Ozonforbindelse. De gunstige egenskapene til ozon

«Ozon er en uvurderlig gave fra Skaperen.
Dens unike egenskaper er enorme og ubegrensede.
Dette er ikke et farmasøytisk medikament – naturen selv tar seg av oss. En stor og uovertruffen kunstner og healer -
Doctor Nature - velsignet menneskeheten med gaven eksepsjonell hjelp og enestående velsignelse - Ozon"

Ozon, egenskaper, toksikologi og anvendelse. Rollen til planetens ozonskjold.

1 ozon. Generelle egenskaper

Ozon(fra annet - gresk.? ?? - lukt) er en allotrop modifikasjon av oksygen som består av triatomiske O3-molekyler. Under normale forhold er det en blå gass. Når den blir flytende, blir den til en indigo-farget væske. I fast form fremstår det som mørkeblå, nesten svarte krystaller.
Hovedtyngden av ozon i atmosfæren ligger i en høyde på 10 til 50 km med en maksimal konsentrasjon i en høyde på 20-25 km, og danner et lag kalt ozonosfæren.
Ozonosfæren reflekterer hard ultrafiolett stråling og beskytter levende organismer mot de skadelige effektene av stråling. Det var takket være dannelsen av ozon fra atmosfærisk oksygen at liv på land ble mulig.
Ozon ble først oppdaget i 1785 nederlandsk fysiker Martinus van Marum av den karakteristiske lukten som skaper effekten av friskhet, og de oksiderende egenskapene som luften får etter å ha passert "elektriske gnister" gjennom den. Imidlertid ble det ikke beskrevet som et nytt stoff, siden van Marum mente at denne effekten ble oppnådd ved dannelsen av en spesiell "elektrisk materie".
Begrepet "ozon" (fra det greske ordet for "lukte") ble foreslått av en tysk kjemiker H. F. Sheinbein i 1840. Det ble introdusert i ordbøker på slutten av 1800-tallet. Mange kilder prioriterer oppdagelsen av ozon av H. F. Scheinben, og daterer denne hendelsen til 1839.

2 Å være i naturen. Hovedmetoder for å skaffe

I naturen dannes ozon fra molekylært oksygen (O2) under tordenvær eller under påvirkning av ultrafiolett stråling. Dette er spesielt merkbart på steder rike på oksygen: i en skog, i et kystområde eller i nærheten av en foss. Når du treffer solstråler, i en dråpe vann omdannes oksygen til ozon. Ozon desinfiserer luften, oksiderer urenheter av forskjellige stoffer, og gir en behagelig friskhet - lukten av et tordenvær. Ozon reagerer med de fleste organiske og uorganiske stoffer, som et resultat dannes oksygen, vann, karbonoksider og høyere oksider av andre grunnstoffer. Alle disse produktene er helt ufarlige og er konstant tilstede i ren naturlig luft.
Ozon dannes i et gassmiljø som inneholder oksygen hvis det oppstår forhold der oksygenet dissosieres til atomer. Dette er mulig i alle former for elektrisk utladning: glød, lysbue, gnist, korona, overflate, barriere, elektrodeløs, etc. Hovedårsaken til dissosiasjon er kollisjonen av molekylært oksygen med elektroner akselerert i et elektrisk felt.
I tillegg til utslippet forårsaker UV-stråling dissosiasjon av oksygen. Ozon produseres også ved elektrolyse av vann.
Ozonproduksjon
Ozon dannes av oksygen. Det er flere måter å produsere ozon på, de vanligste er: elektrolytisk, fotokjemisk og elektrosyntese i gassutladningsplasma. For å unngå uønskede oksider er det å foretrekke å produsere ozon fra rent medisinsk oksygen ved hjelp av elektrosyntese. Konsentrasjonen av den resulterende ozon-oksygenblandingen i slike enheter er lett å variere - enten ved å stille inn en viss kraft til den elektriske utladningen, eller ved å regulere strømmen av innkommende oksygen (jo raskere oksygenet passerer gjennom ozonatoren, jo mindre ozon er dannet).
Fotokjemisk metode
Den fotokjemiske metoden for å produsere ozon er den vanligste metoden i naturen. Ozon dannes når et oksygenmolekyl dissosieres under påvirkning av kortbølget UV-stråling. Denne metoden produserer ikke høykonsentrasjon av ozon. Enheter basert på denne metoden har blitt utbredt for laboratorieformål, i medisin og næringsmiddelindustrien.
Elektrolytisk syntesemetode.
Den første omtale av ozondannelse i elektrolytiske prosesser går tilbake til 1907. Den elektrolytiske metoden for ozonsyntese utføres i spesielle elektrolyseceller. Løsninger av forskjellige syrer og deres salter (H2SO4, HClO4, NaClO4, KClO4) brukes som elektrolytter. Dannelsen av ozon skjer på grunn av nedbrytning av vann og dannelse av atomært oksygen, som, når det tilsettes et oksygenmolekyl, danner ozon og et hydrogenmolekyl. Denne metoden produserer konsentrert ozon, men den er svært energikrevende og er derfor lite brukt.
H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-
med mulig mellomdannelse av ioner eller radikaler.
Elektrosyntese ozon er mest utbredt. Denne metoden kombinerer evnen til å oppnå høye konsentrasjoner av ozon med høy produktivitet og relativt lave energikostnader.
Som et resultat av en rekke studier på bruken ulike typer gassutladning for elektrosyntese av ozon, enheter som bruker tre former for utladning har blitt utbredt:
1 Barriereutslipp;
2 Overflateutslipp;
3 Pulsutladning.
Dannelse av ozon under påvirkning av ioniserende stråling.
Ozon dannes i en rekke prosesser ledsaget av eksitasjon av et oksygenmolekyl enten ved lys eller elektrisk felt. Når oksygen bestråles med ioniserende stråling, kan det også oppstå eksiterte molekyler, og ozondannelse observeres
Dannelse av ozon i et mikrobølgefelt.
Når en strøm av oksygen ble ført gjennom et mikrobølgefelt, ble det observert ozondannelse. Denne prosessen er lite studert, selv om generatorer basert på dette fenomenet ofte brukes i laboratoriepraksis.

3 Fysiske og kjemiske egenskaper til ozon.

Fysiske egenskaper:

Molekylvekt - 47,998 g/mol.

Gasstetthet ved normale forhold- 2,1445 kg/m?. Relativ tetthet gass for oksygen 1,5; med fly - 1,62 (1,658).

Væsketetthet ved 183 °C - 1,71 kg/m?

Kokepunkt - 111,9 °C. Flytende ozon er mørk lilla i fargen. I gassform har ozon en blåaktig fargetone, merkbar når luften inneholder 15-20 % ozon.

Smeltepunkt - -197,2 ± 0,2 °C (vanligvis gitt? 251,4 °C er feil, siden bestemmelsen ikke tok hensyn til ozons større evne til å underkjøle). I fast tilstand- svart med lilla glans.

Løselighet i vann ved 0 °C - 0,394 kg/m? (0,494 l/kg), den er 10 ganger høyere sammenlignet med oksygen.

I gassform er ozon diamagnetisk, i flytende tilstand er det svakt paramagnetisk.

Lukten er skarp, spesifikk "metallisk" (ifølge Mendeleev - "lukten av kreps"). Ved høye konsentrasjoner lukter det klor. Lukten er merkbar selv når den fortynnes 1: 100 000.

