden en de pH. De oplosbaarheid van ozon in natriumchlorideoplossingen voldoet aan de wet van Henry. Met een toename van de concentratie van NaCl in een waterige oplossing neemt de oplosbaarheid van ozon af (Tarunina VN et al., 1983). Ozon heeft een zeer hoge elektronenaffiniteit (1,9 eV), die zijn eigenschappen als sterk oxidatiemiddel bepaalt, alleen overtroffen door fluor (Razumovsky SD, 1990).

Biologische eigenschappen van ozon en het effect ervan op het menselijk lichaam

Het hoge oxiderende vermogen en het feit dat vrije zuurstofradicalen worden gevormd in veel chemische reacties die plaatsvinden met de deelname van ozon, maken dit gas extreem gevaarlijk voor de mens. Hoe beïnvloedt ozongas de mens:

Irriteert en beschadigt ademhalingsweefsels;
Beïnvloedt cholesterol in menselijk bloed en vormt onoplosbare vormen, wat leidt tot atherosclerose;
Een lang verblijf in een omgeving met een hoge ozonconcentratie kan mannelijke onvruchtbaarheid veroorzaken.

In de Russische Federatie is ozon ingedeeld in de eerste, hoogste gevarenklasse van schadelijke stoffen. Ozon richtlijnen:

Maximaal enkelvoudige maximaal toelaatbare concentratie (MAC m.r.) in de atmosferische lucht van bevolkte gebieden 0,16 mg/m 3
Gemiddelde dagelijkse maximaal toelaatbare concentratie (MPC d.s.) - 0,03 mg/m 3
De maximaal toelaatbare concentratie (MAC) in de lucht van het werkgebied is 0,1 mg/m 3 (tegelijkertijd is de menselijke reukdrempel ongeveer gelijk aan 0,01 mg/m 3).

De hoge toxiciteit van ozon, namelijk het vermogen om schimmels en bacteriën effectief te doden, wordt gebruikt voor desinfectie. Het gebruik van ozon in plaats van ontsmettingsmiddelen op basis van chloor kan de milieuvervuiling door chloor aanzienlijk verminderen, wat onder meer gevaarlijk is voor ozon in de stratosfeer. Stratosferische ozon speelt de rol van een beschermend scherm voor al het leven op aarde en voorkomt dat harde ultraviolette straling het aardoppervlak binnendringt.

Schadelijke en gunstige eigenschappen van ozon

Ozon is aanwezig in twee lagen van de atmosfeer. Troposferisch of grondniveau ozon, gelegen in de laag van de atmosfeer het dichtst bij het aardoppervlak - in de troposfeer - is gevaarlijk. Het is schadelijk voor mensen en andere levende organismen. Het heeft een nadelig effect op bomen, gewassen. Bovendien is ozon in de troposfeer een van de belangrijkste "ingrediënten" van stedelijke smog. Tegelijkertijd is ozon in de stratosfeer erg nuttig. De vernietiging van de hierdoor gevormde ozonlaag (ozonscherm) leidt ertoe dat de stroom ultraviolette straling naar het aardoppervlak toeneemt. Hierdoor neemt het aantal huidkankers (inclusief het gevaarlijkste type, melanoom) en gevallen van cataract toe. Blootstelling aan hard ultraviolet verzwakt het immuunsysteem. Overmatige UV-straling kan ook een probleem zijn voor de landbouw, omdat sommige gewassen extreem gevoelig zijn voor UV-licht. Tegelijkertijd moet eraan worden herinnerd dat ozon een giftig gas is en ter hoogte van het aardoppervlak een schadelijke verontreinigende stof. In de zomer wordt door intense zonnestraling en hitte vooral veel schadelijke ozon gevormd in de lucht.

Interactie van ozon en zuurstof met elkaar. Overeenkomsten en verschillen.

