Ungkapan "lapisan ozon", yang menjadi terkenal di tahun 70-an. abad terakhir, telah lama berada di ujung tanduk. Pada saat yang sama, hanya sedikit orang yang benar-benar memahami apa arti konsep ini dan mengapa perusakan lapisan ozon berbahaya. Misteri yang lebih besar bagi banyak orang adalah struktur molekul ozon, namun secara langsung berkaitan dengan masalah lapisan ozon. Mari pelajari lebih lanjut tentang ozon, strukturnya dan aplikasi industrinya.
Apa itu ozon
Ozon, atau disebut juga oksigen aktif, adalah gas biru dengan bau logam yang menyengat.
Zat ini dapat berada di ketiga keadaan agregasi: gas, padat dan cair.
Pada saat yang sama, di alam, ozon hanya terbentuk dalam bentuk gas, membentuk apa yang disebut lapisan ozon. Karena warnanya yang biru, langit tampak biru.
Seperti apa molekul ozon
Nama panggilan Anda aktifoksigen” ozon diterima karena kemiripannya dengan oksigen. Jadi unsur kimia aktif utama dalam zat tersebut adalah oksigen (O). Namun, jika sebuah molekul oksigen mengandung 2 atomnya, maka molekul ozon (rumus - O3) terdiri dari 3 atom unsur ini.
Karena struktur ini, sifat ozon mirip dengan oksigen, tetapi lebih menonjol. Khususnya, seperti O2, O3adalah pengoksidasi terkuat.
Perbedaan terpenting antara zat-zat "berhubungan" ini, yang penting untuk diingat semua orang, adalah sebagai berikut: ozon tidak dapat dihirup, beracun dan, jika terhirup, dapat merusak paru-paru atau bahkan membunuh seseorang. Pada saat yang sama, O3 sangat cocok untuk membersihkan udara dari kotoran beracun. Ngomong-ngomong, justru karena inilah sangat mudah untuk bernafas setelah hujan: ozon mengoksidasi zat berbahaya yang terkandung di udara, dan dimurnikan.
Model molekul ozon (terdiri dari 3 atom oksigen) terlihat seperti gambar sudut, dan ukurannya 117°. Molekul ini tidak memiliki elektron tidak berpasangan dan karena itu diamagnetik. Selain itu, ia memiliki polaritas, meskipun terdiri dari atom-atom dari unsur yang sama.
Dua atom dari molekul tertentu terikat kuat satu sama lain. Tapi koneksi dengan yang ketiga kurang bisa diandalkan. Karena alasan ini, molekul ozon (foto model dapat dilihat di bawah) sangat rapuh dan segera setelah pembentukannya rusak. Sebagai aturan, dalam setiap reaksi dekomposisi O3 oksigen dilepaskan.
Karena ketidakstabilan ozon, itu tidak dapat diproduksipanen dan penyimpanan, serta transportasi, seperti zat lainnya. Karena alasan ini, produksinya lebih mahal daripada zat lain.
Pada saat yang sama, aktivitas tinggi molekul O3memungkinkan zat ini menjadi oksidator terkuat, lebih kuat daripada oksigen, dan lebih aman daripada klorin.
Jika molekul ozon rusak dan melepaskan O2, reaksi ini selalu disertai dengan pelepasan energi. Pada saat yang sama, agar proses sebaliknya terjadi (pembentukan O3 dari O2), perlu menghabiskan tidak kurang.
Dalam wujud gas, molekul ozon terurai pada suhu 70°C. Jika ditingkatkan hingga 100 derajat atau lebih, reaksi akan meningkat secara signifikan. Kehadiran pengotor juga mempercepat periode peluruhan molekul ozon.
O3 properti
Tidak peduli di mana dari tiga negara bagian ozon, ia mempertahankan warna birunya. Semakin keras zatnya, semakin kaya dan gelap bayangan ini.
Setiap molekul ozon memiliki berat 48 g/mol. Ini lebih berat daripada udara, yang membantu memisahkan zat-zat ini.
O3 mampu mengoksidasi hampir semua logam dan non-logam (kecuali emas, iridium dan platina).
Juga, zat ini dapat berpartisipasi dalam reaksi pembakaran, tetapi ini membutuhkan suhu yang lebih tinggi daripada O2.
Ozon dapat larut dalam H2O dan freon. Dalam keadaan cair, dapat bercampur dengan oksigen cair, nitrogen, metana, argon,karbon tetraklorida dan karbon dioksida.
Bagaimana molekul ozon terbentuk
O3 molekul dibentuk dengan mengikat atom oksigen bebas ke molekul oksigen. Mereka, pada gilirannya, muncul karena pemecahan molekul lain O2 karena dampak pelepasan listrik, sinar ultraviolet, elektron cepat, dan partikel berenergi tinggi lainnya. Karena alasan ini, bau ozon yang spesifik dapat dirasakan di dekat peralatan listrik atau lampu yang memancarkan sinar ultraviolet.
Pada skala industri, O3 diisolasi menggunakan generator ozon listrik atau ozonizer. Dalam perangkat ini, arus listrik tegangan tinggi dilewatkan melalui aliran gas yang mengandung O2, yang atomnya berfungsi sebagai "bahan bangunan" untuk ozon.