Kjemiske egenskaper:
Ozon er et kraftig oksidasjonsmiddel , mye mer reaktivt enn diatomisk oksygen. Oksiderer nesten alt metaller (unntatt gull, platina og iridium) til det høyeste oksidasjonstilstander. Oksiderer mange ikke-metaller. Reaksjonsproduktet er hovedsakelig oksygen.
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 øker graden av oksidasjon av oksider:
NO + O 3 > NO 2 + O 2
Denne reaksjonen er ledsagetkjemiluminescens. Nitrogendioksid kan oksideres til nitrogentrioksid:
NO 2 + O 3 > NO 3 + O 2
med dannelse av salpetersyreanhydrid N 2 O 5:
NO 2 + NO 3 > N 2 O 5
Ozon reagerer med karbon ved normal temperatur med formasjonenkarbondioksid:
C + 2 O 3 > CO 2 + 2 O 2
Ozon reagerer ikke med ammoniumsalter, men reagerer med ammoniakk for å danne ammoniumnitrat:
2 NH 3 + 4 O 3 > NH 4 NO 3 + 4 O 2 + H 2 O
Ozon reagerer med sulfider for å danne sulfater:
PbS + 4O 3 > PbSO 4 + 4O 2
Ved hjelp av ozon kan du få Svovelsyre som fra grunnskolen svovel og svoveldioksid:
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 tre oksygenatomene i ozon kan reagere separat i reaksjonen tinnklorid med saltsyre og ozon:
3 SnCl 2 + 6 HCl + O 3 > 3 SnCl 4 + 3 H 2 O
I gassfasen samhandler ozon med hydrogensulfid m med dannelse av svoveldioksid:
H 2 S + O 3 > SO 2 + H 2 O
I en vandig løsning foregår to konkurrerende reaksjoner med hydrogensulfid, en med dannelse av elementært svovel, den andre med dannelse av svovelsyre:
H 2 S + O 3 > S + O 2 + H 2 O
3 H 2 S + 4 O 3 > 3 H 2 SO 4
Behandling av løsningen med ozon jod i kaldt vannfritt perklorsyre kan fås Jod(III)perklorat:
I 2 + 6 HClO 4 + O 3 > 2 I(ClO 4) 3 + 3 H 2 O
Fast nitrilperklorat kan oppnås ved omsetning av gassformig NO 2, ClO 2 og O 3:
2 NO 2 + 2 ClO 2 + 2 O 3 > 2 NO 2 ClO 4 + O 2
Ozon kan delta i reaksjoner brennende , mens forbrenningstemperaturer er høyere enn med diatomisk oksygen:
3 C 4 N 2 + 4 O 3 > 12 CO + 3 N 2
Ozon kan reagere ved lave temperaturer. Ved 77 K (?196 °C) reagerer atomært hydrogen med ozon og danner et superoksidradikal med dimerisering av sistnevnte:
H + O 3 > HO 2 + O
2 HO 2 > H 2 O 2 + O 2

5 Hovedbruksområder.

Etter oppdagelsen av ozon ble dens viktigste egenskap umiddelbart notert - dens enorme oksidasjonsevne, betydelig overlegen oksygen. Derfor er det ikke overraskende at ozon begynte å bli brukt til å bekjempe mikroorganismer.
I 1881, i en bok om difteri, anbefalte Dr. Kellogg bruken som et desinfeksjonsmiddel. Men en reell revolusjon i bruken av ozon for sterilisering skjedde etter patentering og starten på masseproduksjon av ozongeneratorer - forgjengerne til ozonsterilisatorer. Til midten av 19århundrer var forsøk på å lage slike generatorer mislykket. Det antas at det første eksemplet ble skapt av Werner von Siemens i 1857. Det tok imidlertid ytterligere 29 år å patentere en industriell ozongenerator som oppfylte visse krav. Patentet på oppfinnelsen hans tilhører Nikola Tesla. I 1900 begynte han å produsere dette produktet for medisin.
Siden den gang har flere retninger for bruk av ozon begynt å utvikle seg - desinfeksjon, sterilisering og behandling.
Under sterilisering ødelegges mikroorganismer ved å mette et lukket volum med ozon der medisinske instrumenter, enheter og enheter er plassert. Under behandlingen brukes ozonisert vann, vandige løsninger og ozon-oksygenblanding. For desinfeksjon av lokaler, beholdere, rørledninger - ozon-luft eller ozon-oksygenblandinger.
Alle tre metodene har én ubestridelig fordel: ozon har en rask og effektiv effekt
Eksponeringstiden for ozon for enkelte typer mikroorganismer måles i sekunder. Når det gjelder steriliseringskvalitet og noen tekniske egenskaper, er moderne ozonsterilisatorer overlegne ultrafiolette, tørrvarmeovner, dampautoklaver, væske- og gasssterilisering. Behandling med ozon lar deg smertefritt og svært effektivt ødelegge mikroorganismer som har penetrert menneskelige organer og vev. Dette ble mulig også fordi kroppen vår, i motsetning til bakterier, har et ganske kraftig antioksidantforsvarssystem. Når de utsettes for visse konsentrasjoner av ozon i en begrenset periode, forblir cellene i kroppen vår tilstrekkelig motstandsdyktige mot dannelsen av uønskede aggressive produkter.
Ozon har en positiv effekt på metabolismen av lever og nyrer, støtter funksjonen til hjertemuskelen, reduserer respirasjonsfrekvensen og øker tidalvolum. Den positive effekten av ozon på personer med sykdommer i det kardiovaskulære systemet (nivået av kolesterol i blodet reduseres, risikoen for blodpropp reduseres, og prosessen med celle-"puste" aktiveres).
Ozonterapi i siste årene Det er ganske mye brukt i gynekologi, terapi, kirurgi, proktologi, urologi, oftalmologi, odontologi og andre områder av medisin.
Ozon er mye brukt i kjemisk industri.
Ozon spiller en spesiell rolle i næringsmiddelindustrien. Et svært desinfiserende og kjemisk trygt middel, det brukes til å forhindre biologisk vekst av uønskede organismer i mat- og matforedlingsutstyr. Ozon har evnen til å drepe mikroorganismer uten å skape nye skadelige kjemikalier.
Den vanligste søknaden er for vannrensing. I 1907 ble det første vannozoneringsanlegget bygget i byen Bon Voyage (Frankrike), som behandlet 22 500 kubikkmeter vann fra Vazubi-elven per dag for behovene til byen Nice. I 1911 ble en ozoneringsstasjon satt i drift drikkevann i St. Petersburg. I 1916 var det allerede 49 installasjoner for ozonisering av drikkevann.
I 1977 var det mer enn 1000 installasjoner over hele verden. For tiden er 95 % av drikkevannet i Europa behandlet med ozon. I USA er prosessen med å konvertere fra klorering til ozonering i gang. Det er flere store stasjoner i Russland (i Moskva, Nizhny Novgorod og en rekke andre byer). Det er vedtatt programmer for å konvertere flere andre store vannbehandlingsanlegg til ozonering.
Bredt utvalg av ozonapplikasjoner V jordbruk : planteproduksjon, husdyrhold, fiskeoppdrett, fôrproduksjon og matlagring, bestemmer mye av ozonteknologier, som kan deles inn i to store områder. Den første har som mål å stimulere den vitale aktiviteten til levende organismer. Til dette formålet brukes ozonkonsentrasjoner på MPC-nivå, for eksempel sanitæranlegget med dyr og planter for å forbedre oppholdets komfort. Den andre retningen er relatert til undertrykkelse av den vitale aktiviteten til skadelige organismer eller eliminering av skadelige forurensninger fra den omkringliggende atmosfæren og hydrosfæren. Ozonkonsentrasjoner i dette tilfellet overstiger langt MPC-verdiene. Slike teknologier inkluderer desinfeksjon av beholdere og lokaler, rensing av gassutslipp fra fjørfefarmer og svinestier, nøytralisering avløpsvann landbruksbedrifter etc.

5 Ozon i atmosfæren. Ozonlaget er jordens ultrafiolette skjold

Ozonlaget begynner i høyder på omtrent 8 km over polene (eller 17 km over ekvator) og strekker seg oppover til høyder på omtrent 50 km. Ozontettheten er imidlertid veldig lav, og hvis du komprimerer den til den tettheten luft har ved jordoverflaten, vil ikke tykkelsen på ozonlaget overstige 3,5 mm. Ozon dannes når ultrafiolett stråling fra solen bombarderer oksygenmolekyler (O22 -> O3).

