Temperatura topnienia ozonu. Ozon (pierwiastek chemiczny): właściwości, wzór, oznaczenie

29.09.2019

OZON (O 3) jest alotropową modyfikacją tlenu, jego cząsteczka składa się z trzech atomów tlenu i może występować we wszystkich trzech stany skupienia. Cząsteczka ozonu ma budowę kątową w kształcie trójkąta równoramiennego o wierzchołku 127°. Nie powstaje jednak zamknięty trójkąt, a cząsteczka ma strukturę łańcucha 3 atomów tlenu o odległości między nimi 0,224 nm. Zgodnie z tą strukturą molekularną moment dipolowy wynosi 0,55 debye. Struktura elektronowa cząsteczki ozonu zawiera 18 elektronów, które tworzą mezomerycznie stabilny układ, występujący w różnych stanach granicznych. Graniczne struktury jonowe odzwierciedlają dipolową naturę cząsteczki ozonu i wyjaśniają jej specyficzne zachowanie w reakcji w porównaniu z tlenem, który tworzy rodnik z dwoma niesparowanymi elektronami. Cząsteczka ozonu składa się z trzech atomów tlenu. Wzór chemiczny tego gazu to O 3 Reakcja powstawania ozonu: 3O 2 + 68 kcal/mol (285 kJ/mol) ⇄ 2O 3 Masa cząsteczkowa ozonu wynosi 48. W temperaturze pokojowej ozon jest bezbarwnym gazem o charakterystycznej zapach. Zapach ozonu wyczuwalny jest w stężeniu 10 -7 M. W stanie ciekłym ozon ma ciemnoniebieski kolor i temperaturę topnienia -192,50 C. Ozon stały to czarne kryształy o temperaturze wrzenia -111,9 C. W temperaturze 0 st. i 1 atm. = 101,3 kPa gęstość ozonu wynosi 2,143 g/l. W stanie gazowym ozon jest diamagnetyczny i wypychany z pola magnetycznego; w stanie ciekłym jest słabo paramagnetyczny, tj. ma własne pole magnetyczne i jest w nim wciągane.

Właściwości chemiczne ozonu

Cząsteczka ozonu jest niestabilna i przy wystarczających stężeniach w powietrzu w normalnych warunkach samoistnie zamienia się w dwuatomowy tlen z wydzieleniem ciepła. Rosnąca temperatura i malejące ciśnienie zwiększają szybkość rozkładu ozonu. Kontakt ozonu nawet z niewielkimi ilościami substancji organicznych, niektórych metali lub ich tlenków gwałtownie przyspiesza przemianę. Aktywność chemiczna ozonu jest bardzo wysoka; jest silnym środkiem utleniającym. Utlenia prawie wszystkie metale (z wyjątkiem złota, platyny i irydu) oraz wiele niemetali. Produktem reakcji jest głównie tlen. Ozon rozpuszcza się w wodzie lepiej niż tlen, tworząc niestabilne roztwory, a szybkość jego rozkładu w roztworze jest 5-8 razy większa niż w fazie gazowej niż w fazie gazowej (Razumovsky S.D., 1990). Najwyraźniej nie wynika to ze specyfiki fazy skondensowanej, ale z jej reakcji z zanieczyszczeniami i jonami hydroksylowymi, ponieważ szybkość rozkładu jest bardzo wrażliwa na zawartość zanieczyszczeń i pH. Rozpuszczalność ozonu w roztworach chlorku sodu jest zgodna z prawem Henry'ego. Wraz ze wzrostem stężenia NaCl w roztworze wodnym rozpuszczalność ozonu maleje (Tarunina V.N. i in., 1983). Ozon ma bardzo wysokie powinowactwo elektronowe (1,9 eV), co decyduje o jego właściwościach jako silnego środka utleniającego, ustępując jedynie fluorowi (Razumovsky S.D., 1990).

Właściwości biologiczne ozonu i jego wpływ na organizm człowieka

Ze względu na wysoką zdolność utleniającą oraz fakt, że w wielu reakcjach chemicznych z udziałem ozonu powstają wolne rodniki tlenowe, gaz ten jest niezwykle niebezpieczny dla człowieka. Jak gaz ozonowy wpływa na ludzi:

Działa drażniąco i uszkadza tkankę oddechową;
Wpływa na cholesterol we krwi ludzkiej, tworząc nierozpuszczalne formy, co prowadzi do miażdżycy;
Długotrwałe narażenie na środowisko o wysokim stężeniu ozonu może powodować niepłodność u mężczyzn.

W Federacji Rosyjskiej ozon zaliczany jest do pierwszej, najwyższej klasy zagrożenia substancji szkodliwych. Normy dotyczące ozonu:

Maksymalne pojedyncze maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC m.r.) w powietrzu atmosferycznym obszarów zaludnionych 0,16 mg/m 3
Średnie dobowe maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC s.s.) – 0,03 mg/m3
Maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) w powietrzu obszaru roboczego wynosi 0,1 mg/m 3 (jednocześnie próg ludzkiego zapachu wynosi w przybliżeniu 0,01 mg/m 3).

Do dezynfekcji wykorzystuje się wysoką toksyczność ozonu, a mianowicie jego zdolność do skutecznego zabijania pleśni i bakterii. Stosowanie ozonu zamiast środków dezynfekcyjnych na bazie chloru może znacznie zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska chlorem, który jest niebezpieczny m.in. dla ozonu stratosferycznego. Ozon stratosferyczny pełni rolę ekranu ochronnego dla całego życia na Ziemi, zapobiegając przedostawaniu się twardego promieniowania ultrafioletowego do powierzchni Ziemi.

Szkodliwe i korzystne właściwości ozonu

Ozon występuje w dwóch warstwach atmosfery. Ozon troposferyczny lub przyziemny, położony najbliżej powierzchni Ziemi warstwę atmosfery troposfera jest niebezpieczna. Jest szkodliwy dla ludzi i innych organizmów żywych. Ma szkodliwy wpływ na drzewa i rośliny uprawne. Ponadto ozon troposferyczny jest jednym z głównych „składników” smogu miejskiego. Jednocześnie ozon stratosferyczny jest bardzo przydatny. Zniszczenie utworzonej przez nią warstwy ozonowej (ekranu ozonowego) powoduje, że zwiększa się dopływ promieniowania ultrafioletowego na powierzchnię ziemi. Z tego powodu wzrasta liczba nowotworów skóry (w tym najgroźniejszego z nich – czerniaka) oraz przypadków zaćmy. Narażenie na ostre promieniowanie ultrafioletowe osłabia układ odpornościowy. Nadmierne promieniowanie UV może stanowić problem również w rolnictwie, gdyż niektóre uprawy są niezwykle wrażliwe na światło ultrafioletowe. Jednocześnie należy pamiętać, że ozon jest gazem trującym i to w pewnym stopniu powierzchnia ziemi jest to szkodliwa substancja zanieczyszczająca. Latem, na skutek intensywnego promieniowania słonecznego i ciepła, w powietrzu tworzy się szczególnie duża ilość szkodliwego ozonu.

Oddziaływanie ozonu i tlenu między sobą. Podobieństwa i różnice.

Ozon jest alotropową formą tlenu. Alotropia to istnienie tego samego pierwiastka chemicznego w postaci dwóch lub więcej prostych substancji. W w tym przypadku Zarówno ozon (O3), jak i tlen (O2) powstają w wyniku pierwiastka chemicznego O. Otrzymywanie ozonu z tlenu Zwykle materiał wyjściowy Aby wytworzyć ozon, działa tlen cząsteczkowy (O 2), a sam proces opisuje równanie 3O 2 → 2O 3. Reakcja ta jest endotermiczna i łatwo odwracalna. Aby przesunąć równowagę w kierunku produktu docelowego (ozonu), stosuje się określone środki. Jednym ze sposobów wytwarzania ozonu jest zastosowanie wyładowania łukowego. Dysocjacja termiczna cząsteczek gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Zatem przy T=3000K zawartość tlenu atomowego wynosi ~10%. Za pomocą wyładowania łukowego można osiągnąć temperatury kilku tysięcy stopni. Jednak w wysokich temperaturach ozon rozkłada się szybciej niż tlen cząsteczkowy. Aby temu zapobiec, można przesunąć równowagę, najpierw podgrzewając gaz, a następnie gwałtownie go schładzając. Ozon w tym przypadku jest produktem pośrednim podczas przejścia mieszaniny O 2 + O do tlenu cząsteczkowego. Maksymalne stężenie O 3, jakie można uzyskać tą metodą produkcji, sięga 1%. Jest to wystarczające do większości zastosowań przemysłowych. Właściwości utleniające ozonu Ozon jest silnym utleniaczem, znacznie bardziej reaktywnym niż tlen dwuatomowy. Utlenia prawie wszystkie metale i wiele niemetali, tworząc tlen: 2 Cu 2+ (aq) + 2 H 3 O + (aq) + O 3(g) → 2 Cu 3+ (aq) + 3 H 2 O (1) + O 2 (g) Ozon może brać udział w reakcjach spalania, temperatura spalania jest wyższa niż podczas spalania w atmosferze tlenu dwuatomowego: 3 C 4 N 2 + 4 O 3 → 12 CO + 3 N 2 Potencjał standardowy ozonu wynosi 2,07 V, dlatego cząsteczka ozonu jest niestabilna i samoistnie zamienia się w tlen wraz z wydzieleniem ciepła. Przy niskich stężeniach ozon rozkłada się powoli, przy wysokich stężeniach rozkłada się wybuchowo, bo jego cząsteczka ma nadmiar energii. Ogrzewanie i kontakt ozonu z niewielkimi ilościami substancji organicznych (wodorotlenki, nadtlenki, metale o zmiennej wartościowości, ich tlenki) gwałtownie przyspieszają przemianę. Wręcz przeciwnie, obecność niewielkich ilości kwasu azotowego stabilizuje ozon, a w naczyniach wykonanych ze szkła i niektórych tworzyw sztucznych lub czystych metali ozon praktycznie rozkłada się w temperaturze -78 0 C. Powinowactwo elektronowe ozonu wynosi 2 eV. Tylko fluor i jego tlenki mają tak silne powinowactwo. Ozon utlenia wszystkie metale (z wyjątkiem złota i platyny), a także większość innych pierwiastków. Chlor reaguje z ozonem, tworząc podchlor OCL. Reakcje ozonu z wodorem atomowym są źródłem powstawania rodników hydroksylowych. Ozon ma maksimum absorpcji w obszarze UV przy długości fali 253,7 nm przy molowym współczynniku ekstynkcji: E = 2,900. Na tej podstawie fotometryczne oznaczanie stężenia ozonu w UV wraz z miareczkowaniem jodometrycznym jest uznawane za standardy międzynarodowe. Tlen w przeciwieństwie do ozonu nie reaguje z KI.

