Bendra informacija apie medicininį ozoną. Killer kiaulpienės

Ozonas yra reaktyvi deguonies forma. Ozono molekulė susideda iš trijų deguonies atomų. Ozono formulė O 3, molekulinė masė 48. Ozonas savo baktericidiniu poveikiu yra 3-6 kartus stipresnis už ultravioletinę spinduliuotę ir 400-600 kartų už chlorą. Ozoną galima gauti iš dviatominio deguonies jonizacijos ir aukštos įtampos dujų išlydžio būdu. Šiais laikais ozonas naudojamas ne tik orui ir vandeniui valyti bei dezinfekuoti, bet ir toksinams iš maisto pašalinti. Pasaulio bendruomenė jau pripažino ozoną ekologiškiausia, populiariausia ir veiksmingiausia baktericidine medžiaga.

Po perkūnijos galite užuosti ozono kvapą. Ozonas taip pat sudaro vieną iš svarbiausių žemės atmosferos sluoksnių, sugeriančių kenksmingą ultravioletinę spinduliuotę. Dėl ozono trūkumo atsiranda ozono skylių, kurios kelia grėsmę visų gyvų dalykų išnykimui. Tačiau tai dar ne viskas.

Sintetiniu būdu pagamintas ozonas plačiai naudojamas medicinoje. Jis naudojamas įvairių ligų gydymui, taip pat lėtina senėjimo procesą. Šiandien ozono terapija taikoma daugelyje gydymo įstaigų ir grožio salonų.

Mums visiems mokykloje per chemijos pamoką buvo paaiškinta, kad ozono atradėjas yra olandų fizikas M. van Marumas (1785). Tačiau šią medžiagą tik 1839 metais gavo vokiečių fizikas K.F. Schönbein vandens elektrolizės būdu. Jis taip pat suteikė medžiagai pavadinimą – ozonas (iš senovės graikų kalbos – kvapus). O pavadinimas tikrai atitinka ozono savybes, nes... jo aromatas aiškiai jaučiamas net esant 7% kiekiui ore.

Ozonas yra antra pagal stabilumą deguonies molekulė. Skirtingai nuo paprasto dviatominio deguonies, ozono molekulė susideda iš trijų atomų ir turi didelį atstumą tarp atomų (apie 128 angstremus, o atstumas tarp atomų dviatominiame deguonyje yra 121 angstremas).

Normaliomis sąlygomis ozonas yra mėlynos dujos. Jo masė didesnė nei oro masė. Vienas litras dujų sveria 2,15 gramo. Didžiausia leistina O 3 koncentracija ore – 0,1 μg/l. Perėjimo į dujinę būseną temperatūra esant 100 kPa yra -112 laipsnių Celsijaus, o lydymosi temperatūra tomis pačiomis sąlygomis yra -193 laipsniai. Iš pradžių nebuvo rasta praktinio ozono panaudojimo. Tačiau XX amžiaus pradžioje mokslininkai atrado antibakterinių savybių, kurios iškart patraukė medicinos specialistus.

Ozono ir deguonies mišinys pradėtas naudoti tuberkuliozės, anemijos, plaučių uždegimo gydymui. 1-ajame pasauliniame kare – pūlinių ir pūlingų žaizdų dezinfekcijai. 30-aisiais šios dujos jau buvo plačiai naudojamos chirurginėje praktikoje.

Atradus antibiotikus, ozono panaudojimo galimybės sumažėjo. Iš pradžių atrodė, kad antibiotikai yra geriausias infekcinių ligų gydymas. Po kurio laiko buvo nustatyta, kad antibiotikai sukelia nemažai šalutinių poveikių, o ilgainiui mikroorganizmai tampa jiems tolerantiški. Ir tada ozonas pradėjo grįžti į mediciną.

Nauji ozono savybių tyrimai atskleidė nemažai įdomių faktų. Paaiškėjo, kad tiesioginio kontakto metu ši medžiaga sunaikina visus žinomus mikroorganizmų tipus (taip pat ir virusus). Be to, skirtingai nuo daugelio audiniams kenkiančių antiseptikų, ozonas nepažeidžia epitelio audinio, nes žmogaus ląstelės turi antioksidacinę gynybos sistemą (skirtingai nuo bakterijų ir virusų ląstelių). Ozonas taip pat egzistuoja visose agregacijos būsenose. Dėl to jo naudojimas yra labai patogus ir leidžia mokslininkams atrasti naujus jo panaudojimo būdus. Šiandien naudojamas ne tik ozono ir deguonies mišinys, kuris veikia uždegimą. Ozono tirpalai į kraują patenka injekcijomis. Praktikuojama į sąnarius ir akupunktūros taškus suleisti ozono ir deguonies mišinį.

Tačiau ozono egzistavimo laikotarpis normaliomis sąlygomis yra labai trumpas. Todėl medžiaga naudojama iškart po paruošimo.

Ozono naudojimas medicinos reikmėms prasidėjo nuo ozono ir deguonies dujų mišinio. Dabar šis mišinys daugiausia naudojamas išorėje. Ozonuotas vanduo ir ozonuotas aliejus taip pat naudojami išoriškai. Nepriklausomai nuo ozono naudojimo formos, jis tepamas užkrėstoje epitelio srityje. Ozono ir deguonies dujų mišinys taip pat naudojamas chirurginėje praktikoje, siekiant užkirsti kelią infekcijai ir audinių supūliavimui. Ozono kiekis preparatuose nėra fiksuotas. Ozono ir deguonies mišinyje jo koncentracija yra 3-80 μg/ml. Ozono-deguonies mišinys akimirksniu sunaikina visų tipų mikroorganizmus ir efektyviai stabdo kraujavimą – juo gydomos stipriai užkrėstos ir blogai gyjančios žaizdos, taip pat esant minkštųjų audinių nekrozei, gangrenai ir nudegimams. Mažos koncentracijos turi itin teigiamą poveikį – skatina naujų epitelio ląstelių augimą ir pažeidimų gijimą.

Tačiau ozonas naudojamas ne tik mikroorganizmams naikinti. Mažais kiekiais jis gali paveikti vietinį žmogaus imunitetą, stimuliuodamas baltuosius kraujo kūnelius aptikti ir sunaikinti svetimkūnius. Ozono terapija skatina visų ląstelių ir audinių aprūpinimą deguonimi. Patekusi į kraują ši medžiaga skatina raudonuosius kraujo kūnelius gaminti specialų fermentą, užtikrinantį hemoglobino ir dviatominio deguonies ryšio stiprumą. Šio fermento dėka hemoglobinas efektyviai aprūpina ląsteles ir audinius deguonimi.

Dėl padidėjusio deguonies kiekio sustiprėja mažiausieji kapiliarai. Pagerėja kraujotaka audiniuose, greitėja žaizdų gijimas.

Įvadas

Ozonas (O 3) yra triatominė deguonies (O 2) modifikacija, kuri normaliomis sąlygomis yra dujos. Ozonas yra labai stiprus oksidatorius, todėl jo reakcijos dažniausiai būna labai greitos ir baigtos. Pagrindiniai ozono naudojimo geriamojo vandens ruošimui privalumai slypi pačioje jo prigimtyje: jo reakcijos rezultatas yra tik deguonis ir oksidacijos produktai. Kenksmingi šalutiniai produktai, tokie kaip organiniai chlorai, negaminami.

Melsvas dujinis ozonas (O3) turi būdingą kvapą. Ozono molekulė yra nestabili. Dėl savaiminio skaidymosi savybės ozonas yra stiprus oksidatorius ir veiksmingiausia vandens ir oro valymo bei dezinfekavimo priemonė. Stiprios oksidacinės savybės leidžia naudoti ozoną pramoniniais tikslais daugeliui organinių medžiagų gaminti, balinti popierių, aliejus ir kt. Ozonas plačiai naudojamas pašalinti manganą ir geležį, pagerinti skonį, panaikinti spalvą ir kvapą, pašalinti aplinkai pavojingus organinius junginius. Jis naikina mikroorganizmus, todėl ozonas naudojamas vandens ir oro valymui. Vandens valymo ir oro ozonavimo įrenginiai plačiai paplito ne tik pramonėje, bet ir kasdieniame gyvenime.

Ozonas yra nuolatinė žemės atmosferos sudedamoji dalis ir atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį palaikant joje gyvybę. Paviršiniuose žemės atmosferos sluoksniuose ozono koncentracija smarkiai padidėja. Bendra ozono būklė atmosferoje yra kintama ir svyruoja priklausomai nuo metų laikų. Atmosferos ozonas vaidina pagrindinį vaidmenį palaikant gyvybę žemėje. Jis apsaugo Žemę nuo žalingo tam tikro saulės spinduliuotės vaidmens poveikio ir taip padeda išsaugoti gyvybę planetoje.

