Ôzôn (O3) là một phân tử chất vô cơ với công thức hóa học O
3
. Nó là một chất khí màu xanh lam nhạt, có mùi hăng đặc biệt. Nó là một dạng thù hình của oxy kém bền hơn nhiều so với dạng nguyên tử O
2
, bị phá vỡ trong bầu khí quyển thấp hơn thành O
2
( diôxygen ). Ozone được hình thành từ dioxygen do tác động của tia cực tím (UV) và phóng điện trong bầu khí quyển Trái Đất . Nó hiện diện với nồng độ rất thấp trong suốt tầng sau, với nồng độ cao nhất ở tầng ôzôn của tầng bình lưu, nơi hấp thụ hầu hết bức xạ cực tím (UV) của Mặt Trời .

Ôzôn
Ozone-1,3-dipole.png
Ozone-3D-vdW.png
Oxy ở thế lỏng (Ozon - O3).jpg
Danh pháp IUPACTrioxy
Nhận dạng
Số CAS10028-15-6
Thuộc tính
Công thức phân tửO3
Khối lượng mol47,998 g·mol−1
Bề ngoàikhí màu xanh nhạt
Khối lượng riêng2,144 g·L−1 (0 °C), gas
Điểm nóng chảy80,7 K, −192,5 °C
Điểm sôi161,3 K, −111,9 °C
Độ hòa tan trong nước0,105 g·100mL−1 (0 °C)
Nhiệt hóa học
Entanpi
hình thành
ΔfHo298
+142,3 kJ·mol−1
Entropy mol tiêu chuẩn So298237,7 J·K−1.mol−1
Các nguy hiểm
Phân loại của EUkhông liệt kê
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa).

Mùi của ozon gợi nhớ đến clo và nhiều người có thể phát hiện được ozon ở nồng độ nhỏ nhất là &0000000000000000.1000000.1 trong không khí. Cấu trúc O3 của ôzôn được xác định vào năm 1865. Phân tử này sau đó đã được chứng minh là có cấu trúc uốn cong và thuận từ yếu. Ở điều kiện tiêu chuẩn, ozon là một chất khí màu xanh lam nhạt, ngưng tụ ở nhiệt độ lạnh thành chất lỏng màu xanh lam đậm và cuối cùng là chất rắn màu tím đen. Tính không ổn định của ôzôn đối với dioxygen phổ biến hơn là cả khí đặc và ôzôn lỏng có thể bị phân hủy bùng nổ ở nhiệt độ cao hoặc nóng lên nhanh đến điểm sôi. [1] Do đó nó chỉ được sử dụng cho mục đích thương mại với nồng độ thấp.

Ozone là một chất oxy hóa mạnh (hơn nhiều so với dioxygen ) và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và tiêu dùng liên quan đến quá trình oxy hóa. Tuy nhiên, cùng một tiềm năng oxy hóa cao này lại gây ra ôzôn phá hủy các mô niêm mạc và hô hấp ở động vật và cả các mô ở thực vật, trên nồng độ khoảng &0000000000000000.1000000.1 ppm . Trong khi điều này làm cho ôzôn trở thành một chất gây ô nhiễm và nguy hiểm hô hấp mạnh gần mặt đất, nồng độ cao hơn trong tầng ôzôn (từ 2 đến 8 ppm) là có lợi, ngăn chặn tia cực tím có hại đến bề mặt Trái đất.

Một số thiết bị điện có thể sản sinh ra ôzôn mà con người có thể ngửi thấy dễ dàng. Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị sử dụng điện cao áp, như ti vi và máy phôtôcopy. Các động cơ điện sử dụng chổi quét cũng có thể sản sinh ôzôn do sự đánh lửa lặp lại bên trong khối. Các động cơ lớn, ví dụ những chiếc được sử dụng cho máy nâng hay máy bơm thủy lực, sản sinh nhiều ôzôn hơn các động cơ nhỏ.

Mật độ tập trung cao nhất của ôzôn trong khí quyển nằm ở tầng bình lưu(khoảng 20 đến 50 km tính từ mặt đất), trong khu vực được biết đến như là tầng ôzôn. Tại đây, nó lọc phần lớn các tia cực tím từ Mặt Trời, là tia có thể gây hại cho phần lớn các loại hình sinh vật trên Trái Đất. Phương pháp tiêu chuẩn để đo lượng ôzôn trong khí quyển là sử dụng đơn vị Dobson (DU). Ôzôn sử dụng trong công nghiệp được đo bằng ppm (ví dụ các giới hạn phơi nắng của OSHA), và phần trăm theo khối lượng hay trọng lượng.

