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📜  臭氧——制备、特性、用途、效果

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.796000             🧑  作者: Mango

臭氧——制备、特性、用途、效果

臭氧的反应性太强，无法在海平面上长时间停留在大气中。它是在大约 20 公里的高度由大气中的氧气在阳光照射下形成的。这个臭氧层保护地球表面免受过量的紫外线 (UV) 辐射。它是一种不稳定的蓝色抗磁性气体，具有独特的刺鼻气味，可以保护地球及其居民免受太阳强烈的紫外线辐射。臭氧是氧的同素异形分子形式，包含三个氧原子 (O 3 )。臭氧是通过使氧气通过高压电势产生的，这导致第三个氧原子的附着和形成。 Soret 发现了臭氧（O 3 ）的分子式（1863 年）。

臭氧的制备

无声放电将 10% 的稳定干燥的氧气流转化为臭氧。成品称为臭氧化氧。由于从氧气中形成臭氧是一个吸热过程，因此在制备过程中必须使用无声放电以防止其分解。臭氧发生器电池可用于产生大于 10% 的臭氧浓度，纯臭氧可在液氧包围的容器中冷凝。

3O 2 → 2O 3 + 142 kJ mol –1

臭氧的性质

  • 纯臭氧以三种形式存在：淡蓝色气体、深蓝色液体和紫黑色固体。
  • 臭氧具有独特的气味，在低浓度下是完全安全的。
  • 如果浓度超过百万分之 100 左右，呼吸就会变得困难，导致头痛和恶心。
  • 与氧气相比，臭氧在热力学上不稳定，因为它的分解导致热量释放（H 为负）和熵增加（S 为正）。这两种效应相辅相成，导致氧气转化产生较大的负吉布斯能量变化 (G)。因此，高浓度的臭氧可能具有危险的爆炸性也就不足为奇了。
  • 它是一种强大的氧化剂，因为它很容易释放新生氧原子。当臭氧与用硼酸盐缓冲液（pH 9.2）缓冲的过量碘化钾溶液反应时，会释放出碘，碘可以用硫代硫酸钠的标准溶液进行滴定。这是一种计算O 3气体量的定量方法。
  • 实验表明，氮氧化物（特别是一氧化氮）与臭氧的结合速度非常快，这增加了超音速喷气式飞机排气系统排放的氮氧化物正在缓慢消耗高层大气中臭氧层浓度的可能性。
  • 臭氧分子的两个氧-氧键长相同（128 pm），分子如预期的那样是有角的，键角约为117度。

臭氧的用途

  1. 它用作杀菌剂、消毒剂和水消毒剂。
  2. 它还用于漂白油、象牙、面粉、淀粉和其他材料。
  3. 在高锰酸钾的生产中，它起氧化剂的作用。
  4. 臭氧用于没有过滤系统的水处理厂。
  5. 常用的设备，如复印机、激光打印机和其他电气设备，也会产生臭氧。
  6. 通过最大限度地减少细菌、病毒、真菌、酵母和原生动物的影响，臭氧处理在医学上用于消毒和治疗疾病。
  7. 几种消耗臭氧的化合物具有制冷剂特性，这意味着它们可以有效地将热量从一个位置传递到另一个位置。

臭氧层

臭氧层由三个氧原子组成，用符号 O 3表示。平流层中有大量臭氧。令人惊讶的是，紫外线辐射本身会产生臭氧层。当辐射或放电导致氧 (O2) 分子分裂成两个不同的原子时，就会形成臭氧，然后每个原子都可以与其他原子结合形成臭氧。

臭氧层消耗

结果，臭氧层被耗尽。 1973 年签署国际条约后，氟氯化碳的使用减少，然后被禁止。在 1980 年代，人们发现南极平流层区域的臭氧层已降至 1975 年前水平的 33%。臭氧洞就是以这个地区命名的。

化学氯氟烃或 CFC 是臭氧层消耗的主要原因之一。 CFC 由碳、氟和氯组成。它们非常耐用，可以承受恶劣的条件。 CFC 通常不会发生反应，但只会在降解和释放氯时与阳光发生反应。

臭氧层消耗的影响

  1. 随着臭氧层的消耗，更多的紫外线进入大气。当这些紫外线接触到人体皮肤时，就有可能导致恶性皮肤癌。白内障也可能由它引起。维生素 D 在与紫外线发生反应时会在我们体内合成。过量的维生素 D 还会导致血钙水平升高，从而导致死亡率增加。
  2. 由于高紫外线，臭氧层变薄导致鲸鱼表皮受损。由于臭氧层的消耗，在许多水生动物身上观察到了更多的阳光伤害。
  3. 当暴露在高水平的紫外线下时，增加的紫外线会损害植物的生命。植物生长也会受到阻碍。

示例问题

问题1：吸入臭氧是否有毒？

回答：

问题 2：臭氧中有多少对孤对？

回答：

问题3：为什么臭氧是弯曲的而不是线性的？

回答：

问题4：臭氧层是如何耗尽的？

回答：

问题5：臭氧层消耗对人类有什么影响？

回答：