Rozpuszczalność i stabilność ozonu w roztworach wodnych

Szybkość rozkładu ozonu w roztworze jest 5-8 razy większa niż w fazie gazowej. Rozpuszczalność ozonu w wodzie jest 10 razy większa niż tlenu. Według różnych autorów współczynnik rozpuszczalności ozonu w wodzie waha się od 0,49 do 0,64 ml ozonu/ml wody. W idealnych warunkach termodynamicznych równowaga jest zgodna z prawem Henry'ego, tj. stężenie nasyconego roztworu gazu jest proporcjonalne do jego ciśnienia cząstkowego. C S = B × d × Pi gdzie: C S oznacza stężenie nasyconego roztworu w wodzie; d – masa ozonu; Pi – ciśnienie cząstkowe ozonu; B – współczynnik rozpuszczania; Spełnienie prawa Henry'ego dla ozonu jako gazu metastabilnego jest warunkowe. Rozkład ozonu w fazie gazowej zależy od ciśnienia cząstkowego. W środowisku wodnym zachodzą procesy wykraczające poza zakres prawa Henry’ego. Zamiast tego, w idealnych warunkach, obowiązuje prawo Gibsa-Dukema-Margulesdu. W praktyce zwyczajowo rozpuszczalność ozonu w wodzie wyraża się poprzez stosunek stężenia ozonu w ośrodku ciekłym do stężenia ozonu w fazie gazowej: Nasycenie ozonem zależy od temperatury i jakości wody, ponieważ substancje organiczne oraz zanieczyszczenia nieorganiczne zmieniają pH medium. W tych samych warunkach stężenie ozonu w wodzie wodociągowej wynosi 13 mg/l, w wodzie podwójnie destylowanej – 20 mg/l. Powodem tego jest znaczny rozkład ozonu na skutek różnych zanieczyszczeń jonowych w wodzie pitnej.

Rozpad ozonu i okres półtrwania (t 1/2)

W środowisku wodnym rozkład ozonu jest w dużym stopniu zależny od jakości wody, temperatury i pH środowiska. Zwiększenie pH środowiska przyspiesza rozkład ozonu, a tym samym zmniejsza stężenie ozonu w wodzie. Podobne procesy zachodzą wraz ze wzrostem temperatury. Okres półtrwania ozonu w wodzie destylowanej wynosi 10 godzin, w wodzie zdemineralizowanej – 80 minut; w wodzie destylowanej - 120 minut. Wiadomo, że rozkład ozonu w wodzie jest złożonym procesem reakcji łańcuchów rodnikowych:

Maksymalną ilość ozonu w próbce wody obserwuje się w ciągu 8-15 minut. Po 1 godzinie w roztworze obserwuje się jedynie wolne rodniki tlenowe. Wśród nich najważniejszy jest rodnik hydroksylowy (OH’) (Staehelin G., 1985), co należy wziąć pod uwagę stosując wodę ozonowaną w celach leczniczych. Ponieważ w praktyce klinicznej stosuje się ozonowaną wodę i ozonowany roztwór soli, dokonaliśmy oceny tych ozonowanych cieczy w zależności od stężeń stosowanych w medycynie domowej. Głównymi metodami analizy było miareczkowanie jodometryczne i intensywność chemiluminescencji przy użyciu urządzenia biochemiluminometru BHL-06 (wyprodukowanego w Niżnym Nowogrodzie) (Kontorschikova K.N., Peretyagin S.P., Ivanova I.P. 1995). Zjawisko chemiluminescencji związane jest z reakcjami rekombinacji wolnych rodników powstających podczas rozkładu ozonu w wodzie. Kiedy 500 ml wody dwu- lub destylowanej poddaje się działaniu barbotażu gazowej mieszaniny ozonu i tlenu o stężeniu ozonu w zakresie 1000–1500 μg/l i natężeniu przepływu gazu 1 l/min przez 20 minut, wykrywa się chemiluminescencję w ciągu 160 minut. Ponadto w wodzie bidestylowanej intensywność jarzenia jest znacznie większa niż w wodzie destylowanej, co tłumaczy się obecnością zanieczyszczeń tłumiących żar. Rozpuszczalność ozonu w roztworach NaCl jest zgodna z prawem Henry’ego, tj. maleje wraz ze wzrostem stężenia soli. Roztwór soli traktowano ozonem w stężeniach 400, 800 i 1000 µg/l przez 15 minut. Całkowita intensywność jarzenia (w mv) wzrastała wraz ze wzrostem stężenia ozonu. Czas świecenia wynosi 20 minut. Tłumaczy się to szybszą rekombinacją wolnych rodników, a co za tym idzie wygaszeniem blasku na skutek obecności zanieczyszczeń w roztworze fizjologicznym. Pomimo wysokiego potencjału utleniającego ozon charakteryzuje się dużą selektywności, co wynika z polarnej struktury cząsteczki. Związki zawierające wolne wiązania podwójne (-C=C-) natychmiast reagują z ozonem. W efekcie nienasycone kwasy tłuszczowe, aminokwasy aromatyczne i peptydy, przede wszystkim zawierające grupy SH, są wrażliwe na działanie ozonu. Według Krige (1953) (cyt. za Vieban R. 1994) pierwotnym produktem oddziaływania cząsteczki ozonu z substratami bioorganicznymi jest cząsteczka dipolarna 1-3. Reakcja ta jest główną reakcją w oddziaływaniu ozonu z substratami organicznymi przy pH< 7,4. Озонолиз проходит в доли секунды. В растворах скорость этой реакции равна 105 г/моль·с. В первом акте реакции образуется пи-комплекс олефинов с озоном. Он относительно стабилен при температуре 140 0 С и затем превращается в первичный озонид (молозонид) 1,2,3-триоксалан. Другое możliwy kierunek reakcje - powstawanie związków epoksydowych. Pierwotny ozonek jest niestabilny i rozkłada się, tworząc związek karboksylowy i tlenek karbonylu. W wyniku oddziaływania tlenku karbonylu ze związkiem karbonylowym powstaje jon dwubiegunowy, który następnie przekształca się w wtórny ozonek 1,2,3 – trioksalan. Ten ostatni po redukcji rozkłada się tworząc mieszaninę 2 związków karbonylowych, z dalszym powstawaniem nadtlenku (I) i ozonku (II).

Ozonowanie związków aromatycznych następuje z utworzeniem ozonków polimerowych. Dodatek ozonu zakłóca koniugację aromatyczną w rdzeniu i wymaga energii, dlatego szybkość ozonowania homologów koreluje z energią koniugacji. Ozonowanie suszonych węglowodorów związane jest z mechanizmem inkorporacji. Ozonowanie związków organicznych zawierających siarkę i azot przebiega w następujący sposób:

Ozonki są zwykle słabo rozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Po podgrzaniu metale przejściowe rozkładają się na rodniki. Ilość ozonków w związku organicznym określa się liczbą jodową. Liczba jodowa to masa jodu w gramach dodanego do 100 g materii organicznej. Zwykle liczba jodowa dla kwasów tłuszczowych wynosi 100-400, dla tłuszczów stałych 35-85, dla tłuszczów płynnych - 150-200. Ozon został po raz pierwszy przetestowany jako środek antyseptyczny przez A. Wolffa w 1915 roku, podczas I wojny światowej. W kolejnych latach stopniowo gromadziły się informacje o skutecznym zastosowaniu ozonu w leczeniu różnych chorób. Jednak przez długi czas stosowano jedynie metody ozonoterapii polegające na bezpośrednim kontakcie ozonu z powierzchniami zewnętrznymi i różnymi jamami ciała. Zainteresowanie ozonoterapią wzrosło wraz ze zgromadzeniem danych na temat biologicznego wpływu ozonu na organizm oraz pojawieniem się raportów z różnych klinik na całym świecie o skutecznym zastosowaniu ozonu w leczeniu szeregu chorób. Historia medycznego zastosowania ozonu sięga XIX wieku. Pionierami klinicznego zastosowania ozonu byli zachodni naukowcy w Ameryce i Europie, w szczególności C. J. Kenworthy, B. Lust, I. Aberhart, E. Payer, E. A. Fisch, N. N. Wolff i inni. W Rosji niewiele wiadomo na temat terapeutycznego zastosowania ozonu. Dopiero w latach 60-70 Literatura rosyjska Pojawiło się kilka prac na temat ozonoterapii wziewnej oraz zastosowania ozonu w leczeniu niektórych chorób skóry, a od lat 80. XX w. w naszym kraju metoda ta zaczęła się intensywnie rozwijać i upowszechniać. Podstawą zasadniczego rozwoju technologii ozonoterapii były w dużej mierze prace Instytutu Fizyki Chemicznej Akademii Nauk Medycznych ZSRR. Książka „Ozon i jego reakcje z substancjami organicznymi” (S.D. Razumovsky, G.E. Zaikov, Moskwa, 1974) była dla wielu twórców punktem wyjścia do uzasadnienia mechanizmów terapeutycznego działania ozonu. Na świecie aktywnie działa Międzynarodowe Stowarzyszenie Ozonu (IOA), które zorganizowało 20 międzynarodowych kongresów, a od 1991 roku nasi lekarze i naukowcy biorą udział w pracach tych kongresów. Dziś problemy aplikacyjnego wykorzystania ozonu, a mianowicie w medycynie, są rozpatrywane w zupełnie nowy sposób. W terapeutycznym zakresie stężeń i dawek ozon wykazuje właściwości silnego bioregulatora, leku mogącego znacznie usprawnić metody medycyny tradycyjnej, a często pełniącego funkcję środka w monoterapii. Zastosowanie ozonu medycznego stanowi jakościowo nowe rozwiązanie obecne problemy leczenie wielu chorób. Technologie ozonoterapii znajdują zastosowanie w chirurgii, położnictwie i ginekologii, stomatologii, neurologii, patologii leczniczej, chorobach zakaźnych, dermatologii i chorobach wenerycznych oraz wielu innych schorzeniach. Terapia ozonem charakteryzuje się łatwością wykonania, wysoką skutecznością, dobrą tolerancją, praktycznie brakiem skutków ubocznych i jest opłacalna. Lecznicze właściwości ozonu w przypadku chorób o różnej etiologii opierają się na jego wyjątkowej zdolności oddziaływania na organizm. Ozon w dawkach terapeutycznych działa immunomodulująco, przeciwzapalnie, bakteriobójczo, przeciwwirusowo, grzybobójczo, cytostatycznie, antystresowo i przeciwbólowo. Jego zdolność do aktywnego korygowania zaburzonej homeostazy tlenowej organizmu otwiera ogromne perspektywy dla medycyny regeneracyjnej. Szeroki wachlarz możliwości metodycznych pozwala na wykorzystanie ich z dużą efektywnością właściwości lecznicze ozon do terapii miejscowej i ogólnoustrojowej. W ostatnich dziesięcioleciach na pierwszy plan wysunęły się metody związane z pozajelitowym (dożylnym, domięśniowym, dostawowym, podskórnym) podawaniem terapeutycznych dawek ozonu, których działanie lecznicze wiąże się głównie z aktywacją różnych układów życiowych organizmu. Gazowa mieszanina tlenu i ozonu o wysokim (4000 - 8000 μg/l) stężeniu ozonu jest skuteczna w leczeniu silnie zakażonych, trudno gojących się ran, gangreny, odleżyn, oparzeń, grzybiczych infekcji skóry itp. Ozon w wysokich stężeniach może być również stosowany jako środek hemostatyczny. Niskie stężenie ozonu stymuluje naprawę, wspomaga nabłonek i gojenie. W leczeniu zapalenia okrężnicy, zapalenia odbytnicy, przetok i szeregu innych chorób jelit stosuje się doodbytnicze podawanie mieszaniny gazów tlenowo-ozonowych. Ozon rozpuszczony w roztworze fizjologicznym z powodzeniem stosuje się przy zapaleniu otrzewnej do sanitacji jamy brzusznej, a ozonowana woda destylowana w chirurgii szczęki itp. Do podawania dożylnego stosuje się ozon rozpuszczony w roztworze fizjologicznym lub we krwi pacjenta. Postulowali to pionierzy Szkoły Europejskiej główny cel terapii ozonem brzmi: „Pobudzenie i reaktywacja metabolizmu tlenu bez zakłócania systemów redoks”, co oznacza, że przy obliczaniu dawek na sesję lub kurs terapeutyczne działanie ozonu powinno mieścić się w granicach, w których enzymatycznie wyrównują się rodnikowe metabolity tlenu lub nadmiernie wytwarzany nadtlenek” (3 Rilling, R. Feeban 1996 w książce Praktyka terapii ozonowej). W zagranicznej praktyce lekarskiej pozajelitowe podawanie ozonu wykorzystuje głównie autohemoterapię większą i mniejszą. Podczas przeprowadzania dużej autohemoterapii krew pobrana od pacjenta jest dokładnie mieszana z określoną objętością mieszaniny gazowej tlenu i ozonu i natychmiast wstrzykiwana z powrotem do żyły tego samego pacjenta. W przypadku drobnej autohemoterapii ozonowaną krew wstrzykuje się domięśniowo. Dawka terapeutyczna ozonu w tym przypadku jest utrzymywana dzięki stałym objętościom gazu i zawartemu w nim stężeniu ozonu.