Danh phápSửa đổi

Tên gọi tầm thường ozonetên IUPAC được sử dụng phổ biến và ưa thích nhất . Các tên có hệ thống 4-trioxidiene  và catena-baxygen, tên IUPAC hợp lệ, được xây dựng theo danh pháp nhóm thế và phụ gia tương ứng. Tên ozone bắt nguồn từ ozein (ὄζειν), động từ tiếng Hy Lạp chỉ mùi, dùng để chỉ mùi đặc biệt của ozone.

Trong các bối cảnh thích hợp, ozon có thể được xem như trioxidan với hai nguyên tử hydro bị loại bỏ, và như vậy, trioxidanylidene có thể được sử dụng như một tên có hệ thống, theo danh pháp thay thế. Theo mặc định, những cái tên này không liên quan đến tính xuyên tâm của phân tử ôzôn. Trong một ngữ cảnh cụ thể hơn, điều này cũng có thể đặt tên cho trạng thái cơ bản đơn không cực đoan, trong khi trạng thái lưỡng cực được đặt tên là trioxidanediyl .

Trioxidanediyl (hoặc ozonide ) được sử dụng một cách không hệ thống để chỉ nhóm thế (-OOO-). Cần cẩn thận để tránh nhầm lẫn tên của nhóm với tên theo ngữ cảnh cụ thể của ozone đã nêu ở trên.

Lịch sửSửa đổi

 
Christian Friedrich Schönbein (18 tháng 10 năm 1799 - 29 tháng 8 năm 1868)
 
Một máy đo ozone nguyên mẫu do John Smyth chế tạo vào năm 1865

Vào năm 1785, nhà hóa học người Hà Lan Martinus van Marum đang tiến hành các thí nghiệm liên quan đến tia lửa điện trên mặt nước thì ông nhận thấy một mùi bất thường, mà ông cho là do phản ứng điện, không nhận ra rằng ông thực sự đã tạo ra ôzôn. [2]

Nửa thế kỷ sau, Christian Friedrich Schönbein nhận thấy mùi hăng tương tự và nhận ra đó là mùi thường xuất hiện sau một tia chớp . Năm 1839, ông đã thành công trong việc cô lập hóa chất dạng khí và đặt tên nó là "ozôn", từ tiếng Hy Lạp ozein ( ὄζειν ) nghĩa là "ngửi". [3] [4] Vì lý do này, Schönbein thường được ghi nhận là người đã phát hiện ra ôzôn. [5] [6] [7] [8] Công thức của ozon, O3, không được xác định cho đến năm 1865 bởi Jacques-Louis Soret [9] và được Schönbein xác nhận vào năm 1867. [3] [10]

Trong phần lớn nửa sau của thế kỷ 19 và đến cả thế kỷ 20, ôzôn được các nhà tự nhiên học và những người tìm kiếm sức khỏe coi là một thành phần lành mạnh của môi trường. Beaumont, California lấy khẩu hiệu chính thức của mình là "Beaumont: Zone of Ozone", được minh chứng trên bưu thiếp và giấy tiêu đề của Phòng Thương mại. [11] Các nhà tự nhiên học làm việc ngoài trời thường coi độ cao cao hơn có lợi vì hàm lượng ôzôn của chúng. Nhà tự nhiên học Henry Henshaw, làm việc tại Hawaii, viết: “Có một bầu khí quyển khá khác biệt [ở độ cao hơn] với lượng ozone đủ để duy trì năng lượng cần thiết [để hoạt động]. [12] Không khí ven biển được coi là tốt cho sức khỏe vì hàm lượng ôzôn được cho là của nó; nhưng mùi gây ra niềm tin này thực chất là mùi của các chất chuyển hóa từ rong biển được halogen hóa. [13]

Phần lớn sự hấp dẫn của ozone dường như đến từ mùi "tươi" của nó, gợi lên các mối liên hệ với đặc tính làm sạch. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã ghi nhận tác hại của nó. Năm 1873 James DewarJohn Grey McKendrick đã ghi lại rằng ếch trở nên chậm chạp, chim thở hổn hển và máu của thỏ cho thấy lượng oxy giảm sau khi tiếp xúc với "không khí bị ozon hóa". [14] [15] Bản thân Schönbein đã báo cáo rằng những cơn đau tức ngực, kích ứng màng nhầy và khó thở xảy ra do hít phải khí ôzôn và các động vật có vú nhỏ bị chết. [16] Năm 1911, Leonard HillMartin Flack đã tuyên bố trong Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B rằng tác dụng có lợi cho sức khỏe của ozone, " màchỉ bằng cách lặp đi lặp lại, đã trở thành một phần của niềm tin của công chúng; và cho đến nay bằng chứng sinh lý chính xác ủng hộ tác dụng tốt của nó vẫn còn gần như hoàn toàn chỉ là tưởng tượng. Kiến thức duy nhất được xác minh rõ ràng về tác dụng sinh lý của ôzôn, cho đến nay, là nó gây kích ứng và phù phổi, và tử vong nếu hít phải ở nồng độ tương đối mạnh bất cứ lúc nào. " [15] [17]Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, ozone đã được thử nghiệm tại Bệnh viện Quân đội Queen Alexandra ở London như một chất khử trùng có thể dùng cho vết thương. Khí ozon được sử dụng trực tiếp lên vết thương trong 15 phút. Điều này dẫn đến thiệt hại cho cả tế bào vi khuẩn và mô người. Các kỹ thuật vệ sinh khác, chẳng hạn như tưới ozon cùng với thuốc sát trùng, được cho là thích hợp hơn. [18] [19]

