臭氧分子结构

臭氧是地球大气中一种微量气体，臭氧又名三原子氧，俗称“福氧、超氧、活氧”，分子式是O3。臭氧在常温常压下，呈淡蓝色的气体，伴有一种自然清新味道，臭氧的稳定性极差，在常温下可自行分解为氧气，因此臭氧不能贮存，一般现场生产，立即使用。它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。臭氧的氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于F2，在其应用中主要用这一特性。大气中90％以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10-50千米，这才是需要人类保护的大气臭氧层。还有少部分的臭氧分子徘徊在近地面，仍能对阻挡紫外线有一定作用。但是，近年发现地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势，这让人类感到很担忧。

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• 1 基本简介
• 2 物理性质
• 3 常见浓度
• 4 化学性质
• 5 主要功能
• 6 危害防范
• 7 氧化反应
• 8 国际保护日
• 9 相关词条
• 10 参考链接

臭氧分子

中文名称：臭氧

英文名称：ozone

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。

相对分子量或原子量：48.00

密度：气体密度（0℃，g/L）2.144；液体密度（-150℃，g/cm3）1.473

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。

用途：用于水的消毒和空气的臭氧化，在化学工业中用作强氧化剂。

制备或来源：主要的制臭氧技术有：电解法、核辐射法、紫外线、等离子体及电晕放电法等几种。应用比较广泛的是臭氧发生器放电氧化空气或纯氧气成臭氧。即应用高能量交互式电流作用空气中的氧气使氧气分子电离而成臭氧。

臭氧发生装置

分子量47.99828

沸点ºC-111.9

熔点℃-193

临界温度ºC-5

临界压力atm92.3

等张比容（90.2K）75.7

生成热，KJ/mol-144

在水中的溶解度ml/100ml49.4
大气中臭氧层对地球生物的保护作用现已广为人知——它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭这种射线的危害。为了弥补日渐稀薄的臭氧层乃至臭氧层空洞，人们想尽一切办法，比如推广使用无氟制冷剂，以减少氟利昂等物质对臭氧的破坏。世界上还为此专门设立国际保护臭氧层日。由此给人的印象似乎是受到保护的臭氧应该越多越好，其实不是这样，如果大气中的臭氧，尤其是地面附近的大气中的臭氧聚集过多，对人类来说臭氧浓度过高反而是个祸害。

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，臭氧可迅速分解为氧，在纯水中分解较慢。臭氧的密度是2.14g?l(0°C,0.1MP)，沸点是-111°C，熔点是-192°C。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，因为它遵守亨利定律，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。

臭氧的半衰期仅为30-60min。由于它不稳定、易分解，无法作为一般的产品贮存，因此需在现场制造。用空气制成臭氧的浓度一般为10-20mg/L，用氧气制成臭氧的浓度为20-40mg/L。含有1%-4%（质量比）臭氧的空气可用于水的消毒处理。

产生臭氧的方法是用干燥空气或干燥氧气作原料，通过放电法制得。另一个生产的臭氧的方法是电解法，将水电解变成氧元素，然后使其中的自由氧变成臭氧。
使用电解系统生产臭氧的主要优点是：
1、没有离子污染；

2、待消毒处理的水是用来产生臭氧的原料，因此没有来自系统外部的其他污染；

3、臭氧在处理过程中一生成就被溶解，即可以用较少的设备进行臭氧处理。

若在加压条件下，可生产出较高浓度的臭氧。

一、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、218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（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6.25×10-5mol/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。

二、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F2，在其应用中主要用这一特性。

三、臭氧的氧化反应
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

b、臭氧与有机物的反应

四、

臭氧

臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂
1、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。

2、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。

3、对核蛋白（氨基酸）系、有机氨也都发生反应

五、臭氧在下列混合物的氧化顺序
链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃

六 、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，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，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。

臭氧

1、食物净化：由表及里的降解果蔬、粮食中残留的化肥、农药等有毒物质，清除肉、蛋中的抗生素、化学添加剂、激素等有害物质，杀灭海鲜中容易引起中毒的嗜盐性菌，把住病从口入关。（注意：臭氧可能不完全氧化农药乐果，产生有剧毒的氧化乐果！）

2、饮用水净化：自来水经臭氧处理后是一种优质的生饮水。每升水只需通入O32分钟即可去除水中的余氯，杀菌、消毒、去味、去除重金属，防止致癌物质三氯甲烷的生成，增加水中含氧量，自制理想纯净的饮用水。