Taigi, būtina išsiaiškinti, kokį poveikį ozonas gali turėti biologiniams audiniams.

Bendrosios ozono savybės

Ozonas yra alotropinė deguonies modifikacija, susidedanti iš triatominių O 3 molekulių. Jo molekulė yra diamagnetinė ir kampinės formos. Ryšys molekulėje yra delokalizuotas, trijų centrų

Ozono molekulės struktūrą galima pavaizduoti įvairiais būdais. Pavyzdžiui, dviejų ekstremalių (arba rezonansinių) struktūrų derinys. Kiekviena iš šių struktūrų neegzistuoja tikrovėje (tai tarsi molekulės „projektas“, o tikroji molekulė yra kažkas tarp dviejų rezonansinių struktūrų).

Ryžiai. 1 Ozono struktūra

Abi O-O jungtys ozono molekulėje yra vienodo ilgio – 1,272 angstremo. Kampas tarp jungčių yra 116,78°. Centrinis deguonies atomas sp²-hibridizuotas, turi vieną vienišą elektronų porą. Molekulė yra polinė, dipolio momentas 0,5337 D.

Ozono cheminių ryšių pobūdis lemia jo nestabilumą (po tam tikro laiko ozonas spontaniškai virsta deguonimi: 2O3 -> 3O2) ir didelį oksidacinį gebėjimą (ozonas gali atlikti daugybę reakcijų, į kurias nepatenka molekulinis deguonis). Ozono oksidacinis poveikis organinėms medžiagoms yra susijęs su radikalų susidarymu: RH+ O3 RО2 +OH

Šie radikalai inicijuoja radikalias grandinines reakcijas su bioorganinėmis molekulėmis (lipidais, baltymais, nukleino rūgštimis), kurios sukelia ląstelių mirtį. Ozono naudojimas geriamam vandeniui sterilizuoti pagrįstas jo gebėjimu naikinti mikrobus. Ozonas taip pat svarbus aukštesniems organizmams. Ilgalaikis buvimas atmosferoje, kurioje yra ozono (pavyzdžiui, fizioterapijos kabinetuose ir švitinant kvarcu), gali smarkiai pakenkti nervų sistemai. Todėl didelėmis dozėmis esantis ozonas yra toksiškos dujos. Didžiausia leistina koncentracija darbo zonos ore yra 0,0001 mg/l. Ozonuojant vandenį susidaro oro tarša ozonu dėl mažo jo tirpumo.

Atradimų istorija

Ozoną 1785 m. pirmą kartą atrado olandų fizikas M. van Marumas dėl būdingo kvapo ir oksiduojančių savybių, kurias oras įgyja pratekėjus elektros kibirkštims, taip pat dėl ​​jo gebėjimo veikti gyvsidabrį esant įprastoms temperatūroms. kuri praranda blizgesį ir pradeda lipti prie stiklo . Tačiau ji nebuvo apibūdinta kaip nauja medžiaga; van Marumas manė, kad susidaro ypatinga „elektrinė medžiaga“.

Terminas ozonas 1840 m. dėl kvapiosios medžiagos pasiūlė vokiečių chemikas H. F. Schönbeinas, o XIX amžiaus pabaigoje pateko į žodynus. Daugelis šaltinių pirmenybę teikia ozono atradimui 1839 m. 1840 m. Schönbeinas pademonstravo ozono gebėjimą išstumti jodą iš kalio jodido:

Faktą, kad dujų tūris mažėja, kai deguonis paverčiamas ozonu, eksperimentiškai įrodė Andrewsas ir Tatas, naudodami stiklinį vamzdelį su manometru, pripildytu gryno deguonies, o į jį buvo prilituoti platininiai laidai, kad susidarytų elektros iškrova.

Fizinės savybės.

Ozonas yra mėlynos dujos, kurios matomos žiūrint per didelį, iki 1 metro storio, ozonuoto deguonies sluoksnį. Kietoje būsenoje ozonas yra juodos spalvos su violetiniu atspalviu. Skystas ozonas yra giliai mėlynos spalvos; skaidrus ne didesniu kaip 2 mm sluoksniu. storis; gana patvarus.

Savybės:

§ Molekulinė masė – 48 a.m.u.

§ Dujų tankis normaliomis sąlygomis yra 2,1445 g/dm³. Santykinis dujų tankis deguoniui 1,5; oru - 1,62

§ Skysčio tankis esant –183 °C – 1,71 g/cm³

§ Virimo temperatūra – –111,9 °C. (skystajam ozonui - 106 °C.)

§ Lydymosi temperatūra – –197,2 ± 0,2 °C (lydymosi temperatūra paprastai nurodoma –251,4 °C yra klaidinga, nes ją nustatant nebuvo atsižvelgta į didesnį ozono gebėjimą peršalti).

§ Tirpumas vandenyje 0 °C temperatūroje yra 0,394 kg/m³ (0,494 l/kg), tai yra 10 kartų didesnis nei deguonies.

§ Dujinėje būsenoje ozonas yra diamagnetinis, skystoje – silpnai paramagnetinis.

§ Kvapas aštrus, specifinis „metalinis“ (pagal Mendelejevą – „vėžių kvapas“). Esant didelėms koncentracijoms, kvepia chloru. Kvapas juntamas net praskiedus santykiu 1:100 000.

Cheminės savybės.

Chemines ozono savybes lemia didelis jo gebėjimas oksiduotis.

O 3 molekulė yra nestabili ir esant pakankamai koncentracijai ore normaliomis sąlygomis, išsiskiriant šilumai, savaime per kelias dešimtis minučių virsta O 2. Didėjant temperatūrai ir mažėjant slėgiui, padidėja perėjimo į dviatomę būseną greitis. Esant didelėms koncentracijoms, perėjimas gali būti sprogus.

Ozonas yra galingas oksidatorius, daug reaktyvesnis nei dviatominis deguonis. Oksiduoja beveik visus metalus (išskyrus auksą, platiną ir iridį) iki aukščiausios oksidacijos būsenos.

Savybės:

1) Oksiduoja daug nemetalų:

2) Ozonas padidina oksidų oksidacijos laipsnį:

3) Ozonas normalioje temperatūroje reaguoja su anglimi ir susidaro anglies dioksidas:

4) Ozonas nereaguoja su amonio druskomis, bet reaguoja su amoniaku, sudarydamas amonio nitratą:

5) Ozonas reaguoja su sulfidais, sudarydamas sulfatus:

6) Naudodami ozoną sieros rūgštį galite gauti iš elementinės sieros ir sieros dioksido:

7) Visi trys ozono deguonies atomai gali reaguoti atskirai alavo chloridui reaguojant su druskos rūgštimi ir ozonu:

8) Dujinėje fazėje ozonas reaguoja su vandenilio sulfidu ir susidaro sieros dioksidas:

15) Ozonas gali būti naudojamas manganui pašalinti iš vandens, kad susidarytų nuosėdos, kurias galima atskirti filtruojant:

16) Ozonas nuodingus cianidus paverčia mažiau pavojingais cianatais:

17) Ozonas gali visiškai suskaidyti karbamidą

Ozono gamybos būdai

Ozonas susidaro daugelyje procesų, kuriuos lydi atominio deguonies išsiskyrimas, pavyzdžiui, skaidant peroksidus, oksiduojantis fosforui ir pan. Pramonėje jis gaunamas iš oro arba deguonies ozonizatoriuose veikiant elektros iškrovai. O3 suskystėja lengviau nei O2, todėl juos lengva atskirti. Ozonas ozono terapijai medicinoje gaunamas tik iš gryno deguonies. Kai oras apšvitinamas kietąja ultravioletine spinduliuote, susidaro ozonas. Tas pats procesas vyksta ir viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kur ozono sluoksnis susidaro ir palaikomas saulės spinduliuotės.

Fizinės ozono savybės yra labai būdingos: tai lengvai sprogios mėlynos spalvos dujos. Litras ozono sveria maždaug 2 gramus, o oras – 1,3 gramo. Todėl ozonas yra sunkesnis už orą. Ozono lydymosi temperatūra yra minus 192,7ºС. Šis „ištirpęs“ ozonas yra tamsiai mėlynas skystis. Ozono „ledas“ yra tamsiai mėlynos spalvos su violetiniu atspalviu ir tampa nepermatomas, kai jo storis viršija 1 mm. Ozono virimo temperatūra yra minus 112ºС. Dujinėje būsenoje ozonas yra diamagnetinis, t.y. neturi magnetinių savybių, o skystoje būsenoje yra silpnai paramagnetinis. Ozono tirpumas lydytame vandenyje yra 15 kartų didesnis nei deguonies ir yra maždaug 1,1 g/l. 2,5 g ozono kambario temperatūroje ištirpsta litre acto rūgšties. Jis taip pat gerai tirpsta eteriniuose aliejuose, terpentine ir anglies tetrachloride. Ozono kvapas jaučiamas, kai koncentracija viršija 15 µg/m3 oro. Minimaliomis koncentracijomis jis suvokiamas kaip „gaivumo kvapas“, didesnėmis koncentracijomis įgauna aštrų, dirginantį atspalvį.

