La frase "capa de ozono", que se hizo famosa en los años 70. el siglo pasado, se ha puesto en vilo durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, pocas personas entienden realmente lo que significa este concepto y por qué la destrucción de la capa de ozono es peligrosa. Un misterio aún mayor para muchos es la estructura de la molécula de ozono y, sin embargo, está directamente relacionada con los problemas de la capa de ozono. Aprendamos más sobre el ozono, su estructura y aplicaciones industriales.
Qué es el ozono
El ozono, o, como también se le llama, oxígeno activo, es un gas azul con un olor metálico acre.
Esta sustancia puede existir en los tres estados de agregación: gaseoso, sólido y líquido.
Al mismo tiempo, en la naturaleza, el ozono se presenta solo en forma de gas, formando la llamada capa de ozono. Es por su color azul que el cielo parece azul.
¿Qué aspecto tiene una molécula de ozono?
Tu apodo es activooxígeno” que recibió el ozono debido a su parecido con el oxígeno. Entonces, el principal elemento químico activo en estas sustancias es el oxígeno (O). Sin embargo, si una molécula de oxígeno contiene 2 de sus átomos, entonces la molécula de ozono (fórmula - O3) consta de 3 átomos de este elemento.
Debido a esta estructura, las propiedades del ozono son similares a las del oxígeno, pero más pronunciadas. En particular, como O2, O3es el oxidante más fuerte.
La diferencia más importante entre estas sustancias "relacionadas", que es vital que todos recuerden, es la siguiente: el ozono no se puede respirar, es tóxico y, si se inhala, puede dañar los pulmones o incluso matar a una persona. Al mismo tiempo, O3 es perfecto para limpiar el aire de impurezas tóxicas. Por cierto, es precisamente por esto que es tan fácil respirar después de la lluvia: el ozono oxida las sustancias nocivas contenidas en el aire y se purifica.
El modelo de la molécula de ozono (que consta de 3 átomos de oxígeno) se parece un poco a la imagen de un ángulo, y su tamaño es de 117°. Esta molécula no tiene electrones desapareados y, por lo tanto, es diamagnética. Además, tiene polaridad, aunque está formado por átomos del mismo elemento.
Dos átomos de una molécula determinada están firmemente unidos entre sí. Pero la conexión con el tercero es menos fiable. Por esta razón, la molécula de ozono (la foto del modelo se puede ver a continuación) es muy frágil y poco después de formarse se descompone. Como regla general, en cualquier reacción de descomposición se libera oxígeno O3.
Debido a la inestabilidad del ozono, no se puede producircosechar y almacenar, así como transportar, como otras sustancias. Por ello, su producción es más cara que la de otras sustancias.
Al mismo tiempo, la alta actividad de las moléculas O3permite que esta sustancia sea el agente oxidante más fuerte, más poderoso que oxígeno y más seguro que el cloro.
Si una molécula de ozono se descompone y libera O2, esta reacción siempre va acompañada de la liberación de energía. Al mismo tiempo, para que tenga lugar el proceso inverso (la formación de O3 a partir de O2), es necesario gastar no menos.
En estado gaseoso, la molécula de ozono se descompone a una temperatura de 70°C. Si se aumenta a 100 grados o más, la reacción se acelerará significativamente. La presencia de impurezas también acelera el período de descomposición de las moléculas de ozono.
Propiedades del O3
No importa en cuál de los tres estados se encuentre, el ozono conserva su color azul. Cuanto más dura es la sustancia, más rica y oscura es esta sombra.
Cada molécula de ozono pesa 48 g/mol. Es más pesado que el aire, lo que ayuda a separar estas sustancias.
O3 capaz de oxidar casi todos los metales y no metales (excepto oro, iridio y platino).
Además, esta sustancia puede participar en la reacción de combustión, pero esto requiere una temperatura más alta que para O2.
El ozono puede disolverse en H2O y freones. En estado líquido, puede mezclarse con oxígeno líquido, nitrógeno, metano, argón,tetracloruro de carbono y dióxido de carbono.
Cómo se forma la molécula de ozono
Las moléculasO3 se forman uniendo átomos de oxígeno libres a moléculas de oxígeno. Ellos, a su vez, aparecen debido a la división de otras moléculas O2 debido al impacto sobre ellas de descargas eléctricas, rayos ultravioleta, electrones rápidos y otras partículas de alta energía. Por esta razón, el olor específico del ozono se puede sentir cerca de aparatos eléctricos o lámparas que emiten luz ultravioleta.
A escala industrial, el O3 se aísla mediante generadores eléctricos de ozono u ozonizadores. En estos dispositivos, una corriente eléctrica de alto voltaje pasa a través de una corriente de gas que contiene O2, cuyos átomos sirven como “material de construcción” para el ozono.
