Поміркуйте
Якщо озон хімічно активніший за кисень, то молекула якої речовини буде стійкішою?
Те, що озон хімічно активніший за кисень, означає що озон легше вступає в хімічні реакції у порівнянні з киснем. Озон є нестійкою речовиною, його молекула легко розпадається на атом Оксигену і молекулу кисню. Отже, молекула кисню буде стійкішою.
Поміркуйте
Кисень і озон утворені одним хімічним елементом. Чи можна припустити, що озоном можна дихати так само, як і киснем? Поясніть свою думку.
Попри те, що озон за хімічними властивостями подібний до кисню, його хімічна активність набагато вища. Озон окиснює майже все, зокрема тканини в легенях, саме тому озоном дихати як киснем не можна. Озон — токсична, канцерогенна й мутагенна речовина, за надмірного вмісту в повітрі він може спричинити смерть людини.
Поміркуйте
Якими, на вашу думку, можуть бути наслідки руйнування озонового шару?
Руйнування озонового шару призведе до того, що на поверхню Землі потраплятиме набагато більше шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця, що є згубним як для людей, так і для тварин, рослин і бактерій. Також озоновий шар захищає Землю від надмірного охолодження.
Поміркуйте
Поблизу екватора поверхні Землі досягає лише 1 % усього ультрафіолету, що випромінює Сонце. А на географічних широтах України влітку — майже вдвічі менше. Що відбувається з вашою шкірою, якщо ви тривалий час перебуваєте на відкритому сонці без захисту, наприклад, на пляжі чи на городі? Спрогнозуйте, що сталося б у разі зникнення озонового шару.
Під час перебування на відкритому сонці без захисту, наприклад, на пляжі чи на городі, наша шкіра стає червоною, можуть появитися пухирі. Такий стан шкіри називається сонячним опіком. У разі зникнення озонового шару живі організми будуть отримувати сильні сонячні опіки за лічені секунди перебування під прямим сонячним промінням.
Вправа 125
3а матеріалом цього параграфа та параграфа 9 порівняйте фізичні властивості кисню й озону.
| Фізичні властивості | Кисень | Озону |
| Колір | без кольору | блакитний |
| Запах | без запаху | характерний |
| Температура кипіння | –183°С | –112°С |
| Температура плавлення | –219°С | –197°С |
| Густина за н.у. | 1,29 г/л | 2,14 г/л |
| Розчинність у воді (0°С) | 10,2 мл | 49,4 мл |
|
Парамагнітні властивості
|
рідкий і твердий притягується магнітом |
рідкий притягується магнітом |
| Агрегатний стан | газ | газ |
Вправа 126
Знайдіть інформацію про дослідження щодо відкриття озону.
Голландський фізик Мартін ван Марум у 1785 році вперше виявив газ із характерним запахом після проходження електричних іскор через повітря. Він також помітив, що цей газ діє на ртуть, позбавляючи її блиску. Однак не описав цей газ як нову речовину, бо вважав, що утворюється особлива «електрична матерія».
Озон як хімічну сполуку було відкрито швейцарським хіміком Крістіаном Фрідріхом Шенбейном у 1840 році, котрий назвав цю сполуку озоном за його пахучість.
Подальші дослідження, зокрема праці В. фон Сіменса в 1857 році, що створив перший промисловий озонатор, та Г. Добсона в 1920 році, який удосконалив спектрофотометр для вимірювання озону, допомогли зрозуміти корисні та шкідливі властивості газу та його роль в утворенні озонового шару.
Вправа 127
На вулиці після дощу ми часто відчуваємо специфічний запах свіжості, який помилково пов'язують з озоном. Так, під час грози в нижніх шарах атмосфери кисень перетворюється на озон під дією електричних розрядів. І, справді, запах озону після сильної грози можна відчути в повітрі, але лише поблизу грозового центру й лише на короткий час після грози, оскільки озон унаслідок сильних окисних властивостей витрачається на окиснення різних домішок у повітрі. Пригадайте запах, який виникає поблизу лазерного принтера. Чи можна його назвати запахом свіжості? Знайдіть інформацію про джерело приємного запаху після дощу.
Внаслідок роботи лазерного принтера під дією лазерного випромінювання може утворитися озон. Специфічний "металічний" запах озону є досить різким, тому його доволі складно назвати запахом свіжості. За джерело приємного запаху після дощу помилково приймають утворення озону. Насправді джерелом цього запаху є геосмін — органічна речовина з вираженим ароматним запахом, яка синтезується ґрунтовими бактеріями, а під час потрапляння краплів дощу на суху землю вивільняється в повітря, надаючи йому запах свіжості.
Вправа 128.
Ґрунтуючись на властивостях озону, спрогнозуйте його застосування в промисловості, техніці та медицині. Порівняйте свої гіпотези з інформацією з інших джерел.
Окисні властивості озону використовуються в хімічній промисловості для синтезу ваніліну, жирних кислот тощо, в целюлозно–паперовій промисловості для вибілюванні паперу, в текстильній промисловості для відбілювання тканини.
Бактерицидні властивості озону застосовуються в побутових озонаторах, класичних ультрафіолетових лампах, що випускає промисловість.
Дезинфікуючі властивості озону використовують в медицині для дезінфекції приміщень та стерилізації посуду.
Вправа 129
Чи можна ультрафіолет або електричний розряд у реакції одержання озону назвати каталізатором? Поясніть свою думку.
Каталізатори прискорюють хімічні реакції, але самі в ній не витрачаються. Молекула кисню розкладається на атоми, з яких потім утворюється озон, поглинаючи енергію ультрафіолетового випромінювання або електричного розряду. Ось чому ультрафіолет або електричний розряд у реакції одержання озону назвати каталізатором не можна.