Ozonas susidaro iš deguonies pagal tokią formulę: 3O2 + 68 kcal → 2O3. Klasikiniai ozono susidarymo pavyzdžiai: žaibo įtaka perkūnijos metu; veikiami saulės spindulių viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Ozonas taip pat gali susidaryti vykstant bet kokiems procesams, kuriuos lydi atominio deguonies išsiskyrimas, pavyzdžiui, skaidant vandenilio peroksidą. Pramoninė ozono sintezė apima elektros iškrovų naudojimą žemoje temperatūroje. Ozono gamybos technologijos gali skirtis viena nuo kitos. Taigi medicinos reikmėms naudojamam ozonui gaminti naudojamas tik grynas (be priemaišų) medicininis deguonis. Atskirti susidariusį ozoną nuo deguonies priemaišų dažniausiai nesunku dėl fizikinių savybių skirtumų (ozonas lengviau skystėja). Jei tam tikri kokybiniai ir kiekybiniai reakcijos parametrai nėra būtini, ozono gavimas nesukelia ypatingų sunkumų.

O3 molekulė yra nestabili ir, išskirdama šilumą, gana greitai virsta O2. Esant mažoms koncentracijoms ir be pašalinių priemaišų, ozonas skyla lėtai, didelėmis koncentracijomis – sprogstamai. Susilietus su juo alkoholis iškart užsidega. Ozono įkaitimas ir kontaktas net su nežymiu oksidacijos substrato kiekiu (organinėmis medžiagomis, kai kuriais metalais ar jų oksidais) smarkiai pagreitina jo skilimą. Ozoną galima ilgai laikyti –78ºС temperatūroje, esant stabilizatoriui (nedideliui HNO3), taip pat stikliniuose, kai kurių plastikų ar tauriųjų metalų induose.

Ozonas yra stipriausias oksidatorius. Šio reiškinio priežastis yra ta, kad skilimo proceso metu susidaro atominis deguonis. Toks deguonis yra daug agresyvesnis nei molekulinis deguonis, nes deguonies molekulėje elektronų trūkumas išoriniame lygyje dėl jų kolektyvinio molekulinės orbitos naudojimo nėra toks pastebimas.

Dar XVIII amžiuje buvo pastebėta, kad gyvsidabris, esant ozonui, praranda blizgesį ir prilimpa prie stiklo, t.y. oksiduojasi. Ozoną praleidžiant per vandeninį kalio jodido tirpalą, pradeda išsiskirti jodo dujos. Tie patys „gudrybės“ neveikė su grynu deguonimi. Vėliau buvo atrastos ozono savybės, kurias iš karto perėmė žmonija: ozonas pasirodė esąs puikus antiseptikas, ozonas greitai pašalino iš vandens bet kokios kilmės organines medžiagas (kvepalus ir kosmetiką, biologinius skysčius), pradėtas plačiai naudoti pramonėje ir kasdieniame gyvenime, ir pasitvirtino kaip alternatyva dantų grąžtui.

XXI amžiuje ozono naudojimas visose žmogaus gyvenimo ir veiklos srityse auga ir vystosi, todėl matome, kad jis iš egzotikos virsta įprastu kasdieninio darbo įrankiu. OZONAS O3, alotropinė deguonies forma.

Ozono paruošimas ir fizikinės savybės.

Mokslininkai pirmą kartą sužinojo apie nežinomų dujų egzistavimą, kai pradėjo eksperimentuoti su elektrostatinėmis mašinomis. Tai atsitiko XVII a. Tačiau jie pradėjo tyrinėti naujas dujas tik kito amžiaus pabaigoje. 1785 metais olandų fizikas Martinas van Marumas gavo ozoną leisdamas elektros kibirkštis per deguonį. Ozono pavadinimas atsirado tik 1840 m.; jį išrado šveicarų chemikas Christianas Schönbeinas, kildinamas iš graikiško ozono – kvapo. Cheminė šių dujų sudėtis nesiskyrė nuo deguonies, tačiau buvo daug agresyvesnė. Taigi jis akimirksniu oksidavo bespalvį kalio jodidą, išskirdamas rudą jodą; Schönbein panaudojo šią reakciją ozonui nustatyti pagal popieriaus, įmirkyto kalio jodido ir krakmolo tirpale, mėlynumo laipsnį. Net gyvsidabris ir sidabras, kurie kambario temperatūroje yra neaktyvūs, oksiduojasi esant ozonui.

Paaiškėjo, kad ozono molekulės, kaip ir deguonis, susideda tik iš deguonies atomų, bet ne dviejų, o trijų. Deguonis O2 ir ozonas O3 yra vienintelis pavyzdys, kai iš vieno cheminio elemento susidaro dvi dujinės (įprastomis sąlygomis) paprastos medžiagos. O3 molekulėje atomai išsidėstę kampu, todėl šios molekulės yra polinės. Ozonas gaunamas „prilipus“ laisviesiems deguonies atomams prie O2 molekulių, kurios susidaro iš deguonies molekulių veikiant elektros iškrovoms, ultravioletiniams spinduliams, gama spinduliams, greitiesiems elektronams ir kitoms didelės energijos dalelėms. Visada tvyro ozono kvapas prie veikiančių elektrinių mašinų, kuriose „kibirkščiuoja“ šepečiai, ir šalia baktericidinių gyvsidabrio-kvarcinių lempų, skleidžiančių ultravioletinę šviesą. Tam tikrų cheminių reakcijų metu taip pat išsiskiria deguonies atomai. Ozonas nedideliais kiekiais susidaro vykstant parūgštinto vandens elektrolizei, lėtai oksiduojantis šlapiam baltajam fosforui ore, skaidant junginius, kuriuose yra daug deguonies (KMnO4, K2Cr2O7 ir kt.), fluorui veikiant vandenį. arba koncentruota sieros rūgštis ant bario peroksido. Deguonies atomų liepsnoje visada yra, todėl jei suspausto oro srovę nukreipsite per deguonies degiklio liepsną, ore bus aptiktas būdingas ozono kvapas.

Reakcija 3O2 → 2O3 yra labai endoterminė: norint gauti 1 molį ozono, reikia sunaudoti 142 kJ. Atvirkštinė reakcija įvyksta išleidžiant energiją ir yra atliekama labai lengvai. Atitinkamai, ozonas yra nestabilus. Nesant priemaišų, ozono dujos lėtai skyla esant 70° C temperatūrai ir greitai virš 100° C. Esant katalizatoriams ozono skilimo greitis žymiai padidėja. Tai gali būti dujos (pavyzdžiui, azoto oksidas, chloras) ir daugelis kietųjų medžiagų (netgi indo sienelės). Todėl gryno ozono sunku gauti, o dirbti su juo pavojinga dėl galimo sprogimo.

Nenuostabu, kad daugelį dešimtmečių po ozono atradimo net pagrindinės jo fizinės konstantos buvo nežinomos: ilgą laiką niekas negalėjo gauti gryno ozono. Kaip rašė D.I.Mendelejevas savo vadovėlyje „Chemijos pagrindai“, „naudojant visus ozono dujų paruošimo būdus, jo kiekis deguonyje visada yra nereikšmingas, dažniausiai tik kelias dešimtąsias procentų, retai 2%, ir tik esant labai žemai temperatūrai. 20 proc.“ Tik 1880 m. prancūzų mokslininkai J. Gotfeilas ir P. Chappuis iš gryno deguonies gavo ozoną minus 23 ° C temperatūroje. Paaiškėjo, kad storame sluoksnyje ozonas turi gražią mėlyną spalvą. Lėtai suspaudus atvėsusį ozonuotą deguonį, dujos pasidarė tamsiai mėlynos, o greitai atleidus slėgį temperatūra dar labiau nukrito ir susidarė tamsiai violetiniai skysto ozono lašeliai. Jei dujos nebuvo greitai atvėsintos ar suslėgtos, ozonas akimirksniu, su geltonu blyksniu, pavirto deguonimi.

