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臭氧的物理化学性质

时间:2015-11-05 07:54  来源:未知   作者:BEYOKozone   点击:
物理性质
      在常温常压下,较低浓度的臭氧是无色气体。当浓度达到15%时,呈现出淡蓝色。臭氧可溶于水,在常温常压下臭氧在水中的溶解度比氧气高约13倍,比空气高25倍。但臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大,特别是有金属离子存在时,臭氧迅速分解为氧气。在纯水中分解较慢。臭氧的密度是2.14g/L(℃,0.1MPa)。沸点是-111℃,熔点是-192℃。臭氧分子结构是不稳定的,它在水中比在空气中更容易自行分解。
      臭氧的主要物理性质列于表1-1。
      臭氧在不同温度下的水中溶解度列于表1-2。
      臭氧虽然在水中的溶解度比氧大10倍,但是在实用上它的溶解度甚小,因为他遵守亨利定律,其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极低,故分压也极低,那就会迫使水中臭氧从水和空气的界面上逸出,使水中臭氧浓度总是处于不断降低状态。

表1-1 臭氧的主要物理性质

项目
数值
分子量
47.99828
熔点,℃
-192.7+(-)0.2
沸点,℃
-111.9+(-)0.3
临界状态 温度,℃
-12.1+(-)0.1
临界状态 压力,Mpa
5.46
临界状态 体积,cm3/mol
147.1
临界状态 密度,g/cm3
0.437
密度 气态(℃,0.1Mpa),g/L
2.144
密度 液态(90K),g/cm3
1.571
密度 固态(77.4K),g/cm3
1.728
粘度(液态),Mpa·S在77.6K时
4.17
粘度(液态),Mpa·S在90.2时
1.56
表面张力,Mn/m在77.2K时
43.8
表面张力,Mn/m在90.2K时
38.4
等张比容(90.2K)
75.7
介电常数(液态,90.2K),F/m
4.79
偶极距,C·m(D)
1.84×10 (0.55)
热容(液态,90-150K),F/m
1.78+0.006(T-90)
摩尔气化热,在161.1K时
14277
摩尔气化热,在90K时
15282
摩尔生成热,KJ/mol
-144

表1-2 臭氧在水中的溶解度

温度,℃
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
化学性质
      臭氧很不稳定,在常温下即可分解为氧气。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。
臭氧与无机物反应
      除铂、金、铱、氟以外,臭氧几乎可与元素周期表中的所有元素反应。臭氧可与K、Na反应生成氧化物或过氧化物,在臭氧化物中的阴离子O3实质上是游离基。臭氧可以将过渡金属元素氧化到较高或最高氧化态,形成更难溶的氧化物,人们常利用此性质把污水中的Fe2+、Mn2+及Pb、Ag、Cd、 Hg、Ni等重金属离子除去。此外,可燃物在臭氧中燃烧比在氧气中燃烧更加猛烈,可获得更高的温度。
臭氧与有机物反应
      臭氧与有机物以三种不同的方式反应:一是普通化学反应;二是生成过氧化物;三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物质二甲苯与臭氧反应后,生成无毒的水及二氧化碳。所谓臭氧分解是指臭氧在与极性有机化合物的反应,是在有机化合物原来的双键的位置上发生反应,把其分子分裂为二。由于臭氧的氧化力极强,不但可以杀菌,而且还可以除去水中的色味等有机物,这是它的优点,然而它的自发性分解性、性能不稳,只能随用随生产,不适于储存和输送,这是它的缺点。当然,如果从净化水和净化空气的角度来看,由于其分解快而没有残留物质存在,又可以说成是臭氧的一大优点。
(责任编辑:BEYOKozone)
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