§ 32.1. Азон

Малекула азону мае вуглавую будову з прычыны sp²-гібрыдызацыі арбіталей цэнтральнага атама кіслароду, вугал сувязі — каля 117°. Будова малекулы азону паказана на малюнку 74.1.

Утварэнне азону ў прыродзе і яго штучны сінтэз

Утварэнне азону з кіслароду — эндатэрмічны працэс:

3О₂ 2О₃ – Q.

У прыродзе азон утвараецца з атмасфернага кіслароду пры навальнічных разрадах, а на вышыні 10–30 км — пад дзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання. Утварэнне азону з малекул кіслароду ў верхніх слаях атмасферы схематычна паказана на малюнку 74.2. Азонавы слой над паверхняй Зямлі затрымлівае шкоднае для жыцця ультрафіялетавае выпраменьванне Сонца і паглынае інфрачырвонае выпраменьванне Зямлі, перашкаджаючы яе пераахаладжэнню. У гэтым найважнейшая роля азону ў жыцці ўсяго жывога на нашай планеце.

Наяўны азонавы слой разбураецца пад дзеяннем фтараваных і хлараваных вуглевадародаў, аксіду азоту(I) і многіх іншых рэчываў, якія ўваходзяць у састаў холадагентаў, пенаўтваральнікаў, выхлапных газаў, растваральнікаў, шматлікіх хімікатаў.

Азон утвараецца не толькі ў прыродзе, але і падчас працы лазерных прынтараў, капіявальнай тэхнікі, лазерных крыніц, газаразрадных і люмінесцэнтных прылад, штучных крыніц ультрафіялетавага выпраменьвання, напрыклад ртутна-кварцавых лямпаў.

У прамысловасці азон атрымліваюць з паветра або кіслароду пад дзеяннем электрычнага разраду ў спецыяльных прыборах — азанатарах.

Фізічныя ўласцівасці і фізіялагічнае дзеянне

Азон — газ з рэзкім пахам, мае блакітны колер, у вадкім стане — сіні. Шчыльнасць азону пры н. у. у 1,5 разы большая за шчыльнасць кіслароду. Тэмпература кіпення –111,8 °С, што амаль на 70 °С вышэй, чым у кіслароду.

Азон вельмі таксічны. Яго адносяць да першага, самага высокага класа небяспекі. ГДК (гранічна дапушчальная канцэнтрацыя) азону ў паветры працоўнай зоны — 0,1 мг/м³. Характэрны пах азону пачынае адчувацца ўжо пры канцэнтрацыях 0,004–0,010 мг/м³, гэта значыць у шмат разоў ніжэйшых за гігіенічны нарматыў. Гэта важна для персаналу, які працуе з азонам. Прыборы, пры працы якіх генеруецца азон, варта выкарыстоўваць толькі ў памяшканнях з добрай вентыляцыяй.

Таксічнасць азону абумоўлена яго моцнай акісляльнай здольнасцю. Ён раздражняе і пашкоджвае тканкі органаў дыхання. Пры яго ўздзеянні на арганізм у выніку шэрагу рэакцый утвараюцца свабодныя радыкалы кіслароду. Тым не менш менавіта дзякуючы гэтым уласцівасцям азон валодае бактэрыцыдным, супрацьвірусным і супрацьгрыбковым дзеяннем.

Хімічныя ўласцівасці

1. Пры нармальных умовах азон можа павольна самаадвольна ператварацца ў кісларод з вылучэннем цеплаты:

2О₃ 3О₂ + Q.

Працэс паскараецца пад дзеяннем каталізатараў, УФ-апраменьвання. Павышэнне тэмпературы і паніжэнне ціску паскараюць гэты працэс. Азон — больш моцны акісляльнік, чым кісларод, бо ад яго малекулы ў працэсе хімічных рэакцый лёгка адрываецца адзін атам кіслароду:

О₃ = О₂ + О.