Vėliau buvo sukurtas patogus ozono sintezės metodas. Jei koncentruotas perchloro, fosforo ar sieros rūgšties tirpalas yra elektrolizuojamas atšaldytu platinos arba švino (IV) oksido anodu, anode išsiskiriančiose dujose bus iki 50 % ozono. Taip pat buvo patobulintos fizinės ozono konstantos. Jis suskystėja daug lengviau nei deguonis - esant -112° C temperatūrai (deguonis - prie -183° C). Esant -192,7° C ozonas sukietėja. Kietas ozonas yra melsvai juodos spalvos.

Eksperimentai su ozonu yra pavojingi. Ozono dujos gali sprogti, jei jų koncentracija ore viršija 9%. Skystas ir kietas ozonas sprogsta dar lengviau, ypač kontaktuodamas su oksiduojančiomis medžiagomis. Ozonas gali būti laikomas žemoje temperatūroje tirpalų pavidalu fluorintuose angliavandeniliuose (freonuose). Tokie sprendimai yra mėlynos spalvos.

Cheminės ozono savybės.

Ozonas pasižymi itin dideliu reaktyvumu. Ozonas yra vienas stipriausių oksidatorių ir šiuo atžvilgiu nusileidžia tik fluorui ir deguonies fluoridui OF2. Aktyvus ozono, kaip oksidatoriaus, principas yra atominis deguonis, susidarantis ozono molekulei irstant. Todėl, veikdama kaip oksidatorius, ozono molekulė, kaip taisyklė, „naudoja“ tik vieną deguonies atomą, o kiti du išsiskiria laisvo deguonies pavidalu, pavyzdžiui, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Taip pat vyksta daugelio kitų junginių oksidacija. Tačiau yra išimčių, kai ozono molekulė oksidacijai naudoja visus tris turimus deguonies atomus, pavyzdžiui, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Labai svarbus skirtumas tarp ozono ir deguonies yra tas, kad ozonas pasižymi oksidacinėmis savybėmis jau kambario temperatūroje. Pavyzdžiui, PbS ir Pb(OH)2 normaliomis sąlygomis nereaguoja su deguonimi, o esant ozonui sulfidas virsta PbSO4, o hidroksidas – PbO2. Jei į indą su ozonu pilamas koncentruotas amoniako tirpalas, atsiras balti dūmai – tai ozoną oksiduojantis amoniakas, sudarydamas amonio nitritą NH4NO2. Ypač ozonui būdingas gebėjimas „pajuodinti“ sidabro dirbinius, susidarant AgO ir Ag2O3.

Pridėjus vieną elektroną ir tapus neigiamu jonu O3-, ozono molekulė tampa stabilesnė. „Ozono rūgšties druskos“ arba tokių anijonų turintys ozonidai žinomi nuo seno – jas sudaro visi šarminiai metalai, išskyrus litį, o ozonidų stabilumas didėja nuo natrio iki cezio. Taip pat žinomi kai kurie šarminių žemės metalų ozonidai, pavyzdžiui, Ca(O3)2. Jei ozono dujų srautas nukreipiamas į kieto sauso šarmo paviršių, susidaro oranžinė-raudona pluta, kurioje yra ozonidų, pavyzdžiui, 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Tuo pačiu metu kietas šarmas efektyviai suriša vandenį, kuris apsaugo ozonidą nuo greito hidrolizės. Tačiau esant vandens pertekliui, ozonidai greitai suyra: 4KO3+ 2H2O → 4KOH + 5O2. Skilimas vyksta ir sandėliuojant: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonidai labai gerai tirpsta skystame amoniake, todėl buvo galima juos išskirti gryna forma ir ištirti jų savybes.

Organinės medžiagos, su kuriomis liečiasi ozonas, dažniausiai sunaikinamos. Taigi ozonas, skirtingai nei chloras, gali suskaidyti benzeno žiedą. Dirbdami su ozonu, negalite naudoti guminių vamzdžių ir žarnų - jie akimirksniu taps nesandarūs. Ozono reakcijos su organiniais junginiais išskiria daug energijos. Pavyzdžiui, eteris, alkoholis, terpentinu suvilgyta vata, metanas ir daugelis kitų medžiagų savaime užsiliepsnoja sąlytyje su ozonuotu oru, o sumaišius ozoną su etilenu, įvyksta stiprus sprogimas.

Ozono taikymas.

Ozonas ne visada „degina“ organines medžiagas; kai kuriais atvejais galima atlikti specifines reakcijas su labai praskiestu ozonu. Pavyzdžiui, oleino rūgštį ozonuojant (jos dideliais kiekiais randama augaliniuose aliejuose), susidaro azelaino rūgštis HOOC(CH2)7COOH, iš kurios gaminamos aukštos kokybės tepalinės alyvos, sintetiniai pluoštai ir plastikų plastifikatoriai. Panašiai gaunama adipo rūgštis, kuri naudojama nailono sintezei. 1855 metais Schönbeinas atrado nesočiųjų junginių, turinčių dvigubus C=C ryšius, reakciją su ozonu, tačiau tik 1925 metais vokiečių chemikas H. Staudingeris nustatė šios reakcijos mechanizmą. Ozono molekulė prisijungia prie dvigubos jungties, sudarydama ozonidą – šį kartą organinį, o deguonies atomas pakeičia vieną iš C=C jungčių, o -O-O- grupė užima kitos vietą. Nors kai kurie organiniai ozonidai išskiriami gryna forma (pavyzdžiui, etileno ozonidas), ši reakcija dažniausiai atliekama praskiestame tirpale, nes laisvieji ozonidai yra labai nestabilūs sprogmenys. Nesočiųjų junginių ozonavimo reakcija labai vertinama organinių chemikų; Problemos dėl šios reakcijos dažnai siūlomos net mokyklos varžybose. Faktas yra tas, kad kai ozonidas skyla su vandeniu, susidaro dvi aldehido arba ketono molekulės, kurias lengva atpažinti ir toliau nustatyti pradinio nesočiojo junginio struktūrą. Taigi XX amžiaus pradžioje chemikai nustatė daugelio svarbių organinių junginių, įskaitant natūralius, struktūrą, turinčią C=C jungtis.

Svarbi ozono naudojimo sritis yra geriamojo vandens dezinfekcija. Paprastai vanduo yra chloruotas. Tačiau kai kurios priemaišos vandenyje, veikiamos chloro, virsta junginiais, turinčiais labai nemalonų kvapą. Todėl jau seniai buvo siūloma chlorą pakeisti ozonu. Ozonuotas vanduo neįgauna pašalinio kvapo ar skonio; Kai daug organinių junginių visiškai oksiduojasi ozonu, susidaro tik anglies dioksidas ir vanduo. Ozonas taip pat valo nuotekas. Ozono oksidacijos produktai net tokių teršalų kaip fenoliai, cianidai, aktyviosios paviršiaus medžiagos, sulfitai, chloraminai yra nekenksmingi, bespalviai ir bekvapiai junginiai. Ozono perteklius gana greitai suyra ir susidaro deguonis. Tačiau vandens ozonavimas yra brangesnis nei chloravimas; Be to, ozonas negali būti transportuojamas ir turi būti gaminamas naudojimo vietoje.

Ozonas atmosferoje.

Žemės atmosferoje ozono yra mažai – 4 milijardai tonų, t.y. vidutiniškai tik 1 mg/m3. Ozono koncentracija didėja tolstant nuo Žemės paviršiaus ir pasiekia maksimumą stratosferoje, 20–25 km aukštyje – tai yra „ozono sluoksnis“. Jei visas ozonas iš atmosferos būtų surinktas Žemės paviršiuje esant normaliam slėgiui, susidaręs sluoksnis būtų tik apie 2-3 mm storio. Ir tokie nedideli ozono kiekiai ore iš tikrųjų palaiko gyvybę Žemėje. Ozonas sukuria „apsauginį ekraną“, neleidžiantį Žemės paviršiaus pasiekti kietiems saulės ultravioletiniams spinduliams, kurie kenkia visai gyvai būtybei.

Pastaraisiais dešimtmečiais daug dėmesio buvo skiriama vadinamųjų „ozono skylių“ atsiradimui – vietovėms, kuriose labai sumažėjęs stratosferos ozono lygis. Per tokį „nesandarių“ skydą Žemės paviršių pasiekia atšiauresnė Saulės ultravioletinė spinduliuotė. Štai kodėl mokslininkai ilgą laiką stebėjo ozoną atmosferoje. 1930 metais anglų geofizikas S. Chapmanas, norėdamas paaiškinti nuolatinę ozono koncentraciją stratosferoje, pasiūlė keturių reakcijų schemą (šios reakcijos buvo vadinamos Chapmano ciklu, kuriame M reiškia bet kurį atomą ar molekulę, kuri išneša energijos perteklių). :

O + O + M → O2 + M

O + O3 → 2O2

O3 → O2 + O.