5.1 Studie av ozonlaget. Årsaker til dens ødeleggelse.

Siden begynnelsen av det 20. århundre har forskere overvåket tilstanden til ozonlaget i atmosfæren. Nå forstår alle at stratosfærisk ozon er et slags naturlig filter som hindrer hard kosmisk stråling - ultrafiolett-B - i å trenge inn i de nedre lagene av atmosfæren.
Siden slutten av 70-tallet begynte forskere å merke seg den jevne utarmingen av ozonlaget. Ulike grunner føre til utarming av ozonlaget. Blant dem er det naturlige, for eksempel vulkanutbrudd. Det er for eksempel kjent at dette gir utslipp av gasser som inneholder svovelforbindelser, som reagerer med andre gasser i luften og danner sulfater som ødelegger ozonlaget. Men menneskeskapte påvirkninger har mye større påvirkning på stratosfærisk ozon, d.v.s. menneskelig aktivitet. Og det er mangfoldig.Bruk av forbindelser som KFK, metylbromid, haloner og ozonnedbrytende løsningsmidler i økonomiske aktiviteter fører også til utarming av ozonlaget. Klorfluorkarboner (KFK) eller andre ODS frigjort av mennesker i atmosfæren når stratosfæren, hvor molekylene deres mister kloratomer når de utsettes for kortbølget ultrafiolett stråling fra solen. Aggressivt klor begynner å bryte ned ozonmolekylene etter hverandre, uten å gjennomgå noen endringer. Levetiden til ulike KFK i atmosfæren varierer fra 74 til 111 år. Beregninger har vist at i løpet av denne tiden er ett kloratom i stand til å omdanne 100 000 ozonmolekyler til oksygen. Imidlertid blir ozonlaget også ødelagt av jetfly og noen romrakettoppskytinger.
Når vi studerer problemet med ozonlaget, har vitenskapen vist seg å være overraskende kortsiktig. Siden 1975 begynte innholdet av stratosfærisk ozon over Antarktis i vårmånedene å synke merkbart. På midten av 1980-tallet hadde konsentrasjonen allerede sunket med 40 %. Det var fullt mulig å snakke om dannelsen av et ozonhull. Dens størrelse nådde omtrent på størrelse med USA. Samtidig dukket det opp enda svakere hull - med en reduksjon i ozonkonsentrasjon med 1,5-2,5% - hull i nærheten Nordpolen og videre sørover. Kanten på en av dem svevde til og med over St. Petersburg.
Men selv i første halvdel av 1980-tallet fortsatte noen forskere å male et rosenrødt syn, og spådde en reduksjon i stratosfærisk ozon med bare 1-2%, og deretter om nesten 70-100 år.
I 1985 publiserte britiske forskere en artikkel som sa at hver vår siden 1980 har det dannet seg betydelige områder med redusert total ozon over Antarktis. Det viste seg at diameteren er over 1000 kilometer, området er omtrent 9 millioner kvadratkilometer. Journalister gjorde dette resultatet til en sensasjon ved å kunngjøre eksistensen av et "ozonhull" over Antarktis. I dag er det vanlig å klassifisere ozonavvik som "ozonhull" hvis ozonmangelen overstiger 30 %.
5.2 Konsekvenser av ødeleggelse av ozonlaget.

Ozonlaget beskytter livet på jorden mot skadelig ultrafiolett stråling fra solen.
Uttynningen av dette laget kan føre til alvorlige konsekvenser for menneskeheten. Ozoninnholdet i atmosfæren er mindre enn 0,0001 %, men det er ozon som fullstendig absorberer hard ultrafiolett stråling fra solen med bølgelengde l<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280
Et fall i ozonkonsentrasjon på 1 % fører i gjennomsnitt til en økning i intensiteten av hard ultrafiolett stråling på jordoverflaten med 2 %. Denne vurderingen bekreftes av målinger tatt i Antarktis (men på grunn av solens lave posisjon er intensiteten av ultrafiolett stråling i Antarktis fortsatt lavere enn på middels breddegrader).
I sin effekt på levende organismer er hard ultrafiolett nær ioniserende stråling, men på grunn av sin lengre bølgelengde enn g-stråling er den ikke i stand til å trenge dypt inn i vev, og påvirker derfor bare overfladiske organer. Hardt ultrafiolett lys har nok energi til å ødelegge DNA og andre organiske molekyler.
Ifølge leger forårsaker hver prosentandel av ozon tapt globalt opptil 150 tusen ekstra tilfeller av blindhet på grunn av grå stær, forårsaker et 4% hopp i spredningen av hudkreft, og øker betydelig antall sykdommer forårsaket av et svekket menneskelig immunsystem. Mennesker på den nordlige halvkule med lys hud har størst risiko.
Det er allerede en merkbar økning i forekomsten av hudkreft over hele verden, men et betydelig antall andre faktorer (for eksempel den økte populariteten til soling, som fører til det faktum at folk tilbringer mer tid i solen, og dermed får en større dose UV-stråling) tillater oss ikke å gi et definitivt utsagn om at nedgangen i ozoninnholdet er skylden. Hard ultrafiolett stråling absorberes dårlig av vann og utgjør derfor en stor fare for marine økosystemer. Eksperimenter har vist at plankton som lever i det nærliggende laget kan bli alvorlig skadet og til og med dø fullstendig når intensiteten av hard UV øker. Plankton er i bunnen av næringskjedene til nesten alle marine økosystemer, så uten å overdrive kan vi si at nesten alt liv i overflatelagene i hav og hav kan forsvinne. Planter er mindre følsomme for hard UV, men hvis dosen økes, kan de også lide. Dersom ozoninnholdet i atmosfæren synker betydelig, vil menneskeheten lett finne en måte å beskytte seg mot hard UV-stråling, men risikerer samtidig å dø av sult.

5.3 Tiltak for å bevare og gjenopprette ozonlaget

Mange land rundt om i verden utvikler og implementerer tiltak for å implementere Wien-konvensjonene for beskyttelse av ozonlaget og Montreal-protokollen om stoffer som bryter ned ozonlaget.
Montreal-protokollen: den første globale miljøavtalen for å oppnå universell ratifisering og verdensomspennende deltakelse av 196 land. Montreal-protokollen ble signert 16. september 1987. Deretter, på initiativ fra FN, begynte denne dagen å bli feiret som Ozonlagets beskyttelsesdag. Ved utgangen av 2009 hadde aktiviteter utført under Montreal-protokollen resultert i eliminering av 98 % av stoffene som bryter ned ozonlaget. En annen viktig prestasjon av Montreal-protokollen var at land i nær fremtid ble pålagt å stoppe produksjonen og forbruket av klorfluorkarboner, haloner, karbontetraklorid og andre hydrogenerte forbindelser som ødelegger ozonlaget. Alle disse stoffene er samlet under ett navn - ozonreduserende stoffer (heretter kalt ODS).
Uten Montreal-protokollen og Wien-konvensjonen vil atmosfæriske nivåer av ODS øke ti ganger innen 2050, noe som fører til 20 millioner tilfeller av hudkreft og 130 millioner tilfeller av grå stær, for ikke å snakke om skade på menneskets immunsystem, dyreliv og jordbruk. Vi vet nå også at noen av disse gassene har innvirkning på klimaendringene. Etter noen estimater har elimineringen av ODS siden 1990 bidratt til å bremse den globale oppvarmingen med 7-12 år, og hver dollar brukt på ozon har resultert i fordeler i andre områder av miljøet. Selv med rask og avgjørende handling fra regjeringer under Montreal-protokollen, vil fullstendig restaurering av jordens beskyttende lag ta ytterligere 40-50 år.
I følge internasjonale avtaler vil industrialiserte land fullstendig stoppe produksjonen av freoner og karbontetraklorid, som også ødelegger ozon, og utviklingsland - innen 2010. Russland, på grunn av den vanskelige finansielle og økonomiske situasjonen, ba om en forsinkelse på 3–4 år. Medlemslandene i Montreal-protokollen om stoffer som bryter ned ozonlaget ble på et møte i Qatar enige om å bevilge totalt 490 millioner dollar innen tre år Andre trinn bør bli forbud mot produksjon av metylbromider og hydrofreoner. Produksjonsnivået til førstnevnte i industrialiserte land har vært frosset siden 1996, og hydrofreoner er fullstendig faset ut innen 2030. Imidlertid har utviklingsland ennå ikke forpliktet seg til å kontrollere disse kjemiske stoffene.
En engelsk miljøgruppe kalt Help the Ozone håper å gjenopprette ozonlaget over Antarktis ved å skyte ut spesielle ballonger med ozonproduksjonsenheter. En av forfatterne av dette prosjektet sa at ozonisatorer, drevet av solcellepaneler, ville bli installert på hundrevis av ballonger fylt med hydrogen eller helium.
For flere år siden ble det utviklet en teknologi for å erstatte freon med spesiallaget propan. Nå har industrien allerede redusert produksjonen av aerosoler ved bruk av freoner med en tredjedel. I EEC-landene er det planlagt et fullstendig opphør av bruken av freoner i husholdningskjemiske fabrikker mv.
osv.............