Dorobek naukowy krajowych naukowców zaczęto regularnie relacjonować na międzynarodowych kongresach i sympozjach

1991 – Kuba, Hawana,
1993 – USA San Francisco,
1995 – Francja Lille,
1997 – Japonia, Kioto,
1998 – Austria, Salzburg,
1999 – Niemcy, Baden-Baden,
2001 – Anglia, Londyn,
2005 – Francja, Strasburg,
2009 – Japonia, Kioto,
2010 - Hiszpania, Madryt
2011 Turcja (Stambuł), Francja (Paryż), Meksyk (Cancun)
2012 - Hiszpania Madryt

Kliniki w Moskwie i Niżnym Nowogrodzie stały się ośrodkami naukowymi rozwoju terapii ozonowej w Rosji. Wkrótce dołączyli do nich naukowcy z Woroneża, Smoleńska, Kirowa, Nowogrodu, Jekaterynburga, Sarańska, Wołgogradu, Iżewska i innych miast. Rozpowszechnieniu technologii ozonoterapii z pewnością sprzyja regularne organizowanie ogólnorosyjskich konferencji naukowo-praktycznych z udziałem międzynarodowym, organizowanych z inicjatywy Stowarzyszenia Rosyjskich Ozonoterapeutów od 1992 roku w Niżnym Nowogrodzie, skupiających specjalistów z całego świata. kraj.

Ogólnorosyjskie konferencje naukowo-praktyczne z udziałem międzynarodowym na temat terapii ozonowej

I – „OZON W BIOLOGII I MEDYCYNIE” – 1992., N. Nowogród II – „OZON W BIOLOGII I MEDYCYNIE” – 1995., N. Nowogród III – „OZON I METODY EFFERENCYJNEJ TERAPII” – 1998., N. Nowogród IV – „OZON I METODY EFFERENCYJNEJ TERAPII” – 2000 gr., N. Nowogród V – „OZON W BIOLOGII I MEDYCYNIE” – 2003., N. Nowogród VI – „OZON W BIOLOGII I MEDYCYNIE” – 2005., N. Nowogród„I Konferencja Ozonoterapii Azjatycko-Europejskiej Unii Ozonoterapeutów i Producentów Sprzętu Medycznego” – 2006., Bolszoje Boldino, obwód Niżny Nowogród VII – „OZON W BIOLOGII I MEDYCYNIE” – 2007., N. Nowogród U111 – „Ozon, reaktywne formy tlenu i metody intensywnej terapii w medycynie” – 2009, Niżny Nowogród Do 2000 roku rosyjska szkoła ozonoterapii wypracowała wreszcie własne podejście do stosowania ozonu jako środka leczniczego, odmienne od europejskiego . Główne różnice to powszechne stosowanie soli fizjologicznej jako nośnika ozonu, stosowanie znacznie niższych stężeń i dawek ozonu, rozwinięte technologie pozaustrojowego przetwarzania dużych objętości krwi (ozonowany sztuczny obieg), indywidualny dobór dawek i stężeń ozonu podczas ogólnoustrojowej terapii ozonem. Pragnienie większości rosyjskich lekarzy, aby stosować najniższe skuteczne stężenia ozonu, odzwierciedla podstawową zasadę medycyny – „nie szkodzić”. Bezpieczeństwo i skuteczność rosyjskich metod ozonoterapii zostało wielokrotnie potwierdzone i udowodnione w odniesieniu do różnych dziedzin medycyny. W wyniku wieloletnich podstawowych badań klinicznych naukowcy z Niżnego Nowogrodu ustalili nieznany wzorzec kształtowania się mechanizmów adaptacyjnych organizmu ssaków pod wpływem ogólnoustrojowego narażenia na niskie dawki terapeutyczne ozonu, polegający na tym, że mechanizmem wyzwalającym jest wpływ ozonu na równowagę pro- i antyoksydacyjną organizmu i wynika z umiarkowanego nasilenia reakcji wolnorodnikowych, co z kolei zwiększa aktywność enzymatycznych i nieenzymatycznych składników układu obrony antyoksydacyjnej” (Kontorschikova K.N., Peretyagin S.P.), za co autorzy otrzymali odkrycie (Dyplom nr 309 z dnia 16.05.2006). W pracach krajowych naukowców opracowano nowe technologie i aspekty wykorzystania ozonu do celów leczniczych:

Powszechne zastosowanie roztworu fizjologicznego (0,9% roztwór NaCl) jako nośnika rozpuszczonego ozonu
Stosowanie stosunkowo małych stężeń i dawek ozonu przy narażeniu ogólnoustrojowym (podawanie donaczyniowe i dojelitowe)
Wlewy śródkostne roztworów ozonowanych
Dowieńcowe podanie ozonowanych roztworów kardioplegicznych
Całkowite pozaustrojowe leczenie ozonem duże objętości krew podczas sztucznego krążenia
Niskoprzepływowa terapia ozonowo-tlenowa
Podawanie wewnątrzwrotne roztworów ozonowanych
Zastosowanie ozonu na teatrze działań
Łączenie ogólnoustrojowej terapii ozonem z biochemicznymi metodami kontroli

W latach 2005-2007 Po raz pierwszy w praktyce światowej, w Rosji, ozonoterapia uzyskała oficjalny status na szczeblu państwowym w postaci zatwierdzenia przez Ministerstwo Zdrowia i rozwój społeczny Federacja Rosyjska nowych technologii medycznych stosowania ozonu w dermatologii i kosmetologii, położnictwie i ginekologii, traumatologii. Obecnie w naszym kraju trwają aktywne prace nad upowszechnieniem i wprowadzeniem metody terapii ozonowej. Analiza rosyjskich i europejskich doświadczeń w terapii ozonem pozwala wyciągnąć ważne wnioski:

Ozonoterapia jest nielekową metodą interwencji terapeutycznej, która pozwala uzyskać pozytywne rezultaty w patologiach różnego pochodzenia.
Biologiczne działanie ozonu podawanego pozajelitowo objawia się już przy niskich stężeniach i dawkach, czemu towarzyszą klinicznie wyraźne pozytywne efekty terapeutyczne, które mają jasno określoną zależność od dawki.
Doświadczenia rosyjskiej i europejskiej szkoły ozonoterapii wskazują, że zastosowanie ozonu jako środka leczniczego znacząco zwiększa skuteczność terapii lekowej i pozwala w niektórych przypadkach zastąpić lub zmniejszyć obciążenie farmakologiczne pacjenta. Na tle terapii ozonem przywracane są własne reakcje i procesy zależne od tlenu chorego.
Możliwości techniczne nowoczesnych ozonatorów medycznych, które posiadają ultraprecyzyjne możliwości dozowania, pozwalają na zastosowanie ozonu w zakresie niskich stężeń terapeutycznych, na wzór konwencjonalnych środków farmakologicznych.

Ozon jest gazem. W przeciwieństwie do wielu innych nie jest przezroczysty, ale ma charakterystyczny kolor, a nawet zapach. Występuje w naszej atmosferze i jest jednym z jej najważniejszych składników. Jaka jest gęstość ozonu, jego masa i inne właściwości? Jaka jest jego rola w życiu planety?

Niebieski gaz

W chemii ozon nie ma osobnego miejsca w układzie okresowym. Dzieje się tak dlatego, że nie jest to element. Ozon jest alotropową modyfikacją lub odmianą tlenu. Podobnie jak O2, jego cząsteczka składa się tylko z atomów tlenu, ale ma nie dwa, ale trzy. Dlatego jego wzór chemiczny wygląda jak O3.

Ozon to niebieski gaz. Ma wyraźnie wyczuwalny, ostry zapach przypominający chlor w przypadku zbyt dużego stężenia. Czy pamiętasz zapach świeżości, gdy pada deszcz? To jest ozon. Dzięki tej właściwości ma swoją nazwę, ponieważ ze starożytnego języka greckiego „ozon” oznacza „zapach”.

Cząsteczka gazu jest polarna, atomy w niej są połączone pod kątem 116,78°. Ozon powstaje, gdy wolny atom tlenu przyłącza się do cząsteczki O2. Dzieje się tak podczas różnych reakcji, na przykład utleniania fosforu, wyładowań elektrycznych lub rozkładu nadtlenków, podczas których uwalniane są atomy tlenu.

Właściwości ozonu

W normalnych warunkach ozon ma masę cząsteczkową prawie 48 g/mol. Jest diamagnetyczny, co oznacza, że nie przyciąga go magnes, podobnie jak srebro, złoto czy azot. Gęstość ozonu wynosi 2,1445 g/dm3.

W stanie stałym ozon przybiera niebieskawo-czarną barwę, w stanie ciekłym przybiera barwę indygo, zbliżoną do fioletu. Temperatura wrzenia wynosi 111,8 stopni Celsjusza. W temperaturze zero stopni rozpuszcza się w wodzie (tylko czystej wodzie) dziesięć razy lepiej niż tlen. Dobrze miesza się z azotem, fluorem, argonem, a pod pewnymi warunkami z tlenem.

Pod wpływem szeregu katalizatorów łatwo ulega utlenieniu, uwalniając wolne atomy tlenu. Łącząc się z nim, natychmiast się zapala. Substancja może utleniać prawie wszystkie metale. Nie dotyczy to tylko platyny i złota. Niszczy różne związki organiczne i aromatyczne. W kontakcie z amoniakiem tworzy azotyn amonu i niszczy podwójne wiązania węglowe.