Pirmoji ir ketvirtoji šio ciklo reakcijos yra fotocheminės, jos vyksta veikiant saulės spinduliuotei. Norint suskaidyti deguonies molekulę į atomus, reikalinga spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra mažesnis nei 242 nm, o ozonas suyra, kai šviesa absorbuojama 240-320 nm srityje (pastaroji reakcija tiksliai apsaugo mus nuo stiprios ultravioletinės spinduliuotės, nes deguonis neabsorbuoja šioje spektro srityje). Likusios dvi reakcijos yra šiluminės, t.y. eiti be šviesos įtakos. Labai svarbu, kad trečioji reakcija, vedanti į ozono išnykimą, turėtų aktyvavimo energiją; tai reiškia, kad tokios reakcijos greitis gali būti padidintas veikiant katalizatoriams. Kaip paaiškėjo, pagrindinis ozono skilimo katalizatorius yra azoto oksidas NO. Jis susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose iš azoto ir deguonies, veikiamas atšiauriausios saulės spinduliuotės. Patekęs į ozonosferą, jis patenka į dviejų reakcijų ciklą O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, dėl ko jo kiekis atmosferoje nekinta, o stacionari ozono koncentracija mažėja. Yra ir kitų ciklų, dėl kurių sumažėja ozono kiekis stratosferoje, pavyzdžiui, dalyvaujant chlorui:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2.

Ozoną taip pat ardo dulkės ir dujos, kurios dideliais kiekiais patenka į atmosferą ugnikalnių išsiveržimų metu. Pastaruoju metu buvo teigiama, kad ozonas taip pat veiksmingai naikina iš žemės plutos išsiskiriantį vandenilį. Visų ozono susidarymo ir skilimo reakcijų derinys lemia tai, kad vidutinė ozono molekulės gyvenimo trukmė stratosferoje yra apie tris valandas.

Manoma, kad be natūralių, yra ir dirbtinių veiksnių, kurie veikia ozono sluoksnį. Gerai žinomas pavyzdys yra freonai, kurie yra chloro atomų šaltiniai. Freonai yra angliavandeniliai, kuriuose vandenilio atomai yra pakeisti fluoro ir chloro atomais. Jie naudojami šaldymo technologijoje ir aerozolinių balionėlių užpildymui. Galiausiai freonai patenka į orą ir su oro srovėmis lėtai kyla vis aukščiau ir aukščiau, galiausiai pasiekdami ozono sluoksnį. Skildami saulės spinduliuotės įtakoje, patys freonai pradeda kataliziškai skaidyti ozoną. Kol kas tiksliai nežinoma, kiek freonai yra kalti dėl „ozono skylės“, ir, nepaisant to, jau seniai imtasi priemonių jų naudojimui apriboti.

Skaičiavimai rodo, kad per 60-70 metų ozono koncentracija stratosferoje gali sumažėti 25 proc. Ir tuo pačiu padidės ozono koncentracija žemės sluoksnyje - troposferoje, o tai taip pat yra blogai, nes ozonas ir jo virsmo produktai ore yra nuodingi. Pagrindinis ozono šaltinis troposferoje yra stratosferos ozono pernešimas su oro masėmis į apatinius sluoksnius. Kasmet į gruntinį sluoksnį patenka maždaug 1,6 milijardo tonų ozono. Ozono molekulės gyvavimo laikas apatinėje atmosferos dalyje yra daug ilgesnis - daugiau nei 100 dienų, nes ozoną ardančios ultravioletinės saulės spinduliuotės intensyvumas žemesniame sluoksnyje yra mažesnis. Paprastai troposferoje ozono yra labai mažai: gryname gryname ore jo koncentracija vidutiniškai siekia tik 0,016 μg/l. Ozono koncentracija ore priklauso ne tik nuo aukščio virš jūros lygio, bet ir nuo reljefo. Taigi ozono virš vandenynų visada yra daugiau nei sausumoje, nes ten ozonas skyla lėčiau. Matavimai Sočyje parodė, kad ore prie jūros pakrantės yra 20% daugiau ozono nei miške, esančiame 2 km nuo kranto.

Šiuolaikiniai žmonės įkvepia žymiai daugiau ozono nei jų protėviai. Pagrindinė to priežastis – ore padidėjęs metano ir azoto oksidų kiekis. Taigi metano kiekis atmosferoje nuolat didėjo nuo XIX amžiaus vidurio, kai buvo pradėtos naudoti gamtinės dujos. Atmosferoje, užterštoje azoto oksidais, metanas patenka į sudėtingą virsmų grandinę, kurioje dalyvauja deguonis ir vandens garai, kurių rezultatas gali būti išreikštas lygtimi CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Kiti angliavandeniliai taip pat gali veikti kaip metanas, pavyzdžiui, esantys automobilių išmetamosiose dujose nepilno benzino degimo metu. Dėl to per pastaruosius dešimtmečius ozono koncentracija didžiųjų miestų ore išaugo dešimt kartų.

Visada buvo manoma, kad perkūnijos metu ozono koncentracija ore smarkiai padidėja, nes žaibas skatina deguonies pavertimą ozonu. Tiesą sakant, padidėjimas yra nežymus, ir jis atsiranda ne per perkūniją, o kelias valandas prieš ją. Perkūnijos metu ir kelias valandas po jos ozono koncentracija mažėja. Tai paaiškinama tuo, kad prieš perkūniją vyksta stiprus vertikalus oro masių maišymasis, todėl iš viršutinių sluoksnių atsiranda papildomas ozono kiekis. Be to, prieš perkūniją padidėja elektrinio lauko stiprumas, susidaro sąlygos vainikiniam išlydžiui susidaryti įvairių objektų, pavyzdžiui, šakų, galiukuose. Tai taip pat prisideda prie ozono susidarymo. Ir tada, kai vystosi perkūnijos debesis, po juo kyla galingos aukštyn kylančios oro srovės, kurios sumažina ozono kiekį tiesiai po debesimi.

Įdomus klausimas yra apie ozono kiekį spygliuočių miškų ore. Pavyzdžiui, G. Remy „Neorganinės chemijos kurse“ galite perskaityti, kad „ozonuotas spygliuočių miškų oras“ yra fikcija. Ar taip yra? Žinoma, joks augalas negamina ozono. Tačiau augalai, ypač spygliuočiai, į orą išskiria daug lakiųjų organinių junginių, tarp jų ir terpenų klasės nesočiuosius angliavandenilius (terpentine jų yra daug). Taigi karštą dieną pušis per valandą išskiria 16 mikrogramų terpenų kiekvienam gramui sausos spyglių masės. Terpenus išskiria ne tik spygliuočiai, bet ir kai kurie lapuočių medžiai, tarp jų tuopos ir eukaliptai. O kai kurie atogrąžų medžiai per valandą gali išskirti 45 mcg terpenų 1 g sausos lapų masės. Dėl to per vieną hektarą spygliuočių miško per parą gali išsiskirti iki 4 kg organinių medžiagų, o iš lapuočių – apie 2 kg. Miškingas Žemės plotas yra milijonai hektarų, ir visi jie per metus išskiria šimtus tūkstančių tonų įvairių angliavandenilių, įskaitant terpenus. O angliavandeniliai, kaip parodyta metano pavyzdyje, veikiami saulės spinduliuotės ir esant kitoms priemaišoms, prisideda prie ozono susidarymo. Kaip parodė eksperimentai, terpenai tinkamomis sąlygomis iš tiesų labai aktyviai dalyvauja atmosferos fotocheminių reakcijų cikle, kai susidaro ozonas. Taigi ozonas spygliuočių miške – visai ne fikcija, o eksperimentinis faktas.

Ozonas ir sveikata.

Kaip gera pasivaikščioti po perkūnijos! Oras švarus ir gaivus, jo gaivinančios srovės tarsi be jokių pastangų teka į plaučius. „Kvepia ozonu“, – tokiais atvejais jie dažnai sako. „Labai naudinga sveikatai“. Ar taip yra?

