Ozone
Ôzôn là gì?
Ôzôn (O3) là một dạng thù hình của ôxy, trong phân tử của nó chứa ba
nguyên tử ôxy thay vì hai như thông thường. Trong điều kiện nhiệt độ và áp
suất tiêu chuẩn ôzôn là một chất khí có màu xanh nhạt.
Ôzôn hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112°C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -
193°C. Ôzôn có tính ôxy hóa mạnh hơn ôxy, do nó không bền, dễ dàng bị
phân huỷ thành ôxy phân tử và ôxy nguyên tử. Ví dụ: O3= O2 + O
O3 dễ dàng oxi hóa iodua đến iốt tự do: O3 + 2KI + H2O = I2 + O2 + 2 KOH
Giấy tẩm dung dịch iodua kali và hồ tinh bột (giấy iốt tinh bột) chuyển ngay
thành màu xanh khi có mặt ôzôn trong không khí, nhưng nó kém bền hơn
ôxy, dễ bị phân hủy thành ôxy thường theo phản ứng: 2O3 → 3O2
Ôzôn là một chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm
chung. Nó có mùi hăng mạnh. Nó tồn tại với một tỷ lệ nhỏ trong bầu khí
quyển Trái Đất. Nó có thể được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện, tia cực
tím, ví dụ như trong các tia chớp, cũng như bởi tác động của bức xạ điện từ
trường cao năng lượng. Ôzôn được điều chế trong máy ôzôn khi phóng điện
êm qua ôxi hay qua không khí khô, tinh khiết. Trong thiên nhiên, ôzôn được
tạo thành khi có sự phóng điện trong khí quyển (sấm, sét), cũng như khi ôxi
hóa một số chất nhựa của các cây thông.
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.
Ôzôn do Christian Friedrich Schonbein phát hiện năm 1840.
2. Sự hình thành của ôzôn
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 cloroflorocacbon (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 cloroflorocacbon (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.
3. Ứng dụng của ôzôn trong đời sống
Trong công nghiệp
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 clo 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.
Trong y tế
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