Terkadang oksigen murni atau udara biasa disuntikkan ke mesin ini. Kualitas ozon yang dihasilkan tergantung pada kemurnian produk awal. Jadi, O3 medis yang ditujukan untuk mengobati luka, diekstraksi hanya dari O2. yang murni secara kimia.
Sejarah penemuan ozon
Setelah mengetahui seperti apa molekul ozon dan bagaimana pembentukannya, ada baiknya mengenal sejarah zat ini.
Ini pertama kali disintesis oleh peneliti Belanda Martin Van Marum pada paruh kedua abad ke-18. Ilmuwan memperhatikan bahwa setelah melewati percikan listrik melalui wadah dengan udara, gas di dalamnya mengubah sifatnya. Pada saat yang sama, Van Marum tidak mengerti bahwa dia telah mengisolasi molekul-molekul baruzat.
Tetapi rekan Jermannya bernama Sheinbein, mencoba menguraikan H2O menjadi H dan O2 dengan bantuan listrik, menyadari untuk pelepasan gas baru dengan bau yang menyengat. Setelah banyak penelitian, ilmuwan menjelaskan zat yang ditemukannya dan memberinya nama "ozon" untuk menghormati kata Yunani untuk "bau".
Kemampuan untuk membunuh jamur dan bakteri, serta mengurangi toksisitas senyawa berbahaya, yang dimiliki oleh zat terbuka, menarik minat banyak ilmuwan. 17 tahun setelah penemuan resmi O3, Werner von Siemens merancang peralatan pertama untuk mensintesis ozon dalam jumlah berapa pun. Dan 39 tahun kemudian, Nikola Tesla yang brilian menemukan dan mematenkan generator ozon pertama di dunia.
Perangkat inilah yang pertama kali digunakan di Perancis di instalasi pengolahan air minum setelah 2 tahun. Sejak awal abad XX. Eropa mulai beralih ke ozonasi air minum untuk pemurniannya.
Kekaisaran Rusia pertama kali menggunakan teknik ini pada tahun 1911, dan setelah 5 tahun, hampir 4 lusin instalasi untuk pemurnian air minum menggunakan ozon dilengkapi di negara tersebut.
Saat ini, ozonasi air secara bertahap menggantikan klorinasi. Dengan demikian, 95% dari semua air minum di Eropa dimurnikan menggunakan O3. Teknik ini juga sangat populer di Amerika Serikat. Di CIS, masih dalam studi, karena meskipun prosedur ini lebih aman dan nyaman, lebih mahal daripada klorinasi.
Aplikasi Ozon
Selain pengolahan air, O3 memiliki beberapa kegunaan lain.
- Ozon digunakan sebagai pemutih dalam pembuatan kertas dan tekstil.
- Oksigen aktif digunakan untuk mendisinfeksi anggur, serta mempercepat proses penuaan cognac.
- Berbagai minyak nabati dimurnikan menggunakan O3.
- Sangat sering zat ini digunakan untuk memproses produk yang mudah rusak, seperti daging, telur, buah-buahan dan sayuran. Prosedur ini tidak meninggalkan jejak kimia, seperti klorin atau formaldehida, dan produk dapat disimpan lebih lama.
- Ozon mensterilkan peralatan medis dan pakaian.
- Juga dimurnikan O3 digunakan untuk berbagai prosedur medis dan kosmetik. Secara khusus, dengan bantuannya dalam kedokteran gigi, mereka mendisinfeksi rongga mulut dan gusi, serta mengobati berbagai penyakit (stomatitis, herpes, kandidiasis mulut). Di negara-negara Eropa O3 sangat populer untuk desinfeksi luka.
- Dalam beberapa tahun terakhir, peralatan rumah tangga portabel untuk menyaring udara dan air menggunakan ozon telah menjadi sangat populer.
Lapisan ozon - apa itu?
Pada jarak 15-35 km di atas permukaan bumi terdapat lapisan ozon, atau disebut juga ozonosfer. Di tempat ini, O3 terkonsentrasi berfungsi sebagai semacam filter untuk radiasi matahari yang berbahaya.
Dari mana datangnya zat sebanyak itu jika molekulnya tidak stabil? Tidak sulit untuk menjawab pertanyaan ini, jika kita mengingat kembali model molekul ozon dan metode pembentukannya. Jadi, oksigen, terdiri dari 2molekul oksigen, masuk ke stratosfer, dipanaskan di sana oleh sinar matahari. Energi ini cukup untuk memecah O2 menjadi atom, dari mana O3 terbentuk. Pada saat yang sama, lapisan ozon tidak hanya menggunakan sebagian energi matahari, tetapi juga menyaringnya, menyerap radiasi ultraviolet yang berbahaya.
Dikatakan di atas bahwa ozon larut oleh freon. Zat gas ini (digunakan dalam pembuatan deodoran, alat pemadam kebakaran dan lemari es), setelah dilepaskan ke atmosfer, mempengaruhi ozon dan berkontribusi pada dekomposisi. Akibatnya, lubang muncul di ozonosfer tempat sinar matahari tanpa filter masuk ke planet ini, yang memiliki efek merusak pada organisme hidup.
Setelah mempertimbangkan fitur dan struktur molekul ozon, kita dapat menyimpulkan bahwa zat ini, meskipun berbahaya, sangat berguna bagi umat manusia jika digunakan dengan benar.
