Ozone là gì? Tính chất và công dụng của khí ozone

Ozone nằm trong tầng bình lưu của khí quyển. Lớp ozone này bảo vệ con người và toàn bộ các sinh vật trên Trái Đất tránh khỏi tia cực tím gây hại từ mặt trời. Không những vậy, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như ngày nay, loại khí này càng được ứng dụng phổ biến hơn. Trong bài viết dưới đây, chuyên mục sẽ đưa bạn tìm hiểu những khái niệm cơ bản để tìm đáp án cho câu trả lời “khí ozone là gì”?

Ozone là gì?

Ozone là một dạng của oxy. Oxy mà chúng ta thở là ở dạng các phân tử oxy (O₂) – hai nguyên tử oxy liên kết với nhau. Trong khi đó, ozone bao gồm ba nguyên tử oxy liên kết với nhau (O₃). Hầu hết các ozone trong không khí thường tồn tại ở lớp không khí phía trên được gọi là tầng bình lưu. Ozone là chất khí có màu xanh nhạt và có mùi khó chịu. Trong khi đó, oxy (O₂) cho sự sống lại là chất khí không màu, không mùi. Ozone ít phổ biến hơn so với oxy thường, cứ 10 triệu phân tử không khí thì có khoảng 2 triệu phân tử oxy thường, nhưng chỉ có 3 phân tử ozone.

Cấu tạo của ozone

Theo bằng chứng thực nghiệm từ phổ vi sóng, ozone là một phân tử uốn cong, với cấu tạo C2v đối xứng (tương tự như các phân tử nước). Khoảng cách giữa các O – O là 127,2 pm (1,278 Å).  Góc độ của liên kết O – O -. O là 116,8 °. Các nguyên tử trung tâm được  lai sp² với một cặp duy nhất. Ozone là một phân tử phân cực với một moment lưỡng cực 0,53 D. Các liên kết có thể được thể hiện như một lai cộng hưởng với một liên kết đơn trên một mặt và liên kết đôi mặt khác tạo ra một trật tự liên kết tổng thể là 1,5 cho mỗi bên.

Tính chất vật lý của ozone:

• Hấp thụ bức xạ mạnh trong vùng tử ngoại của quang phổ trong khí quyển giữa 220-290 nm.
• Ozone tinh khiết là một chất khí màu xanh, với một mùi khó chịu mạnh. Khi hít vào, nó gây nhức đầu và buồn nôn. Với tỷ lệ nhỏ hơn thì ozone có mùi dễ chịu hơn.
• Nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần và có mật độ hơi 24, tương ứng với công thức O₃.
• Hòa tan nhiều oxy trong nước, khoảng 49% theo thể tích ở 0 ° C.
• Sôi ở -111,95 ° C và, tan chảy ở -192,55 ° C.
• Dễ dàng hòa tan trong dầu nhựa thông và axit axetic.

Tính chất hóa học của ozone

• Ozone mang tất cả những tính chất hóa học của Oxy.
• Ozone là một hợp chất có khả năng oxy hóa mạnh, thậm chí còn mạnh hơn cả oxy thông thường (O₂).
• Với khả năng oxi hóa rất mạnh, ozone phản ứng (oxy hóa) hầu hết các kim loại (trừ Pt, Au)  cùng nhiều phi kim cũng như các hợp chất khác.

Chính đặc tính oxy hóa mạnh của khi ozone mà chúng ta có thể tận dụng loại khí này để làm sạch thực phẩm hàng ngày. Khoa học cũng đã chứng minh, loại khí này có thể khử đi đa số những chất độc, chất trừ sâu, chất kích thích v.v. còn dưa thừa trên thực thẩm, đồng thời cũng khử sạch vi khuẩn và vi trùng gây bệnh trên thực phẩm. Đặc biệt, các kỹ sư và nhà khoa học của trường Đại học Bách khoa Hà Nội cũng cho ra đời loại máy sục ozone, giúp tạo ra ozone trong nước để khử đi những chất gây hại kể trên.

Tìm thấy ozone ở đâu?

Hầu hết ozone được hình thành tự nhiên trong lớp khí quyển bên trên hoặc tầng bình lưu, nồng độ lớn nhất xảy ra ở độ cao khoảng 25 km. Lớp không khí giàu ozone  được gọi là “lớp ozone”. Tầng bình lưu nằm trong khoảng từ độ cao 10km đến 50km và nó nằm trên tầng đối lưu ( không khí loãng hơn). Ozone trong tầng bình lưu giúp chúng ta tránh khỏi những tác hại của bức xạ tia cực tím của mặt trời. Ozone chiếm một lượng rất nhỏ trong tầng đối lưu (200 phần tỷ). Ozone được hình thành tại mặt đất thông qua phản ứng giữa ánh sáng mặt trời và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và nitơ oxit (NOx), một trong số đó được hình thành bởi các hoạt động của con người như khí thải ô tô, xe máy,…. Trong khi ozone ở tầng bình lưu vô cùng quan trọng với sự sống Trái Đất, ozone mặt đất lại là một thành phần của khói bụi đô thị, và có thể gây thiệt hại một số cây trồng, và có thể có hại cho sức khỏe con người.

Sự hình thành ozone trong khí quyển

Ozone được tạo ra trong khí quyển khi ánh sáng mặt trời tách các phân tử oxy vào các nguyên tử đơn. Các nguyên tử kết hợp với phân tử oxy lân cận để tạo thành một phân tử ba-oxy, gọi là ozone. Ngay trong quá trình hình thành, ozone cũng bị phá hủy bởi ánh sáng mặt trời và các phản ứng liên quan đến các hợp chất tự nhiên có chứa clo, nitơ và hydro. Hầu hết các ozone của trái đất được chứa trong tầng bình lưu, một lớp không khí 10-50 km phía trên bề mặt của trái đất. Lượng ôzôn trong tầng bình lưu là tương đối ổn định khi xem xét trên toàn cầu. Tuy nhiên, nó thay đổi trong suốt cả năm và từ nơi này đến nơi khác. Hầu hết các ozone của thế giới được tạo ra trong vùng nhiệt đới, và sau đó được đẩy bởi gió bình lưu đến phần còn lại của hành tinh.

Ở Bắc cực, ozone thường đọng lại trong tầng bình lưu trong bóng tối mùa đông.

Bầu khí quyển của trái đất bao gồm ba lớp chính, khác nhau về độ dày và tính chất hóa học. Độ dày của lớp trong cùng, tầng đối lưu, giảm từ xích đạo đến các cực. Tầng khí quyển mà ozone chiếm lượng lớn nhất là tầng bình lưu.

Trên đây là một số hiểu biết căn bản về ozone mà chúng mình nên biết. Chuyên mục hy vọng rằng bạn sẽ có một cái nhìn cụ thể hơn về ozone, qua đó hiểu được những công năng và lợi ích mà loại máy này mang đến cho cuộc sống của con người.

By: kheotay.com.vn