3、消毒灭菌：将清洗后的餐饮用具放入水中通入O320分钟，可去除洗涤剂残留物，杀灭细菌、病毒，替代电子消毒柜，避免餐饮用具传染疾病。还可对衣物、毛巾、抹布、袜子等进行水介质消毒、除味。

4、空气净化：将臭氧排气管挂在1.7米以上高度，排放O320--30分钟，即可有效去除室内烟尘或装饰材料的异味，降尘灭菌，增加空气含氧量，清新空气，让您在家中享受到雨后森林般清新的空气（可用于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除尘、消毒、去味）。

5、果蔬保鲜、防霉：家庭果蔬保鲜只需往袋装果蔬中通入O32分钟，可延长保鲜期7天，也可用于菜窖防霉、果蔬运输。

6、洗浴、美容、保健：洗臭氧浴在西方已成为时尚，通过臭氧浴治疗疾病已有多年历史，这是O3的又一神奇功效。经常洗臭氧浴能排除体内毒素，活化表皮细胞，消除痤疮，美白皮肤，对风湿病、皮肤病、妇科病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。

7、养鱼、浇花：浇花、大棚蔬菜的喷灌，能避免虫害，减少农药使用量。养鱼、水产养殖，O3进入水中释放出初生态氧，消灭细菌、病毒，氧化杂质，防止水质腐坏变质，增加水中养份。

8、除臭：因臭氧有很强的氧化分解能力，可迅速而彻底的消除空气中、水中的各种异味。

这些电器能产生臭氧

臭氧对人体有不良影响一般是浓度过大或纯度不够所致。它强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；臭氧会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；臭氧会对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；臭氧还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿；而复印机墨粉发热产生的臭氧及有机废气更是一种强致癌物质，它会引发各类癌症和心血管疾病。因此，臭氧和有机废气所造成的危害必须引起人们的高度重视。臭氧对人体造成不良影响的事例，大多是将工业用的臭氧用于家庭，其浓度高于生活所用臭氧浓度的数十倍，有时甚至达到数百倍。浓度过大，对人体造成伤害。纯度不够，纯属技术问题；氮氧化物过高，对人体有严重伤害。此外，家庭用的臭氧机，如果使用不当，也会出现不良的影响。例如，将喷射口直接对着口吹，以去除口臭；为了追求健康而让婴幼儿从鼻子吸进臭氧或整晚无端地持续喷射臭氧等。这就像医生所开出的药一样，如果服用次数与量错误，就会出现副作用而危害人体。臭氧也是如此，使用方法如果错误，也具有伤害健康的危险性。

高浓度臭氧的强大氧化力能刺激眼、鼻、喉咙的粘膜，对支气管及肺等呼吸系统造成影响。如前所述，超过一定浓度时，会出现呼吸困难、肺水肿等各种自觉症状。目前，尚未制订关于臭氧的环境基准，不过，日本产业卫生学会的容许浓度为0.1ppm，美国也是0.1ppm，俄罗斯为0.1kg/m3（0.05ppm）。自然界的臭氧浓度，在夏天天气好的时候为0.001-0.003ppm，对身体好的森林浴、臭氧浴，大致为0.004-0.006ppm。臭氧的杀菌、消毒、脱臭作用，在0.0004ppm的浓度时能够奏效。臭氧的特征就是其独特的臭味，人们能够感觉到异臭时的浓度大致为0.01-0.015ppm，大部分人对臭氧的臭味感觉不适的浓度为0.1ppm。日本产业卫生学会的许可基准与此浓度相同，如果是以净化室内为目的，根本就不需要这么高的浓度。换言之，只要几十分之一的浓度就能够产生效果，就完全不用到0.1ppm的浓度。所以不用担心会对人体造成影响。如果仍然能闻到臭氧的臭味，就表示释放出了不必要的臭氧，这时只要停止使用，臭氧就不会残留了。家庭用臭氧对人没有害。人们的嗅觉对臭氧极为敏感，家庭臭氧机产臭氧浓度一般为0.05ppm左右，而人能感受到的浓度为0.01ppm，按卫生部标准接触10小时不会对人体有任何影响和损害，世界应用臭氧一百多年来，没有发生一起臭氧中毒事件。

