Какие свойства характерны для озона
У этого термина существуют и другие значения, см. Озон (значения).
Озон | |
---|---|
Систематическое наименование | Трикислород |
Хим. формула | O3 |
Состояние | голубой газ |
Молярная масса | 47,998 г/моль |
Плотность | 0,0021445 г/см3 (г., 0°C); 1,59(7) г/см3 (ж., 85,2 К); 1,73(2) г/см3 (тв., 77,4 К)[1] |
Поверхностное натяжение | 43,8 Н/м (77,4 К); 38,4 Н/м (90,2 К)[1] Н/м |
Динамическая вязкость | 4,17 мПа·с (77,6 К); 1,56(2) мПа·с (90,2 К)[1] |
Энергия ионизации | 12,52 ± 0,01 эВ[3] |
Температура | |
• плавления | −197,2 °C |
• кипения | −111,9 °C |
Критическая точка | |
• температура | −12,0 °С (261,1 К)[1] °C |
• давление | 54,6 атм.[1] |
Мол. теплоёмк. | 85,354 − 0,2812·(T − 90) (ж., при T от 90 до 160 К)[1] Дж/(моль·К) |
Энтальпия | |
• образования | 144,457 (при 0 К, отн. О2)[1] кДж/моль |
Коэфф. тепл. расширения | 2,0·10−3 К−1 (ж., 90,1 К) 2,5·10−3 К−1 (ж., 161 К)[1] |
Давление пара | 1 ± 1 атм[3] |
Растворимость | |
• в воде | 1,06 г/л (при 0 °С)[2] |
Диэлектрическая проницаемость | 1,0019 (г), 4,79 (ж)[1] |
Показатель преломления | 1,0533 (г., 480 нм) 1,0520 (г., 546 нм) 1,0502 (г., 671 нм) 1,2236 (ж., 535 нм) 1,2226 (ж., 589 нм) 1,2213 (ж., 670,5 нм)[1] |
Дипольный момент | 0,5337 Д |
Рег. номер CAS | 10028-15-6 |
PubChem | 24823 |
Рег. номер EINECS | 233-069-2 |
SMILES | [O-][O+]=O |
InChI | InChI=1S/O3/c1-3-2 CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | RS8225000 |
ChEBI | 25812 |
ChemSpider | 23208 |
ЛД50 | 4,8 ppm |
Токсичность | сильнодействующий яд, обладающий раздражающим и канцерогенным действием |
Пиктограммы СГС | |
NFPA 704 | 4 4 OX |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Медиафайлы на Викискладе |
Озо́н (от др.-греч. ὄζω — пахну) — состоящая из трёхатомных молекул O3аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой ядовитый газ. Запах — резкий специфический. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, серые, практически чёрные кристаллы.
Строение озона[править | править код]
Обе связи O—O в молекуле озона имеют одинаковую длину 1,278 Å. Угол между связями составляет 116,8°[4]. Центральный атом кислорода sp²-гибридизован, имеет одну неподелённую пару электронов. Порядок каждой связи — 1,5, резонансные структуры — с локализованной одинарной связью с одним атомом и двойной — с другим, и наоборот. Молекула полярна, электрический дипольный момент — 0,5337 Д[5].
История открытия[править | править код]
Впервые озон обнаружил в 1785 году голландский физик М. ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр, а также по способности действовать на ртуть при обыкновенной температуре, вследствие чего она теряет свой блеск и начинает прилипать к стеклу[6]. Однако как новое вещество он описан не был, ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».
Термин озон был предложен немецким химиком X. Ф. Шёнбейном в 1840 году за его пахучесть, вошёл в словари в конце XIX века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 году. В 1840 году Шёнбейн показал способность озона вытеснять иод из иодида калия[6]:
Эту реакцию используют для качественного определения озона с помощью фильтровальной бумаги, пропитанной смесью растворов крахмала и иодида калия (иодкрахмальной бумаги) — она в озоне синеет ввиду взаимодействия выделяющегося иода с крахмалом[7].
Факт уменьшения объёма газа при превращении кислорода в озон экспериментально доказали в 1860 году Эндрюс и Тэт при помощи стеклянной трубки с манометром, наполненной чистым кислородом, со впаянными в неё платиновыми проводниками для получения электрического разряда[6].
Физические свойства[править | править код]
- Молекулярная масса — 48 а. е. м.