Ozon obecny w atmosferze w dużych stężeniach ulega samorzutnemu rozkładowi. W tym przypadku wydziela się ciepło i tworzy się cząsteczka O2. Im wyższe jego stężenie, tym silniejsza jest reakcja wydzielania ciepła. Kiedy zawartość ozonu przekracza 10%, towarzyszy temu wybuch. Gdy temperatura wzrasta, a ciśnienie maleje lub gdy wchodzi w kontakt z materią organiczną, O3 rozkłada się szybciej.

Historia odkryć

Ozon nie był znany w chemii aż do XVIII wieku. Odkryto go w 1785 roku dzięki zapachowi, który fizyk Van Marum usłyszał obok pracującej maszyny elektrostatycznej. Kolejne 50 lat później nie pojawiła się ona w żaden sposób w eksperymentach i badaniach naukowych.

Naukowiec Christian Schönbein badał utlenianie białego fosforu w 1840 roku. Podczas swoich eksperymentów udało mu się wyizolować nieznaną substancję, którą nazwał „ozonem”. Chemik zaczął dokładnie badać jego właściwości i opisał metody otrzymywania nowo odkrytego gazu.

Wkrótce do badań substancji dołączyli kolejni naukowcy. Słynny fizyk Nikola Tesla zbudował nawet pierwszy w historii Przemysłowe wykorzystanie O3 rozpoczęło się pod koniec XIX wieku wraz z pojawieniem się pierwszych instalacji dostarczających wodę pitną do domów. Substancja została wykorzystana do dezynfekcji.

Ozon w atmosferze

Naszą Ziemię otacza niewidzialna powłoka powietrza – atmosfera. Bez niej życie na planecie byłoby niemożliwe. Składniki powietrza atmosferycznego: tlen, ozon, azot, wodór, metan i inne gazy.

Sam ozon nie istnieje i pojawia się tylko w rezultacie reakcje chemiczne. W pobliżu powierzchni Ziemi powstaje w wyniku wyładowań elektrycznych spowodowanych piorunami podczas burzy. Pojawia się nienaturalnie ze względu na emisję spalin z samochodów, fabryk, parowanie benzyny i działanie elektrowni cieplnych.

Ozon w niższych warstwach atmosfery nazywany jest ozonem przyziemnym lub troposferycznym. Jest też stratosferyczny. Zachodzi pod wpływem promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca. Powstaje w odległości 19-20 kilometrów nad powierzchnią planety i rozciąga się na wysokość 25-30 kilometrów.

Stratosferyczny O3 tworzy warstwę ozonową planety, która chroni ją przed silnym promieniowaniem słonecznym. Pochłania około 98% promieniowania ultrafioletowego o długości fali wystarczającej do wywołania raka i oparzeń.

Zastosowanie substancji

Ozon jest doskonałym utleniaczem i niszczycielem. Właściwość ta od dawna wykorzystywana jest do oczyszczania wody pitnej. Substancja działa szkodliwie na niebezpieczne dla człowieka bakterie i wirusy, a po utlenieniu sama zamienia się w nieszkodliwy tlen.

Może zabić nawet organizmy odporne na chlor. Ponadto służy do oczyszczania ścieków ze szkodliwych dla środowiska produktów naftowych, siarczków, fenoli itp. Praktyki takie są powszechne głównie w Stanach Zjednoczonych i niektórych krajach Europy.

Ozon stosowany jest w medycynie do dezynfekcji instrumentów w przemyśle, wybielania papieru, oczyszczania olejów i produkcji różnych substancji. Zastosowanie O3 do oczyszczania powietrza, wody i pomieszczeń nazywa się ozonowaniem.

Ozon i człowiek

Pomimo wszystkich swoich korzystnych właściwości ozon może być niebezpieczny dla ludzi. Jeśli w powietrzu znajduje się więcej gazów, niż dana osoba może tolerować, nie da się uniknąć zatrucia. W Rosji jego dopuszczalny limit wynosi 0,1 μg/l.

Po przekroczeniu tej normy pojawiają się typowe objawy zatrucia chemicznego, takie jak ból głowy, podrażnienie błon śluzowych i zawroty głowy. Ozon zmniejsza odporność organizmu na infekcje przenoszone przez drogi oddechowe, a także obniża ciśnienie krwi. Przy stężeniach gazu powyżej 8-9 µg/l możliwy jest obrzęk płuc, a nawet śmierć.

Jednocześnie dość łatwo jest rozpoznać ozon w powietrzu. Zapach „świeżości”, chloru czy „raków” (jak twierdził Mendelejew) jest wyraźnie słyszalny nawet przy niewielkiej zawartości substancji.

INFORMACJE OGÓLNE.

Ozon – O3, alotropowa forma tlenu, jest silnym utleniaczem substancji chemicznych i innych substancji zanieczyszczających, które ulegają zniszczeniu w kontakcie. W przeciwieństwie do cząsteczki tlenu, cząsteczka ozonu składa się z trzech atomów i ma dłuższe wiązania między atomami tlenu. Pod względem reaktywności ozon zajmuje drugie miejsce, zaraz po fluorze.

Historia odkryć
W 1785 roku holenderski fizyk Van Ma-rum, przeprowadzając eksperymenty z elektrycznością, zwrócił uwagę na zapach powstający podczas powstawania iskier w maszynie elektrycznej oraz na właściwości utleniające powietrza po przepuszczeniu przez nie iskier elektrycznych.
W 1840 roku niemiecki naukowiec Sheinbein podczas hydrolizy wody próbował rozbić ją na tlen i wodór za pomocą łuku elektrycznego. A potem odkrył, że utworzył się nowy gaz, dotychczas nieznany nauce, o specyficznym zapachu. Nazwa „ozon” została nadana gazowi przez Sheinbeina ze względu na jego charakterystyczny zapach i pochodzi od greckiego słowa „ozien”, co oznacza „pachnieć”.
22 września 1896 roku wynalazca N. Tesla opatentował pierwszy generator ozonu.

Właściwości fizyczne ozonu.
Ozon może występować we wszystkich trzech stanach skupienia. W normalnych warunkach ozon jest niebieskawym gazem. Temperatura wrzenia ozonu wynosi 1120°C, a temperatura topnienia 1920°C.
Ze względu na swoją aktywność chemiczną ozon ma bardzo niskie maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu (porównywalne z maksymalnie dopuszczalnym stężeniem bojowych środków chemicznych) 5,10-8% czyli 0,1 mg/m3, co stanowi 10-krotność progu węchowego dla człowieka .

Właściwości chemiczne ozonu.
Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na dwie główne właściwości ozonu:

Ozon, w przeciwieństwie do tlenu atomowego, jest związkiem stosunkowo stabilnym. Rozkłada się samoistnie w wysokich stężeniach, a im wyższe stężenie, tym większa szybkość reakcji rozkładu. Przy stężeniu ozonu wynoszącym 12–15% ozon może rozkładać się wybuchowo. Należy również zaznaczyć, że proces rozkładu ozonu przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury, a sama reakcja rozkładu 2O3>3O2 + 68 kcal jest egzotermiczna i towarzyszy jej wydzielenie dużej ilości ciepła.

O3 -> O + O 2
O3 + O -> 2O2
O2 + E- -> O2-

Ozon jest jednym z najsilniejszych naturalnych utleniaczy. Potencjał utleniający ozonu wynosi 2,07 V (dla porównania fluor ma 2,4 V, a chlor 1,7 V).

Ozon utlenia wszystkie metale z wyjątkiem złota i grupy platynowców, utlenia tlenki siarki i azotu oraz utlenia amoniak, tworząc azotyn amonu.
Ozon aktywnie reaguje ze związkami aromatycznymi, niszcząc jądro aromatyczne. W szczególności ozon reaguje z fenolem, niszcząc jądro. Ozon aktywnie oddziałuje z węglowodorami nasyconymi, niszcząc podwójne wiązania węglowe.
Powszechnie stosuje się oddziaływanie ozonu ze związkami organicznymi przemysł chemiczny oraz w branżach pokrewnych. Reakcje ozonu ze związkami aromatycznymi stały się podstawą technologii dezodoryzacji różnych środowisk, pomieszczeń i ścieków.

Właściwości biologiczne ozonu.
Pomimo dużej liczby badań mechanizm nie jest dobrze poznany. Wiadomo, że przy wysokich stężeniach ozonu obserwuje się uszkodzenie dróg oddechowych, płuc i błon śluzowych. Długotrwałe narażenie na ozon prowadzi do rozwoju przewlekłych chorób płuc i górnych dróg oddechowych.
Narażenie na małe dawki ozonu ma działanie profilaktyczne i lecznicze i zaczyna być aktywnie wykorzystywane w medycynie – przede wszystkim w dermatologii i kosmetologii.
Oprócz dużej zdolności niszczenia bakterii, ozon wykazuje dużą skuteczność w niszczeniu zarodników, cyst (gęstych błon tworzących się wokół organizmów jednokomórkowych, takich jak wiciowce i kłącza, w trakcie ich rozmnażania, a także w niesprzyjających dla nich warunkach) i wielu innych. drobnoustroje chorobotwórcze.

Technologiczne zastosowania ozonu
W ciągu ostatnich 20 lat zastosowania ozonu znacznie się poszerzyły, a na całym świecie trwają prace nad nowymi rozwiązaniami. Tak szybkiemu rozwojowi technologii wykorzystujących ozon sprzyja jego czystość środowiska. W przeciwieństwie do innych utleniaczy, ozon rozkłada się podczas reakcji na tlen cząsteczkowy i atomowy oraz tlenki nasycone. Wszystkie te produkty na ogół nie powodują zanieczyszczeń środowisko i nie prowadzą do powstawania substancji rakotwórczych jak np. podczas utleniania chlorem lub fluorem.

Woda:
W 1857 roku za pomocą „idealnej magnetycznej rury indukcyjnej” stworzonej przez Wernera von Siemensa zbudowano pierwszą techniczną instalację ozonową. W 1901 roku Siemens zbudował w Wiesband pierwszą elektrownię wodną z generatorem ozonu.
Historycznie rzecz biorąc, zastosowanie ozonu rozpoczęło się od stacji uzdatniania wody pitnej, kiedy w 1898 roku przetestowano pierwszą instalację pilotażową w mieście San Maur (Francja). Już w 1907 roku w mieście Bon Voyage (Francja) na potrzeby miasta Nicei zbudowano pierwszą instalację do ozonowania wody. W 1911 roku w Petersburgu uruchomiono stację ozonowania wody pitnej.
Obecnie 95% wody pitnej w Europie jest uzdatniane ozonem. W USA trwa proces przechodzenia z chlorowania na ozonowanie. W Rosji jest kilka dużych stacji (w Moskwie, Niżnym Nowogrodzie i innych miastach).