Ôzôn tầng bình lưuSửa đổi

Ôzôn được biết đến do khả năng hấp thụ bức xạ UV-B. Ôzôn được tạo thành một cách tự nhiên trong tầng ôzôn. Sự suy giảm ôzôn và lỗ thủng ôzôn diễn ra bởi chlorofluorocarbon (CFC) và các chất gây ô nhiễm khác trong bầu khí quyển.

Ôzôn trong bầu khí quyển Trái Đất nói chung được tạo thành bởi tia cực tím, nó phá vỡ các phân tử O2, tạo thành ôxy nguyên tử. Ôxy nguyên tử sau đó kết hợp với phân tử ôxy chưa bị phá vỡ để tạo thành O3. Trong một số trường hợp ôxy nguyên tử kết hợp với N2 để tạo thành các ôxít nitơ; sau đó nó lại bị phá vỡ bởi ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ôzôn.

Khi tia cực tím chiếu vào ôzôn, nó chia ôzôn thành phân tử O2 và nguyên tử của ôxy nguyên tử, quá trình liên tục này được gọi là chu trình ôzôn-ôxy. Chu trình này có thể bị phá vỡ bởi sự có mặt của các nguyên tử clo, flo hay brôm trong khí quyển; các nguyên tố này tìm thấy trong những hợp chất bền vững, đặc biệt là Chlorofluorocarbon (CFC) là chất có thể thấy ở tầng bình lưu và được giải phóng dưới tác động của tia cực tím.

Chu trình ôxít nitơ để tạo thành ôzôn cũng có thể bị phá vỡ do sự có mặt của hơi nước trong khí quyển vì nó làm biến đổi các ôxít nitơ thành các dạng bền vững hơn.

Sử dụng trong công nghiệpSửa đổi

Ôzôn được sử dụng để tẩy trắng đồ vật và tiêu diệt vi khuẩn. Rất nhiều hệ thống nước sinh hoạt công cộng sử dụng ôzôn để khử vi khuẩn thay vì sử dụng clo. Ôzôn không tạo thành các hợp chất hữu cơ chứa clo, nhưng chúng cũng không tồn tại trong nước sau khi xử lý, vì thế một số hệ thống cho thêm một chút ôzôn vào để ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn trong đường ống.

Trong công nghiệp ôzôn được sử dụng để:

  • Khử trùng nước uống trước khi đóng chai,
  • Khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằng phương pháp hóa học (sắt, asen, sulfua hiđrô, nitrit, và các chất hữu cơ phức tạp liên kết với nhau tạo ra "màu" của nước,
  • Hỗ trợ trong quá trình kết tụ (là quá trình kết tụ của các phân tử, được sử dụng trong quá trình lọc để loại bỏ sắt và asen),
  • Làm sạch và tẩy trắng vải (việc sử dụng để tẩy trắng được cấp bằng sáng chế),
  • Hỗ trợ trong gia công chất dẻo (plastic) để cho phép mực kết dính,
  • Đánh giá tuổi thọ của mẫu cao su để xác định chu kỳ tuổi thọ của cả lô cao su.

Sử dụng trong y tếSửa đổi

Ôzôn, cùng với các ion hypoclorit, được sản xuất tự nhiên bởi các tế bào máu trắng (bạch cầu) cũng như rễ của cây cúc vạn thọ như là phương pháp để tiêu diệt các vật thể lạ. Khi ôzôn phân rã nó tạo thành các gốc tự do của ôxy, là những chất có hoạt tính cao và gây nguy hiểm hay tiêu diệt phần lớn các phân tử hữu cơ.

Ôzôn được sử dụng trong một số trường hợp trong y tế. Nó có thể được sử dụng để ảnh hưởng tới cân bằng chống ôxi hóa-hỗ trợ ôxi hóa của cơ thể, khi đó thông thường cơ thể sẽ phản ứng với sự hiện diện của nó bằng cách sản sinh ra các enzym chống ôxi hóa.