- Плотность газа при нормальных условиях 2,1445 г/дм³. Относительная плотность газа по кислороду 1,5; по воздуху 1,62 (1,658[8]).
- Плотность жидкости при −188 °C (85,2 К) составляет 1,59(7) г/см³[1].
- Плотность твёрдого озона при −195,7 °С (77,4 К) равна 1,73(2) г/см3[1].
- Температура кипения −111,8(3) °C (161,3 К)[1]. Жидкий озон — тёмно-фиолетового цвета.
- Температура плавления −197,2(2) °С (75,9 К) Приводимая иногда т.пл. −251,4 °C (21,7 К) ошибочна, так как при её определении не учитывалась большая способность озона к переохлаждению[9]. По другим сведениям[1]Tпл = −192,5(4) °С (80,6 К). В твёрдом состоянии — чёрного цвета с фиолетовым отблеском.
- Критическая температура −12,0 °С (261,1 К)[1].
- Критическое давление 51,6 атм[1].
- Коэффициент диффузии (при 300 К, 1 атм) 0,157 см2/с[1].
- Теплота плавления 2,1 кДж/моль[1].
- Теплота испарения при температуре кипения в различных источниках указывается от 11,17 до 15,19 кДж/моль[1]; при 90 К от 15,27 до 16,6 кДж/моль[1].
- Растворимость в воде при 0 °С — 0,394 кг/м³ (0,494 л/кг), она в 10 раз выше по сравнению с кислородом. Кажущаяся растворимость сильно зависит от чистоты воды, поскольку примеси катализируют распад озона.
- Жидкий озон смешивается во всех отношениях с жидкими аргоном, азотом, фтором, метаном, углекислотой, тетрахлоруглеродом. Смешивается с жидким кислородом во всех отношениях при температуре выше 93 К, ниже этой температуры раствор расслаивается на две фазы[1].
- Хорошо растворяется в фреонах, образуя стабильные растворы (используется для хранения и перевозки).
- Потенциал ионизации молекулы 12,52 эВ[1].
- В газообразном состоянии озон диамагнитен, в жидком — слабопарамагнитен.
- Запах — резкий, специфический «металлический» (по Менделееву — «запах раков»). При больших концентрациях напоминает запах хлора. Запах ощутим даже при разбавлении 1:100000.
Химические свойства[править | править код]
Образование озона проходит по обратимой реакции:
Молекула О3 неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут[10] превращается в O2 с выделением тепла. Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость перехода в двухатомное состояние. При больших концентрациях переход может носить взрывной характер. Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение.
В присутствии небольших количеств азотной кислоты озон стабилизируется, а в герметичных сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при низких температурах (−78 °С) практически не разлагается.
Озон — мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины[11] и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород.
Озон повышает степень окисления оксидов:
Эта реакция сопровождается хемилюминесценцией. Диоксид азота может быть окислен до азотного ангидрида:
Озон не реагирует с молекулярным азотом при комнатной температуре, но при 295°С вступает с ним в реакцию:
Озон реагирует с углеродом при нормальной температуре с образованием диоксида углерода:
Озон не реагирует с аммониевыми солями, но реагирует с аммиаком с образованием нитрата аммония:
Озон реагирует с водородом с образованием воды и кислорода:
Озон реагирует с сульфидами с образованием сульфатов:
С помощью озона можно получить серную кислоту как из элементарной серы, так и из диоксида серы и сероводорода:
В газовой фазе озон взаимодействует с сероводородом с образованием диоксида серы:
В водном растворе проходят две конкурирующие реакции с сероводородом, одна с образованием элементарной серы, другая с образованием серной кислоты:
Все три атома кислорода в озоне могут реагировать по отдельности в реакции хлорида олова с соляной кислотой и озоном:
Обработкой озоном раствора иода в холодной безводной хлорной кислоте может быть получен перхлорат иода(III):
Твёрдый перхлорат нитрония (англ.)русск. может быть получен реакцией газообразных NO2, ClO2 и O3:
Озон может участвовать в реакциях горения, при этом температуры горения выше, чем с двухатомным кислородом:
Озон может вступать в химические реакции и при низких температурах. При 77 K (−196 °C, температура кипения жидкого азота), атомарный водород взаимодействует с озоном с образованием гидропероксидного радикала с димеризацией последнего[12]:
Озон может образовывать неорганические озониды, содержащие анион O3−. Эти соединения взрывоопасны и могут храниться только при низких температурах. Известны озониды всех щелочных металлов (кроме франция). KO3, RbO3 и CsO3 могут быть получены из соответствующих супероксидов:
Озонид калия может быть получен и другим путём из гидроксида калия[13]:
NaO3 и LiO3 могут быть получены действием CsO3 в жидком аммиаке NH3 на ионообменные смолы, содержащие ионы Na+ или Li+[14]:
Обработка озоном раствора кальция в аммиаке приводит к образованию озонида аммония, а не кальция[12]:
Озон может быть использован для удаления железа и марганца из воды с образованием осадка (соответственно гидроксида железа(III) и диоксигидрата марганца), который может быть отделён фильтрованием:
В кислых средах окисление марганца может идти до перманганата.