Powietrze:
Udowodniono, że zastosowanie ozonu w systemach uzdatniania wody jest wysoce skuteczne, jednak nie stworzono jeszcze równie skutecznych i sprawdzonych bezpiecznych systemów oczyszczania powietrza. Ozonowanie jest uważane za niechemiczną metodę czyszczenia i dlatego jest popularne wśród społeczeństwa. Jednakże chroniczny wpływ mikrostężeń ozonu na organizm ludzki nie został dostatecznie zbadany.
Przy bardzo niskim stężeniu ozonu powietrze w pomieszczeniu jest przyjemne i świeże, a nieprzyjemne zapachy są znacznie mniej odczuwalne. Wbrew powszechnemu przekonaniu o dobroczynnym działaniu tego gazu, które w niektórych broszurach przypisuje się bogatemu w ozon powietrzu leśnemu, w rzeczywistości ozon, nawet mocno rozcieńczony, jest gazem bardzo toksycznym i niebezpiecznym, drażniącym. Nawet niewielkie stężenia ozonu mogą działać drażniąco na błony śluzowe i powodować zaburzenia centralnego układu nerwowego, co prowadzi do zapalenia oskrzeli i bólów głowy.

Medyczne zastosowania ozonu
W 1873 roku Focke zaobserwował niszczenie mikroorganizmów pod wpływem ozonu i ta wyjątkowa właściwość ozonu zwróciła uwagę lekarzy.
Historia wykorzystania ozonu do celów medycznych sięga 1885 roku, kiedy to Charlie Kenworth po raz pierwszy opublikował swój raport na łamach Florida Medical Association w USA. Krótka informacja zastosowanie ozonu w medycynie odkryto przed tą datą.
W 1911 r. M. Eberhart zastosował ozon w leczeniu gruźlicy, anemii, zapalenia płuc, cukrzycy i innych chorób. A. Wolf (1916) podczas I wojny światowej stosował mieszaninę tlenu i ozonu u rannych przy skomplikowanych złamaniach, ropowicach, ropniach i ranach ropnych. N. Kleinmann (1921) stosował ozon do ogólnego leczenia „jam ciała”. W latach 30 XX wiek Fish, dentysta, rozpoczyna leczenie ozonem w praktyce.
We wniosku o wynalezienie pierwszego urządzenia laboratoryjnego Fish zaproponował określenie „CYTOZON”, które do dziś widnieje na generatorach ozonu stosowanych w praktyce stomatologicznej. Joachim Hänzler (1908-1981) stworzył pierwszy medyczny generator ozonu, który umożliwił precyzyjne dozowanie mieszaniny ozonowo-tlenowej, a tym samym umożliwił szerokie zastosowanie terapii ozonowej.
R. Auborg (1936) ujawnił skutki bliznowacenia wrzodów jelita grubego pod wpływem ozonu i zwrócił uwagę na charakter jego ogólnego działania na organizm. Prace nad badaniem leczniczego działania ozonu podczas II wojny światowej były aktywnie kontynuowane w Niemczech. Niemcy z powodzeniem stosowali ozon do miejscowego leczenia ran i oparzeń. Jednak po wojnie badania zostały przerwane na prawie dwie dekady ze względu na pojawienie się antybiotyków oraz brak niezawodnych, kompaktowych generatorów ozonu i materiałów odpornych na ozon. Szeroko zakrojone i systematyczne badania w dziedzinie ozonoterapii rozpoczęły się w połowie lat 70-tych, kiedy w codziennej praktyce lekarskiej pojawiły się odporne na działanie ozonu materiały polimerowe oraz łatwe w użyciu urządzenia do ozonowania.
Badania in vitro , czyli w idealnych warunkach laboratoryjnych wykazali, że ozon wchodząc w interakcję z komórkami organizmu utlenia tłuszcze i tworzy nadtlenki - substancje szkodliwe dla wszystkich znanych wirusów, bakterii i grzybów. Pod względem działania ozon można porównać do antybiotyków, z tą różnicą, że nie uszkadza wątroby i nerek oraz nie powoduje skutków ubocznych. Ale niestety, na żywo - w rzeczywistych warunkach wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane.
Ozonoterapia była swego czasu bardzo popularna – wielu uważało ozon za niemal panaceum na wszelkie dolegliwości. Jednak szczegółowe badanie działania ozonu wykazało, że oprócz chorych ozon wpływa również na zdrowe komórki skóry i płuc. W rezultacie w żywych komórkach zaczynają się nieoczekiwane i nieprzewidywalne mutacje. Terapia ozonowa nigdy nie zakorzeniła się w Europie, a w USA i Kanadzie oficjalne zastosowanie medyczne ozonu nie jest zalegalizowane, z wyjątkiem medycyny alternatywnej.
W Rosji niestety oficjalna medycyna nie porzuciła tak niebezpiecznej i niedostatecznie sprawdzonej metody terapii. Obecnie szeroko stosowane są ozonatory powietrza i agregaty ozonujące. Małe generatory ozonu stosowane są w obecności ludzi.

ZASADA DZIAŁANIA.
Ozon powstaje z tlenu. Istnieje kilka sposobów wytwarzania ozonu, z których najczęstsze to: elektrolityczna, fotochemiczna i elektrosynteza w plazmie wyładowań gazowych. Aby uniknąć niepożądanych tlenków, preferuje się otrzymywanie ozonu z czystego tlenu medycznego w drodze elektrosyntezy. Stężenie powstałej mieszaniny ozonowo-tlenowej w takich urządzeniach można łatwo zmieniać – albo poprzez ustawienie określonej mocy wyładowania elektrycznego, albo poprzez regulację przepływu napływającego tlenu (im szybciej tlen przechodzi przez ozonizator, tym mniej ozonu powstaje utworzone).

Elektrolityczny Metoda syntezy ozonu prowadzona jest w specjalnych ogniwach elektrolitycznych. Jako elektrolity stosuje się roztwory różnych kwasów i ich soli (H2SO4, HClO4, NaClO4, KClO4). Tworzenie się ozonu następuje w wyniku rozkładu wody i powstania tlenu atomowego, który po dodaniu do cząsteczki tlenu tworzy ozon i cząsteczkę wodoru. Metoda ta wytwarza stężony ozon, jest jednak bardzo energochłonna i dlatego nie jest powszechnie stosowana.
Fotochemiczne Metoda wytwarzania ozonu jest najpowszechniejszą metodą w przyrodzie. Ozon powstaje w wyniku dysocjacji cząsteczki tlenu pod wpływem krótkofalowego promieniowania UV. Ta metoda nie powoduje wytwarzania ozonu o wysokim stężeniu. Urządzenia oparte na tej metodzie stały się powszechne do celów laboratoryjnych, w medycynie i przemyśle spożywczym.
Elektrosynteza ozon jest najbardziej rozpowszechniony. Metoda ta łączy w sobie możliwość uzyskania wysokich stężeń ozonu z wysoką wydajnością i stosunkowo niskimi kosztami energii.
W wyniku licznych badań nad wykorzystaniem różnych rodzajów wyładowań gazowych do elektrosyntezy ozonu rozpowszechniły się urządzenia wykorzystujące trzy formy wyładowań:

Wyładowanie barierowe - najczęściej stosowany, to duży zestaw impulsowych mikrowyładowań w szczelinie gazowej o długości 1-3 mm pomiędzy dwiema elektrodami oddzielonymi jedną lub dwiema barierami dielektrycznymi, gdy elektrody zasilane są napięciem przemiennym Wysokie napięcie częstotliwość od 50 Hz do kilku kiloherców. Wydajność jednej instalacji może wynosić od gramów do 150 kg ozonu na godzinę.
Wyładowanie powierzchniowe - kształtem zbliżonym do wyładowania barierowego, które stało się powszechne w ostatniej dekadzie ze względu na swoją prostotę i niezawodność. To także zespół mikrowyładowań powstających wzdłuż powierzchni stałego dielektryka, gdy elektrody zasilane są napięciem przemiennym o częstotliwości od 50 Hz do 15-40 kHz.
Wyładowanie impulsowe - z reguły wyładowanie koronowe strumieniowe powstające w szczelinie między dwiema elektrodami, gdy elektrody są zasilane napięciem impulsowym trwającym od setek nanosekund do kilku mikrosekund.

Skuteczny w oczyszczaniu powietrza w pomieszczeniach.
Nie wytwarzaj szkodliwych produktów ubocznych.
Ułatwia dolegliwości alergikom, astmatykom itp.

W 1997 roku firmy produkujące ozonatory Living Air Corporation, Alpine Industries Inc. (obecnie „Ecoguest”), Quantum Electronics Corp. a inni, którzy naruszyli nakaz amerykańskiej FTC, zostali ukarani administracyjnie przez sądy, łącznie z zakazem dalsze działania część z nich w Stanach Zjednoczonych. Jednocześnie prywatni przedsiębiorcy, którzy sprzedawali generatory ozonu z zaleceniem ich stosowania w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie, zostali skazani na kary pozbawienia wolności od 1 roku do 6 lat.
Obecnie część z tych zachodnich firm z sukcesem rozwija aktywną sprzedaż swoich produktów w Rosji.

Wady ozonatorów:
Każdy system sterylizacji wykorzystujący ozon wymaga dokładnego monitorowania bezpieczeństwa, testowania stałych stężenia ozonu za pomocą analizatorów gazu oraz zarządzania awaryjnego w przypadku nadmiernych stężeń ozonu.
Ozonator nie jest przeznaczony do pracy w:

środowisko nasycone pyłem przewodzącym prąd elektryczny i parą wodną,
miejsca zawierające aktywne gazy i pary niszczące metal,
miejsca o wilgotności względnej powyżej 95%,
w obszarach zagrożonych wybuchem i pożarem.

Zastosowanie ozonatorów do sterylizacji powietrza w pomieszczeniach zamkniętych:

wydłuża czas procesu sterylizacji,
zwiększa toksyczność i utlenianie powietrza,
prowadzi do niebezpieczeństwa wybuchu,
Powrót osób do zdezynfekowanego pomieszczenia możliwy jest dopiero po całkowitym rozkładzie ozonu.

STRESZCZENIE.
Ozonowanie jest wysoce skuteczne w sterylizacji powierzchni i powietrza w pomieszczeniach, ale nie daje efektu oczyszczenia powietrza z zanieczyszczeń mechanicznych. Brak możliwości zastosowania metody w obecności ludzi oraz konieczność przeprowadzenia dezynfekcji w zamkniętym pomieszczeniu poważnie ogranicza zakres jej profesjonalnego zastosowania.

Jak przydatny jest ozon?

Ozon, będąc silnym utleniaczem, ma szerokie zastosowanie w różnych obszarach naszego życia. Znajduje zastosowanie w medycynie, przemyśle, w życiu codziennym

Jakim gazem jest ozon?

Podczas burzy, kiedy wyładowania elektryczne piorunów „przebijają” atmosferę, odczuwamy powstały ozon jako świeże powietrze. Ozon naprawdę oczyszcza nasze powietrze! Będąc silnym utleniaczem, rozkłada wiele toksycznych zanieczyszczeń znajdujących się w atmosferze na proste, bezpieczne związki, dezynfekując w ten sposób powietrze. Dlatego po burzy czujemy się przyjemnie świeżo, możemy swobodnie oddychać i wyraźniej widzimy wszystko wokół nas, a zwłaszcza błękit nieba.

Ozon to błękitny gaz o charakterystycznym zapachu i bardzo silnym utleniaczu. Wzór cząsteczkowy ozonu to O3. Jest cięższy od tlenu i zwykłego powietrza.