A veces se inyecta oxígeno puro o aire común en estas máquinas. La calidad del ozono resultante depende de la pureza del producto inicial. Por lo tanto, el O3 médico, destinado al tratamiento de heridas, se extrae solo del O2. químicamente puro
Historia del descubrimiento del ozono
Habiendo descubierto cómo es la molécula de ozono y cómo se forma, vale la pena familiarizarse con la historia de esta sustancia.
Fue sintetizado por primera vez por el investigador holandés Martin Van Marum en la segunda mitad del siglo XVIII. El científico notó que después de pasar chispas eléctricas a través de un recipiente con aire, el gas en él cambiaba sus propiedades. Al mismo tiempo, Van Marum no entendió que había aislado las moléculas de un nuevosustancias.
Pero su colega alemán llamado Sheinbein, tratando de descomponer H2O en H y O2 con la ayuda de la electricidad, notó a la liberación de gas nuevo con un olor acre. Después de mucha investigación, el científico describió la sustancia que descubrió y le dio el nombre de "ozono" en honor a la palabra griega para "olor".
La capacidad de matar hongos y bacterias, así como reducir la toxicidad de los compuestos nocivos, que poseía la sustancia abierta, interesó a muchos científicos. 17 años después del descubrimiento oficial de O3, Werner von Siemens diseñó el primer aparato para sintetizar ozono en cualquier cantidad. Y 39 años más tarde, el brillante Nikola Tesla inventó y patentó el primer generador de ozono del mundo.
Fue este dispositivo el que se utilizó por primera vez en Francia en plantas de tratamiento de agua potable después de 2 años. Desde principios del siglo XX. Europa está comenzando a cambiar a la ozonización del agua potable para su purificación.
El Imperio Ruso utilizó por primera vez esta técnica en 1911 y, después de 5 años, se equiparon en el país casi 4 docenas de instalaciones para la purificación de agua potable con ozono.
Hoy en día, la ozonización del agua está reemplazando gradualmente a la cloración. Así, el 95% de toda el agua potable en Europa se purifica utilizando O3. Esta técnica también es muy popular en los Estados Unidos. En el CIS aún está en estudio, ya que aunque este procedimiento es más seguro y cómodo, es más costoso que la cloración.
Aplicaciones de ozono
Además del tratamiento del agua, O3 tiene otros usos.
- El ozono se utiliza como blanqueador en la fabricación de papel y textiles.
- El oxígeno activo se utiliza para desinfectar los vinos, así como para acelerar el proceso de envejecimiento de los coñacs.
- Varios aceites vegetales se refinan usando O3.
- Muy a menudo, esta sustancia se utiliza para procesar productos perecederos, como carne, huevos, frutas y verduras. Este procedimiento no deja rastros químicos, como ocurre con el cloro o el formaldehído, y los productos se pueden almacenar por mucho más tiempo.
- El ozono esteriliza equipos médicos y ropa.
- También el O3 purificado se utiliza para diversos procedimientos médicos y cosméticos. En particular, con su ayuda en odontología, desinfectan la cavidad bucal y las encías, y también tratan diversas enfermedades (estomatitis, herpes, candidiasis oral). En los países europeos, O3 es muy popular para la desinfección de heridas.
- En los últimos años, los electrodomésticos portátiles para filtrar el aire y el agua con ozono se han vuelto muy populares.
Capa de ozono: ¿qué es?
A una distancia de 15 a 35 km sobre la superficie de la Tierra se encuentra la capa de ozono o, como también se le llama, la ozonosfera. En este lugar, el O3 concentrado sirve como una especie de filtro para la radiación solar dañina.
¿De dónde viene tal cantidad de sustancia si sus moléculas son inestables? No es difícil responder a esta pregunta, si recordamos el modelo de la molécula de ozono y el método de su formación. Entonces, el oxígeno, que consta de 2Las moléculas de oxígeno, al entrar en la estratosfera, se calientan allí por los rayos del sol. Esta energía es suficiente para dividir O2 en átomos, a partir de los cuales se forma O3. Al mismo tiempo, la capa de ozono no solo utiliza parte de la energía solar, sino que también la filtra y absorbe la peligrosa radiación ultravioleta.
Anteriormente se dijo que los freones disuelven el ozono. Estas sustancias gaseosas (utilizadas en la fabricación de desodorantes, extintores y frigoríficos), una vez liberadas a la atmósfera, afectan al ozono y contribuyen a su descomposición. Como resultado, aparecen agujeros en la ozonosfera a través de los cuales los rayos solares sin filtrar ingresan al planeta, lo que tiene un efecto destructivo en los organismos vivos.
Después de considerar las características y la estructura de las moléculas de ozono, podemos concluir que esta sustancia, aunque peligrosa, es muy útil para la humanidad si se usa correctamente.