Vienu metu ozonas tikrai buvo laikomas naudingu sveikatai. Bet jei jo koncentracija viršija tam tikrą ribą, tai gali sukelti daug nemalonių pasekmių. Priklausomai nuo koncentracijos ir įkvėpimo laiko, ozonas sukelia pokyčius plaučiuose, dirgina akių ir nosies gleivinę, skauda galvą, svaigsta galva, sumažėja kraujospūdis; Ozonas mažina organizmo atsparumą bakterinėms kvėpavimo takų infekcijoms. Didžiausia leistina koncentracija ore yra tik 0,1 μg/l, vadinasi, ozonas yra daug pavojingesnis nei chloras! Kelias valandas praleidus patalpoje, kurioje ozono koncentracija siekia vos 0,4 μg/l, gali pasireikšti krūtinės skausmas, kosulys, nemiga, sumažėti regėjimo aštrumas. Jei ilgą laiką kvėpuosite ozonu, kurio koncentracija didesnė nei 2 μg/l, pasekmės gali būti sunkesnės – net suvirpėti ir sumažėti širdies veikla. Kai ozono kiekis yra 8-9 µg/l, per kelias valandas atsiranda plaučių edema, kuri gali būti mirtina. Tačiau tokius mažus medžiagos kiekius paprastai sunku išanalizuoti naudojant įprastinius cheminius metodus. Laimei, ozono buvimą žmogus jaučia net esant labai mažoms koncentracijoms – apie 1 μg/l, kuriai esant krakmolo jodo popierius dar nesiruošia mėlynuoti. Vieniems mažos koncentracijos ozono kvapas primena chloro kvapą, kitiems – sieros dioksido, tretiems – česnako kvapą.

Toksiškas ne tik pats ozonas. Jam dalyvaujant ore, susidaro, pavyzdžiui, peroksiacetilnitratas (PAN) CH3-CO-OONO2 – medžiaga, kuri stipriai dirgina, įskaitant ašaras, apsunkina kvėpavimą, o didesnė koncentracija sukelia širdies paralyžių. PAN yra vienas iš vadinamojo fotocheminio smogo, susidarančio vasarą užterštame ore, komponentų (šis žodis kilęs iš angliško dūmų – dūmai ir migla – rūkas). Ozono koncentracija smoge gali siekti 2 µg/l, o tai 20 kartų viršija didžiausią leistiną ribą. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad bendras ozono ir azoto oksidų poveikis ore yra dešimtis kartų stipresnis nei kiekvienos medžiagos atskirai. Nenuostabu, kad didžiuosiuose miestuose tokio smogo pasekmės gali būti katastrofiškos, ypač jei virš miesto esantis oras nėra prapučiamas „skersvėjų“ ir susidaro sąstingio zona. Taigi 1952 metais Londone per kelias dienas nuo smogo mirė daugiau nei 4000 žmonių. O smogas Niujorke 1963 metais pražudė 350 žmonių. Tokijuje ir kituose dideliuose miestuose buvo panašių istorijų. Nuo atmosferos ozono kenčia ne tik žmonės. Pavyzdžiui, amerikiečių mokslininkai įrodė, kad vietovėse, kuriose ore yra daug ozono, automobilių padangų ir kitų gumos gaminių tarnavimo laikas gerokai sutrumpėja.

Kaip sumažinti ozono kiekį žemės sluoksnyje? Vargu ar realu sumažinti metano išmetimą į atmosferą. Lieka kitas būdas – sumažinti azoto oksidų išmetimą, be kurio negali vykti ozono susidarymo reakcijų ciklas. Šis kelias taip pat nelengvas, nes azoto oksidus išmeta ne tik automobiliai, bet ir (daugiausia) šiluminės elektrinės.

Ozono šaltiniai yra ne tik gatvėse. Susidaro rentgeno kabinetuose, kineziterapijos kabinetuose (jo šaltinis – gyvsidabrio-kvarco lempos), eksploatuojant kopijavimo įrangą (kopijuoklius), lazerinius spausdintuvus (čia jo susidarymo priežastis – aukštos įtampos iškrova). Ozonas yra neišvengiamas perhidrolio ir argono lankinio suvirinimo gamybos palydovas. Norint sumažinti žalingą ozono poveikį, šalia ultravioletinių lempų būtina turėti vėdinimo įrangą ir gerą patalpos vėdinimą.

Ir vis dėlto vargu ar teisinga ozoną laikyti neabejotinai kenksmingu sveikatai. Viskas priklauso nuo jo koncentracijos. Tyrimai parodė, kad tamsoje grynas oras šviečia labai silpnai; Švytėjimo priežastis yra oksidacijos reakcijos, susijusios su ozonu. Švytėjimas buvo pastebėtas ir purtant vandenį kolboje, į kurią anksčiau buvo įvestas ozonuotas deguonis. Šis švytėjimas visada siejamas su nedideliu organinių priemaišų kiekiu ore ar vandenyje. Kai grynas oras susimaišė su žmogaus iškvepiamu kvėpavimu, švytėjimo intensyvumas padidėjo dešimt kartų! Ir tai nenuostabu: iškvepiamame ore rasta etileno, benzeno, acetaldehido, formaldehido, acetono, skruzdžių rūgšties mikropriemaišų. Juos „išryškina“ ozonas. Tuo pačiu „pasenęs“, t.y. visiškai be ozono, nors ir labai švarus, oras nešviečia, o žmogus jį suvokia kaip „užpūstą“. Tokį orą galima palyginti su distiliuotu vandeniu: jis labai švarus, praktiškai be priemaišų, o gerti – žalinga. Taigi visiškas ozono nebuvimas ore, matyt, ir žmogui nepalankus, nes jame didėja mikroorganizmų kiekis ir kaupiasi kenksmingos medžiagos bei nemalonūs kvapai, kuriuos ozonas sunaikina. Taigi išryškėja reguliaraus ir ilgalaikio patalpų vėdinimo poreikis, net jei jame nėra žmonių: juk patekęs į patalpą ozonas joje ilgai neužsibūna - iš dalies suyra, o didžiąja dalimi nusėda. (adsorbuojasi) ant sienų ir kitų paviršių. Sunku pasakyti, kiek ozono turėtų būti patalpoje. Tačiau minimaliomis koncentracijomis ozonas tikriausiai yra būtinas ir naudingas.

Taigi ozonas yra laiko bomba. Jei jis bus naudojamas teisingai, jis tarnaus žmonijai, tačiau kai tik bus panaudotas kitiems tikslams, tai akimirksniu sukels pasaulinę katastrofą ir Žemė pavirs tokia planeta kaip Marsas.

Ozonas laikomas naudingomis dujomis. Mažomis dozėmis gerina baltymų, riebalų ir angliavandenių apykaitą, deguonies pernešimą kraujyje, periferinę kraujotaką, stimuliuoja imuninę sistemą, skatina biologiškai aktyvių medžiagų gamybą. Aplinkosaugininkai sunerimę dėl ozono skylių. Tačiau mažai žmonių atkreipia dėmesį į šias dujas, kurios yra kasdieniame gyvenime.

Jei netyčia įkvėpsite didelį jo kiekį, galite lengvai apsinuodyti. Kur galite susidurti su toksišku ozono kiekiu? Kas yra ši medžiaga? Kokie simptomai pasireiškia apsinuodijus? Kaip gydyti ir kaip apsisaugoti nuo intoksikacijos?

Kur galite susidurti su toksiškomis ozono dozėmis?

Pagrindinė žalingo O 3 poveikio paprastam žmogui priežastis yra išmetamosios dujos ir pramoninės emisijos, kuriose yra lakiųjų angliavandenilių ir kitų medžiagų. Saulėtomis dienomis, kai atmosferoje padidėja radiacijos lygis, azoto oksidai ir angliavandenilių dujos pradeda virsti ozonu. Karštą vasarą ne tik didmiesčiuose, bet ir priemiesčiuose ozono koncentracija ore leistinas normas viršija 10 kartų.

Žmonės, dirbantys pramonės šakose, kuriose naudojami ozonizatoriai, taip pat yra veikiami ozono. Ypač dažnai apsinuodija aptarnaujantis personalas. Raketų pramonėje kaip oksidatorius naudojamas skystas ozonas.

Ozonas yra nuostabus oksidatorius, todėl plačiai naudojamas ne tik pramonėje, bet ir medicinoje patalpų, drabužių, medžiagų dezinfekavimui.

XXI amžiuje buvo išleisti buitiniai ozonizatoriai, kuriuos kiekvienas gali įsigyti savo namams. Gamintojai juos pozicionuoja kaip dezinfekavimo priemones rūsiams, gyvenamosioms patalpoms (pavyzdžiui, sergant virusinėmis šeimos narių ligomis), sandėliams ir pan. Tačiau apie šalutinį poveikį ir atsargumo priemones rašoma ne visada, o vartotojai dažnai ignoruoja šią informaciją, dėl ko susidaro ozonas. apsinuodijimas įvyksta ir kasdieniame gyvenime.

Yra tokia medicinos šaka kaip ozono terapija, kai ši medžiaga naudojama išoriškai, į vidų arba į veną. Metodų veiksmingumas kliniškai neįrodytas. Tačiau jo kancerogeninis ir toksinis poveikis buvo įrodytas vartojant parenteraliai. Daugumoje šalių ozonoterapija nėra pripažinta tradicine medicina, ją galima taikyti tik gavus raštišką paciento sutikimą.

