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    臭氧O3

    2011-12-31 8:59:32

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        臭氧是的同素異構件,分子式為O3,相對分子質量為48,是一種較不穩定的、活潑的氣體。在常溫下可自行分解為氧。臭氧具有特殊的與磷或二氧化硫相似的“臭”味。氣態時無色,層厚時呈淡藍色,液態呈不透明的藍黑色,結晶時呈現藍紫色。
     
        臭氧是自然界早已存在的天然氣體。遠古時代人們就發現伴隨雷電,空氣會產生獨特的氣味。最早的記載是在荷馬的長詩《伊利亞德和奧德塞》里寫入了伴隨雷電所產生的這種氣味。在《圣經》第12章“奧德塞”》第417節里,有“丘比特用雷電擊船,船內完全充滿了硫磺的臭味”的記載。
     
        1785年,德國的物理學家Van Marum進行電擊試驗,發現空氣通過電火花時產生刺鼻的臭味。1801年,Cruikshank在電解和火花放電試驗中曾聞到一種獨特的氣味,與自然界雷電擊后產生的氣味相同,他首次提出這是一種新物質,并將它命名為“Ozone”(臭氧),取自希臘“Ozein”一詞,意為“難聞”。
     
        1845年,Da La Rive和Marignac通過純氧和電火花作用獲得了臭氧。隨后人們對臭氧的性質進行許多研究,1848年亨特依據自己所了解的臭氧的性質,預言臭氧為三原子氧。1860年Andren和Tait發現氧氣轉化為臭氧時體積減少,反之臭氧轉化為氧時體積又恢復到原來體積,同時還發現少量的汞具有分解臭氧的能力。1866年Soret通過電解所得到臭氧和氧混合氣的試驗斷定臭氧密度是氧密度的1.5倍。
     
        1857年,Von Siemens研制出臭氧發生管,這是臭氧制造技術的突破性進展。這一原理一直沿用至今可謂是當前大型臭氧發生機的雛形。臭氧發生管由兩根玻璃管構成,外管外壁和內管內壁均用錫箔覆蓋,金屬表面連接到電感線圈和電機連線柱上。這種裝置可以將干燥氧氣的3%~8%轉變為臭氧。此后,Brodie和Bertholet對臭氧發生管進行了改造,相繼制成了布迪式和伯塞爾式工業規模的臭氧發生機。
     
        1868年,Hollman研究了臭氧的熱化學性質,得出臭氧分解時所放出的熱量為71.33Kj/mol,這個值大約為目前采用值的一半。1876年,Bertholet測定得出臭氧分解熱為123.73 Kj/mol。1908年,John得出值為142.12 Kj/mol。通過對臭氧熱化學性質的研究,因臭氧吸熱,人們試圖用熱工藝制造臭氧發生器,但由于臭氧在高溫下快速分解,而使這種設想宣告失敗。
     
        在1873年以后Schone、Carius等科學家又對臭氧的穩定性、在水溶液中的溶解度及沸點進行了研究。Hautefeuille和Chappuis在溫度—100℃和2.5MPa壓力的條件下,成功地獲得深靛藍色的液態臭氧。1898和Troost提出臭氧的沸點為—119℃,現在采用的臭氧沸點值為—111.9℃。
     
        直到1980年才出現高頻沿面放電臭氧發生器。1990年以后流光放電和強電離放電臭氧發生器才問世,其臭氧產生率才大幅度提高。
     
        包圍著地球的大氣層中存在著臭氧層。在距離地面12~15km的平流層內,氧受到日光的輻射,發生光化學反應而生成臭氧,并在20~25km處形成濃度較高的一層臭氧層。這層臭氧可以吸收太陽常量輻射280~320km波長的紫外線,從而形成了保護地球生物生存的屏障。臭氧在約9.7nm波長的紅外區也有一個強吸附帶,將太陽的輻射熱保存起來以使地球表面保持適宜的溫度。
     
        臭氧層百度及臭氧濃度與自然條件、大氣氧濃度有關。臭氧層的厚度在地球低緯度地區較薄,據測定臭氧層中最大的濃度約6*10-6。在高緯度的極區,由于溫度的關系,臭氧層較厚,最大濃度約在22km處。在11km對流層內臭氧濃度只有(50~70)*10-12,一般無害。在地球表面,臭氧濃度和地理位置、季節以及大氣的污染程度有關,隨著污染物的擴散,臭氧濃度升高。核爆炸會使大氣中的臭氧濃度急劇升高,使之有害。
     
        臭氧層的破壞,臭氧濃度降低甚至形成“空洞”是非常嚴重的問題。據報道,臭氧層濃度降低10%,將會使輻射到地面的紫外線(190~320nm)強度增加20%,據推算可導致皮膚癌病例增加30%~50%,而且還會造成視力減退、白內障發病率增加以及人體免疫系統破壞、增加感染機會等危險。同時造成農作物的減產,海洋生態環境的破壞,海洋浮游生物繁殖減緩,甚至會造成魚類大量死亡。
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