文章插图
臭氧(O) ， 也称为超氧化物 ， 是氧(O)的同素异形体 。常温下是一种有特殊气味的淡蓝色气体 。臭氧主要分布在10 ~ 50公里高度的平流层大气中 ， 最大值在20 ~ 30公里之间 。常温常压下稳定性差 ， 可自行分解成氧气 。臭氧有草的味道 。少量吸入对人体有益 ， 过量吸入对人体健康有害 。不燃 ， 纯净 。氧气可以通过电击变成臭氧 。
基本介绍
臭氧是地球大气中的一种微量气体 ， 是大气中的氧分子被太阳辐射分解成氧原子后 ， 氧原子与周围的氧分子结合形成的 ， 它含有三个氧原子 。大气中90%以上的臭氧存在于大气层上部或平流层 ， 距离地面10 ~ 50公里 ， 是需要人类保护的大气臭氧层 。仍有少量臭氧分子在地面附近徘徊 ， 仍能起到一定的阻挡紫外线的作用 。但是 ， 有专家发现 ， 地面附近大气中的臭氧浓度正在迅速增加 ， 这让人感觉很糟糕 。虽然臭氧在平流层对保护人类和环境有重要作用 ， 但如果其在对流层的浓度增加 ， 将对人类健康产生有害影响 。臭氧会刺激眼睛和呼吸道 ， 还会影响肺功能 。更高浓度的臭氧也对植物有害 。
从臭氧的性质来看 ， 它可以帮助和伤害人们 。它不仅是上帝给人类的一把伞 ， 有时也像一种凶猛的毒药 。到目前为止 ， 人们已经就臭氧的积极作用以及应该采取什么措施来保护臭氧层达成了共识 ， 并做了大量工作 。然而 ， 虽然人们已经知道了臭氧层的负面影响 ， 但到目前为止 ， 除了空气监测和空空气污染预测之外 ， 还没有真正可行的方法来解决它们 。
物理性质
气体明显呈蓝色 ， 液体呈深蓝色 ， 固体呈蓝黑色 。其分子结构呈三角形 。常温、常态、常压下 ， 低浓度臭氧为无色气体 ， 浓度达到15%时为淡蓝色 。臭氧不溶于液氧、四氯化碳等 。 ， 但溶于水 ， 而且它在水中的溶解度高于氧气 。在0℃和标准大气压下 ， 0.494体积的臭氧可以溶解在综合累积水中 。在常温常压下 ， 臭氧在水中的溶解度比氧气高13倍左右 ， 比空气体高25倍左右 。但臭氧水溶液的稳定性受水中杂质影响较大 ， 尤其是有金属离子时 ， 臭氧能迅速分解成氧气 ， 在纯水中分解速度较慢 。臭氧的密度为2.14克/升(0C ， 0.1兆帕斯卡) ， 沸点为-111摄氏度 ， 熔点为-192摄氏度 。臭氧的分子结构不稳定 ， 在水中比在空气体中更容易分解 。虽然臭氧在水中的溶解度比氧气大10倍 ， 但实际上它的溶解度很小 ， 因为它遵循亨利定律 ， 其溶解度与系统中的分压和总压成正比 。臭氧空气体的含量极低 ， 所以分压也极低 ， 会迫使水中的臭氧从水与空气体的界面逸出 ， 使水中的臭氧浓度始终处于递减状态 。
化学性质
1.臭氧非常不稳定 。室温下分解缓慢 ， 200℃时分解迅速 。它比氧气更具氧化性 。它能把金属银氧化成过氧化银 ， 把硫化铅氧化成硫酸铅 。它还可以氧化有机化合物 ， 并使许多有机颜料脱色 ， 如靛蓝 。它能腐蚀橡胶 ， 容易氧化有机不饱和化合物 。臭氧、氯气和过氧化氢的氧化电位(还原电位)分别为2.07.1.36.1.28伏 。可以看出 ， 臭氧是处理水中最强大的一种 。臭氧的氧化导致不饱和有机分子的分解 。臭氧分子与有机分子的双键结合生成臭氧 。臭氧化合物的自发分裂产生了带有酸性和碱性基团的羧基化合物和两性离子 ， 它们是不稳定的 ， 可以分解成酸和醛 。由于分解时释放出大量的热量 ， 当其含量在25%以上时容易爆炸 。但是一般空气体中臭氧的含量很难超过10% 。在臭氧用于饮用水处理的漫长过程中 ， 没有氧气爆炸的案例 。
含量小于1%的臭氧在空气体中常温常压下的分解半衰期约为20~30分钟 。随着温度的升高 ， 分解速度加快 。当温度超过100℃时 ， 分解非常剧烈 。当温度达到270℃时 ， 可以立即转化为氧气 。臭氧在水中比在气体中分解得更快 。在含有杂质的水溶液中 ， 臭氧很快恢复成形成它的氧气 。例如 ， 当臭氧在水中的浓度为6.2510-5mol/L(3mg/l)时 ， 其半衰期为5-30 min ， 但在纯水中的分解速度较慢 ， 例如 ， 在蒸馏水或自来水中的半衰期约为20min (20℃) ， 但在二次蒸馏水中 ， 85min后 ， 臭氧的分解仅为10% ， 如果水温接近0℃ ， 臭氧会变得更加稳定 。臭氧在冰中极其稳定 ， 半衰期为2000年 。
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