Neno "tabaka la ozoni", ambalo lilipata umaarufu katika miaka ya 70. karne iliyopita, kwa muda mrefu imekuwa kuweka makali. Wakati huo huo, watu wachache wanaelewa kweli maana ya dhana hii na kwa nini uharibifu wa safu ya ozoni ni hatari. Siri kubwa zaidi kwa wengi ni muundo wa molekuli ya ozoni, na bado inahusiana moja kwa moja na matatizo ya safu ya ozoni. Hebu tujifunze zaidi kuhusu ozoni, muundo wake na matumizi ya viwanda.
Ozoni ni nini
Ozoni, au, kama inavyoitwa pia, oksijeni hai, ni gesi ya azure yenye harufu kali ya metali.
Dutu hii inaweza kuwepo katika hali zote tatu za muunganisho: gesi, kigumu na kioevu.
Wakati huo huo, kwa asili, ozoni hutokea tu katika umbo la gesi, na kutengeneza kinachojulikana kama tabaka la ozoni. Ni kwa sababu ya rangi yake ya azure ndipo anga linaonekana kuwa la buluu.
Molekuli ya ozoni inaonekanaje
Jina lako la utani linatumikaoksijeni” ozoni ilipokea kwa sababu ya kufanana na oksijeni. Kwa hivyo kipengele kikuu cha kemikali kinachofanya kazi katika vitu hivi ni oksijeni (O). Hata hivyo, ikiwa molekuli ya oksijeni ina 2 ya atomi zake, basi molekuli ya ozoni (formula - O3) inajumuisha atomi 3 za kipengele hiki.
Kutokana na muundo huu, sifa za ozoni ni sawa na zile za oksijeni, lakini hujitokeza zaidi. Hasa, kama vile O2, O3ndicho kioksidishaji chenye nguvu zaidi.
Tofauti muhimu zaidi kati ya dutu hizi "zinazohusiana", ambayo ni muhimu kwa kila mtu kukumbuka, ni hii ifuatayo: ozoni haiwezi kupumua, ni sumu na ikivutwa inaweza kuharibu mapafu au hata kumuua mtu.. Wakati huo huo, O3 ni kamili kwa kusafisha hewa kutokana na uchafu wenye sumu. Kwa njia, ni kwa sababu ya hii kwamba ni rahisi kupumua baada ya mvua: ozoni huoksidisha vitu vyenye madhara vilivyomo hewani, na husafishwa.
Muundo wa molekuli ya ozoni (inayojumuisha atomi 3 za oksijeni) inaonekana kidogo kama taswira ya pembe, na ukubwa wake ni 117°. Molekuli hii haina elektroni ambazo hazijaoanishwa na kwa hivyo ni ya diamagnetic. Kwa kuongeza, ina polarity, ingawa ina atomi za kipengele sawa.
Atomu mbili za molekuli fulani zimeunganishwa kwa uthabiti. Lakini uunganisho na wa tatu hauaminiki sana. Kwa sababu hii, molekuli ya ozoni (picha ya mfano inaweza kuonekana hapa chini) ni tete sana na mara baada ya malezi huvunjika. Kama kanuni, katika mmenyuko wowote wa mtengano O3 oksijeni hutolewa.
Kwa sababu ya kuyumba kwa ozoni, haiwezi kuzalishwakuvuna na kuhifadhi, na vile vile usafirishaji, kama vitu vingine. Kwa sababu hii, uzalishaji wake ni ghali zaidi kuliko vitu vingine.
Wakati huo huo, shughuli ya juu ya molekuli O3huruhusu dutu hii kuwa kioksidishaji kikali zaidi, chenye nguvu zaidi kuliko oksijeni, na salama zaidi kuliko klorini.
Molekuli ya ozoni ikivunjika na kutoa O2, mmenyuko huu kila wakati huambatana na kutolewa kwa nishati. Wakati huo huo, ili mchakato wa kurudi nyuma ufanyike (kuundwa kwa O3 kutoka O2), ni muhimu kutumia. sio kidogo.
