Бахыт Кенжеев - Удивительные истории о веществах самых разных

Впервые озон обнаружил в 1785 году голландский физик и ботаник Мартин ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр, а также по способности окислять ртуть при обычной температуре, вследствие чего она теряет свой блеск и начинает прилипать к стеклу. Все мы знаем, что воздух после грозы (то есть пропускания через него электрических разрядов) начинает «пахнуть озоном», то есть кажется более свежим. Вот как расхваливает озон в своих стихах 1989 года, посвященных Семену Кирсанову, поэт Давид Самойлов:

Поэтам дозволяется многое, но справедливости ради отметим, что озон, эта аллотропная модификация кислорода, чрезвычайно агрессивен, поскольку легко распадается на обычную молекулу О 2и атомарный кислород, способный окислить едва ли не любое вещество. Органику он разрушает напрочь, металлы (за исключением золота, платины и иридия) превращает в окиси, сульфиды – в сульфаты, серу – в серную кислоту, и так далее.

Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п. В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием электрического разряда. Сжижается O 3легче, чем O 2, и потому их несложно разделить.

Полезен ли озон для человека? Прямо скажем, что компот или свиная отбивная действуют на наш организм гораздо благотворнее. Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода делают его крайне ядовитым. Говорят даже, что при долгом нахождении в среде с повышенной концентрацией этого газа он может стать причиной мужского бесплодия. В России озон относится к вредным веществам первого, самого высокого класса опасности.

Впрочем, человечество ухитрилось и ему найти применение. В качестве окислителя он используется для стерилизации медицинских инструментов, в химическом синтезе, для отбеливания бумаги и очистки масел. В качестве непревзойденного обеззараживающего средства – для очистки воздуха, помещений и одежды, а главное – водопроводной воды, представляя собой прекрасную замену хлору (от озона в воде не остается неприятного привкуса). В Европе подобную обработку проходит 95 процентов водопроводной воды; есть станции озонирования и в России, например в Москве и Нижнем Новгороде. Кроме того, озоном обрабатываются многие марки родниковой воды в бутылках (что, пожалуй, и лишнее, поскольку в такой воде микробов быть не должно с самого начала).

Да, несправедливо будет не упомянуть об озонотерапии, когда больных – в частности, онкологических – заставляют дышать озоном, вводят его в суставы и в подкожную клетчатку в чистом виде, а в кровеносное русло – смешивая с физиологическим раствором и/или кровью пациента. Думается, что толченый рог носорога и печень тигра все‐таки полезнее, а услуги хорошего шамана, которые, во всяком случае, вам не повредят, обойдутся значительно дешевле.

А теперь перейдем к главной роли озона в качестве спасителя жизни на нашей планете. Дело в том, что в верхних слоях атмосферы под действием солнечного излучения образуется и поддерживается озоновый слой. Значительная часть ультрафиолета при этом поглощается, не достигает земли и, соответственно, не истребляет птиц, белочек, людей и прочих крокодилов, которые в противном случае вымерли бы еще пару миллиардов лет назад, а может быть, и вовсе бы не зародились.

Все бы хорошо, но (как и в случае пресловутого глобального потепления) алчное человечество роет само себе могилу, способствуя разрушению этого волшебного слоя. Так, по крайней мере, думает большинство ученых (к которым авторы не относятся). В докладе Всемирной метеорологической организации (ВМО) за 2012 год отмечено, что озоновый слой над Арктическим регионом уменьшается почти каждую зиму, но в предыдущие годы слой становился тоньше не более чем на 30 процентов, а за зиму 2010 – 2011 годов снижение составило рекордные 40 процентов. Авторы доклада обвиняют в этом, во‐первых, используемые в быту химические соединения и, во‐вторых, необычайно низкие зимние температуры в стратосфере.

Так называемая «озоновая дыра», то есть область с пониженной на 30 процентов и более концентрацией озона, регулярно образуется над Антарктидой именно из‐за ежегодно низких температур в стратосфере над этим континентом. При этом образуются облака из мелких кристаллов льда, на поверхности которых осаждаются химические вещества земного происхождения, которые и вступают в реакцию с озоном. В Арктике ситуация иная, здесь стратосферная температура может вообще не упасть до тех –80 ºС, при которых образуется дыра. И в отдельные годы уменьшения озонового слоя над Арктикой вообще не происходит.

Впервые образование «озоновой дыры» было зафиксировано над Антарктидой в 1985 году английской экспедицией. Вскоре нашли и «виновника» распада озона. Большинство образующихся в результате человеческой деятельности веществ не в состоянии добраться до стратосферы и разлагаются еще в нижних слоях атмосферы. И только чрезвычайно инертные соединения углерода с хлором и фтором – фреоны достигают озонового слоя и подвергаются воздействию этого высокоактивного окислителя. Фреонов нам не жалко, а вот озон в результате таких реакций превращается в обычный кислород О 2, не задерживающий вредный ультрафиолет.

Главными механизмами распада озона являются азотный, кислородный, водородный и галогеновый. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Кислородный цикл (механизм Чэпмена):

Азотный цикл (NO x):

Водородный цикл (HO x):

Хлорный цикл (ClO x):