Физико-химические свойства озона
Основные физические и химические свойства озона. Сравнение свойств кислорода и озона в газообразном и жидком состоянии. Периоды полураспада озона в воде и воздухе.
Что такое озон
ОЗОН О₃ (от греч. ozon-пахнущий). Озон – это аллотропная модификация кислорода, состоящая не из двух атомов кислорода, как «обычный» кислород, а из трех. Плотность газообразного озона по кислороду 1,5, по воздуху 1,62. Ниже температуры кипения озон — темно-синяя жидкость, плотность 1,71 г/см3 (при — 183°С).
Озон — один из наиболее сильных окислителей (гораздо сильнее обычного кислорода). Он окисляет все металлы (за исключением Au и платиновых), а также большинство других элементов (таблица озоностойкости материалов). При действии на некоторые неорганические и органические соединения образует озониды и перекисные соединения. Присутствие озона в газовой смеси можно установить по реакции («Обычный» кислород O2 в реакцию KI не вступает):
O3 + 2KI + H2O = I2 + O2 + 2KOH
Сильные окислительные свойства озона позволяют использовать его при получении многих органических веществ, для отбеливания бумаги, масел и т.д. Озон убивает микроорганизмы, поэтому его применяют для очистки воды и воздуха (озонирование).
Сравнение свойств кислорода и озона
| Свойство | Озон (О₃) | Кислород (О₂) |
| Цвет | Газ: голубой Растворенный в воде: фиолетово-синий при концентрации выше 20 ppm | Газ: бесцветный Растворенный в воде: светло-голубой |
| Молекулярная масса, г/моль | 48 | 32 |
| Температура кипения, оС (К) | – 112 (161,15) | -183 (90,15) |
| Температура плавления, оС (К) | – 192,7 (80,45) | -218,35 (54,8) |
| Плотность, кг/м3 | 2,144 | 1,429 |
| Растворимость в воде при 0 °C | 0,64 | 0,049 |
| Электрохимический потенциал, В | 2,08 (гидроксильный радикал ОН° 2,80) | 1,23 |
Полураспад молекул озона
Молекула О3 неустойчива и самопроизвольно превращается в O2 с выделением тепла. При небольших концентрациях (без посторонних примесей) озон разлагается медленно. Нагревание и контакт озона с ничтожными количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение. Наоборот, присутствие небольших количеств HNO3 стабилизирует озон, а в сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при —78°С практически не разлагается.
Период полураспада озона в воздухе
| Температура воздуха, °C | Время |
| -50 | 3 месяца |
| -35 | 18 дней |
| -25 | 8 дней |
| 20 | 3 дня |
| 120 | 1.5 часа |
| 250 | 1.5 секунды |
Период полураспада озона в воде при pH=7
Растворимость озона в воде 0,394г/л (при 0°С), т.е. в 15 раз больше, чем у кислорода. В водном растворе распад озона медленно идет при комнатной температуре и заметно ускоряется с ростом рН.
| Температура воды, °C | Время |
| 15 | 30 минут |
| 20 | 20 минут |
| 25 | 15 минут |
| 30 | 12 минут |
| 35 | 8 минут |