Katika hali ya gesi, molekuli ya ozoni hutengana kwa joto la 70°C. Ikiwa imeongezeka hadi digrii 100 au zaidi, majibu yataharakisha kwa kiasi kikubwa. Uwepo wa uchafu pia huharakisha kipindi cha kuoza kwa molekuli za ozoni.
O3 mali
Haijalishi ozoni iko katika majimbo gani kati ya haya matatu, inabaki na rangi yake ya buluu. Kadiri dutu hii inavyokuwa ngumu, ndivyo kivuli hiki kinavyoongezeka na kuwa cheusi zaidi.
Kila molekuli ya ozoni ina uzito wa 48 g/mol. Ni nzito kuliko hewa, ambayo husaidia kutenganisha dutu hizi.
O3 yenye uwezo wa kuongeza oksidi karibu metali zote na zisizo za metali (isipokuwa dhahabu, iridiamu na platinamu).
Pia, dutu hii inaweza kushiriki katika mmenyuko wa mwako, lakini hii inahitaji halijoto ya juu kuliko kwa O2.
Ozoni inaweza kuyeyuka katika H2O na freons. Katika hali ya kioevu, inaweza kuchanganya na oksijeni ya kioevu, nitrojeni, methane, argon,tetrakloridi kaboni na dioksidi kaboni.
Jinsi molekuli ya ozoni inavyoundwa
O3 molekuli huundwa kwa kuambatisha atomi za bure za oksijeni kwenye molekuli za oksijeni. Wao, kwa upande wake, huonekana kutokana na mgawanyiko wa molekuli nyingine O2 kutokana na athari kwao za uvujaji wa umeme, miale ya urujuanimno, elektroni za haraka na chembe nyingine zenye nishati nyingi. Kwa sababu hii, harufu mahususi ya ozoni inaweza kuhisiwa karibu na vifaa vya umeme vinavyowasha moto au taa zinazotoa mwanga wa ultraviolet.
Kwa kiwango cha viwanda, O3 imetengwa kwa kutumia jenereta za umeme za ozoni au ozoniza. Katika vifaa hivi, mkondo wa umeme wa nguvu ya juu hupitishwa kupitia mkondo wa gesi ulio na O2, ambayo atomi zake hutumika kama "nyenzo za ujenzi" kwa ozoni.
Wakati mwingine oksijeni safi au hewa ya kawaida hudungwa kwenye mashine hizi. Ubora wa ozoni unaosababishwa hutegemea usafi wa bidhaa ya awali. Kwa hivyo, O3, inayokusudiwa kutibu majeraha, inatolewa tu kutoka kwa O2..
Historia ya ugunduzi wa ozoni
Baada ya kufahamu jinsi molekuli ya ozoni inavyoonekana na jinsi inavyoundwa, inafaa kufahamu historia ya dutu hii.
Iliundwa kwa mara ya kwanza na mtafiti wa Kiholanzi Martin Van Marum katika nusu ya pili ya karne ya 18. Mwanasayansi huyo aliona kwamba baada ya kupitisha cheche za umeme kupitia chombo kilicho na hewa, gesi ndani yake ilibadilisha mali yake. Wakati huo huo, Van Marum hakuelewa kuwa alikuwa ametenga molekuli za mpyadutu.
Lakini Mjerumani mwenzake aitwaye Sheinbein, akijaribu kuoza H2O kwenye H na O2 kwa msaada wa umeme, alibaini. kwa kutolewa kwa gesi mpya yenye harufu kali. Baada ya utafiti mwingi, mwanasayansi huyo alieleza kitu alichogundua na kukipa jina la "ozoni" kwa heshima ya neno la Kigiriki la "harufu".
Uwezo wa kuua kuvu na bakteria, na pia kupunguza sumu ya misombo hatari, ambayo dutu iliyo wazi ilikuwa nayo, iliwavutia wanasayansi wengi. Miaka 17 baada ya ugunduzi rasmi wa O3, Werner von Siemens alibuni kifaa cha kwanza cha kuunganisha ozoni kwa wingi wowote. Na miaka 39 baadaye, Nikola Tesla mahiri alivumbua na kutoa hati miliki jenereta ya kwanza ya ozoni duniani.
