Химические и физические свойства озона

Строение молекулы озона

Озон (О₃) - аллотропная модификация кислорода, его молекула состоит из трех атомов кислорода и может существовать во всех трех агрегатных состояниях. Молекула озона имеет угловую структуру в форме равнобедренного треугольника с вершиной 127 градусов. Однако замкнутого треугольника не образуется, а молекула имеет строение цепи из 3-х атомов кислорода с расстоянием между ними 0,224 нм. В соответствии с этой молекулярной структурой дипольный момент составляет 0,55 дебай.

В электронной структуре молекулы озона имеются 18 электронов, которые образуют мезомерностабильную систему, существующую в различных пограничных состояниях.

Пограничные ионные структуры отражают дипольный характер молекулы озона и объясняют его специфическое реакционное поведение в сравнении с кислородом, который образует радикал с двумя неспаренными электронами.

Физические свойства озона. Запах озона

При комнатной температуре озон - это бесцветный газ с характерным запахом. Запах озона чувствуется при концентрации 10⁷ М.

В жидком состоянии озон - это темно-синий цвет с температурой плавления -192,5С.

Твердый озон представляет собой кристаллы черного цвета с температурой кипения -111,9 С. При температуре 0 С и 1 атм. - 101,3 кПа плотность озона составляет 2,143 г/л.

В газообразном состоянии озон диамагнитен и выталкивается из магнитного поля, в жидком - слабопарамагнитен, т.е. обладает собственным магнитным полем и втягивается в магнитное поле.

Стандартный потенциал озона равен 2,07 В, поэтому молекула озона неустойчива и самопроизвольно превращается в кислород с выделением тепла. При небольших концентрациях озон разлагается медленно, при высоких - со взрывом, т.к. его молекула обладает избыточной энергией.

Химические свойства озона

Нагревание и контакт озона с ничтожными количествами органических веществ (гидроокиси, перекиси, металлы переменной валентности, их окислы) резко ускоряет превращение. Напротив, присутствие небольших количеств азотной кислоты стабилизирует озон, а в сосудах из стекла и некоторых пластмасс или чистых металлов озон при минус 78С практически разлагается. Сродство озона к электрону равняется 2 эв. Таким сильным сродством обладает только фтор и его окислы.

Озон окисляет все металлы (за исключением золота и платиновых), а также большинство других элементов. Хлор участвует в реакциях с озоном с образованием гипохлора OCL. Реакции озона с атомарным водородом являются источником образования гидроксильных радикалов.

Озон имеет максимум поглощения в УФ-области при длине волны 253,7 нм с молярным коэффициентом экстинции: Е= 2,900 У_мольсм

На основании этого УФ-фотометрическое определение концентрации озона вместе с йодометрическим титрованием принято за международные стандарты.

О₃ + 2КI+Н₂О → I₂+О₂+2КОН. Кислород, в отличие от озона, в реакцию с KI не вступает.

O.B.Macлeнникoв,K.H.Koнтopщикoвa,2005

Дополнительная информация:

• История изучения озона
• Растворимость озона
• Вся информация по этому вопросу