Озон превращает токсичные цианиды в менее опасные цианаты:
Озон может полностью разлагать мочевину[15] :
Взаимодействие озона с органическими соединениями с активированным или третичным атомом углерода при низких температурах приводит к соответствующим гидротриоксидам. Реакция озона с непредельными соединениями с образованием органических озонидов находит применение в анализе органических веществ.
Получение озона[править | править код]
Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п.
В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием электрического разряда. Сжижается O3 легче, чем O2, и потому их несложно разделить. Озон для озонотерапии в медицине получают только из чистого кислорода. При облучении воздуха жёстким ультрафиолетовым излучением образуется озон. Тот же процесс протекает в верхних слоях атмосферы, где под действием солнечного излучения образуется и поддерживается озоновый слой.
В лаборатории озон можно получить взаимодействием охлаждённой концентрированной серной кислоты с пероксидом бария[7]:
Токсичность[править | править код]
Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода определяют его высокую токсичность. Воздействие озона на организм является общетоксическим, раздражающим, канцерогенным, а также может приводить к преждевременной смерти[16].
Наиболее опасное воздействие высоких концентраций озона в воздухе:
- на органы дыхания прямым раздражением;
Озон в Российской Федерации отнесён к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ. Нормативы по озону:
- максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м.р.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,16 мг/м³[17];
- среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с.с.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,03 мг/м³[17];
- предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³.
- Минимальная смертельная концентрация (LC50) — 4,8 ppm
При этом, порог человеческого обоняния приближённо равен 0,01 мг/м³[18].
Озон эффективно уничтожает плесень, бактерии и вирусы.
Применение озона[править | править код]
Применение озона обусловлено его свойствами:
- сильного окисляющего реагента:
- для стерилизации изделий медицинского назначения;
- при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике;
- для отбеливания бумаги;
- для очистки масел.
- сильного дезинфицирующего средства:
- для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование);
- для дезинфекции помещений и одежды;
- для озонирования растворов, применяемых в медицине (как для внутривенного, так и для контактного применения).
Существенными достоинствами озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие[18] токсинов (кроме формальдегида) в обработанной воде (тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества хлорорганических соединений, многие из которых токсичны, например, диоксин) и лучшая, по сравнению с кислородом, растворимость в воде.
По заявлениям озонотерапевтов, здоровье человека значительно улучшается при лечении озоном (наружно, перорально, внутривенно и экстракорпорально), однако ни одно объективное клиническое исследование не подтвердило сколько-нибудь выраженный терапевтический эффект. Более того, при использовании озона в качестве лекарственного средства (особенно при непосредственном воздействии на кровь пациента) доказанный риск канцерогенного и токсического воздействия перевешивает любые теоретически возможные положительные эффекты, поэтому практически во всех развитых странах озонотерапия не признаётся лекарственным методом, а её применение в частных клиниках возможно исключительно с информированного согласия пациента[19].
В XXI веке многие фирмы начали выпуск так называемых бытовых озонаторов, предназначенных также для дезинфекции помещений (подвалов, комнат после вирусных заболеваний, складов, заражённых бактериями и грибками вещей), зачастую умалчивая о мерах предосторожности, необходимых при применении данной техники[источник не указан 3094 дня].