Liệu pháp ôzôn được sử dụng trong y học thử nghiệm, việc này đang gây ra nhiều nghi vấn do nó chưa được nghiên cứu và kiểm nghiệm một cách khoa học và cẩn thận. Liệu pháp này là nguy hiểm bởi vì ôzôn là một chất ăn mòn rất mạnh.

Tại Mỹ, liệu pháp ôzôn là bất hợp pháp, vì FDA vẫn chưa cho phép thử nghiệm nó trên người. Ít nhất đã có một người chết vì sử dụng nó tại Mỹ. Các máy "làm sạch không khí" để sản xuất "ôxy hoạt hóa", tức ôzôn, vẫn được bày bán trên thị trường Mỹ.

Ôzôn được tìm thấy để chuyển đổi cholesteron trong máu thành cục (làm cứng và hẹp các động mạch). Sản phẩm cholesteron này cũng gây ra bệnh Alzheimer.

Ôzôn được nghiên cứu rất nhiều và nó bị coi là chất gây ung thư cho một số động vật (số khác thì không), cũng như là tác nhân gây đột biến ở một số vi khuẩn.

Chú thíchSửa đổi


  1. ^ Streng, A. G. (1961). “Tables of Ozone Properties”. Journal of Chemical & Engineering Data 6 (3): 431–436. doi:10.1021/je00103a031. 
  2. ^ Toth, Gary; Hillger, Don. “Precursor Era Contributors to Meteorology”. colostate.edu. 
  3. ^ a ă Rubin, Mordecai B. (2001). “The History of Ozone: The Schönbein Period, 1839–1868” (PDF). Bull. Hist. Chem. 26 (1): 40–56. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 11 tháng 4 năm 2008. Truy cập ngày 28 tháng 2 năm 2008. 
  4. ^ “Scientists born on October 18th”. Today in Science History. 
  5. ^ Jacewicz, Natalie (2017). “A Killer of a Cure”. Distillations 3 (1): 34–37. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018. 
  6. ^ Le Prestre, Philippe G. biên tập (1998). Protecting the ozone layer : lessons, models, and prospects ; [product of the Tenth Anniversary Colloquium of the Montreal Protocol, held on September 13, 1997 ; part of a series of events held in Montreal to mark the tenth anniversary of the signing of the Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer, September 16, 1987]. Boston: Kluwer. tr. 2. ISBN 9780792382454. 
  7. ^ Schönbein, Christian Friedrich (1840). “Research on the nature of the odour in certain chemical reactions”. Letter to the Académie des Sciences in Paris. 
  8. ^ Toth, Gary; Hillger, Don. “Precursor Era Contributors to Meteorology”. colostate.edu. 
  9. ^ Jacques-Louis Soret (1865). “Recherches sur la densité de l'ozone”. Comptes rendus de l'Académie des sciences 61: 941. 
  10. ^ “Ozone FAQ”. Global Change Master Directory. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 6 năm 2006. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2006. 
  11. ^ Redlands Chamber of Commerce Collection, City Archives, A.K. Smiley Public Library, Redlands, CA
  12. ^ Henry Henshaw to William Brewster, July 2, 1902, Harvard Museum of Comparative Zoology Archives.
  13. ^ O'Connell, Sanjida (18 tháng 8 năm 2009). “The science behind that fresh seaside smell”. The Telegraph. 
  14. ^ Anstie, Francis (1874). “Clinic of the Month: Dr. McKendrick on Ozone”. The Practitioner: A Journal of Therapeutics and Public Health 12 (January–June): 123. 
  15. ^ a ă Jacewicz, Natalie (2017). “A Killer of a Cure”. Distillations 3 (1): 34–37. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018. 
  16. ^ Rubin, Mordecai B. (2001). “THE HISTORY OF OZONE. THE SCHÖNBEIN PERIOD, 1839–1868” (PDF). Bulletin for the History of Chemistry 26 (1): 48. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018. 
  17. ^ Hill, L.; Flack, M. (28 tháng 12 năm 1911). “The Physiological Influence of Ozone”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 84 (573): 404–415. Bibcode:1911RSPSB..84..404H. doi:10.1098/rspb.1911.0086.  Đã bỏ qua tham số không rõ |doi-access= (trợ giúp)
  18. ^ Jacewicz, Natalie (2017). “A Killer of a Cure”. Distillations 3 (1): 34–37. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018. 
  19. ^ Stoker, George (1916). “The Surgical Uses of Ozone”. Lancet 188 (4860): 712. doi:10.1016/S0140-6736(01)31717-8. 

Xem thêmSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi