Химия - Озон - Химические свойства
01 марта 2011Оглавление:
1. Озон
2. Физические свойства
3. Химические свойства
4. Получение озона
5. Применение озона
6. Озон в атмосфере
Образование озона проходит по обратимой реакции:
- 3O2 + 68 ккал/моль ←→ 2O3.
Молекула О3 неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут превращается в O2 с выделением тепла. Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость перехода в двухатомное состояние. При больших концентрациях переход может носить взрывной характер. Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение.
В присутствии небольших количеств HNO3 озон стабилизируется, а в герметичных сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при низких температурах практически не разлагается.
Озон мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород.
- 2 Cu + 2 H3O + O3 → 2 Cu + 3 H2O + O2
Озон повышает степень окисления оксидов:
- NO + O3 → NO2 + O2
Эта реакция сопровождается хемилюминесценцией. Двуокись азота может быть окислена до трёхокиси азота:
- NO2 + O3 → NO3 + O2
с образованием азотного ангидрида N2O5:
- NO2 + NO3 → N2O5
Озон реагирует с углеродом при нормальной температуре с образованием двуокиси углерода:
- C + 2 O3 → CO2 + 2 O2
Озон не реагирует с аммониевыми солями, но реагирует с аммиаком с образованием нитрата аммония:
- 2 NH3 + 4 O3 → NH4NO3 + 4 O2 + H2O
Озон реагирует с водородом с образованием воды и кислорода:
- O3 + H2 → H2O + O2
Озон реагирует с сульфидами с образованием сульфатов:
- PbS + 2O3 → PbSO4 + O2
С помощью озона можно получить Серную кислоту как из элементарной серы, так и из двуокиси серы:
- S + H2O + O3 → H2SO4
- 3 SO2 + 3 H2O + O3 → 3 H2SO4
Все три атома кислорода в озоне могут реагировать по отдельности в реакции хлорида олова с соляной кислотой и озоном:
- 3 SnCl2 + 6 HCl + O3 → 3 SnCl4 + 3 H2O
В газовой фазе озон взаимодействует с сероводородом с образованием двуокиси серы:
- H2S + O3 → SO2 + H2O
В водном растворе проходят две конкурирующие реакции с сероводородом, одна с образованием элементарной серы, другая с образованием серной кислоты:
- H2S + O3 → S + O2 + H2O
- 3 H2S + 4 O3 → 3 H2SO4
Обработкой озоном раствора йода в холодной безводной хлорной кислоте может быть получен перхлорат йода:
- I2 + 6 HClO4 + O3 → 2 I3 + 3 H2O
Твёрдый нитрилперхлорат может быть получен реакцией газообразных NO2, ClO2 и O3:
- 2 NO2 + 2 ClO2 + 2 O3 → 2 NO2ClO4 + O2
Озон может участвовать в реакциях горения, при этом температуры горения выше, чем с двухатомным кислородом:
- 3 C4N2 + 4 O3 → 12 CO + 3 N2
Озон может реагировать при низких температурах. При 77 K, атомарный водород взаимодействует с озоном с образованием супероксидного радикала с димеризацией последнего :
- H + O3 → HO2 + O
- 2 HO2 → H2O2+O2
Озон может образовывать озониды, содержащие анион O3. Эти соединения взрывоопасны и могут храниться при низких температурах. Известны озониды всех щелочных металлов. KO3, RbO3, и CsO3 могут быть получены из соответствующих супероксидов:
- KO2 + O3 → KO3 + O2
Озонид калия может быть получен и другим путём из гидроокиси калия :
- 2 KOH + 5 O3 → 2 KO3 + 5 O2 + H2O
NaO3 и LiO3 могут быть получены действием CsO3 в жидком аммиаке NH3 на ионообменные смолы, содержащие ионы Na или Li :
- CsO3 + Na → Cs + NaO3
Обработка озоном раствора кальция в аммиаке приводит к образованию озонида аммония, а не кальция :
- 3 Ca + 10 NH3 + 6 O3 → Ca•6NH3 + Ca2 + Ca2 + 2 NH4O3 + 2 O2 + H2
Озон может быть использован для удаления марганца из воды с образованием осадка, который может быть удалён фильтрованием:
- 2 Mn + 2 O3 + 4 H2O → 2 MnO2 + 2 O2 + 4 H
Озон превращает цианиды во много раз менее токсичные цианаты:
- CN + O3 → CNO + O2
Озон может полностью разлагать мочевину :
- 2CO + O3 → N2+ CO2 + 2 H2O
Взаимодействие озона с органическими соединениями с активированным или третичным атомом углерода при низких температурах приводит к соответствующим гидротриоксидам.
Просмотров: 19374
|