Ozon er en kjemisk gass som er et sterkt oksidasjonsmiddel. Hvilke egenskaper har gassen, og til hvilke formål produseres den?

Generell informasjon

Ozon ble først oppdaget i 1785 av den nederlandske fysikeren M. van Marum. Han la merke til at når elektriske utladninger føres gjennom luften, får luften en bestemt lukt. Imidlertid ble begrepet "ozon" laget senere av den tyske kjemikeren H. F. Schönbein i 1840.

Ris. 1. H. F. Shenbein.

Formelen for ozon er O 3, det vil si at ozon består av tre oksygenmolekyler. Ozon er en allotrop modifikasjon av oksygen. О 3 er en gass av lyseblå farge, med en karakteristisk lukt, ustabil, giftig. Ved en temperatur på -111,9 grader blir denne gassen flytende. Løseligheten til ozon i vann er større enn oksygen: 100 volumer vann løser opp 49 volumer ozon.

Ris. 2. Ozonformel.

Dette stoffet dannes i atmosfæren under elektriske utladninger. Ozonlaget i stratosfæren (25 km fra overflaten) absorberer ultrafiolett stråling, som er farlig for alle levende organismer.

Ozon er et sterkt oksidasjonsmiddel, enda sterkere enn oksygen. Den er i stand til å oksidere metaller som gull og platina.

Den spesielle kjemiske aktiviteten til ozon forklares med at molekylet lett brytes ned til et oksygenmolekyl og atomært oksygen. Det resulterende atomære oksygenet reagerer mer aktivt med stoffer enn molekylært oksygen.

Ozon er i stand til å frigjøre jod fra en løsning av kaliumjodid:

2Kl+2H20+O3 =I2+2KOH+O2

Papir dynket i kaliumjodid og stivelse i luft som inneholder ozon blir blått. Denne reaksjonen brukes til å oppdage ozon.

I 1860 beviste forskerne Andrews og Tait eksperimentelt, ved bruk av et glassrør med en trykkmåler fylt med rent oksygen, at når oksygen omdannes til ozon, synker gassvolumet.

Produksjon og bruk av ozon

Ozon produseres ved virkningen av elektriske utladninger på oksygen i ozonisatorer.

Ozon brukes til å desinfisere drikkevann, til å nøytralisere industrielt avløpsvann og i medisin som et desinfeksjonsmiddel. Akkurat som klorering har ozonering en desinfiserende effekt, men fordelen er at det ved bruk av ozon ikke dannes giftstoffer i det behandlede vannet. Ozon er også effektivt mot mugg og bakterier.

Ris. 3. Ozonering.

Ved akutt forgiftning påvirker ozon luftveiene, irriterer slimhinnene i øynene og forårsaker hodepine. Ozontoksisiteten øker kraftig ved samtidig eksponering for nitrogenoksider.

Hva har vi lært?

Ozon er en gass som ble oppdaget på slutten av 1700-tallet, og fikk sitt moderne navn først på midten av 1800-tallet. I motsetning til oksygen har denne gassen en karakteristisk lukt og er lyseblå i fargen.

Introduksjon

Ozon (O 3) er en triatomisk modifikasjon av oksygen (O 2), som under normale forhold er en gass. Ozon er et veldig sterkt oksidasjonsmiddel, så dets reaksjoner er vanligvis veldig raske og fullstendige. De viktigste fordelene ved å bruke ozon til behandling av drikkevann er inneholdt i dens natur: Resultatet av reaksjonen er bare oksygen og oksidasjonsprodukter. Det produseres ikke skadelige biprodukter som organokloriner.

Den blåaktige gassen ozon (O3) har en karakteristisk lukt. Ozonmolekylet er ustabilt. På grunn av egenskapen til selvdesintegrasjon er ozon et sterkt oksidasjonsmiddel og det mest effektive middelet for rengjøring og desinfisering av vann og luft. Sterke oksiderende egenskaper gjør det mulig å bruke ozon til industrielle formål for å produsere mange organiske stoffer, til bleking av papir, oljer, etc. Ozon er mye brukt for å fjerne mangan og jern, forbedre smaken, eliminere farge og lukt og fjerne organiske forbindelser som er skadelige for miljøet. Det dreper mikroorganismer, og det er grunnen til at ozon brukes til å rense vann og luft. Installasjoner for vannrensing og luftozonering har blitt utbredt ikke bare i industrien, men også i hverdagen.

Ozon er en permanent bestanddel av jordens atmosfære og spiller en viktig rolle for å opprettholde liv på den. I overflatelagene av jordens atmosfære øker konsentrasjonen av ozon kraftig. Den generelle tilstanden til ozon i atmosfæren er variabel og svinger avhengig av årstidene. Atmosfærisk ozon spiller en nøkkelrolle i å støtte livet på jorden. Det beskytter jorden mot de skadelige effektene av en viss rolle av solstråling, og bidrar dermed til å bevare liv på planeten.

Dermed er det nødvendig å finne ut hvilke effekter ozon kan ha på biologisk vev.

Generelle egenskaper til ozon

Ozon er en allotrop modifikasjon av oksygen som består av triatomiske O 3 molekyler. Molekylet er diamagnetisk og har en kantete form. Bindingen i molekylet er delokalisert, tresentrert

Strukturen til ozonmolekylet kan skildres på forskjellige måter. For eksempel en kombinasjon av to ekstreme (eller resonante) strukturer. Hver av disse strukturene eksisterer ikke i virkeligheten (det er som en "blåkopi" av et molekyl), og et ekte molekyl er en mellomting mellom to resonansstrukturer.

Ris. 1 Strukturen til ozon

Begge O-O-bindingene i ozonmolekylet har samme lengde på 1,272 Ångstrøm. Vinkelen mellom bindingene er 116,78°. Sentralt oksygenatom sp²-hybridisert, har ett enslig elektronpar. Molekylet er polart, dipolmoment 0,5337 D.

Naturen til de kjemiske bindingene i ozon bestemmer dens ustabilitet (etter en viss tid omdannes ozon spontant til oksygen: 2O3 -> 3O2) og høy oksidasjonsevne (ozon er i stand til en rekke reaksjoner der molekylært oksygen ikke kommer inn). Den oksidative effekten av ozon på organiske stoffer er assosiert med dannelsen av radikaler: RH+ O3 RО2 +OH

Disse radikalene setter i gang radikale kjedereaksjoner med bioorganiske molekyler (lipider, proteiner, nukleinsyrer), som fører til celledød. Bruken av ozon for å sterilisere drikkevann er basert på dets evne til å drepe mikrober. Ozon er også viktig for høyere organismer. Langvarig eksponering for en atmosfære som inneholder ozon (for eksempel i fysioterapirom og kvartsbestråling) kan forårsake alvorlig skade på nervesystemet. Derfor er ozon i store doser en giftig gass. Maksimal tillatt konsentrasjon i luften i arbeidsområdet er 0,0001 mg/liter. Ozonforurensning av luften oppstår under ozonering av vann, på grunn av dets lave løselighet.

Oppdagelseshistorie

Ozon ble først oppdaget i 1785 av den nederlandske fysikeren M. van Marum på grunn av den karakteristiske lukten og oksiderende egenskaper som luft får etter at elektriske gnister passerer gjennom den, samt dens evne til å virke på kvikksølv ved vanlige temperaturer, som følge av som den mister sin glans og begynner å feste seg til glass. Imidlertid ble det ikke beskrevet som et nytt stoff van Marum mente at en spesiell "elektrisk materie" ble dannet.

Periode ozon ble foreslått av den tyske kjemikeren H. F. Schönbein i 1840 for sine luktende egenskaper, og kom inn i ordbøker på slutten av 1800-tallet. Mange kilder prioriterer oppdagelsen av ozon i 1839. I 1840 demonstrerte Schönbein ozonens evne til å fortrenge jod fra kaliumjodid:

Det faktum at volumet av gass avtar når oksygen omdannes til ozon ble eksperimentelt bevist av Andrews og Tat ved å bruke et glassrør med en trykkmåler fylt med rent oksygen, med platinatråder loddet inn for å produsere en elektrisk utladning.