Kas yra ozonas

Ozonas – kokios tai dujos? Tai gamtinės dujos, susidedančios iš trijų deguonies (O 3) molekulių. Jis susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiant saulės spinduliams iš O 2 ir atominio deguonies. Dujos turi specifinį kvapą – jas galima užuosti per perkūniją.

Ozonas, priklausomai nuo jo agregacijos būsenos, temperatūros ir slėgio, gali keisti spalvą. Įprastomis sąlygomis dujos turi purpurinį atspalvį. Didėjant atmosferos slėgiui, jis tamsėja ir pasidaro melsvas. Skystoje būsenoje jis yra tamsiai mėlynas, o kietoje - beveik juodas.

Ozono molekulės yra nestabilios ir, susidariusios atmosferoje, po dešimties minučių virsta įprastu deguonimi.

Ozonas yra dujos, turinčios stipraus oksidatoriaus savybių. Jis gali oksiduoti beveik visus cheminius elementus, kurie yra metalai arba neturi tokių savybių.

Ar ozono dujos kenksmingos ar naudingos žmonėms? Pirmiausia pažvelkime į teigiamą šios medžiagos poveikį.

1. Ozono sluoksnis apsaugo Žemę nuo žalingo saulės spinduliuotės poveikio.
2. Jis turi gydomąjį poveikį naikindamas mikrobus (bakterijas, virusus, grybelius).
3. Pagerina gyvų organizmų kvėpavimo procesą ir periferinio kraujo judėjimą.
4. Mažina kraujo krešėjimą.
5. Turi antioksidacinį poveikį.
6. Suaktyvina biologiškai aktyvių medžiagų sintezę organizme.
7. Stimuliuoja hematopoezę ir imuninę sistemą.
8. Geba sumažinti skausmą ir pašalinti iš organizmo toksinus.

Toks ozono dujų poveikis žmonėms pastebimas vartojant įprastą dozę. Dabar išsiaiškinkime, kokia dozė turėtų būti laikoma normalia.

PSO nustatė didžiausią leistiną šios medžiagos koncentraciją ore:

• gyvenamosioms vietoms iki 30 μg/m3;
• pramoniniam - iki 100 μg/m 3;
• vienkartinė didžiausia dozė - 0,16 mg/m³.

Realiai O 3 lygis ore kelis kartus viršija didžiausią leistiną lygį. O saulėtu, karštu oru – 10 kartų. Kuo labiau dūminis miesto oras, tuo daugiau ozono jame yra karštyje. Kartais vasarą tankiai apgyvendintuose miestuose galima stebėti 1 tūkst. μg/m3 koncentraciją.

Poveikis žmonėms

Ar ozonas kenkia žmonėms? Ozonas priklauso aukščiausiai toksiškumo klasei. Netgi chloras ir vandenilio cianido rūgštis yra prastesnės už jį. Apsinuodijimo ozonu simptomai atsiranda dėl:

Apsinuodijimo ozonu požymiai atsiranda beveik iš karto po poveikio. Patekęs į kvėpavimo takus, skauda gerklę, deginimo pojūtį ir skausmą krūtinėje, pasunkėja kvėpavimas, skauda galvą. Tada žmogus pajunta, kad jam sunku giliai įkvėpti, todėl kvėpavimas tampa nutrūkęs, dažnas, paviršutiniškas. Ilgiau veikiant bronchuose ir alveolėse atsiranda struktūrinių pakitimų. Bronchitas, plaučių uždegimas, emfizema, bronchų spazmas pasireiškia sveikiems žmonėms arba bronchinės astmos paūmėjimas sergantiesiems šia liga. Kvėpavimo tūris mažėja. Uždelstas ozono poveikis apima neurologinius sutrikimus (neprotingumą, sumažėjusį dėmesį).

Ozonas, paveikdamas akis, sukelia ašarojimą, skausmą, akių skausmą, o kartais ir regėjimo praradimą.

Sistemingai kontaktuojant sutrinka ne tik kvėpavimo funkcijos. Atsiranda mažakraujystė, krešėjimo sutrikimai, kraujavimas ir kraujavimas, padidėja kraujospūdis, atsiranda širdies ir inkstų ligos, mažėja skrandžio sekrecijos gebėjimas. Taip pat kenčia oksidaciniai procesai. Kenksmingi radikalai cirkuliuoja visame kūne, pažeisdami ląsteles. O 3 padidina ankstyvos mirties nuo širdies ligų tikimybę.

Nuodingos dujos ozonas yra kancerogenas. Jis turi žalingą poveikį ląstelių dezoksiribonukleino rūgščiai, sukelia mutacijas.

Pramoninėmis sąlygomis galimas kontaktas su skystu O 3. Tokiu atveju įvyksta gilus nušalimas, nes jo kristalizacijos temperatūra yra artima –200 °C.

Pirmoji pagalba apsinuodijus

Apsinuodijimo ozonu gydymas visų pirma turėtų apimti skubios pagalbos teikimą aukai. Pirmoji pagalba apsinuodijus šiomis dujomis yra:

Dėl bet kokio apsinuodijimo laipsnio turėtumėte kreiptis medicininės pagalbos!

Jei jus nušalo skystas ozonas, sąlyčio vietoje esančių drabužių nenusivilkti. Žaizdą galite nuplauti tik dideliu kiekiu vandens.

Jei pažeidžiamos akys, jas taip pat reikia nuplauti dideliu kiekiu vandens.

Prevencija

Kaip pašalinti žalingą ozono poveikį organizmui? Norėdami tai padaryti, turite stengtis karštą dieną nebūti užterštoje gatvėje. Nesportuokite lauke miestuose saulėtomis valandomis. Geriau tai padaryti ryte arba vakare patalpose arba priemiesčio zonoje.

Gamyboje turi būti įrengta tinkama tiekimo ir ištraukiamoji ventiliacija (ištraukiamoji) darbo vietose. Turi būti naudojami apsauginiai įtaisai, ozono lygio jutikliai ir sandarios talpyklos. Laikas, praleistas kontaktinėje zonoje, turėtų būti ribotas.

Buitinius ozonizatorius reikia pirkti tik iš patikimo gamintojo, kuris pateikia aiškias gaminio instrukcijas, suteikia jam garantiją ir nurodo atsargumo priemones dirbant su juo.

Tokia iš pirmo žvilgsnio nekenksminga ir netgi naudinga medžiaga gali pasirodyti labai nuodinga. Apsinuodijimas ozonu gali turėti rimtų pasekmių ne tik kvėpavimo sistemai, bet ir reprodukcinei, nervų, širdies ir kraujagyslių sistemoms. Ozonas yra žinomas kancerogenas. Ilgalaikis jo poveikis sukelia vėžinių navikų vystymąsi organizme. Kiekvienas, o ypač pramonėje susidūręs su ozonu, turėtų žinoti pagrindinius apsinuodijimo simptomus ir mokėti suteikti pirmąją pagalbą nukentėjusiajam.

MASKVA, rugsėjo 16 d. – RIA Novosti. Rugsėjo 16 d., pirmadienį, minima Tarptautinė ozono sluoksnio, plono „skydo“, saugančio visą gyvybę Žemėje nuo žalingos ultravioletinės spinduliuotės, išsaugojimo diena – šią dieną 1987 metais buvo pasirašytas garsusis Monrealio protokolas.

Normaliomis sąlygomis ozonas arba O3 yra blyškiai mėlynos dujos, kurios vėsdamos virsta tamsiai mėlynu skysčiu, o vėliau – melsvai juodais kristalais. Iš viso planetos atmosferoje ozonas sudaro apie 0,6 tūrinės dalies: tai reiškia, kad, pavyzdžiui, kiekviename atmosferos kubiniame metre yra tik 0,6 kubinio centimetro ozono. Palyginimui, anglies dvideginio atmosferoje jau yra apie 400 milijoninių dalių – tai yra daugiau nei dvi stiklinės tam pačiam kubiniam metrui oro.

Tiesą sakant, tokią mažą ozono koncentraciją galima pavadinti palaima Žemei: šios dujos, kurios 15-30 kilometrų aukštyje sudaro gyvybę gelbstintį ozono sluoksnį, yra daug mažiau „kilnios“ šalia žmonių. . Pagal rusišką klasifikaciją ozonas priklauso aukščiausios, pirmosios pavojingumo klasės medžiagoms – tai labai stiprus oksidatorius, itin toksiškas žmogui.

Suprasti skirtingas kompleksinio ozono savybes „RIA Novosti“ padėjo Maskvos valstybinio Lomonosovo universiteto Chemijos fakulteto Katalizės ir dujų elektrochemijos laboratorijos vyresnysis mokslo darbuotojas Vadimas Samoilovičius.