Применение жидкого озона[править | править код]
Давно рассматривается применение озона в качестве высокоэнергетического и вместе с тем экологически чистого окислителя в ракетной технике[20]. Общая химическая энергия, освобождающаяся при реакции сгорания с участием озона, больше, чем для простого кислорода, примерно на одну четверть (719 ккал/кг). Больше будет, соответственно, и удельный импульс. У жидкого озона большая плотность, чем у жидкого кислорода (1,35 и 1,14 г/см3 соответственно), а его температура кипения выше (−112 °C и −183 °C соответственно), поэтому в этом отношении преимущество в качестве окислителя в ракетной технике больше у жидкого озона. Однако препятствием является химическая неустойчивость и взрывоопасность жидкого озона с разложением его на O и O2, при котором возникает движущаяся со скоростью около 2 км/с детонационная волна и развивается разрушающее детонационное давление более 3·107 дин/см2 (3 МПа), что делает применение жидкого озона невозможным при нынешнем уровне техники, за исключением использования устойчивых кислород-озоновых смесей (до 24 % озона). Преимуществом подобной смеси также является больший удельный импульс для водородных двигателей, по сравнению с озон-водородными[21]. На сегодняшний день такие высокоэффективные двигатели, как РД-170, РД-180, РД-191, а также разгонные вакуумные двигатели вышли по УИ на близкие к предельным параметры, и для повышения удельного импульса необходимо найти возможность перейти на новые виды топлива.
Озон в атмосфере[править | править код]
Распределение озона по высоте
Атмосферный (стратосферный) озон является продуктом воздействия солнечного излучения на атмосферный (О2) кислород. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждает растения.
Считается, что молнии Кататумбо являются крупнейшим одиночным генератором тропосферного озона на Земле.
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Лунин, 1998.
- ↑ Holleman, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. ss. 91–100. Auflage. de Gruyter, 1985, S. 460.
- ↑ 1 2 https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0476.html
- ↑ Takehiko Tanaka; Yonezo Morino. Coriolis interaction and anharmonic potential function of ozone from the microwave spectra in the excited vibrational states // Journal of Molecular Spectroscopy. — 1970. — Vol. 33. — P. 538—551.
- ↑ Kenneth M. Mack; J. S. Muenter. Stark and Zeeman properties of ozone from molecular beam spectroscopy // Journal of Chemical Physics. — 1977. — Vol. 66. — P. 5278—5283.
- ↑ 1 2 3 С. С. Колотов, Д. И. Менделеев. Озон // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- ↑ 1 2 Получение озона и его определение — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов
- ↑
Справочник химика, т. II. Л., «Химия», 1971. - ↑ Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. — М.: Химия, 1974.
- ↑ Earth Science FAQ: Where can I find information about the ozone hole and ozone depletion? Архивировано 1 июня 2006 года.
- ↑ Платина не окисляется озоном, но катализирует его разложение.
- ↑ 1 2 Horvath M., Bilitzky L., & Huttner J., 1985. «Ozone.» pg 44-49
- ↑ Housecroft & Sharpe, «Inorganic Chemistry». — 2005. — P. 439.
- ↑ Housecroft & Sharpe, «Inorganic Chemistry». — 2005. — P. 265
- ↑ Horvath M., Bilitzky L., & Huttner J., 1985. «Ozone.» pg 259, 269—270
- ↑ National Academy of Sciences: Link Between Ozone Air Pollution and Premature Death Confirmed
- ↑ 1 2 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест. Гигиенические нормативы 2.1.6.1338-03 (недоступная ссылка). Дата обращения: 21 ноября 2012. Архивировано 3 декабря 2013 года.
- ↑ 1 2 Озон — мирное оружие XXI века — Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства
- ↑ Questionable methods of cancer management: hydrogen peroxide and other ‘hyperoxygenation’ therapies Архивная копия от 7 июля 2010 на Wayback Machine, American Cancer Society
- ↑ Перспективные окислители. (недоступная ссылка). Дата обращения: 24 декабря 2009. Архивировано 3 ноября 2009 года.
- ↑ The Dynamics of Unsteady Detonation in Ozone
Литература[править | править код]
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3 (Мед-Пол). — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.
- Разумовский С. Д., Заиков Г. Е. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механизм). — М.: Наука, 1974. — 322 с.
- Лунин В. В., Попович М. П., Ткаченко С. Н. Физическая химия озона. — М.: МГУ, 1998. — 480 с. — ISBN 5-211-03719-7.
Ссылки[править | править код]
- Озон — не всегда хорошо // Наука и жизнь : журнал. — 1992. — № 8. — С. 155.