Fysiske egenskaper.

Ozon er en blå gass som kan sees gjennom et betydelig lag, opptil 1 meter tykt, av ozonisert oksygen. I fast tilstand er ozon svart i fargen med en fiolett fargetone. Flytende ozon har en dyp blå farge; gjennomsiktig i et lag som ikke overstiger 2 mm. tykkelse; ganske slitesterk.

Egenskaper:

§ Molekylvekt - 48 a.m.u.

§ Gasstetthet under normale forhold er 2,1445 g/dm³. Relativ gasstetthet for oksygen 1,5; med fly - 1,62

§ Væsketetthet ved −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Kokepunkt - −111,9 °C. (for flytende ozon - 106 °C.)

§ Smeltepunkt - -197,2 ± 0,2 °C (smeltepunktet vanligvis gitt til -251,4 °C er feil, siden bestemmelsen ikke tok hensyn til ozons større evne til å underkjøle).

§ Løselighet i vann ved 0 °C er 0,394 kg/m³ (0,494 l/kg), den er 10 ganger høyere enn oksygen.

§ IN gassformig tilstand Ozon er diamagnetisk; i væske er det svakt paramagnetisk.

§ Lukten er skarp, spesifikk "metallisk" (ifølge Mendeleev - "lukten av kreps"). Ved høye konsentrasjoner lukter det klor. Lukten er merkbar selv når den fortynnes 1: 100 000.

Kjemiske egenskaper.

De kjemiske egenskapene til ozon bestemmes av dets høye evne til å oksidere.

O 3-molekylet er ustabilt og ved tilstrekkelige konsentrasjoner i luften under normale forhold, blir det spontant til O 2 i løpet av noen få titalls minutter med frigjøring av varme. Økende temperatur og synkende trykk øker overgangshastigheten til diatomisk tilstand. Ved høye konsentrasjoner kan overgangen være eksplosiv.

Ozon er et kraftig oksidasjonsmiddel, mye mer reaktivt enn diatomisk oksygen. Oksiderer nesten alle metaller (unntatt gull, platina og iridium) til deres høyeste oksidasjonstilstand.

Egenskaper:

1) Oksiderer mange ikke-metaller:

2) Ozon øker graden av oksidasjon av oksider:

3) Ozon reagerer med karbon ved normal temperatur og danner karbondioksid:

4) Ozon reagerer ikke med ammoniumsalter, men reagerer med ammoniakk for å danne ammoniumnitrat:

5) Ozon reagerer med sulfider for å danne sulfater:

6) Ved å bruke ozon kan du få svovelsyre fra både elementært svovel og svoveldioksid:

7) Alle tre oksygenatomene i ozon kan reagere separat i reaksjonen av tinnklorid med saltsyre og ozon:

8) I gassfasen reagerer ozon med hydrogensulfid for å danne svoveldioksid:

15) Ozon kan brukes til å fjerne mangan fra vann for å danne et bunnfall som kan separeres ved filtrering:

16) Ozon omdanner giftige cyanider til mindre farlige cyanater:

17) Ozon kan spalte urea fullstendig

Metoder for å produsere ozon

Ozon dannes i mange prosesser ledsaget av frigjøring av atomært oksygen, for eksempel under dekomponering av peroksider, oksidasjon av fosfor, etc. I industrien oppnås det fra luft eller oksygen i ozonisatorer ved virkningen av en elektrisk utladning. O3 blir lettere flytende enn O2, og derfor er det lett å skille dem. Ozon for ozonterapi i medisin oppnås kun fra rent oksygen. Når luft bestråles med hard ultrafiolett stråling, dannes det ozon. Den samme prosessen skjer i de øvre lagene av atmosfæren, hvor ozonlaget dannes og opprettholdes under påvirkning av solstråling.

Introduksjon

Ozon er et enkelt stoff, en allotrop modifikasjon av oksygen. I motsetning til oksygen består ozonmolekylet av tre atomer. Under vanlige forhold er det en skarpt luktende, eksplosiv gass som er blå i fargen og har sterke oksiderende egenskaper.

Dermed er det nødvendig å finne ut hvilke effekter ozon kan ha på biologisk vev.

Generelle egenskaper til ozon

Ozon er en allotrop modifikasjon av oksygen som består av triatomiske O 3 molekyler. Molekylet er diamagnetisk og har en kantete form. Bindingen i molekylet er delokalisert, tresentrert.

Ris. 1 Strukturen til ozon

Oppdagelseshistorie.

Fysiske egenskaper.

Egenskaper:

§ Molekylvekt - 48 a.m.u.

§ Gasstetthet under normale forhold er 2,1445 g/dm³. Relativ gasstetthet for oksygen 1,5; med fly - 1,62

§ Væsketetthet ved −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Kokepunkt - −111,9 °C. (for flytende ozon - 106 °C.)

§ Smeltepunkt - -197,2 ± 0,2 °C (smeltepunktet vanligvis gitt til -251,4 °C er feil, siden bestemmelsen ikke tok hensyn til ozons større evne til å underkjøle).

§ Løselighet i vann ved 0 °C er 0,394 kg/m³ (0,494 l/kg), den er 10 ganger høyere enn oksygen.

§ I gassform er ozon diamagnetisk, i flytende tilstand er det svakt paramagnetisk.

§ Lukten er skarp, spesifikk "metallisk" (ifølge Mendeleev - "lukten av kreps"). Ved høye konsentrasjoner lukter det klor. Lukten er merkbar selv når den fortynnes 1: 100 000.

Kjemiske egenskaper.

De kjemiske egenskapene til ozon bestemmes av dets høye evne til å oksidere.

Egenskaper:

§ Oksidasjon av metaller

§ Oksidasjon av ikke-metaller

§ Interaksjon med oksider

§ Forbrenning

§ Dannelse av ozonider

Metoder for å produsere ozon

OZON (O 3) er en allotropisk modifikasjon av oksygen dets molekyl består av tre oksygenatomer og kan eksistere i alle tre aggregeringstilstander. Ozonmolekylet har en vinkelstruktur i form av en likebenet trekant med en apex på 127 o. Det dannes imidlertid ikke en lukket trekant, og molekylet har strukturen til en kjede med 3 oksygenatomer med en avstand mellom dem på 0,224 nm. I følge denne molekylstrukturen er dipolmomentet 0,55 debye. Den elektroniske strukturen til ozonmolekylet inneholder 18 elektroner, som danner et mesomerisk stabilt system som eksisterer i ulike grensetilstander. De ioniske grensestrukturene gjenspeiler dipol-naturen til ozonmolekylet og forklarer dets spesifikke reaksjonsoppførsel sammenlignet med oksygen, som danner et radikal med to uparrede elektroner. Ozonmolekylet består av tre oksygenatomer. Den kjemiske formelen til denne gassen er O 3 Reaksjonen ved ozondannelse: 3O 2 + 68 kcal/mol (285 kJ/mol) ⇄ 2O 3 Molekylvekten til ozon er 48 Ved romtemperatur er ozon en fargeløs gass med en karakteristikk lukt. Lukten av ozon kjennes ved en konsentrasjon på 10 -7 M. I flytende tilstand er ozon en mørkeblå farge med et smeltepunkt på -192,50 C. Fast ozon er svarte krystaller med et kokepunkt på -111,9 C. Ved en temperatur på 0 grader. og 1 atm. = 101,3 kPa ozontetthet er 2,143 g/l. I gassform er ozon diamagnetisk og presses ut av magnetfeltet i flytende tilstand, det er svakt paramagnetisk, dvs. har sitt eget magnetfelt og trekkes inn i magnetfeltet.