Ozono skydas

"Tai gana gerai ištirtos dujos, beveik viskas ištirta - visko niekada nebūna, bet pagrindinis dalykas (žinoma)... Ozonas turi daugybę skirtingų pritaikymų. Tačiau nepamirškite, kad, kalbant paprastai, gyvybė atsirado dėka į ozono sluoksnį – tai turbūt pagrindinis momentas“, – sako Samoilovičius.

Stratosferoje ozonas susidaro iš deguonies dėl fotocheminių reakcijų – tokios reakcijos prasideda veikiant saulės spinduliuotei. Ten ozono koncentracija jau didesnė – apie 8 mililitrus kubiniame metre. Dujos sunaikinamos, kai „susitinka“ su tam tikrais junginiais, pavyzdžiui, atominiu chloru ir bromu - tai yra pavojingų chlorfluorangliavandenilių, geriau žinomų kaip freonai, dalis. Iki Monrealio protokolo jie buvo naudojami, be kita ko, šaldymo pramonėje ir kaip dujų kasetėse esantys raketiniai kuro degikliai.

2012 m., kai Monrealio protokolas minėjo 25-ąsias metines, Jungtinių Tautų aplinkos programos (UNEP) ekspertai ozono sluoksnio apsaugą įvardijo kaip vieną iš keturių pagrindinių aplinkosaugos problemų, kuriose žmonija padarė didelę pažangą. Tuo pat metu UNEP pažymėjo, kad ozono kiekis stratosferoje nustojo mažėti nuo 1998 m. ir, remiantis mokslininkų prognozėmis, iki 2050-2075 m. jis gali grįžti į iki 1980 m. užfiksuotą lygį.

Ozono smogas

30 kilometrų nuo Žemės paviršiaus ozonas „elgiasi“ gerai, tačiau troposferoje, paviršiniame sluoksnyje, pasirodo, yra pavojingas teršalas. Pasak UNEP, troposferos ozono koncentracija Šiaurės pusrutulyje per pastaruosius 100 metų išaugo beveik tris kartus, todėl tai taip pat yra trečia pagal svarbą „antropogeninės“ šiltnamio efektą sukeliančios dujos.

Čia ozonas taip pat neišskiriamas į atmosferą, o susidaro veikiant saulės spinduliuotei ore, kuris jau yra užterštas ozono „pirmtakiais“ - azoto oksidais, lakiaisiais angliavandeniliais ir kai kuriais kitais junginiais. Miestuose, kur ozonas yra viena iš pagrindinių smogo sudedamųjų dalių, dėl jo atsiradimo netiesiogiai „kaltos“ transporto priemonių emisijos.

Nuo pažemio ozono kenčia ne tik žmonės ir klimatas. UNEP apskaičiavo, kad troposferos ozono koncentracijų mažinimas galėtų padėti išsaugoti apie 25 milijonus tonų ryžių, kviečių, sojų pupelių ir kukurūzų, kurie kasmet prarandami dėl šių augalams nuodingų dujų.

Būtent dėl ​​to, kad pažemio ozonas nebėra toks naudingas, meteorologijos tarnybų ir aplinkos monitoringo ekspertai nuolat stebi jo koncentracijas didžiųjų miestų, įskaitant Maskvą, ore.

Ozonas yra naudingas

"Viena iš labai įdomių ozono savybių yra baktericidinė. Pagal baktericidinį aktyvumą jis yra praktiškai pirmasis tarp visų tokių medžiagų – chloro, mangano peroksido, chloro oksido", – pažymi Vadimas Samoilovičius.

Ta pati ekstremali ozono prigimtis, dėl kurios jis yra labai stiprus oksidatorius, paaiškina šių dujų panaudojimą. Ozonu sterilizuojamos ir dezinfekuojamos patalpos, drabužiai, įrankiai ir, žinoma, valomas vanduo – tiek geriamojo, tiek pramoninio ir net nuotekų vanduo.

Be to, pabrėžia ekspertas, ozonas daugelyje šalių naudojamas kaip chloro pakaitalas celiuliozės balinimo įrenginiuose.

„Chloras (reaguodamas) su organinėmis medžiagomis atitinkamai gamina organinį chlorą, kuris yra daug toksiškesnis nei tik chloras. Apskritai to (toksiškų atliekų atsiradimo – red.) galima išvengti arba smarkiai sumažinus chloro koncentraciją. chloro arba tiesiog jo pašalinimo Viena iš galimybių – chloro pakeitimas ozonu“, – aiškino Samoilovičius.

Oras taip pat gali būti ozonuojamas, ir tai taip pat duoda įdomių rezultatų - pavyzdžiui, pasak Samoilovičiaus, Ivanove, visos Rusijos darbuotojų saugos ir sveikatos tyrimų instituto specialistai ir jų kolegos atliko visą eilę tyrimų, kurių metu „sukant parduotuvėse į paprastus vėdinimo kanalus buvo įpiltas tam tikras kiekis ozono. Dėl to sumažėjo kvėpavimo takų ligų paplitimas, o darbo našumas, atvirkščiai, padidėjo. Oro ozonavimas maisto sandėliuose gali padidinti jo saugumą, tokios patirties yra ir kitose šalyse.

Ozonas yra toksiškas

Ozono naudojimo problema išlieka ta pati – jo toksiškumas. Rusijoje didžiausia leistina ozono koncentracija (MPC) atmosferos ore yra 0,16 miligramo kubiniame metre, o darbo zonos ore – 0,1 miligramo. Todėl, pažymi Samoilovičius, tą patį ozonavimą reikia nuolat stebėti, o tai labai apsunkina reikalą.

"Ši technika dar gana sudėtinga. Išpilkite kibirą kažkokio baktericido - daug paprasčiau, išpilkite ir viskas, bet čia reikia žiūrėti, turi būti kažkoks pasiruošimas", - sako mokslininkas.

Žmogaus organizmui ozonas kenkia lėtai, bet rimtai – ilgai būnant ozonu užterštame ore, didėja rizika susirgti širdies ir kraujagyslių bei kvėpavimo takų ligomis. Reaguodamas su cholesteroliu jis sudaro netirpius junginius, dėl kurių išsivysto aterosklerozė.

„Esant didesnei nei leistinai koncentracijai, gali atsirasti galvos skausmas, gleivinių dirginimas, kosulys, galvos svaigimas, bendras nuovargis, sumažėti širdies veikla. Toksiškas pažemio ozonas sukelia kvėpavimo takų ligų atsiradimą ar paūmėjimą; vaikai, pagyvenę žmonės , o astma sergantiems gresia“, – pažymima Roshydrometo centrinės aerologinės observatorijos (CAO) svetainėje.

Ozonas yra sprogus

Ozonas kenkia ne tik įkvėpus, bet degtukus taip pat reikia paslėpti, nes šios dujos yra labai sprogios. Tradiciškai pavojingos ozono dujų koncentracijos „slenkstis“ yra 300–350 mililitrų vienam litrui oro, nors kai kurie mokslininkai dirba su didesniais kiekiais, sako Samoilovičius. Tačiau skystas ozonas – tas pats mėlynas skystis, kuris vėsdamas tamsėja – sprogsta savaime.

Būtent tai neleidžia naudoti skystojo ozono kaip oksiduojančios medžiagos raketų degaluose – tokios idėjos atsirado netrukus po kosminio amžiaus pradžios.

"Mūsų laboratorija universitete kilo būtent dėl ​​šios idėjos. Kiekvienas raketos kuras reakcijoje turi savo kaloringumo vertę, tai yra, kiek šilumos išsiskiria degant, taigi, kokia bus raketa galinga. Taigi, žinoma. kad galingiausias variantas – maišyti skystą vandenilį su skystu ozonu... Bet yra vienas trūkumas.Skystas ozonas sprogsta, ir sprogsta savaime, tai yra be jokios akivaizdžios priežasties“, – sako Maskvos valstybinio universiteto atstovas.

Anot jo, tiek sovietų, tiek amerikiečių laboratorijos skyrė „didžiulį pastangų ir laiko, kad tai kažkaip būtų saugu (reikalas) – paaiškėjo, kad to padaryti neįmanoma“. Samoilovičius prisimena, kad kartą kolegoms iš JAV pavyko gauti ypač gryno ozono, kuris „atrodė“ nesprogęs, „visi jau daužė būgnelius“, bet tada visa gamykla sprogo ir darbai buvo sustabdyti.

„Turėjome atvejų, kai, tarkime, kolba su skystu ozonu sėdi ir stovi, į ją pilamas skystas azotas, o tada - arba azotas užvirė, ar kažkas tokio - ateini, ir trūksta pusės instaliacijos, viskas buvo. nupūstas iki dulkių.Kodėl sprogo – kas žino“, – pažymi mokslininkas.