Ozon is een allotrope vorm van zuurstof. Allotropie is het bestaan van hetzelfde chemische element in de vorm van twee of meer eenvoudige stoffen. In dit geval wordt zowel ozon (O3) als zuurstof (O 2) gevormd door het scheikundige element O. Ozon halen uit zuurstof In de regel fungeert moleculaire zuurstof (O 2) als uitgangsmateriaal voor het verkrijgen van ozon, en het proces zelf wordt beschreven door de vergelijking 3O 2 → 2O 3. Deze reactie is endotherm en gemakkelijk omkeerbaar. Om het evenwicht naar het doelproduct (ozon) te verschuiven, worden bepaalde maatregelen toegepast. Een manier om ozon te produceren is door een boogontlading te gebruiken. De thermische dissociatie van moleculen neemt sterk toe met toenemende temperatuur. Dus bij T=3000K is het gehalte aan atomaire zuurstof ~10%. Met een boogontlading kan een temperatuur van enkele duizenden graden worden bereikt. Bij hoge temperaturen ontleedt ozon echter sneller dan moleculaire zuurstof. Om dit te voorkomen kan het evenwicht worden verschoven door het gas eerst te verhitten en vervolgens abrupt af te koelen. Ozon is in dit geval een tussenproduct bij de overgang van een mengsel van O 2 + O naar moleculaire zuurstof. De maximale concentratie van O 3 die met deze productiemethode kan worden verkregen, bereikt 1%. Dit is voldoende voor de meeste industriële doeleinden. Oxiderende eigenschappen van ozon Ozon is een krachtig oxidatiemiddel, veel reactiever dan diatomische zuurstof. Oxideert bijna alle metalen en veel niet-metalen onder vorming van zuurstof: 2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3 (g) → 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (1) + O 2 (g) Ozon kan deelnemen aan verbrandingsreacties, de verbrandingstemperatuur is hoger dan bij verbranding in een atmosfeer van diatomische zuurstof: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 De standaard ozon potentiaal is 2,07 V, daarom is het ozonmolecuul onstabiel en verandert het spontaan in zuurstof met het vrijkomen van warmte. Bij lage concentraties ontleedt ozon langzaam, bij hoge concentraties - met een explosie, omdat zijn molecuul heeft overtollige energie. Verhitting en contact van ozon met verwaarloosbare hoeveelheden organische stoffen (hydroxiden, peroxiden, metalen met variabele valentie, hun oxiden) versnelt de transformatie sterk. Integendeel, de aanwezigheid van kleine hoeveelheden salpeterzuur stabiliseert ozon, en in vaten gemaakt van glas en sommige kunststoffen of zuivere metalen, ontleedt ozon praktisch bij -78 0 C. De affiniteit van ozon voor een elektron is 2 eV. Alleen fluor en zijn oxiden hebben zo'n sterke affiniteit. Ozon oxideert alle metalen (met uitzondering van goud en platina), evenals de meeste andere elementen. Chloor reageert met ozon om hypochloor OCL te vormen. De reacties van ozon met atomaire waterstof zijn de bron van de vorming van hydroxylradicalen. Ozon heeft een absorptiemaximum in het UV-gebied bij een golflengte van 253,7 nm met een molaire extinctiecoëfficiënt: E = 2.900 Op basis hiervan wordt UV-fotometrische bepaling van de ozonconcentratie samen met jodometrische titratie als internationale standaard geaccepteerd. Zuurstof reageert, in tegenstelling tot ozon, niet met KI.