Tworzenie się ozonu przebiega następująco: Pod wpływem wyładowania elektrycznego część cząsteczek tlenu O2 rozpada się na atomy, następnie tlen atomowy łączy się z tlenem cząsteczkowym i powstaje ozon O3. W naturze ozon powstaje w stratosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego Słońca, a także podczas wyładowań elektrycznych w atmosferze.

Przydomowe urządzenia do ozonowania zapewniają bezpieczne dla człowieka stężenie ozonu. Z pomocą zawsze będziesz oddychać świeżym i czystym powietrzem

Gdzie obecnie wykorzystuje się ozon?

Jest na tyle silnym utleniaczem, że może pobudzać procesy redoks w organizmie człowieka, a to jest esencja życia. Zwiększa działanie układu odpornościowego od dwóch do czterech razy. OZON to naturalny antybiotyk! Oddziałując z komórkami organizmu, utlenia tłuszcze i tworzy nadtlenki - substancje niszczące wszystkie znane wirusy, bakterie i grzyby.

Najczęstsze zastosowanie- do oczyszczania wody. Ozon skutecznie niszczy bakterie i wirusy, eliminuje organiczne zanieczyszczenia wody, eliminuje nieprzyjemne zapachy, może
być stosowany jako środek wybielający.

Specjalna rola przeznaczony na ozon w przemyśle spożywczym. Środek wysoce dezynfekujący i bezpieczny chemicznie, stosowany w celu zapobiegania biologicznemu rozwojowi niepożądanych organizmów w produktach spożywczych
oraz na sprzęcie do przetwarzania żywności. Ozon ma zdolność zabijania mikroorganizmów bez tworzenia nowych szkodliwych substancji chemicznych.

Wszystkie substancje chemiczne znajdujące się w powietrzu, reagując z ozonem, rozkładają się na nieszkodliwe związki: dwutlenek węgla, wodę i tlen.

Do czego jest potrzebny?

Oczyszczanie powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych, łazienkach i toaletach.
Eliminacja nieprzyjemnych zapachów w lodówce, szafach, spiżarniach itp.
Oczyszczanie wody pitnej, ozonowanie wanien, akwariów.
Przetwórstwo spożywcze (warzywa, owoce, jaja, mięso, ryby).
Dezynfekcja i eliminacja zabrudzeń i nieprzyjemnych zapachów podczas prania.
Zabiegi kosmetyczne, pielęgnacja jamy ustnej, skóry twarzy, dłoni i stóp.
Likwidacja zapachu dymu tytoniowego, farb, lakierów

Ozon w medycynie

Ozon w dawkach terapeutycznych działa immunomodulująco, przeciwzapalnie, bakteriobójczo, przeciwwirusowo, grzybobójczo, cystostatycznie, antystresowo i przeciwbólowo.

Terapia ozonem z powodzeniem stosowana jest w niemal wszystkich dziedzinach medycyny: w chirurgii ratunkowej i ropnej, terapii ogólnej i zakaźnej, ginekologii, urologii,
dermatologia, hepatologia, gastroenterologia, stomatologia, kosmetologia itp.

Jakie są efekty terapii ozonem?

Aktywacja procesów detoksykacyjnych. Aktywność toksyn zewnętrznych i wewnętrznych zostaje stłumiona.
Aktywacja procesów metabolicznych (procesy metaboliczne).
Normalizacja procesu peroksydacji lipidów (procesów metabolizmu tłuszczów).

Stosowanie ozonu zwiększa zużycie glukozy przez tkanki i narządy, zwiększa nasycenie osocza krwi tlenem, zmniejsza stopień głodu tlenowego,
poprawia mikrokrążenie.

Ozon korzystnie wpływa na metabolizm wątroby i nerek, wspomaga pracę mięśnia sercowego, zmniejsza częstość oddechów i zwiększa objętość oddechową.

Pozytywny wpływ ozon dla osób z chorobami układu krążenia (obniża się poziom cholesterolu we krwi, zmniejsza się ryzyko powstawania zakrzepów, aktywowany jest proces „oddychania” komórek).

Ozonoterapia w leczeniu opryszczka pozwala znacznie zmniejszyć przebieg i dawkę leków przeciwwirusowych.

Na obniżona odporność Ozonoterapia stymuluje odporność organizmu na choroby takie jak grypa, ból gardła, ARVI, ostre infekcje dróg oddechowych tak popularne w okresie jesienno-zimowym.

W przypadku choroby” zespół chronicznego zmęczenia spowodowany wirus cytomegalii I wirus opryszczki, ozonoterapia pomaga pozbyć się bólów głowy, zmęczenia, zwiększa wydolność i ogólną witalność. Taki sam efekt daje ozonoterapia w leczeniu zwykłego zmęczenia, chronicznego braku snu, przepracowania, niemal natychmiastowo łagodząc objawy.

Terapia ozonowa (autohemoterapia ozonem) jest szeroko stosowana w kosmetyka Dla korekcja zmarszczek ogólne „odmłodzenie” skóry, leczenie skóry problematycznej i trądzik, w tym trądzik młodzieńczy, trądzik.

Przy pomocy ozonu tracimy dodatkowe kilogramy! W celu utraty wagi, wyleczenia cellulitu i usunięcia objętości na brzuchu, biodrach i pośladkach zaleca się ogólnoustrojowe i miejscowe stosowanie ozonu.

Czy są jakieś przeciwwskazania do stosowania ozonoterapii?

Tak, istnieją przeciwwskazania. Dlatego należy zachować szczególną ostrożność przepisując terapię ozonem, skonsultować się z lekarzem, omówić metody i metody oddziaływania, możliwe reakcje organizmu.

Ozonoterapii nie należy stosować w przypadku ostrego zawału mięśnia sercowego, krwawień wewnętrznych, nadczynności tarczycy, skłonności do drgawek czy trombocytopenii.

Naukowcy po raz pierwszy dowiedzieli się o istnieniu nieznanego gazu, kiedy rozpoczęli eksperymenty z maszynami elektrostatycznymi. Stało się to w XVII wieku. Ale badania nad nowym gazem zaczęto badać dopiero pod koniec następnego stulecia. W 1785 roku holenderski fizyk Martin van Marum uzyskał ozon poprzez przepuszczanie iskier elektrycznych przez tlen. Nazwa ozon pojawiła się dopiero w 1840 roku; został wynaleziony przez szwajcarskiego chemika Christiana Schönbeina, wywodząc się od greckiego słowa ozon - zapach. Skład chemiczny tego gazu nie różnił się od tlenu, był jednak znacznie bardziej agresywny. W ten sposób natychmiast utlenił bezbarwny jodek potasu, uwalniając brązowy jod; Schönbein wykorzystał tę reakcję do określenia ozonu na podstawie stopnia zabielenia papieru nasączonego roztworem jodku potasu i skrobi. Nawet rtęć i srebro, które są nieaktywne w temperaturze pokojowej, ulegają utlenieniu w obecności ozonu.

Okazało się, że cząsteczki ozonu, podobnie jak tlen, składają się tylko z atomów tlenu, ale nie z dwóch, ale z trzech. Tlen O2 i ozon O3 są jedynymi przykładami powstawania dwóch gazowych (w normalnych warunkach) prostych substancji przez jeden pierwiastek chemiczny. W cząsteczce O3 atomy są ułożone pod kątem, więc cząsteczki te są polarne. Ozon powstaje w wyniku „przyklejania się” wolnych atomów tlenu do cząsteczek O2, które powstają z cząsteczek tlenu pod wpływem wyładowań elektrycznych, promieni ultrafioletowych, promieni gamma, szybkich elektronów i innych cząstek wysokoenergetycznych. W pobliżu pracujących maszyn elektrycznych, w których „iskrzą” szczotki oraz w pobliżu bakteriobójczych lamp rtęciowo-kwarcowych emitujących światło ultrafioletowe, zawsze unosi się zapach ozonu. Atomy tlenu są również uwalniane podczas niektórych reakcji chemicznych. Ozon powstaje w małych ilościach podczas elektrolizy zakwaszonej wody, podczas powolnego utleniania wilgotnego białego fosforu w powietrzu, podczas rozkładu związków z wysoka zawartość tlen (KMnO4, K2Cr2O7 itp.), gdy woda jest wystawiona na działanie fluoru, a nadtlenek baru na działanie stężonego kwasu siarkowego. Atomy tlenu są zawsze obecne w płomieniu, dlatego jeśli skierujemy strumień sprężonego powietrza na płomień palnika tlenowego, w powietrzu wyczujemy charakterystyczny zapach ozonu.
Reakcja 3O2 → 2O3 jest wysoce endotermiczna: aby otrzymać 1 mol ozonu należy zużyć 142 kJ. Reakcja odwrotna zachodzi wraz z uwolnieniem energii i można ją bardzo łatwo przeprowadzić. W związku z tym ozon jest niestabilny. W przypadku braku zanieczyszczeń ozon gazowy rozkłada się powoli w temperaturze 70°C i szybko powyżej 100°C. Szybkość rozkładu ozonu znacznie wzrasta w obecności katalizatorów. Mogą to być gazy (na przykład tlenek azotu, chlor) i wiele ciał stałych (nawet ścianki naczynia). Dlatego czysty ozon jest trudny do uzyskania, a praca z nim jest niebezpieczna ze względu na możliwość wybuchu.

Nic dziwnego, że przez wiele dziesięcioleci po odkryciu ozonu nieznane były nawet jego podstawowe stałe fizyczne: przez długi czas nikomu nie udało się uzyskać czystego ozonu. Jak napisał D.I. Mendelejew w swoim podręczniku Podstawy chemii: „przy wszystkich metodach wytwarzania ozonu jego zawartość w tlenie jest zawsze niewielka, zwykle wynosi tylko kilka dziesiątych procenta, rzadko 2% i osiąga dopiero w bardzo niskich temperaturach 20%.” Dopiero w 1880 roku francuscy naukowcy J. Gotfeil i P. Chappuis uzyskali ozon z czystego tlenu w temperaturze minus 23°C. Okazało się, że w grubej warstwie ozon ma piękną niebieską barwę. Kiedy schłodzony ozonowany tlen był powoli sprężany, gaz zmienił kolor na ciemnoniebieski, a po szybkim obniżeniu ciśnienia temperatura spadła jeszcze bardziej i utworzyły się ciemnofioletowe kropelki ciekłego ozonu. Jeśli gaz nie został szybko schłodzony lub sprężony, ozon natychmiast, z żółtym błyskiem, zamienił się w tlen.

Później opracowano wygodną metodę syntezy ozonu. Jeśli stężony roztwór kwasu nadchlorowego, fosforowego lub siarkowego zostanie poddany elektrolizie za pomocą ochłodzonej anody z tlenku platyny lub ołowiu (IV), gaz uwolniony na anodzie będzie zawierał do 50% ozonu. Udoskonalono także stałe fizyczne ozonu. Upłynnia się znacznie łatwiej niż tlen – w temperaturze -112°C (tlen – w temperaturze -183°C). W temperaturze –192,7°C ozon krzepnie. Stały ozon ma niebiesko-czarną barwę.