Менавіта атамарны кісларод удзельнічае ў рэакцыях акіслення, а малекулы кіслароду часцей за ўсё з’яўляюцца адным з прадуктаў рэакцый. Напрыклад, азон рэагуе з азотам пры тэмпературы 295 °С:

N₂ + O₃ = N₂O + O₂,

у той час як кісларод узаемадзейнічае з азотам пры тэмпературы большай за 3000 °С:

N₂ + O₂ = 2NO – Q.

2. Азон акісляе ўсе металы (за невялікім выключэннем, напрыклад, золата, плаціны):

.

3. Азон акісляе атамы элементаў у ніжэйшых ступенях акіслення ў саставе аксідаў, гідраксідаў, солей. Напрыклад:

.

4. Азон узаемадзейнічае з растворам ёдыду калію. Нават без награвання азон акісляе ёдыд-іоны, у выніку чаго вылучаецца свабодны ёд:

.

Гэтая рэакцыя з’яўляецца тэстам (якаснай рэакцыяй) на прысутнасць азону. Фільтравальная папера, насычаная сумессю ёдыду калію і крухмалу, сінее ў азоне ў выніку вылучэння ёду.

5. Азон разбурае арганічныя рэчывы: фарбавальнікі страчваюць колеры, спірты, эфіры, шкіпінар запальваюцца, гума «старэе». Малекулы ненасычаных арганічных злучэнняў у рэакцыях з азонам разрываюцца па месцы кратных сувязей.

Выкарыстанне

Азон гібельна дзейнічае на бактэрыі, таму выкарыстоўваецца для абеззаражання памяшканняў і медыцынскага абсталявання.

Азон — вельмі моцны акісляльнік, таму яго ўжываюць для абеззаражання вады. Азанаванне вады, у адрозненне ад яе хларавання, не прыводзіць да ўтварэння хлорарганічных рэчываў, якія таксічныя і з’яўляюцца канцэрагенамі.

Пытанні, заданні, задачы

1. Апішыце будову малекулы азону.

2. Якім фізіялагічным дзеяннем валодае азон?

3. Пералічыце фізічныя ўласцівасці азону. Улічваючы тэмпературу плаўлення гэтага рэчыва, прапануйце метад раздзялення кіслароду і азону.

4. У трох закрытых колбах знаходзяцца газы азон, кісларод, хлоравадарод. Прапануйце план іх распазнавання.

5. Разлічыце масу сумесі, якая ўтрымлівае кісларод і азон колькасцю 3 моль і 0,5 моль адпаведна.

6. Як і ў колькі разоў зменіцца аб’ём газу ў выніку поўнага ператварэння газападобнага кіслароду ў азон?

7. Вызначце адносную шчыльнасць па вадародзе сумесі, якая ўтрымлівае кісларод масай 3,2 г і азон колькасцю 0,125 моль.

8. Складзіце ўраўненні рэакцый паводле схемы:

.

9. Адносная шчыльнасць сумесі азону і кіслароду па паветры роўная 1,195. Вызначце аб’ём такой сумесі (н. у.), неабходны для поўнага акіслення метану аб’ёмам 1 дм³.

10. У сумесі кіслароду і азону лік малекул у 2,2 разу меншы за лік атамаў. Разлічыце масу азону ў гэтай сумесі масай 100 г.

Самакантроль

1. Алатропнай мадыфікацыяй кіслароду з’яўляецца:

• а) азот;
• б) азон;
• в) алмаз;
• г) графіт.

2. Правільнымі сцвярджэннямі ў адносінах да азону з’яўляюцца:

• а) малекулы рэчыва трохатамныя;
• б) раскладанне азону — працэс экзатэрмічны;
• в) азон з’яўляецца высокатаксічным рэчывам;
• г) азон валодае высокім акісляльным дзеяннем.

3. Сума каэфіцыентаў ва ўраўненні рэакцыі NaI + H₂O + O₃ = NaOH + I₂ + O₂ роўная:

• а) 6;
• б) 8;
• в) 10;
• г) 11.

4. Вільготная ёдкрухмальная папера становіцца сіняй пры кантакце з:

• а) О₃;
• б) I₂;
• в) KI;
• г) KOH.

5. Сумесь азону і кіслароду можа мець малярную масу (г/моль):

• а) 34,5;
• б) 18;
• в) 29;
• г) 37.