Oplosbaarheid van ozon en zijn stabiliteit in waterige oplossingen

De afbraaksnelheid van ozon in oplossing is 5-8 keer hoger dan in de gasfase. De oplosbaarheid van ozon in water is 10 keer hoger dan die van zuurstof. Volgens verschillende auteurs varieert de oplosbaarheidscoëfficiënt van ozon in water van 0,49 tot 0,64 ml ozon/ml water. Onder ideale thermodynamische omstandigheden gehoorzaamt het evenwicht aan de wet van Henry, d.w.z. de concentratie van een verzadigde gasoplossing is evenredig met de partiële druk. C S = B × d × Рi waarin: С S de concentratie van een verzadigde oplossing in water is; d is de massa van ozon; Pi is de partiële druk van ozon; B is de oploscoëfficiënt; De vervulling van de wet van Henry voor ozon als metastabiel gas is voorwaardelijk. Het verval van ozon in de gasfase is afhankelijk van de partiële druk. In het aquatisch milieu vinden processen plaats die verder gaan dan de wet van Henry. In plaats daarvan is onder ideale omstandigheden de wet Gibs-Dukem-Margulesdu van toepassing. In de praktijk is het gebruikelijk om de oplosbaarheid van ozon in water uit te drukken in de verhouding van de ozonconcentratie in een vloeibaar medium tot de ozonconcentratie in de gasfase: Ozonverzadiging is afhankelijk van temperatuur en waterkwaliteit, aangezien organische en anorganische onzuiverheden veranderen de pH van het medium. Onder dezelfde omstandigheden in leidingwater is de ozonconcentratie 13 mg/l, in tweevoudig gedestilleerd water - 20 mg/l. De reden hiervoor is het aanzienlijke verval van ozon als gevolg van verschillende ionische onzuiverheden in drinkwater.

Ozonverval en halfwaardetijd (t 1/2)

In het aquatisch milieu is ozonverval sterk afhankelijk van de waterkwaliteit, temperatuur en pH van het milieu. Een verhoging van de pH van het medium versnelt het verval van ozon en verlaagt tegelijkertijd de ozonconcentratie in het water. Soortgelijke processen treden op bij toenemende temperatuur. De halfwaardetijd van ozon in twee-gedestilleerd water is 10 uur, in gedemineraliseerd water - 80 minuten; in gedestilleerd water - 120 minuten. Het is bekend dat de afbraak van ozon in water een complex proces is van reacties van radicaalketens:

De maximale hoeveelheid ozon in het watermonster wordt binnen 8-15 minuten waargenomen. Na 1 uur worden alleen vrije zuurstofradicalen in de oplossing waargenomen. Onder hen is de belangrijkste de hydroxylradicaal (OH') (Staehelin G., 1985), en hiermee moet rekening worden gehouden bij het gebruik van geozoniseerd water voor therapeutische doeleinden. Aangezien geozoniseerd water en geozoniseerde zoutoplossing in de klinische praktijk worden gebruikt, hebben we deze geozoniseerde vloeistoffen geëvalueerd afhankelijk van de concentraties die in de huishoudelijke geneeskunde worden gebruikt. De belangrijkste analysemethoden waren jodometrische titratie en intensiteit van chemiluminescentie met behulp van een biochemiluminometerapparaat BKhL-06 (vervaardigd door Nizhny Novgorod) (Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). Het fenomeen chemiluminescentie wordt geassocieerd met recombinatiereacties van vrije radicalen die worden gevormd tijdens de afbraak van ozon in water. Bij verwerking van 500 ml bi- of gedestilleerd water door borrelen met een ozon-zuurstofgasmengsel met een ozonconcentratie in het bereik van 1000-1500 g/l en een gasstroomsnelheid van 1 l/min gedurende 20 minuten, wordt chemiluminescentie gedetecteerd binnen 160 minuten. Bovendien is in bi-gedestilleerd water de intensiteit van de luminescentie aanzienlijk hoger dan in gedestilleerd water, wat wordt verklaard door de aanwezigheid van onzuiverheden die de luminescentie doven. De oplosbaarheid van ozon in NaCl-oplossingen voldoet aan de wet van Henry, d.w.z. neemt af bij toenemende zoutconcentratie. De fysiologische oplossing werd gedurende 15 minuten behandeld met ozon in een concentratie van 400, 800 en 1000 g/l. De totale gloeiintensiteit (in mv) nam toe met toenemende ozonconcentratie. De gloeiduur is 20 minuten. Dit komt door de snellere recombinatie van vrije radicalen en dus het doven van de gloed door de aanwezigheid van onzuiverheden in de fysiologische oplossing. Ondanks het hoge oxiderende vermogen heeft ozon een hoge selectiviteit, wat te danken is aan de polaire structuur van het molecuul. Verbindingen met vrije dubbele bindingen (-C=C-) reageren onmiddellijk met ozon. Als gevolg hiervan zijn onverzadigde vetzuren, aromatische aminozuren en peptiden, vooral die met SH-groepen, gevoelig voor ozon. Volgens Krige (1953) (geciteerd uit Vieban R. 1994), is het primaire product van de interactie van het ozonmolecuul met bio-organische substraten een 1-3 dipolair molecuul. Deze reactie is de belangrijkste in de interactie van ozon met organische substraten bij pH< 7,4. Озонолиз проходит в доли секунды. В растворах скорость этой реакции равна 105 г/моль·с. В первом акте реакции образуется пи-комплекс олефинов с озоном. Он относительно стабилен при температуре 140 0 С и затем превращается в первичный озонид (молозонид) 1,2,3-триоксалан. Другое возможное направление реакции — образование эпоксидных соединений. Первичный озонид нестабилен и распадается с образованием карбоксильного соединения и карбонилоксида. В результате взаимодействия карбонилоксида с карбонильным соединением образуется биполярный ион, который затем превращается во вторичный озонид 1,2,3 — триоксалан. Последний при восстановлении распадается с образованием смеси 2-х карбонильных соединений, с дальнейшим образованием пероксида (I) и озонида (II).