Kjemiske egenskaper til ozon

Ozonmolekylet er ustabilt og, ved tilstrekkelige konsentrasjoner i luften under normale forhold, blir det spontant til diatomisk oksygen ved frigjøring av varme. Økende temperatur og synkende trykk øker hastigheten på ozonnedbrytning. Kontakt med ozon selv med små mengder organiske stoffer, noen metaller eller deres oksider akselererer omdanningen kraftig. Den kjemiske aktiviteten til ozon er svært høy, det er et kraftig oksidasjonsmiddel. Det oksiderer nesten alle metaller (unntatt gull, platina og iridium) og mange ikke-metaller. Reaksjonsproduktet er hovedsakelig oksygen. Ozon løses opp i vann bedre enn oksygen, og danner ustabile løsninger, og nedbrytningshastigheten i løsningen er 5-8 ganger høyere enn i gassfasen enn i gassfasen (Razumovsky S.D., 1990). Dette skyldes tilsynelatende ikke spesifikasjonene til den kondenserte fasen, men dens reaksjoner med urenheter og hydroksylioner, siden nedbrytningshastigheten er veldig følsom for innholdet av urenheter og pH. Løseligheten av ozon i natriumkloridløsninger følger Henrys lov. Med en økning i konsentrasjonen av NaCl i en vandig løsning, avtar løseligheten av ozon (Tarunina V.N. et al., 1983). Ozon har en meget høy elektronaffinitet (1,9 eV), som bestemmer dens egenskaper som et sterkt oksidasjonsmiddel, kun overgått av fluor (Razumovsky S.D., 1990).

Biologiske egenskaper av ozon og dets effekt på menneskekroppen

Den høye oksidasjonsevnen og det faktum at mange kjemiske reaksjoner som oppstår med deltagelse av ozon produserer frie oksygenradikaler, gjør denne gassen ekstremt farlig for mennesker. Hvordan ozongass påvirker mennesker:

Irriterer og skader luftveisvevet;
Påvirker kolesterol i menneskelig blod, danner uløselige former, noe som fører til aterosklerose;
Langvarig eksponering for et miljø med høye ozonkonsentrasjoner kan forårsake mannlig infertilitet.

I den russiske føderasjonen er ozon klassifisert som den første, høyeste fareklassen av skadelige stoffer. Ozonstandarder:

Maksimal enkelt maksimalt tillatt konsentrasjon (MPC m.r.) i den atmosfæriske luften i befolkede områder 0,16 mg/m 3
Gjennomsnittlig daglig maksimal tillatt konsentrasjon (MPC s.s.) – 0,03 mg/m 3
Maksimal tillatt konsentrasjon (MPC) i luften i arbeidsområdet er 0,1 mg/m 3 (samtidig er terskelen for menneskelig lukt omtrent lik 0,01 mg/m 3).

Den høye toksisiteten til ozon, nemlig dens evne til effektivt å drepe mugg og bakterier, brukes til desinfeksjon. Bruk av ozon i stedet for klorbaserte desinfeksjonsmidler kan redusere miljøforurensning med klor betydelig, som er farlig blant annet for stratosfærisk ozon. Stratosfærisk ozon spiller rollen som et beskyttende skjold for alt liv på jorden, og forhindrer hard ultrafiolett stråling fra å trenge gjennom jordens overflate.

Skadelige og gunstige egenskaper av ozon

Ozon finnes i to lag av atmosfæren. Troposfærisk eller bakkenivå ozon, som ligger i det atmosfæriske laget nærmest jordoverflaten – troposfæren – er farlig. Det er skadelig for mennesker og andre levende organismer. Det har en skadelig effekt på trær og avlinger. I tillegg er troposfærisk ozon en av de viktigste "ingrediensene" i urban smog. Samtidig er stratosfærisk ozon veldig nyttig. Ødeleggelsen av ozonlaget (ozonskjermen) som dannes av det fører til at strømmen av ultrafiolett stråling til jordens overflate øker. På grunn av dette øker antallet hudkreft (inkludert den farligste typen, melanom), og tilfeller av grå stær. Eksponering for sterk ultrafiolett stråling svekker immunforsvaret. Overdreven UV-stråling kan også være et problem i landbruket, siden noen avlinger er ekstremt følsomme for ultrafiolett lys. Samtidig bør det huskes at ozon er en giftig gass, og på jordoverflaten er det en skadelig forurensning. Om sommeren, på grunn av intens solstråling og varme, dannes det en spesielt stor mengde skadelig ozon i luften.

Samspill mellom ozon og oksygen med hverandre. Likheter og forskjeller.

Ozon er en allotropisk form for oksygen. Allotropi er eksistensen av det samme kjemiske elementet i form av to eller flere enkle stoffer. I dette tilfellet dannes både ozon (O3) og oksygen (O 2) av det kjemiske grunnstoffet O. Å få ozon fra oksygen Som regel er utgangsmaterialet for produksjon av ozon molekylært oksygen (O 2), og prosessen seg selv er beskrevet av ligningen 3O 2 → 2O 3. Denne reaksjonen er endoterm og lett reversibel. For å flytte likevekten mot målproduktet (ozon), brukes visse tiltak. En måte å produsere ozon på er å bruke en lysbueutslipp. Den termiske dissosiasjonen av molekyler øker kraftig med økende temperatur. Så, ved T=3000K, er innholdet av atomært oksygen ~10%. Temperaturer på flere tusen grader kan oppnås ved bruk av en lysbueutladning. Men ved høye temperaturer brytes ozon ned raskere enn molekylært oksygen. For å forhindre dette kan du forskyve likevekten ved først å varme opp gassen og så plutselig avkjøle den. Ozon er i dette tilfellet et mellomprodukt under overgangen av O 2 + O-blandingen til molekylært oksygen. Den maksimale konsentrasjonen av O 3 som kan oppnås med denne produksjonsmetoden når 1 %. Dette er tilstrekkelig for de fleste industrielle formål. Oksidative egenskaper til ozon Ozon er et kraftig oksidasjonsmiddel, mye mer reaktivt enn diatomisk oksygen. Oksiderer nesten alle metaller og mange ikke-metaller med dannelse av oksygen: 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 delta i forbrenningsreaksjoner, forbrenningstemperaturen er høyere enn ved forbrenning i en atmosfære av diatomisk oksygen: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 Standardpotensialet ozon er 2,07 V, derfor er ozonmolekylet ustabilt og blir spontant til oksygen med frigjøring av varme. Ved lave konsentrasjoner brytes ozon sakte ned, ved høye konsentrasjoner brytes det ned eksplosivt, fordi molekylet har overskuddsenergi. Oppvarming og kontakt av ozon med små mengder organiske stoffer (hydroksider, peroksider, metaller med variabel valens, deres oksider) akselererer transformasjonen kraftig. Tvert imot stabiliserer tilstedeværelsen av små mengder salpetersyre ozon, og i kar laget av glass og noen plast eller rene metaller brytes ozon praktisk talt ned ved -78 0 C. Elektronaffiniteten til ozon er 2 eV. Bare fluor og dets oksider har en så sterk affinitet. Ozon oksiderer alle metaller (unntatt gull og platina), så vel som de fleste andre grunnstoffer. Klor reagerer med ozon og danner hypoklor OCL. Reaksjoner av ozon med atomært hydrogen er kilden til dannelsen av hydroksylradikaler. Ozon har et absorpsjonsmaksimum i UV-området ved en bølgelengde på 253,7 nm med en molar ekstinksjonskoeffisient: E = 2.900 Basert på dette er UV-fotometrisk bestemmelse av ozonkonsentrasjon sammen med jodometrisk titrering akseptert som internasjonale standarder. Oksygen, i motsetning til ozon, reagerer ikke med KI.

Ozonløselighet og stabilitet i vandige løsninger

Hastigheten for ozonnedbrytning i løsning er 5-8 ganger høyere enn i gassfasen. Løseligheten av ozon i vann er 10 ganger høyere enn for oksygen. I følge ulike forfattere varierer løselighetskoeffisienten til ozon i vann fra 0,49 til 0,64 ml ozon/ml vann. Under ideelle termodynamiske forhold adlyder likevekt Henrys lov, dvs. konsentrasjonen av en mettet gassløsning er proporsjonal med partialtrykket. C S = B × d × Pi hvor: C S er konsentrasjonen av en mettet løsning i vann; d—ozonmasse; Pi—ozonpartialtrykk; B—oppløsningskoeffisient; Oppfyllelsen av Henrys lov for ozon som en metastabil gass er betinget. Nedbrytningen av ozon i gassfasen avhenger av partialtrykket. I vannmiljøet foregår det prosesser som går utenfor Henrys lov. I stedet, under ideelle forhold, gjelder Gibs-Dukem-Margulesdu-loven. I praksis er det vanlig å uttrykke løseligheten av ozon i vann gjennom forholdet mellom konsentrasjonen av ozon i et flytende medium og konsentrasjonen av ozon i gassfasen: Metning med ozon avhenger av temperaturen og kvaliteten på vannet, siden organisk og uorganiske urenheter endrer pH i mediet. Under samme forhold er ozonkonsentrasjonen i springvann 13 mg/l, i dobbeltdestillert vann - 20 mg/l. Årsaken til dette er den betydelige nedbrytningen av ozon på grunn av ulike ioniske urenheter i drikkevann.