Вправа 130
Як ви вважаєте, що зумовлює високу вартість озону? Знайдіть інформацію, у яких містах використовують озон для знезараження води перед подачею у водогін.
Високу вартість озону зумовлюють:
— значні енергетичні витрати та дороге обладнання, адже в промислових масштабах озон виробляють за допомогою складних установок – озонаторів, які перетворюють кисень на озон за допомогою електричного розряду, що входить в собівартість озону;
— складність добування, бо озон є нестійкою речовиною, що швидко розкладається, тому його треба виробляти безпосередньо на місці використання;
— низький вихід продукту озону в порівнянні із витраченим на нього киснем під час розкладу;
— потреба в системах контролю за вмістом озону через високі вимоги до безпеки, адже озон у великих концентраціях є токсичною речовиною.
У Києві озон дня знезараження води перед подачею у водогін використовується на Дніпровській водопровідній станціі.
Вправа 131
Проаналізуйте графік і дайте відповіді на запитання.
• У якій частині атмосфери вміст озону найбільший? Унаслідок яких процесів?
Вміст озону найбільший у стратосфері на висоті 20-30 км. У природі озон утворюється в атмосфері з молекул кисню під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця, формуючи озоновий шар.
• Максимальне значення об'ємної частки озону — 0,006 %. На якій висоті (за графіком) спостерігається такий уміст озону?
На висоті близько 23 км.
• У якій частині атмосфери вміст озону найменший? Поясніть, чому саме на цих висотах його вміст мінімальний.
Найменший вміст озону в приземних шарах атмосфери (до 2 км від поверхні Землі). На цих висотах озон утворюється в електричному розряді блискавки під час грози.
• На якій висоті наявність озону в атмосфері корисна для людини, а на якій — становить небезпеку?
У стратосфері на висоті 20-40 км, в так званому озоновому шарі, озон корисний для людини, бо захищає її від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця. У приземних шарах озон становить небезпеку для людини під час надмірного його вдихання, бо є токсичною речовиною.
• Озон може утворюватися (озоновий шар) внаслідок процесу: NO2 + hv –> NO + О. Зважаючи на це, поясніть, чому смоговий озон спостерігають саме на зазначених на графіку висотах. Які, на вашу думку, антропогенні фактори можуть бути джерелами смогового озону? Перевірте свою гіпотезу за додатковими джерелами інформації.
Смоговий озон, так званий приземний озон, спостерігають саме на зазначених на графіку висотах, бо саме там він утворюється внаслідок фотохімічних реакцій накопичених оксидів Нітрогену та інших летких органічних сполук під впливом сонячного світла, а не природним шляхом і є забруднювачем повітря. Антропогенними факторами виникнення смогового озону є викиди промислових підприємств та транспорту.
• Запропонуйте ідеї, як людство може зменшити рівень смогового озону без зниження якості життя.
Зменшити рівень смогового озону можна шляхом використання в автомобілях ефективних каталізаторів, заміни двигунів внутрішнього згоряння на електричні, розвиток громадського транспорту, встановлення ефективних фільтрів на промислових підприємствах, застосування альтернативних джерел енергії, наприклад, сонячної, вітрової або енергії води.
• Назвіть природні й антропогенні джерела тропосферного озону.
Природними джерелами тропосферного озону є електричні розряди блискавок під час грози.
Антропогенними джерелами тропосферного озону є робота транспорту та промисловості.
Вправа 132
Під час пошуку інформації щодо вмісту озону в повітрі учні й учениці знайшли певні дані. За даними в таблиці обговоріть, чи правильним є твердження: «кращий індикатор для виявлення наявності озону — це ніс: лише ви починаєте відчувати запах озону, слід негайно провітрити приміщення».
Твердження є правильним. За даними таблиці, людина відчуває запах озону при концентрації 0,01 мг/м³, що в десять разів менше за гранично допустиму концентрацію навколо робочого місця (0,1 мг/м³) і в 480 разів менша за мінімальну смертельну дозу. Тому можемо стверджувати, що ніс завчасно попереджає про небезпечну концентрацію озону в повітрі. Порада провітрювати приміщення є актуальною.
Вправа 133
Створіть листівку «Способи запобігання руйнуванню озонового шару» та роздайте її вашім друзям і близьким.
Разом зможемо зберегти озоновий шар!
Знаємо, що озоновий шар захищає все живе від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Твої кроки запобігти руйнуванню озонового шару:
1. Не викидай на смітник стару техніку, що містить фреони (холодильники, кондиціонери тощо), а правильно її утилізуй, при необхідності звертайся у відповідні служби.
2. Обирай екологічні товари, уникай купляти товари (аерозолі, вогнегасники тощо) з позначками "містять озоноруйнівні речовини".
3. Використовуй ефективні каталізатори для авто.
4. Обирай екологічно чистий транспорт (велосипед, електросамокат, електромашину тощо) або користуйся громадським транспортом.
Подбаємо про озоновий шар разом! Захистимо планету разом!
Вправа 134
Сформулюйте гіпотези щодо ймовірності повного зникнення озону з атмосфери Землі. Наведіть аргументи «за» і «проти».
Гіпотеза з наведеними аргументами «за». Чим більше країн буде відмовлятися від приєднання до екологічних угод і дотримуватися взятих зобов'язань щодо обсягів торгівлі озоноруйнівними речовинами, їх виробництвом та використанням, тим ймовірнішим є прискорення процесу руйнування озонового шару, з фіксацією появи в атмосфері все більшої кількості, так званих, озонових «дір».
Гіпотеза з наведеними аргументами «проти». Повне зникнення озону малоймовірне. По-перше, у природі процеси утворення і розкладу озону компенсують один одного. По-друге, нині у світі здійснюють різноманітні заходи, спрямовані на збереження озонового шару.