Ozonering van aromatische verbindingen vindt plaats onder vorming van polymere ozoniden. De toevoeging van ozon verbreekt de aromatische conjugatie in de kern en vereist energie, dus de snelheid van ozonisatie van homologen correleert met de conjugatie-energie. De ozonisatie van gedroogde koolwaterstoffen hangt samen met het introductiemechanisme. Ozonering van zwavel- en stikstofhoudende organische verbindingen verloopt als volgt:

Ozoniden zijn meestal slecht oplosbaar in water, maar goed in organische oplosmiddelen. Bij verhitting valt de werking van overgangsmetalen uiteen in radicalen. De hoeveelheid ozoniden in een organische verbinding wordt bepaald door het jodiumgetal. Het jodiumgetal is de massa jodium in gram toegevoegd aan 100 g organisch materiaal. Normaal gesproken is het jodiumgetal voor vetzuren 100-400, voor vaste vetten 35-85, voor vloeibare vetten - 150-200. Voor het eerst werd ozon als antiseptisch middel getest door A. Wolff in 1915 tijdens de Eerste Wereldoorlog. In de daaropvolgende jaren verzamelde zich geleidelijk informatie over het succesvolle gebruik van ozon bij de behandeling van verschillende ziekten. Lange tijd werden echter alleen ozontherapiemethoden gebruikt, geassocieerd met directe contacten van ozon met externe oppervlakken en verschillende lichaamsholten. De belangstelling voor ozontherapie nam toe met de opeenstapeling van gegevens over het biologische effect van ozon op het lichaam en de opkomst van rapporten van verschillende klinieken over de hele wereld over het succesvolle gebruik van ozon bij de behandeling van een aantal ziekten. De geschiedenis van het medisch gebruik van ozon begint in de 19e eeuw. De pioniers van het klinische gebruik van ozon waren westerse wetenschappers in Amerika en Europa, in het bijzonder C.J. Kenworthy, B. Lust, I. Aberhart, E. Payer, E.A. Fisch, N.N. Wolff en anderen. Er was weinig bekend over het therapeutische gebruik van ozon in Rusland. Pas in de jaren 60-70 verschenen er verschillende werken over inhalatie-ozontherapie en over het gebruik van ozon bij de behandeling van bepaalde huidziekten in de binnenlandse literatuur, en sinds de jaren 80 in ons land is deze methode intensief ontwikkeld en op grotere schaal gebruikt. De fundamenten voor de fundamentele ontwikkeling van ozontherapietechnologieën werden grotendeels bepaald door het werk van het Institute of Chemical Physics van de USSR Academy of Medical Sciences. Het boek "Ozon en zijn reacties met organische stoffen" (S.D. Razumovsky, G.E. Zaikov, Moskou, 1974) was het startpunt voor het onderbouwen van de mechanismen van het therapeutische effect van ozon door veel ontwikkelaars. De International Ozone Association (IOA), die 20 internationale congressen heeft gehouden, is wereldwijd actief en sinds 1991 nemen ook onze artsen en wetenschappers deel aan deze congressen. Tegenwoordig worden de problemen van het toegepaste gebruik van ozon, met name in de geneeskunde, op een geheel nieuwe manier bekeken. In het therapeutische bereik van concentraties en doses vertoont ozon de eigenschappen van een krachtige bioregulator, een middel dat de methoden van de traditionele geneeskunde grotendeels kan verbeteren en vaak fungeert als een middel voor monotherapie. Het gebruik van medische ozon is een kwalitatief nieuwe oplossing