Источник
ОЗОН
Озон (от др.-греч. “пахну”) – одна из аллотропных модификаций кислорода, существует в виде трёхатомных молекул $O_3$. При нормальных условиях озон представляет собой газ голубого цвета, обладающий характерным резким запахом. При охлаждении переходит в жидкость цвета индиго, в твёрдом виде представляет собой кристаллы тёмно-синего (почти чёрного) цвета.
СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ОЗОНА
Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода и имеет уголковое строение. Между атомами реализуются две связи $O-O$ длиной $1,278 buildrel _{circ} over {mathrm{A}}$, угол между связями составляет $116,8^circ$.
Строение молекулы можно представить в виде резонансных структур:
Каждая из таких структур в реальности не существует; на деле реализуется промежуточная ситуация, когда кратность каждой связи $O-O$ становится равной 1,5:
Молекула озона полярна, её дипольный момент составляет 0,5337 Д (дебай).
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Молекулярная масса | 48 а.е.м. |
Плотность при н.у. | 2,1445 г/л |
Температура кипения | -111,8$^circ$C |
Температура плавления | -197,2$^circ$C |
Растворимость в воде, 0$^circ$C | 0,394 кг/м$^3$ (0,494 л/кг) |
ПОЛУЧЕНИЕ ОЗОНА
В промышленности озон получают в специальных устройствах, называемых озонаторами. Через воздух пропускают электрическую искру; в озонаторе протекает химическая реакция в соответствии с уравнением:
$3O_2 xrightarrow []{cur} 2O_3$
Образующийся озон отделяют фракционной перегонкой.
В лаборатории озон может быть получен при взаимодействии пероксида бария и охлаждённой концентрированной серной кислоты:
$3H_2SO_4 + 3BaO_2 rightarrow 3BaSO_4 downarrow + O_3 uparrow + 3H_2O$
Озон образуется в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения или электрического разряда молнии во время грозы. Именно образованием озона обусловлен запах свежести в воздухе после грозы.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОЗОНА
Молекула $O_3$ неустойчива; в течение нескольких минут после образования озона происходит процесс его разложения до молекулярного кислорода:
$2O_3 rightarrow 3O_2$
Озон – очень сильный окислитель, гораздо более сильный, чем кислород. Он окисляет почти все металлы (кроме золота, иридия и платины) до высших степеней окисления, повышает степень окисления элементов в оксидах, окисляет неметаллы. В подавляющем большинстве реакций одним из продуктов является молекулярный кислород $O_2$:
$2C + 2O_3 rightarrow 2CO_2 + O_2 uparrow$
$2NO + O_3 rightarrow N_2O_5 uparrow$
$N_2 + O_3 xrightarrow []{295^circ C} N_2O + O_2 uparrow$
$2NH_3 + 4O_3 rightarrow NH_4NO_3 + 4O_2 uparrow + H_2O$
$2Fe + O_3 rightarrow Fe_2O_3$
$PbS + 2O_3 rightarrow PbSO_4 + O_2 uparrow$
$3SnCl_2 + 6HCl + O_3 rightarrow 3SnCl_4 + 3H_2O$
Для качественного определения озона используют одну из следующих реакций:
$O_3 + 2KI + H_2SO_4 rightarrow O_2 uparrow + I_2 + K_2SO_4 + H_2O$
$O_3 + 2KI + H_2O rightarrow O_2 uparrow + I_2 + 2KOH$
При внесении в ёмкость, содержащую озон, кусочка фильтровальной бумаги, смоченной растворами иодида калия и крахмала (иодкрахмальной бумаги), бумага синеет за счёт образования комплекса выделяющегося иода с крахмалом.
Примером более сильных окислительных свойств озона по сравнению с кислородом является реакция получения серной кислоты из элементарной серы:
$S + O_3 + H_2O rightarrow H_2SO_4$
Для сравнения, в случае кислорода необходимо действие катализатора с целью получения оксида серы (VI):
$2S + 3O_2 xrightarrow []{t^circ C, kat} 2SO_3$
$SO_3 + H_2O rightarrow H_2SO_4$
ОЗОНИДЫ
Озониды являются одним из видов перекисных соединений (соединений, содержащих непосредственно связанные между собой атомы кислорода). Озониды принято делить на неорганические и органические.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ОЗОНИДЫ
К неорганическим озонидам относят соединения щелочных, щелочноземельных металлов и аммония с озоном общего состава $bf{M^IO_3}$ и $bf{M^{II}(O_3)_2}$.