Kifaa hiki ndicho kilitumika kwa mara ya kwanza nchini Ufaransa katika mitambo ya kutibu maji ya kunywa baada ya miaka 2. Tangu mwanzo wa karne ya XX. Ulaya inaanza kubadili ozonation ya maji ya kunywa ili kuyasafisha.
Milki ya Urusi ilitumia mbinu hii kwa mara ya kwanza mnamo 1911, na baada ya miaka 5, karibu mitambo 4 ya kusafisha maji ya kunywa kwa kutumia ozoni iliwekwa nchini humo.
Leo, ozoni ya maji inachukua nafasi ya uwekaji klorini hatua kwa hatua. Kwa hivyo, 95% ya maji yote ya kunywa huko Uropa husafishwa kwa kutumia O3. Mbinu hii pia ni maarufu sana nchini Marekani. Katika CIS, bado inafanyiwa utafiti, kwa sababu ingawa utaratibu huu ni salama na rahisi zaidi, ni ghali zaidi kuliko uwekaji klorini.
Programu za Ozoni
Mbali na matibabu ya maji, O3 ina matumizi mengine kadhaa.
- Ozoni hutumika kama bleach katika utengenezaji wa karatasi na nguo.
- Oksijeni hai hutumika kuua divai, na pia kuharakisha mchakato wa kuzeeka wa konja.
- Mafuta mbalimbali ya mboga husafishwa kwa kutumia O3.
- Mara nyingi sana dutu hii hutumika kusindika bidhaa zinazoharibika, kama vile nyama, mayai, matunda na mboga. Utaratibu huu hauachi athari za kemikali, kama vile klorini au formaldehyde, na bidhaa zinaweza kuhifadhiwa kwa muda mrefu zaidi.
- Ozoni husafisha vifaa vya matibabu na nguo.
- Pia O3 iliyosafishwa hutumika kwa taratibu mbalimbali za matibabu na urembo. Hasa, kwa msaada wake katika daktari wa meno, wao husafisha cavity ya mdomo na ufizi, na pia kutibu magonjwa mbalimbali (stomatitis, herpes, candidiasis ya mdomo). Katika nchi za Ulaya O3 ni maarufu sana kwa kuua jeraha.
- Katika miaka ya hivi karibuni, vifaa vya nyumbani vinavyobebeka vya kuchuja hewa na maji kwa kutumia ozoni vimekuwa maarufu sana.
Tabaka la Ozoni - ni nini?
Kwa umbali wa kilomita 15-35 juu ya uso wa Dunia kuna tabaka la ozoni, au, kama inavyoitwa pia, ozonosphere. Katika eneo hili, O3 iliyokolezwa hutumika kama aina ya kichujio cha mionzi hatari ya jua.
Kiasi kama hicho cha dutu hutoka wapi ikiwa molekuli zake si thabiti? Si vigumu kujibu swali hili, ikiwa tunakumbuka mfano wa molekuli ya ozoni na njia ya malezi yake. Kwa hivyo, oksijeni, inayojumuisha 2molekuli za oksijeni, kuingia katika stratosphere, ni joto huko na miale ya jua. Nishati hii inatosha kugawanya O2 kuwa atomi, ambapo O3 inaundwa. Wakati huo huo, safu ya ozoni haitumii tu sehemu ya nishati ya jua, lakini pia huichuja, inachukua mionzi hatari ya ultraviolet.
Ilisemekana hapo juu kuwa ozoni huyeyushwa na freons. Dutu hizi za gesi (zinazotumiwa katika utengenezaji wa deodorants, vizima-moto na jokofu), mara moja hutolewa kwenye angahewa, huathiri ozoni na huchangia kuharibika kwake. Kwa sababu hiyo, mashimo yanatokea katika ozonosphere ambamo miale ya jua isiyochujwa huingia kwenye sayari, ambayo ina athari mbaya kwa viumbe hai.
Baada ya kuzingatia vipengele na muundo wa molekuli za ozoni, tunaweza kuhitimisha kuwa dutu hii, ingawa ni hatari, ni muhimu sana kwa binadamu ikiwa itatumiwa kwa usahihi.