Eksperymenty z ozonem są niebezpieczne. Ozon może eksplodować, jeśli jego stężenie w powietrzu przekroczy 9%. Ozon ciekły i stały eksploduje jeszcze łatwiej, zwłaszcza w kontakcie z substancjami utleniającymi. Ozon można przechowywać w niskich temperaturach w postaci roztworów we fluorowanych węglowodorach (freonach). Takie rozwiązania mają kolor niebieski.

Właściwości chemiczne ozonu.

Ozon charakteryzuje się niezwykle wysoką reaktywnością. Ozon jest jednym z najsilniejszych utleniaczy i ustępuje pod tym względem jedynie fluorowi i fluorkowi tlenu OF2. Aktywną substancją ozonu jako środka utleniającego jest tlen atomowy powstający podczas rozpadu cząsteczki ozonu. Dlatego działając jako środek utleniający, cząsteczka ozonu z reguły „wykorzystuje” tylko jeden atom tlenu, a pozostałe dwa są uwalniane w postaci wolnego tlenu, na przykład 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Występuje również utlenianie wielu innych związków. Istnieją jednak wyjątki, gdy cząsteczka ozonu wykorzystuje do utleniania wszystkie trzy atomy tlenu, które posiada, na przykład 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Bardzo ważną różnicą między ozonem a tlenem jest to, że ozon wykazuje właściwości utleniające już w temperaturze pokojowej. Przykładowo PbS i Pb(OH)2 w normalnych warunkach nie reagują z tlenem, natomiast w obecności ozonu siarczek zamienia się w PbSO4, a wodorotlenek w PbO2. Jeżeli do naczynia zawierającego ozon wleje się stężony roztwór amoniaku, biały dym– amoniak utleniony ozonem, tworząc azotyn amonu NH4NO2. Szczególnie charakterystyczną cechą ozonu jest zdolność „czernienia” srebrnych przedmiotów poprzez powstawanie AgO i Ag2O3.

Dodając jeden elektron i stając się ujemnym jonem O3–, cząsteczka ozonu staje się bardziej stabilna. Od dawna znane są „sole kwasów ozonowych”, czyli ozonki zawierające takie aniony - tworzą je wszystkie metale alkaliczne z wyjątkiem litu, a stabilność ozonków wzrasta od sodu do cezu. Znane są również niektóre ozonki metali ziem alkalicznych, na przykład Ca(O3)2. Jeśli strumień gazowego ozonu zostanie skierowany na powierzchnię stałej, suchej zasady, powstanie pomarańczowo-czerwona skorupa zawierająca ozonki, na przykład 4KOH + 4O3 → 4KO3 + O2 + 2H2O. Jednocześnie stała zasada skutecznie wiąże wodę, co chroni ozonek przed natychmiastową hydrolizą. Natomiast przy nadmiarze wody ozonki szybko się rozkładają: 4KO3+ 2H2O → 4KOH + 5O2. Rozkład zachodzi także podczas przechowywania: 2KO3 → 2KO2 + O2. Ozonki są dobrze rozpuszczalne w ciekłym amoniaku, co umożliwiło ich wyizolowanie czysta forma i badać ich właściwości.

Substancje organiczne, z którymi styka się ozon, zwykle ulegają zniszczeniu. Zatem ozon, w przeciwieństwie do chloru, ma zdolność rozszczepiania pierścienia benzenowego. Podczas pracy z ozonem nie można używać gumowych rur i węży - natychmiast staną się nieszczelne. Reakcje ozonu ze związkami organicznymi uwalniają duże ilości energii. Na przykład eter, alkohol, wata nasączona terpentyną, metanem i wieloma innymi substancjami, w kontakcie z ozonowanym powietrzem, samozapalają się, a zmieszanie ozonu z etylenem prowadzi do silnej eksplozji.

Zastosowanie ozonu.

Ozon nie zawsze „spala” materię organiczną; W niektórych przypadkach możliwe jest przeprowadzenie specyficznych reakcji z silnie rozcieńczonym ozonem. Przykładowo podczas ozonowania kwasu oleinowego (występuje w dużych ilościach w olejach roślinnych) powstaje kwas azelainowy HOOC(CH2)7COOH, który wykorzystuje się do produkcji wysokiej jakości olejów smarowych, włókien syntetycznych i plastyfikatorów do tworzyw sztucznych. W podobny sposób otrzymuje się kwas adypinowy, który wykorzystuje się w syntezie nylonu. W 1855 roku Schönbein odkrył reakcję związków nienasyconych zawierających podwójne wiązania C=C z ozonem, ale dopiero w 1925 roku niemiecki chemik H. Staudinger ustalił mechanizm tej reakcji. Cząsteczka ozonu łączy się z podwójnym wiązaniem tworząc ozonek – tym razem organiczny, a atom tlenu zastępuje jedno z wiązań C=C, a grupa –O–O– zastępuje drugie. Chociaż niektóre ozonki organiczne wyodrębnia się w czystej postaci (na przykład ozonek etylenu), reakcję tę zwykle prowadzi się w rozcieńczonym roztworze, ponieważ wolne ozonki są bardzo niestabilnymi materiałami wybuchowymi. Reakcja ozonowania związków nienasyconych cieszy się dużym uznaniem chemików organicznych; Problemy z tą reakcją często pojawiają się nawet na szkolnych zawodach. Faktem jest, że gdy ozonek rozkłada się z wodą, powstają dwie cząsteczki aldehydu lub ketonu, które można łatwo zidentyfikować i dodatkowo ustalić strukturę pierwotnego nienasyconego związku. W ten sposób chemicy na początku XX wieku ustalili strukturę wielu ważnych związków organicznych, w tym naturalnych, zawierających wiązania C=C.

Ważnym obszarem zastosowania ozonu jest dezynfekcja wody pitnej. Zwykle woda jest chlorowana. Jednak część zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie pod wpływem chloru zamienia się w związki o bardzo nieprzyjemnym zapachu. Dlatego od dawna proponowano zastąpienie chloru ozonem. Woda ozonowana nie nabiera obcego zapachu i smaku; Kiedy wiele związków organicznych ulega całkowitemu utlenieniu przez ozon, powstaje jedynie dwutlenek węgla i woda. Ozon oczyszcza również ścieki. Produkty utleniania ozonem nawet takich substancji zanieczyszczających jak fenole, cyjanki, środki powierzchniowo czynne, siarczyny, chloraminy są związkami nieszkodliwymi, bezbarwnymi i bezwonnymi. Nadmiar ozonu dość szybko rozpada się, tworząc tlen. Ozonowanie wody jest jednak droższe niż chlorowanie; Ponadto ozonu nie można transportować i należy go wytworzyć w miejscu użycia.

Ozon w atmosferze.

W atmosferze ziemskiej jest niewiele ozonu – 4 miliardy ton, tj. średnio tylko 1 mg/m3. Stężenie ozonu wzrasta wraz z odległością od powierzchni Ziemi i osiąga maksimum w stratosferze, na wysokości 20–25 km – jest to „warstwa ozonowa”. Gdyby cały ozon z atmosfery zebrał się na powierzchni Ziemi pod normalnym ciśnieniem, powstałaby warstwa o grubości zaledwie około 2–3 mm. A tak niewielkie ilości ozonu w powietrzu faktycznie podtrzymują życie na Ziemi. Ozon tworzy” ekran ochronny", zapobiegając przedostawaniu się do powierzchni Ziemi twardych promieni ultrafioletowych Słońca, które są niszczące dla wszystkich żywych istot.

W ostatnich dziesięcioleciach wiele uwagi poświęcono pojawianiu się tzw. „dziur ozonowych” – obszarów o znacznie obniżonym poziomie ozonu stratosferycznego. Przez taką „nieszczelną” osłonę ostrzejsze promieniowanie ultrafioletowe ze Słońca dociera do powierzchni Ziemi. Dlatego naukowcy od dawna monitorują zawartość ozonu w atmosferze. W 1930 roku angielski geofizyk S. Chapman, aby wyjaśnić stałe stężenie ozonu w stratosferze, zaproponował schemat czterech reakcji (reakcje te nazwano cyklem Chapmana, w którym M oznacza dowolny atom lub cząsteczkę odprowadzającą nadmiar energii). :

О2 → 2О
O + O + M → O2 + M
O + O3 → 2O2
O3 → O2 + O.

Pierwsza i czwarta reakcja tego cyklu mają charakter fotochemiczny, zachodzą pod wpływem promieniowania słonecznego. Do rozłożenia cząsteczki tlenu na atomy potrzebne jest promieniowanie o długości fali mniejszej niż 242 nm, natomiast ozon rozpada się przy absorpcji światła w zakresie 240–320 nm (ta ostatnia reakcja precyzyjnie chroni nas przed twardym promieniowaniem ultrafioletowym, gdyż tlen nie nie absorbują w tym obszarze widmowym). Pozostałe dwie reakcje mają charakter termiczny, tj. iść bez wpływu światła. Bardzo ważne jest, aby trzecia reakcja, prowadząca do zaniku ozonu, miała energię aktywacji; oznacza to, że szybkość takiej reakcji można zwiększyć poprzez działanie katalizatorów. Jak się okazało, głównym katalizatorem rozkładu ozonu jest tlenek azotu NO. Powstaje w górnych warstwach atmosfery z azotu i tlenu pod wpływem najostrzejszego promieniowania słonecznego. Znajdując się w ozonosferze, wchodzi w cykl dwóch reakcji O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, w wyniku czego jego zawartość w atmosferze nie zmienia się, a stacjonarne stężenie ozonu maleje. Istnieją inne cykle, które prowadzą do zmniejszenia zawartości ozonu w stratosferze, na przykład z udziałem chloru:

Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.

Ozon jest również niszczony przez pyły i gazy, które przedostają się do atmosfery w dużych ilościach podczas erupcji wulkanów. Ostatnio zasugerowano, że ozon skutecznie niszczy także wydzielający się wodór skorupa Ziemska. Połączenie wszystkich reakcji powstawania i rozpadu ozonu prowadzi do tego, że średni czas życia cząsteczki ozonu w stratosferze wynosi około trzech godzin.

Uważa się, że oprócz naturalnych istnieją również czynniki sztuczne, które wpływają na warstwę ozonową. Cienki słynny przykład– freony, które są źródłem atomów chloru. Freony to węglowodory, w których atomy wodoru zastąpiono atomami fluoru i chloru. Stosowane są w technologii chłodniczej oraz do napełniania puszek aerozolowych. Ostatecznie freony przedostają się do powietrza i wraz z prądami powietrza powoli unoszą się coraz wyżej, docierając w końcu do warstwy ozonowej. Rozkładając się pod wpływem promieniowania słonecznego, same freony zaczynają katalitycznie rozkładać ozon. Nie wiadomo jeszcze dokładnie, w jakim stopniu freony są winne „dziury ozonowej”, niemniej jednak od dawna podjęto działania mające na celu ograniczenie ich stosowania.