Ozonnedbrytning og halveringstid (t 1/2)

I et vannmiljø er ozonnedbrytning svært avhengig av vannkvalitet, temperatur og pH i miljøet. Økning av pH i miljøet akselererer nedbrytningen av ozon og reduserer dermed konsentrasjonen av ozon i vann. Lignende prosesser skjer med økende temperatur. Halveringstiden til ozon i dobbeltdestillert vann er 10 timer, i demineralisert vann - 80 minutter; i destillert vann - 120 minutter. Det er kjent at nedbryting av ozon i vann er en kompleks prosess med reaksjoner av radikale kjeder:

Den maksimale mengden ozon i en vandig prøve observeres innen 8-15 minutter. Etter 1 time observeres kun frie oksygenradikaler i løsningen. Blant dem er den viktigste hydroksylradikalet (OH’) (Staehelin G., 1985), og dette må tas i betraktning ved bruk av ozonisert vann til terapeutiske formål. Siden ozonisert vann og ozonert saltløsning brukes i klinisk praksis, vurderte vi disse ozoniserte væskene avhengig av konsentrasjonene som brukes i husholdningsmedisin. De viktigste analysemetodene var jodometrisk titrering og kjemiluminescensintensitet ved bruk av BHL-06 biokjemiluminometer (produsert i Nizhny Novgorod) (Kontorschikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). Fenomenet kjemiluminescens er assosiert med rekombinasjonsreaksjoner av frie radikaler dannet under nedbrytningen av ozon i vann. Når 500 ml bi- eller destillert vann behandles ved å boble en ozon-oksygengassblanding med en ozonkonsentrasjon i området 1000-1500 μg/l og en gassstrømhastighet på 1 l/min i 20 minutter, oppdages kjemiluminescens innen 160 minutter. Dessuten, i dobbeltdestillert vann er glødeintensiteten betydelig høyere enn i destillert vann, noe som forklares av tilstedeværelsen av urenheter som demper gløden. Løseligheten av ozon i NaCl-løsninger følger Henrys lov, dvs. avtar med økende saltkonsentrasjon. Saltløsningen ble behandlet med ozon i konsentrasjoner på 400, 800 og 1000 μg/L i 15 minutter. Den totale glødeintensiteten (i mv) økte med økende ozonkonsentrasjon. Glødevarigheten er 20 minutter. Dette forklares av den raskere rekombinasjonen av frie radikaler og derav slukking av gløden på grunn av tilstedeværelsen av urenheter i den fysiologiske løsningen. Til tross for det høye oksidasjonspotensialet har ozon høy selektivitet, noe som skyldes den polare strukturen til molekylet. Forbindelser som inneholder frie dobbeltbindinger (-C=C-) reagerer øyeblikkelig med ozon. Som et resultat er umettede fettsyrer, aromatiske aminosyrer og peptider, først og fremst de som inneholder SH-grupper, følsomme for virkningen av ozon. I følge Krige (1953) (sitert fra Vieban R. 1994) er det primære produktet av interaksjonen mellom ozonmolekylet og bioorganiske substrater et 1-3 dipolart molekyl. Denne reaksjonen er den viktigste i samspillet mellom ozon og organiske substrater ved 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 av aromatiske forbindelser skjer ved dannelse av polymere ozonider. Tilsetningen av ozon forstyrrer den aromatiske konjugasjonen i kjernen og krever energi, derfor korrelerer graden av ozonering av homologer med konjugasjonsenergien. Ozonering av tørkede hydrokarboner er assosiert med inkorporeringsmekanismen. Ozonering av svovel- og nitrogenholdige organiske forbindelser foregår som følger:

Ozonider er vanligvis dårlig løselige i vann, men godt løselige i organiske løsemidler. Ved oppvarming brytes overgangsmetaller ned til radikaler. Mengden av ozonider i en organisk forbindelse bestemmes av jodtallet. Jodverdi er massen av jod i gram tilsatt 100 g organisk materiale. Normalt er jodtallet for fettsyrer 100-400, for fast fett 35-85, for flytende fett - 150-200. Ozon ble først testet som et antiseptisk middel av A. Wolff tilbake i 1915 under første verdenskrig. I de påfølgende årene samlet det seg gradvis informasjon om vellykket bruk av ozon i behandlingen av ulike sykdommer. Men i lang tid ble det kun brukt ozonterapimetoder assosiert med direkte kontakt av ozon med ytre overflater og ulike kroppshulrom. Interessen for ozonterapi økte etter hvert som data samlet seg om de biologiske effektene av ozon på kroppen og rapporter dukket opp fra ulike klinikker rundt om i verden om vellykket bruk av ozon i behandlingen av en rekke sykdommer. Historien om medisinsk bruk av ozon går tilbake til 1800-tallet. Pionerene innen klinisk bruk av ozon var vestlige forskere i Amerika og Europa, spesielt C. J. Kenworthy, B. Lust, I. Aberhart, E. Payer, E. A. Fisch, N. N. Wolff og andre. I Russland var lite kjent om terapeutisk bruk av ozon. Først på 60-70-tallet dukket flere arbeider om inhalasjonsozonterapi og bruk av ozon i behandlingen av visse hudsykdommer opp i den innenlandske litteraturen, og siden 80-tallet i vårt land begynte denne metoden å bli intensivt utviklet og ble mer utbredt. Grunnlaget for den grunnleggende utviklingen av ozonterapiteknologier ble i stor grad bestemt av arbeidet til Institute of Chemical Physics ved USSR Academy of Medical Sciences. Boken "Ozon og dets reaksjoner med organiske stoffer" (S. D. Razumovsky, G. E. Zaikov, Moskva, 1974) var utgangspunktet for mange utviklere for å underbygge mekanismene for den terapeutiske effekten av ozon. International Ozone Association (IOA) er vidt aktiv i verden, som har holdt 20 internasjonale kongresser, og siden 1991 har våre leger og forskere deltatt i arbeidet med disse kongressene. I dag vurderes problemene med anvendt bruk av ozon, nemlig i medisin, på en helt ny måte. I det terapeutiske området av konsentrasjoner og doser, utviser ozon egenskapene til en kraftig bioregulator, et middel som i stor grad kan forbedre metodene for tradisjonell medisin, og ofte fungerer som et monoterapimiddel. Bruken av medisinsk ozon representerer en kvalitativt ny løsning på aktuelle problemer i behandlingen av mange sykdommer. Ozonterapiteknologier brukes innen kirurgi, obstetrikk og gynekologi, odontologi, nevrologi, terapeutisk patologi, infeksjonssykdommer, dermatologi og kjønnssykdommer og en rekke andre sykdommer. Ozonterapi er preget av enkel implementering, høy effektivitet, god toleranse, praktisk talt ingen bivirkninger, og den er kostnadseffektiv. De helbredende egenskapene til ozon for sykdommer av ulike etiologier er basert på dens unike evne til å påvirke kroppen. Ozon i terapeutiske doser virker som et immunmodulerende, anti-inflammatorisk, bakteriedrepende, antiviralt, soppdrepende, cytostatisk, anti-stress og smertestillende middel. Dens evne til aktivt å korrigere forstyrret oksygenhomeostase i kroppen åpner store muligheter for gjenopprettende medisin. Et bredt spekter av metodiske muligheter gjør det mulig å bruke ozonets helbredende egenskaper med stor effektivitet for lokal og systemisk terapi. I de siste tiårene har metoder assosiert med parenteral (intravenøs, intramuskulær, intraartikulær, subkutan) administrering av terapeutiske doser av ozon kommet i forgrunnen, hvis terapeutiske effekt hovedsakelig er assosiert med aktivering av ulike vitale systemer i kroppen. En oksygen-ozon-gassblanding med høye (4000 - 8000 μg/l) konsentrasjoner av ozon i er effektiv til å behandle sterkt infiserte, dårlig helende sår, koldbrann, liggesår, brannsår, soppinfeksjoner i huden, etc. Ozon i høye konsentrasjoner kan også brukes som et hemostatisk middel. Lave konsentrasjoner av ozon stimulerer reparasjon, fremmer epitelisering og helbredelse. Ved behandling av kolitt, proktitt, fistler og en rekke andre tarmsykdommer brukes rektal administrering av en oksygen-ozongassblanding. Ozon oppløst i fysiologisk oppløsning brukes med hell for peritonitt for hygienisering av bukhulen, og ozonisert destillert vann ved kjevekirurgi osv. For intravenøs administrering brukes ozon oppløst i fysiologisk oppløsning eller i pasientens blod. Europaskolens pionerer postulerte det hovedmålet med ozonterapi er: "Stimulering og reaktivering av oksygenmetabolisme uten å forstyrre redokssystemer," dette betyr at ved beregning av doser per økt eller kurs, bør den terapeutiske ozoneffekten være innenfor grensene der radikale oksygenmetabolitter eller overflødig peroksid som produseres utjevnes enzymatisk" (3 Rilling, R. Feeban 1996 i boken Utøvelse av ozonterapi). I utenlandsk medisinsk praksis bruker parenteral administrasjon av ozon hovedsakelig større og mindre autohemoterapi. Når man utfører større autohemoterapi, blir blod tatt fra en pasient grundig blandet med et visst volum oksygen-ozon-gassblanding, og umiddelbart injisert tilbake i venen til samme pasient. Ved mindre autohemoterapi injiseres ozonisert blod intramuskulært. Den terapeutiske dosen av ozon i dette tilfellet opprettholdes på grunn av faste volumer av gass og ozonkonsentrasjon i den.

