臭氧的物理性质和化学性质详情介绍

臭氧是氧气的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，下面我们一起来看看臭氧的物理性质和化学性质详情介绍。

    臭氧的物理性质和化学性质详情介绍

    臭氧主要存在于距地球表面20千米的同温层下部的臭氧层中，含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球，以屏蔽地球表面生物，不受紫外线侵害。在大气层中，氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子（O），而氧原子与另一氧分子结合，即生成臭氧。臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物质反应而分解消失，由于这种反复不断的生成和消失，臭氧含量可维持在一定的均衡状态。

    结构或分子式：O原子以sp2杂化轨道形成σ键、分子形状为V形，等腰三角形结构。三个氧原子分别位于三角形的三个顶点，顶角为116.79°，密度约为氧气的1.5倍，其沸点和凝固点圴高于氧。

    性状：气态臭氧厚层带蓝色，有特殊臭味，浓度高时与氯气气味相像；液态臭氧深蓝色，固态臭氧紫黑色。

    臭氧反应活性强，极易分解，很不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气，其性质比氧活泼，比重为一般空气之1.7倍。臭氧会因光、热、水分、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。

    臭氧可利用碘化钾来检验。

    臭氧微溶于水，易溶于四氯化碳或碳氟化合物，形成了一种蓝色的状态。在-112°C凝结成深蓝色的液体，这是有危险性的，因为气态和液态的臭氧容易发生爆炸。温度低于-193℃，臭氧会形成紫黑色固体。

    大多数人都可以嗅到臭氧有点类似氯刺鼻的气味。暴露于0.1—1ppm的臭氧会产生头痛，眼睛灼热，和刺激呼吸道。即使空气中有低浓度的臭氧，亦会破坏有机材料，如橡胶、塑料及动物的肺部组织。

    臭氧是抗磁性，这意味着它的电子都是成对的。

    稳定性

    臭氧很不稳定，在常温常态常压下即可分解为氧气。臭氧、氯和二氧化氢的氧化势（还原电位）分别是2.07.1.36.1.28伏特，可见臭氧在处理水中是氧化力量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子，后者是不稳定的，可分解成酸和醛。其反应式为：2O3→3O2+285kJ

    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。但一般在空气中，臭氧的含量很难超过10%以上，在臭氧用于饮用水处理的较长过程中，还没有一例氧爆炸的事例。

    含量为1%以下的臭氧，在常温常态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。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6.25×10-5mol/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。

    氧化性

    臭氧得氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于F，在其应用中主要用这一特性。

    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。

    氧化反应

    a、与无机物的氧化反应

    臭氧与亚铁、Mn2+、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均发生反应，如：O3+SO2==SO3+O2O3+CO==CO2+O2O3+NO==NO2+O2

    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，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、有机氨也都发生反应，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6.25×10-6mol/L（0.3mg/m3）时，对眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度（6.25～62.5）×10-5mol/L（3～30mg/m3）时，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症状；臭氧浓度为3.125×10-4～1.25×10-3mol/L（15～60mg/m3）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1.748×10-7mol/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4.46×10-9mol/L（0.1ppm）8h。由于臭氧的臭味很浓，浓度为4.46×10-9mol/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，还没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。