臭氧的化学性质都有哪些?最好也能介绍一下物理性质

臭氧的化学性质都有哪些?最好也能介绍一下物理性质
臭氧的化学性质都有哪些?最好也能介绍一下物理性质

臭氧的化学性质都有哪些?最好也能介绍一下物理性质
1.臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气,其反应式为：2O3 →3O2 ＋ 285kJ （ 1-2 ） 由于分解时放出大量热量,故当其含量在 25 ％以上时,很容易爆炸.但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过 10 ％,在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中,还没有一例氧爆炸的事例.含量为 1 ％以下的臭氧,在常温常压的空气中分解半衰期为 16h 左右.随着温度的升高,分解速度加快,温度超过 100℃ 时,分解非常剧烈,达到 270℃ 高温时,可立即转化为氧气.臭氧在水中的分解速度比空气中快的多.在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气.如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 时,其半衰期为 5 30min ,但在纯水中分解速度较慢,如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min （ 20℃ ）,然而在二次蒸馏水中,经过 85min 后臭氧分解只有 10 ％,若水温接近 0℃ 时,臭氧会变得更加稳定.臭氧在水中的分解速度随水温和 PH 值的提高而加快,图 1-3 为 PH=7 时,水温和分解速度的关系,图 1-4 为 20℃ ,PH 和分解速度的关系.为提高臭氧利用率,水处理过程中要求臭氧分解得慢一些,而为了减轻臭氧对环境的污染,则要求处理后尾气中的臭氧分解快一些.2.臭氧的氧化能力 臭氧得氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于 F 2 ,在其应用中主要用这一特性.从表 1-5 中看出.从表1-5 可知,臭氧的标准电极电位除比氟低之外,比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高.说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的.同时,臭氧反应后的生成物是氧气,所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂.表1-5 氧化还原电位比较 名称 分子式 标准电极电位 /mv 名称 分子式 标准电极电位 /mv 氟F2 2.87 二氧化氯 ClO 2 1.50 臭氧O3 2.07 氯 Cl 2 1.36 过氧化氢 H2O2 1.78 氧 O 2 1.23 高锰酸钾 MnO4 - 1.67 3.臭氧的氧化反应 a 、与无机物的氧化反应 ⑴ 臭氧与亚铁的反应 ⑵ 臭氧与 Mn2+ 的反应 ⑶ 臭氧与硫化物的反应 ⑷ 臭氧与硫氰化物的反应 ⑸ 臭氧与氰化物的反应 总反应为：⑹ 臭氧与氯的反应 b 、臭氧与有机物的反应 臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂,下面仅以大家公认的几种反应式列出以供参考.⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应,反应历程描述如下：式中G 代表 OH 、 OCH3 、 OCCH3 等基.反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体.臭氧化物分解成醛和酸.⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应较慢,在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中,其反应速度常数逐渐增大.⑶ 对核蛋白（氨基酸）系的反应 ⑷ 对有机氨的氧化 臭氧在下列混合物的氧化顺序为 链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃 c 、臭氧的毒性和腐蚀性 臭氧属于有害气体,浓度为 6.25×10 -6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时,对眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 30mg/m3 ) 时,出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4 1.25×10 -3 mol/L(15 60mg/m 3 ) 时 ,则对人体有危害.其毒性还和接触时间有关,例如长期接触 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍,但接触 20ppm 以下的臭氧不超过 2h ,对人体无永久性危害.因此,臭氧浓度的允许值定为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h.由于臭氧的臭味很浓,浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时,人们就感觉到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的历史,至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道.臭氧具有很强的氧化性,除了金和铂外,臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用.铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀.基于这一点,生产上常使用含 25 ％ Cr 的铬铁合金（不锈钢）来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件.臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用,即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等,在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔.在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料,必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等.