Obliczenia pokazują, że za 60–70 lat stężenie ozonu w stratosferze może spaść o 25%. Jednocześnie wzrośnie stężenie ozonu w warstwie przyziemnej – troposferze – co również jest złe, ponieważ ozon i produkty jego przemian w powietrzu są trujące. Głównym źródłem ozonu w troposferze jest przenoszenie ozonu stratosferycznego wraz z masami powietrza do niższych warstw. Co roku do warstwy przyziemnej przedostaje się około 1,6 miliarda ton ozonu. Czas życia cząsteczki ozonu w dolnych partiach atmosfery jest znacznie dłuższy – ponad 100 dni, gdyż w warstwie przyziemnej intensywność ultrafioletowego promieniowania słonecznego niszczącego ozon jest mniejsza. Zwykle w troposferze jest bardzo mało ozonu: w czystym, świeżym powietrzu jego stężenie wynosi średnio zaledwie 0,016 μg/l. Stężenie ozonu w powietrzu zależy nie tylko od wysokości, ale także od ukształtowania terenu. Dlatego nad oceanami jest zawsze więcej ozonu niż nad lądem, ponieważ ozon rozkłada się tam wolniej. Pomiary w Soczi wykazały, że powietrze w pobliżu wybrzeża morskiego zawiera o 20% więcej ozonu niż w lesie oddalonym o 2 km od wybrzeża.

Współcześni ludzie wdychają znacznie więcej ozonu niż ich przodkowie. Główną przyczyną jest wzrost ilości metanu i tlenków azotu w powietrzu. Tym samym zawartość metanu w atmosferze stale rośnie od połowy XIX wieku, kiedy zaczęto wykorzystywać gaz ziemny. W atmosferze zanieczyszczonej tlenkami azotu metan wchodzi w złożony łańcuch przemian z udziałem tlenu i pary wodnej, którego wynik można wyrazić równaniem CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. Metanem mogą być także inne węglowodory, np. te zawarte w spalinach samochodowych podczas niecałkowitego spalania benzyny. W efekcie w ciągu ostatnich dziesięcioleci stężenie ozonu w powietrzu dużych miast wzrosło dziesięciokrotnie.

Zawsze uważano, że podczas burzy stężenie ozonu w powietrzu gwałtownie wzrasta, ponieważ piorun sprzyja przemianie tlenu w ozon. W rzeczywistości wzrost jest nieznaczny i nie występuje podczas burzy, ale na kilka godzin przed nią. Podczas burzy i przez kilka godzin po niej stężenie ozonu maleje. Wyjaśnia to fakt, że przed burzą następuje silne pionowe mieszanie mas powietrza, w wyniku czego z górnych warstw pochodzi dodatkowa ilość ozonu. Ponadto przed burzą wzrasta natężenie pola elektrycznego i powstają warunki do powstawania wyładowań koronowych na końcach różnych obiektów, na przykład końcówek gałęzi. To również przyczynia się do powstawania ozonu. Następnie, w miarę rozwoju chmury burzowej, pod nią powstają silne prądy powietrza skierowane w górę, które zmniejszają zawartość ozonu bezpośrednio pod chmurą.
Ciekawym pytaniem jest zawartość ozonu w powietrzu lasów iglastych. Przykładowo w Kursie chemii nieorganicznej G. Remy’ego można przeczytać, że „ozonowane powietrze lasów iglastych” to fikcja. Czy tak jest? Oczywiście żadna roślina nie wytwarza ozonu. Jednak rośliny, zwłaszcza iglaste, emitują do powietrza wiele lotnych związków organicznych, w tym nienasycone węglowodory z klasy terpenów (w terpentynie jest ich wiele). Tak więc w upalny dzień sosna uwalnia 16 mikrogramów terpenów na godzinę na każdy gram suchej masy igieł. Terpeny wydzielają nie tylko drzewa iglaste, ale także niektóre drzewa liściaste, w tym topola i eukaliptus. Niektóre drzewa tropikalne są w stanie uwolnić 45 mcg terpenów na 1 g suchej masy liścia na godzinę. W efekcie z jednego hektara lasu iglastego można dziennie uwolnić do 4 kg materii organicznej, a lasu liściastego około 2 kg. Zalesiony obszar Ziemi to miliony hektarów, a każdy z nich emituje rocznie setki tysięcy ton różnych węglowodorów, w tym terpenów. Natomiast węglowodory, jak pokazano na przykładzie metanu, pod wpływem promieniowania słonecznego i w obecności innych zanieczyszczeń przyczyniają się do powstawania ozonu. Jak wykazały eksperymenty, terpeny w odpowiednich warunkach rzeczywiście bardzo aktywnie biorą udział w cyklu atmosferycznych reakcji fotochemicznych z powstawaniem ozonu. Zatem ozon w lesie iglastym to wcale nie fikcja, ale fakt eksperymentalny.

Ozon i zdrowie.

Jak miło jest wybrać się na spacer po burzy! Powietrze jest czyste i świeże, a jego orzeźwiające strumienie zdają się bez wysiłku wpływać do płuc. „To śmierdzi ozonem” – często mówią w takich przypadkach. „Bardzo dobre dla zdrowia.” Czy tak jest?

Ozon był kiedyś uważany za korzystny dla zdrowia. Jeśli jednak jego stężenie przekroczy pewien próg, może spowodować wiele nieprzyjemnych konsekwencji. W zależności od stężenia i czasu wdychania ozon powoduje zmiany w płucach, podrażnienie błon śluzowych oczu i nosa, bóle i zawroty głowy, obniżenie ciśnienia krwi; Ozon zmniejsza odporność organizmu na bakteryjne infekcje dróg oddechowych. Maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi zaledwie 0,1 μg/l, co oznacza, że ozon jest znacznie groźniejszy od chloru! Jeśli spędzisz kilka godzin w pomieszczeniu, w którym stężenie ozonu wynosi zaledwie 0,4 μg/l, mogą pojawić się bóle w klatce piersiowej, kaszel, bezsenność i pogorszenie ostrości wzroku. Jeśli przez dłuższy czas wdychasz ozon w stężeniu większym niż 2 μg/l, konsekwencje mogą być poważniejsze – nawet odrętwienie i spadek czynności serca. Przy zawartości ozonu wynoszącej 8–9 μg/l w ciągu kilku godzin pojawia się obrzęk płuc, który może być śmiertelny. Jednak tak małe ilości substancji są zwykle trudne do analizy przy użyciu konwencjonalnych metod chemicznych. Na szczęście człowiek czuje obecność ozonu już przy bardzo niskich stężeniach - ok. 1 µg/l, przy czym papierek skrobiowo-jodowy nie zmieni jeszcze koloru na niebieski. Niektórym zapach ozonu w małych stężeniach przypomina zapach chloru, innym – dwutlenku siarki, jeszcze innym – czosnku.

Nie tylko sam ozon jest toksyczny. Przy jego udziale w powietrzu powstaje np. azotan peroksyacetylu (PAN) CH3–CO–OONO2, substancja silnie drażniąca, m.in. powodująca łzawienie, utrudniająca oddychanie, a w większych stężeniach powodująca porażenie serca. PAN jest jednym ze składników tzw. smogu fotochemicznego powstającego latem w zanieczyszczonym powietrzu (słowo to pochodzi od angielskiego smoke – smoke i Fog – mgła). Stężenie ozonu w smogu może sięgać 2 µg/l, czyli 20 razy więcej niż maksymalna dopuszczalna wartość. Należy również wziąć pod uwagę, że łączne działanie ozonu i tlenków azotu w powietrzu jest kilkadziesiąt razy silniejsze niż każdej substancji z osobna. Nic więc dziwnego, że skutki takiego smogu w dużych miastach mogą być katastrofalne, zwłaszcza jeśli powietrze nad miastem nie będzie przewiewane przez „przeciągi” i powstanie strefa zastoju. I tak w Londynie w 1952 roku w ciągu kilku dni z powodu smogu zmarło ponad 4000 osób. A smog w Nowym Jorku w 1963 roku zabił 350 osób. Podobne historie miały miejsce w Tokio i innych dużych miastach. Nie tylko ludzie cierpią z powodu ozonu atmosferycznego. Amerykańscy badacze wykazali na przykład, że na obszarach o wysokim stężeniu ozonu w powietrzu żywotność opon samochodowych i innych wyrobów gumowych ulega znacznemu skróceniu.
Jak zmniejszyć zawartość ozonu w warstwie gruntu? Ograniczenie emisji metanu do atmosfery jest mało realistyczne. Innym sposobem pozostaje ograniczenie emisji tlenków azotu, bez których cykl reakcji prowadzących do ozonu nie może przebiegać. Ta droga również nie jest łatwa, gdyż tlenki azotu emitują nie tylko samochody, ale także (głównie) elektrownie cieplne.

Źródła ozonu znajdują się nie tylko na ulicach. Powstaje w pracowniach rentgenowskich, w gabinetach fizjoterapii (jego źródłem są lampy rtęciowo-kwarcowe), podczas pracy urządzeń kopiujących (kopiarek), drukarek laserowych (tutaj przyczyną jego powstawania jest wyładowanie wysokiego napięcia). Ozon jest nieuniknionym towarzyszem produkcji spawania łukiem perhydrolowym i argonowym. Aby ograniczyć szkodliwe działanie ozonu, konieczne jest posiadanie sprzętu wentylacyjnego w pobliżu lamp ultrafioletowych i dobra wentylacja pomieszczenia.

A jednak nieprawdziwe jest uważanie ozonu za całkowicie szkodliwy dla zdrowia. Wszystko zależy od jego stężenia. Badania wykazały, że świeże powietrze świeci bardzo słabo w ciemności; Przyczyną świecenia są reakcje utleniania z udziałem ozonu. Jarzenie obserwowano także podczas wytrząsania wody w kolbie, do której wcześniej wprowadzono ozonowany tlen. Poświata ta zawsze wiąże się z obecnością niewielkich ilości zanieczyszczeń organicznych w powietrzu lub wodzie. Kiedy świeże powietrze zmieszało się z wydychanym oddechem, intensywność blasku wzrosła dziesięciokrotnie! I nie jest to zaskakujące: w wydychanym powietrzu stwierdzono mikrozanieczyszczenia etylenu, benzenu, aldehydu octowego, formaldehydu, acetonu i kwasu mrówkowego. Są „podświetlane” przez ozon. Jednocześnie „zestarzały”, tj. powietrze całkowicie pozbawione ozonu, choć bardzo czyste, nie wywołuje blasku, a człowiek odbiera je jako „stęchłe”. Takie powietrze można porównać do wody destylowanej: jest bardzo czyste, praktycznie wolne od zanieczyszczeń, a picie go jest szkodliwe. Zatem całkowity brak ozonu w powietrzu najwyraźniej jest również niekorzystny dla człowieka, ponieważ zwiększa w nim zawartość mikroorganizmów i prowadzi do gromadzenia się szkodliwych substancji i nieprzyjemnych zapachów, które ozon niszczy. Tym samym staje się oczywista potrzeba regularnej i długotrwałej wentylacji pomieszczeń, nawet jeśli nie ma w nich ludzi: w końcu ozon, który dostanie się do pomieszczenia, nie zatrzymuje się w nim długo - częściowo ulega rozkładowi, a w dużej mierze osiada (adsorbuje) na ścianach i innych powierzchniach. Trudno powiedzieć, ile ozonu powinno znajdować się w pomieszczeniu. Jednak w minimalnych stężeniach ozon jest prawdopodobnie niezbędny i korzystny.

Ilia Leenson