Неорганические озониды представляют собой красные или оранжево-красные кристаллические соединения. Они образуются при взаимодействии озона с супероксидами или гидроксидами соответствующих металлов:
$KO_2 + O_3 rightarrow KO_3 + O_2 uparrow$
$4KOH_{(тв.)} + 4O_3 rightarrow 4KO_3 + 2O_2 uparrow + H_2O$
$2Sr(OH)_{2 (тв.)} + 4O_3 rightarrow 2Sr(O_3)_2 + O_2 uparrow + 2H_2O$
Синтез осуществляется в неводных средах – жидком аммиаке, фреонах.
Озониды получены для ограниченного числа катионов – почти всех катионов щелочных металлов ($Na^+, K^+, Rb^+, Cs^+$), а также катионов кальция, стронция, бария и аммония ($Ca^{2+}, Sr^{2+}, Ba^{2+}, NH_4^+$).
Неорганические озониды крайне неустойчивы, при хранении разлагаются:
$2KO_3 xrightarrow []{20^circ C} 2KO_2 + O_2 uparrow$
Термическая устойчивость озонидов увеличивается в ряду $bf{Na< K<Rb<Cs}$ и $bf{Ca<Sr<Ba}$, что объясняется увеличением прочности кристаллической решётки.
Неорганические озониды бурно реагируют с водой с образованием щелочных растворов пероксида водорода:
$2KO_3 + 2H_2O rightarrow H_2O_2 + 2KOH + 2O_2 uparrow$
ОРГАНИЧЕСКИЕ ОЗОНИДЫ
К органическим озонидам относят продукты взаимодействия алкенов с озоном. Среди них выделяют мольозонид (1,2,3-триоксолан) и озонид (1,2,4-триоксолан).
Реакции алкенов с озоном являются одним из методов окислительного расщепления алкенов. Продуктами реакции являются, в основном, карбонильные соединения (альдегиды, кетоны) и карбоновые кислоты. Долгое время озонирование алкенов применяли для установления структуры исходных алкенов, а также для синтеза некоторых карбонильных соединений.
Присоединение озона к двойной связи приводит к образованию так называемого мольозонида (1,2,3-триоксолана) – нестабильного аддукта, который разлагается с образованием нормального озонида (1,2,4-триоксолана):
Переход мольозонида в озонид осуществляется по механизму расщепления-рекомбинации. На первом этапе происходит раскрытие цикла и образование карбонильного соединения и биполярного иона. На втором этапе карбонильное соединение и биполярный ион реагируют между собой по схеме 1,3-диполярного циклоприсоединения, образуя озонид:
Озониды крайне неустойчивы и разлагаются со взрывом. Как правило, их не выделяют отдельно, а расщепляют, действуя специальными реагентами. В зависимости от типа реагента различают окислительное и восстановительное разложение озонидов.
а) Окислительное разложение озонидов
При гидролизе озонидов образуются пероксид водорода и карбонильные соединения (альдегиды, кетоны). Пероксид водорода в этом случае выступает в качестве окислителя, переводя карбонильные соединения в карбоновые кислоты. Схему данного процесса можно представить следующим образом:
б) Восстановительное разложение озонидов
Восстановительное разложение озонидов играет важную роль и позволяет получить альдегиды или кетоны. В качестве восстановителей используют цинк и уксусную кислоту, трифенилфосфин, диметилсульфид. Механизм происходящих при этом превращений можно представить следующим образом:
Использование боргидрида натрия в качестве восстановителя позволяет получить первичные или вторичные спирты, образующиеся в результате восстановления альдегидов или кетонов, соответственно.
ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОНА
В качестве сильного окислительного агента озон применяется в следующих областях:
стерилизация изделий медицинского назначения;
отбеливание бумаги;
очистка масел и нефтепродуктов;
лабораторный и промышленный синтез.
Также озон широко применяется в качестве дезинфицирующего средства:
озонирование воздуха и воды (очистка от микроорганизмов);
озонирование растворов медицинского назначения;
дезинфекция помещений и одежды.
При использовании озона в качестве агента для очистки воды и воздуха не образуется вредных и токсичных веществ (в отличие от случая использования соединений хлора).
Источник