voor urgente problemen bij de behandeling van vele ziekten. Ozontherapietechnologieën worden gebruikt in chirurgie, verloskunde en gynaecologie, tandheelkunde, neurologie, therapeutische pathologie, infectieziekten, dermatologie en geslachtsziekten en een aantal andere ziekten. Ozontherapie wordt gekenmerkt door eenvoudige uitvoering, hoge efficiëntie, goede verdraagbaarheid, de praktische afwezigheid van bijwerkingen en is kosteneffectief. De therapeutische eigenschappen van ozon bij ziekten van verschillende etiologieën zijn gebaseerd op het unieke vermogen om het lichaam te beïnvloeden. Ozon in therapeutische doses werkt als een immunomodulerend, ontstekingsremmend, bacteriedodend, antiviraal, fungicide, cytostatisch, antistress- en pijnstillend middel. Het vermogen om de verstoorde zuurstofhomeostase van het lichaam actief te corrigeren, biedt grote perspectieven voor de herstellende geneeskunde. Een breed scala aan methodologische mogelijkheden maakt het mogelijk om de helende eigenschappen van ozon met grote efficiëntie te gebruiken voor lokale en systemische therapie. In de afgelopen decennia zijn methoden op de voorgrond gekomen die verband houden met parenterale (intraveneuze, intramusculaire, intra-articulaire, subcutane) toediening van therapeutische doses ozon, waarvan het therapeutische effect voornamelijk wordt geassocieerd met de activering van verschillende vitale systemen van het lichaam. Zuurstof-ozongasmengsel bij hoge (4000 - 8000 µg/l) ozonconcentraties daarin is effectief bij de behandeling van zwaar geïnfecteerde, slecht genezende wonden, gangreen, doorligwonden, brandwonden, schimmelhuidletsels, enz. Ozon in hoge concentraties kan ook als hemostatisch middel worden gebruikt. Lage concentraties ozon stimuleren herstel, bevorderen epithelialisatie en genezing. Bij de behandeling van colitis, proctitis, fistels en een aantal andere darmziekten wordt rectale toediening van een zuurstof-ozongasmengsel gebruikt. Ozon opgelost in zoutoplossing wordt met succes gebruikt bij peritonitis voor de sanering van de buikholte, en geozoniseerd gedestilleerd water bij kaakchirurgie, enz. Ozon opgelost in zoutoplossing of in het bloed van de patiënt wordt gebruikt voor intraveneuze toediening. De pioniers van de Europese School stelden dat: belangrijkste doel van ozontherapie is: "Het stimuleren en reactiveren van het zuurstofmetabolisme zonder de redoxsystemen te verstoren" - dit betekent dat bij het berekenen van doseringen voor een sessie of kuur het ozontherapeutische effect moet liggen binnen de limieten waarin radicale zuurstofmetabolieten of overtollig peroxide enzymatisch zijn uitgelijnd " (Z Rilling, R. Fiban 1996) in boek. De praktijk van ozontherapie). In de buitenlandse medische praktijk wordt voor parenterale toediening van ozon voornamelijk grote en kleine autohemotherapie gebruikt. Bij het uitvoeren van een grote autohemotherapie wordt het bloed dat van de patiënt wordt afgenomen grondig gemengd met een bepaald volume zuurstof-ozongasmengsel en onmiddellijk wordt het infuus terug in de ader van dezelfde patiënt geïnjecteerd. Bij een kleine autohemotherapie wordt geozoniseerd bloed intramusculair geïnjecteerd. De therapeutische dosis ozon wordt in dit geval gehandhaafd vanwege vaste gasvolumes en ozonconcentratie erin.

Wetenschappelijke prestaties van binnenlandse wetenschappers begonnen regelmatig te worden gerapporteerd op internationale congressen en symposia

1991 - Cuba, Havanna,
1993 - VS San Francisco,
1995 - Frankrijk Rijsel,
1997 - Japan, Kioto,
1998 - Oostenrijk, Salzburg,
1999 – Duitsland, Baden-Baden,
2001 - Engeland, Londen,
2005 - Frankrijk, Straatsburg,
2009 - Japan, Kioto,
2010 - Spanje, Madrid
2011 Turkije (Istanbul), Frankrijk (Parijs), Mexico (Cancun)
2012 - Spanje Madrid

Klinieken in Moskou en Nizjni Novgorod zijn wetenschappelijke centra geworden voor de ontwikkeling van ozontherapie in Rusland. Al snel werden ze vergezeld door wetenschappers uit Voronezh, Smolensk, Kirov, Novgorod, Yekaterinburg, Saransk, Volgograd, Izhevsk en andere steden. De verspreiding van ozontherapietechnologieën heeft zeker bijgedragen aan het regelmatig houden van All-Russische wetenschappelijke en praktische conferenties met internationale deelname, georganiseerd op initiatief van de Vereniging van Russische ozontherapeuten sinds 1992 in Nizjni Novgorod, waar specialisten uit het hele land bijeenkwamen.

All-Russische wetenschappelijke en praktische conferenties met internationale deelname over ozontherapie

I - "OZON IN BIOLOGIE EN GENEESKUNDE" - 1992., N.Novgorod II - "OZON IN BIOLOGIE EN GENEESKUNDE" - 1995., N.Novgorod III - "OZON EN METHODEN VAN EFFERENTE THERAPIE" - 1998., N.Novgorod IV - "OZON EN METHODEN VAN EFFERENTE THERAPIE" - 2000., N.Novgorod V - "OZON IN BIOLOGIE EN GENEESKUNDE" - 2003., N.Novgorod VI - "OZON IN BIOLOGIE EN GENEESKUNDE" - 2005., N.Novgorod"I-conferentie over ozontherapie van de Aziatisch-Europese Unie van ozontherapeuten en fabrikanten van medische apparatuur" - 2006., Bolshoe Boldino, regio Nizjni Novgorod VII - "OZON IN BIOLOGIE EN GENEESKUNDE" - 2007., N.Novgorod U111 – "Ozon, reactieve zuurstofsoorten en methoden van intensieve zorg in de geneeskunde" - 2009, Nizhny Novgorod In 2000 vormde de Russische school voor ozontherapie eindelijk zijn eigen, anders dan de Europese, benadering van het gebruik van ozon als therapeutisch middel. De belangrijkste verschillen zijn het wijdverbreide gebruik van fysiologische zoutoplossing als ozondrager, het gebruik van aanzienlijk lagere concentraties en doses ozon, de ontwikkelde technologieën voor extracorporele verwerking van grote hoeveelheden bloed (geozoniseerde cardiopulmonale bypass), individuele keuze van doses en concentraties van ozon in systemische ozontherapie. De wens van de meeste Russische artsen om de laagste effectieve ozonconcentraties te gebruiken, weerspiegelt het basisprincipe van de geneeskunde - "doe geen kwaad". De veiligheid en effectiviteit van Russische methoden voor ozontherapie is herhaaldelijk onderbouwd en bewezen met betrekking tot verschillende medische gebieden. Als resultaat van vele jaren fundamenteel klinisch onderzoek hebben wetenschappers uit Nizjni Novgorod een onbekende regelmaat vastgesteld in de vorming van adaptieve mechanismen van het lichaam van zoogdieren onder systemische blootstelling aan lage therapeutische doses ozon, wat erin bestaat dat de trigger de effect van ozon op de pro- en antioxidantbalans van het lichaam en is te wijten aan een matige intensivering van de reacties van vrije radicalen, die op hun beurt de activiteit van de enzymatische en niet-enzymatische componenten van het antioxidant-afweersysteem verhogen ”(Kontorshchikova K.N., Peretyagin S.P.), waarvoor de auteurs een ontdekking ontvingen (Diploma nr. 309 van 16 mei 2006). In het werk van binnenlandse wetenschappers zijn nieuwe technologieën en aspecten van het gebruik van ozon voor therapeutische doeleinden ontwikkeld:

Wijdverbreid gebruik van zoutoplossing (0,9% NaCl-oplossing) als drager van opgeloste ozon
Het gebruik van relatief lage concentraties en doses ozon voor systemische blootstelling (intravasculaire en intra-intestinale toediening)
Intraossale infusies van geozoniseerde oplossingen
Intracoronaire toediening van geozoniseerde cardioplegische oplossingen
Totale extracorporale ozonbehandeling van grote hoeveelheden bloed tijdens cardiopulmonale bypass
Low flow ozontherapie
Intraportale toediening van geozoniseerde oplossingen
Het gebruik van ozon in het operatiegebied
Begeleiden van systemische ozontherapie met biochemische controlemethoden

In 2005-2007 voor het eerst in de wereldpraktijk in Rusland kreeg ozontherapie een officiële status op staatsniveau in de vorm van goedkeuring door het ministerie van Volksgezondheid en Sociale Ontwikkeling van de Russische Federatie van nieuwe medische technologieën voor het gebruik van ozon in dermatologie en cosmetologie, verloskunde en gynaecologie, en traumatologie. Momenteel wordt er in ons land actief gewerkt aan de verspreiding en introductie van de methode van ozontherapie. Analyse van de Russische en Europese ervaring met ozontherapie stelt ons in staat belangrijke conclusies te trekken:

Ozontherapie is een niet-medicamenteuze methode met therapeutisch effect waarmee positieve resultaten kunnen worden verkregen bij pathologie van verschillende oorsprong.
Het biologische effect van parenteraal toegediende ozon komt tot uiting op het niveau van lage concentraties en doses, wat gepaard gaat met klinisch uitgesproken positieve therapeutische effecten die een duidelijk gedefinieerde dosisafhankelijkheid hebben.
De ervaring van de Russische en Europese scholen voor ozontherapie toont aan dat het gebruik van ozon als therapeutisch middel de effectiviteit van medicamenteuze therapie aanzienlijk verhoogt en in sommige gevallen het mogelijk maakt om de farmacologische belasting voor de patiënt te vervangen of te verminderen. Tegen de achtergrond van ozontherapie worden de eigen zuurstofafhankelijke reacties en processen van het zieke organisme van de patiënt hersteld.
De technische mogelijkheden van moderne medische ozonizers met ultraprecieze doseringscapaciteiten maken het gebruik van ozon in het bereik van lage therapeutische concentraties vergelijkbaar met conventionele farmacologische middelen mogelijk.