臭氧
臭氧 ozone
化学式。氧的同素异形体,由三个氧原子形成的单质。天蓝色刺激性气体,液态呈暗蓝色,固态呈蓝黑色。
1840年C.F.舍恩拜因发现当氧气通过放电弧时产生一种特殊臭味的气体,即,称为臭氧。
存在
大气中有少量臭氧,靠近地面的大气中臭氧很少,随着大气层升高,其中臭氧含量也增大、臭氧主要(约91%)集中在离地面垂直高度15~40千米处的臭氧层,20~30千米处浓度最大,约。
臭氧是由大气中的氧经紫外线的光化学作用产生,高空臭氧层能吸收太阳辐射的大部分紫外线,从而保护了人类和其他生物免收紫外线的伤害。
但臭氧也能被某些化学物质,如氮的氧化物和氯的催化而分解,使臭氧层变薄,甚至出现空洞。照射到地表的紫外线增多,对动植物不利,如人的皮肤癌患者将增多。
臭氧能刺激黏膜,对人和动物有害,长期生活在含有臭氧的空气中是不安全的。然而,极少量臭氧对人体却是有利的。
臭氧分子是等腰三角形结构,键角116.8°,键长为127.8皮米,是单质中唯一具有极性的分子,偶极矩0.53徳拜。气态臭氧的密度为2.144克/立方厘米(-112℃),1.571克/立方厘米(-183℃)。沸点-111.35℃,熔点-193℃。
化学性质
臭氧的化学性有不稳定和强氧化性。臭氧极易分解,特别是在高浓度、受热和有一氧化氮与金属共同存在时。
臭氧是比氧更强的氧化剂。一般情况下,它的氧化作用可以在较低的温度下进行。它能将硫氧化成三氧化硫,将银氧化成氧化银,将碘离子氧化为碘;后一种反应进行得很完全,可用来定量测定臭氧。作氧化剂时,通常只用其中“1个氧”:
臭氧的一个重要用途是测定有机物中双键的位置:
上式VN是一种烯烃容易和臭氧生成臭氧化物,后者在催化氢化(),或锌和盐酸存在下水解生成醛或酮;若直接水解,生成的过氧化氢又将醛氧化成酸。从反应最后的产物可以判定该烯烃中双键所在的位置。
制法
使氧气或空气通过臭氧发生器在高频放点作用下产生9%~11%(体积)臭氧,最高可达18%,冷却得深蓝色液体,分馏可得纯的臭氧,纯的液态臭氧相当稳定,但当有一点灰尘或有机物,即发生爆炸。
此外,高电流密度(47~68安/平方厘米)电解冷的稀硫酸(密度为1.085克/立方厘米),用紫外线(波长<185纳米)辐照氧,用浓硫酸作用于过氧化钡,以及在湿空气中氧化黄磷也都可以生成臭氧。
应用
因为臭氧是强氧化剂,又具有消毒和杀菌的作用,臭氧可用作强漂白剂,其作用比过氧化氢、氯、二氧化硫都快。也可用于水的消毒,用后变成氧气,不像用氯消毒后有残留的气味。臭氧还用于有机合成(如壬二酸和制药工业中的某些中间体)。
摘自:《中国大百科全书(第2版)》第3册,中国大百科全书出版社,2009年
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