Vitenskapelige prestasjoner fra innenlandske forskere begynte å bli regelmessig rapportert på internasjonale kongresser og symposier

1991 – Cuba, Havana,
1993 – USA San Francisco,
1995 – Frankrike Lille,
1997 – Japan, Kyoto,
1998 – Østerrike, Salzburg,
1999 – Tyskland, Baden-Baden,
2001 – England, London,
2005 – Frankrike, Strasbourg,
2009 – Japan, Kyoto,
2010 - Spania, Madrid
2011 Tyrkia (Istanbul), Frankrike (Paris), Mexico (Cancun)
2012 – Spania, Madrid

Klinikker i Moskva og Nizhny Novgorod har blitt vitenskapelige sentre for utvikling av ozonterapi i Russland. Svært snart fikk de selskap av forskere fra Voronezh, Smolensk, Kirov, Novgorod, Jekaterinburg, Saransk, Volgograd, Izhevsk og andre byer. Spredningen av ozonterapiteknologier har absolutt blitt tilrettelagt ved regelmessig avholdelse av all-russiske vitenskapelige og praktiske konferanser med internasjonal deltakelse, organisert på initiativ av Association of Russian Ozon Therapists siden 1992 i Nizhny Novgorod, og samler spesialister fra hele verden. land.

All-russiske vitenskapelige og praktiske konferanser med internasjonal deltakelse om ozonterapi

I – “OZON I BIOLOGI OG MEDISIN” – 1992., N. Novgorod II – «OZON I BIOLOGI OG MEDISIN» – 1995., N. Novgorod III – “OZON OG METODER FOR EFERENT TERAPI” – 1998., N. Novgorod IV – “OZON OG METODER FOR EFERENT TERAPI” – 2000 g., N. Novgorod V – «OZON I BIOLOGI OG MEDISIN» – 2003., N. Novgorod VI – “OZON I BIOLOGI OG MEDISIN” – 2005., N. Novgorod"I-konferanse om ozonterapi av den asiatisk-europeiske union av ozonterapeuter og produsenter av medisinsk utstyr" - 2006., Bolshoye Boldino, Nizhny Novgorod-regionen VII – «OZON I BIOLOGI OG MEDISIN» – 2007., N. Novgorod U111 – "Ozon, reaktive oksygenarter og metoder for intensiv terapi i medisin" - 2009, Nizhny Novgorod I 2000 hadde den russiske skolen for ozonterapi endelig dannet sin egen tilnærming til bruken av ozon som et terapeutisk middel, som skiller seg fra den europeiske. . Hovedforskjellene er den utbredte bruken av saltvann som bærer av ozon, bruken av betydelig lavere konsentrasjoner og doser av ozon, utviklet teknologier for ekstrakorporal behandling av store mengder blod (ozonisert kunstig sirkulasjon), individuelt valg av doser og konsentrasjoner av ozon under systemisk ozonbehandling. Ønsket til de fleste russiske leger om å bruke de laveste effektive konsentrasjonene av ozon reflekterer det grunnleggende prinsippet for medisin - "gjør ingen skade." Sikkerheten og effektiviteten til russiske metoder for ozonterapi har gjentatte ganger blitt bevist og bevist i forhold til ulike medisinske felt. Som et resultat av mange års grunnleggende klinisk forskning har forskere fra Nizhny Novgorod etablert et ukjent mønster i dannelsen av adaptive mekanismer i pattedyrkroppen under systemisk eksponering for lave terapeutiske doser av ozon, som består i det faktum at den utløsende mekanismen er påvirkning av ozon på kroppens pro- og antioksidantbalanse og er forårsaket av en moderat intensivering av frie radikaler, som igjen øker aktiviteten til de enzymatiske og ikke-enzymatiske komponentene i antioksidantforsvarssystemet" (Kontorschikova K.N., Peretyagin S.P.), som forfatterne mottok et funn for (diplom nr. 309 datert 16. mai 2006). I verkene til innenlandske forskere har nye teknologier og aspekter ved bruk av ozon til medisinske formål blitt utviklet:

Utbredt bruk av fysiologisk løsning (0,9 % NaCl-løsning) som bærer av oppløst ozon
Bruk av relativt små konsentrasjoner og doser av ozon for systemisk eksponering (intravaskulær og intestinal administrering)
Intraossøse infusjoner av ozoniserte løsninger
Intrakoronar administrasjon av ozonerte kardioplegiløsninger
Total ekstrakorporeal ozonbehandling av store mengder blod under kunstig sirkulasjon
Lavflytende ozon-oksygenbehandling
Intraportal administrasjon av ozoniserte løsninger
Bruk av ozon i operasjonssalen
Ledsagende systemisk ozonterapi med biokjemiske kontrollmetoder

I 2005-2007 For første gang i verdenspraksis, i Russland, fikk ozonterapi offisiell status på statlig nivå i form av godkjenning av departementet for helse og sosial utvikling i Den russiske føderasjonen av nye medisinske teknologier for bruk av ozon i dermatologi og kosmetologi , obstetrikk og gynekologi, og traumatologi. For tiden pågår et aktivt arbeid i vårt land for å formidle og innføre ozonterapimetoden. Analyse av russisk og europeisk erfaring innen ozonterapi lar oss trekke viktige konklusjoner:

Ozonterapi er en ikke-medikamentell metode for terapeutisk intervensjon som lar en oppnå positive resultater i patologier av forskjellig opprinnelse.
Den biologiske effekten av parenteralt administrert ozon manifesterer seg ved lave konsentrasjoner og doser, som er ledsaget av klinisk uttalte positive terapeutiske effekter som har en klart definert doseavhengighet.
Erfaringene fra de russiske og europeiske skolene for ozonterapi indikerer at bruken av ozon som et terapeutisk middel øker effektiviteten av medikamentell behandling betydelig og tillater, i noen tilfeller, å erstatte eller redusere den farmakologiske belastningen på pasienten. På bakgrunn av ozonterapi gjenopprettes den syke kroppens egne oksygenavhengige reaksjoner og prosesser.
De tekniske egenskapene til moderne medisinske ozonisatorer, med ultrapresise doseringsevner, tillater bruk av ozon i området med lave terapeutiske konsentrasjoner, som ligner på konvensjonelle farmakologiske midler.