臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)

作者：wp121 添加時間：2011-04-03 12:50:19 瀏覽：

臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)

物理性質(zhì)

    在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無色氣體。當(dāng)濃度達(dá)到15%時，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧可溶于水，在常溫常壓下臭氧在水中的溶解度比氧氣高約13倍，比空氣高25倍。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧迅速分解為氧氣。在純水中分解較慢。臭氧的密度是2.14g/L(℃,0.1MPa)。沸點是-111℃，熔點是-192℃。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧的主要物理性質(zhì)列于表1-1。
    臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表1-2。
    臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小，因為他遵守亨利定律，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態(tài)。

表1-1 臭氧的主要物理性質(zhì)

項目	數(shù)值
分子量	47.99828
熔點，℃	-192.7+(-)0.2
沸點，℃	-111.9+(-)0.3
臨界狀態(tài)溫度，℃	-12.1+(-)0.1
臨界狀態(tài)壓力，Mpa	5.46
臨界狀態(tài)體積，cm³/mol	147.1
臨界狀態(tài)密度，g/cm³	0.437
密度氣態(tài)（℃，0.1Mpa），g/L	2.144
密度液態(tài)（90K），g/cm³	1.571
密度固態(tài)（77.4K），g/cm³	1.728
粘度（液態(tài)），Mpa·S在77.6K時	4.17
粘度（液態(tài)），Mpa·S在90.2時	1.56
表面張力，Mn/m在77.2K時	43.8
表面張力，Mn/m在90.2K時	38.4
等張比容（90.2K）	75.7
介電常數(shù)（液態(tài)，90.2K），F/m	4.79
偶極距，C·m（D）	1.84×10 (0.55)
熱容（液態(tài)，90-150K），F/m	1.78+0.006(T-90)
摩爾氣化熱，在161.1K時	14277
摩爾氣化熱，在90K時	15282
摩爾生成熱，KJ/mol	-144

表1-2 臭氧在水中的溶解度

溫度，℃	溶解度，g/L
0	1.13
10	0.78
20	0.57
30	0.41
40	0.28
50	0.19
60	0.16

化學(xué)性質(zhì)

臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢（還原電位）分別是2.07、1.36、1.28伏特，可見臭氧在處理水中是氧化力量最強(qiáng)的一種。臭氧的氧化作用導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂。使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。

臭氧與無機(jī)物反應(yīng)

除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。臭氧可與K、Na反應(yīng)生成氧化物或過氧化物，在臭氧化物中的陰離子O₃實質(zhì)上是游離基。臭氧可以將過渡金屬元素氧化到較高或最高氧化態(tài)，形成更難溶的氧化物，人們常利用此性質(zhì)把污水中的Fe²⁺、Mn²⁺及Pb、Ag、Cd、 Hg、Ni等重金屬離子除去。此外，可燃物在臭氧中燃燒比在氧氣中燃燒更加猛烈，可獲得更高的溫度。

臭氧與有機(jī)物反應(yīng)

臭氧與有機(jī)物以三種不同的方式反應(yīng)：一是普通化學(xué)反應(yīng)；二是生成過氧化物；三是發(fā)生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物質(zhì)二甲苯與臭氧反應(yīng)后，生成無毒的水及二氧化碳。所謂臭氧分解是指臭氧在與極性有機(jī)化合物的反應(yīng)，是在有機(jī)化合物原來的雙鍵的位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為二。由于臭氧的氧化力極強(qiáng)，不但可以殺菌，而且還可以除去水中的色味等有機(jī)物，這是它的優(yōu)點，然而它的自發(fā)性分解性、性能不穩(wěn)，只能隨用隨生產(chǎn)，不適于儲存和輸送，這是它的缺點。當(dāng)然，如果從凈化水和凈化空氣的角度來看，由于其分解快而沒有殘留物質(zhì)存在，又可以說成是臭氧的一大優(yōu)點。

分類：臭氧發(fā)生器

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