2000年9月6日，南极上空的臭氧层空洞。

破坏臭氧层，危害我们每一个人。紫外线从多方面影响着人类健康。人体会发生如晒斑、眼病、免疫系统变化、光变反应和皮肤病(包括皮肤癌)等。皮肤癌是一种顽固的疾病，紫外线的增长会使患这种病的危险性增大。紫外线光子有足够的能量去破裂双键。中短波紫外线会透人皮肤深处，使人的皮肤产生炎症，人体的遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)受到损害，使正常生长的细胞蜕变成癌细胞并继续生长成整块的皮肤癌。也有说太阳光渗透进皮肤的表层。紫外线辐射轰击着皮肤细胞核内的DNA基本单位，使许多单位溶化成失去作用的碎片。这些毛病的修复过程可能会出现不正常，从而导致癌变。流行病学已证实厂非黑瘤皮肤癌的发病率与日晒紧密相关。各种类型皮肤的人都有患非黑瘤皮肤癌的可能，但在浅色皮肤人群中发病率较高。动物实验发现，紫外线中，紫外线B波长区是致癌作用最强的波长区域。

据估计，总臭氧量减少1％(即紫外线B增强2％)，基础细胞癌变率将增加约4％。近来的研究发现，紫外线B可使免疫系统功能发生变化。有的实验结果表明，传染性皮肤病可能也与由臭氧减少而导致的紫外线B增强有关。据估计总臭氧量减少1％，皮肤癌的发病率将增加5％-7％，白内障患者将增加0．2％—0．6％。自1983年以来，加拿大皮肤癌的发病率己增加235％，1991年皮肤病患者已多达4．7万人。美国环保局局长说，美国在今后50年内死于皮肤癌者，将比过去预计的增加20万人。澳大利亚人喜欢晒日光浴，把皮肤晒得黑黑的。尽管科学家反复告诫多晒太阳会导致皮肤癌、他们对黑肤色还是乐此不疲。结果，直到澳大利亚人皮肤癌的发病率比世界上其他地方高出1倍时，才醒悟过来。全世界患皮肤癌的人已占癌症患者总人数的1／3。联合国环境规划署曾警告说，如果地球的臭氧层会继续按照目前的速度减少并变薄，那么到2000年时全世界患皮肤癌的比例将增加26％，达到30万人。如果下个世纪初臭氧层再减少10％，那么全世界每年患白内障的人有可能达到160万-175万人。受紫外线侵害还可能会诱发麻疹、水痘、疟病、疤疹、真菌病、结核病、麻风病、淋巴癌。紫外线的增加还会引起海洋浮游生物及虾、蟹幼体、贝类的大量死亡，造成某些生物灭绝。紫外线照射结果还会使成群的兔子患上近视眼，成千上万只羊双目失明。

南极洲极为罕见的珠母云因臭氧层被破坏

紫外线B削弱光台作用根据非洲海岸地区的实验推测，在增强的紫外线B照射下，浮游生物的光合作用被削弱约５％。增强的紫外线B还可通过消灭水中微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因而减弱了水体的自净化作用。增强的紫外线B还可杀死幼鱼、小虾和蟹。如果南极海洋中原有的浮游生物极度下降，则海洋生物从整体上会发生很大变化。但是，有的浮游生物对紫外线很敏感，有的则不敏感。紫外线对不同生物的DNA的破坏程度有100倍的差别。严重阻碍各种农作物和树木的正常生长有些植物如花生和小麦，对紫外线B有较好的抵御能力，而另一些植物如莴苣、西红柿、大豆和棉花，则是很敏感的。美国马里兰大学农业生物技术中心的特伦莫拉用太阳灯对6个大豆品种进行了观察实验，结果显示其中3个大豆品种对紫外线辐射极为敏感。具体表现为，大豆叶片光合作用强度下降，造成减产，同时也使大豆种于蛋白质和油脂含量下降。大气臭氧层损失1％，大豆也将减产1％。特伦莫拉还用了4年时间，对高剂量紫外辐射给树木生长造成的影响进行了观察。结果表明，木材积累量明显下降，它们的根部生长也因而受阻。对全球气候的不良扰乱作用平流层上层臭氧的大量减少以及与此有关的平流层下层和对流层上层臭氧量的增长，可能会对全球气候起不良的扰乱作用。臭氧的纵向重分布可能使低空大气变暖，并加剧由二氧化碳量增加导致的温室效应。光化学大气污染过量的紫外线使塑料等高分子材料容易老化和分解，结果又带来新的污染——光化学大气污染。
臭氧分子结构：中心有个3中心4电子的派键，4个电子被3个氧原子共用，另外两黑线边式正常共价键，臭氧是对称的所以是非极性的。但要注意：臭氧和二氧化碳虽然电子式类似，但分子结构不同。臭氧是折线形，二氧化碳是直线形。对此的解释要用到大学的无机化学知识。

紫外线

美国航空航天局的科学家们最近发现，在地球南极洲上空的巨大臭氧空洞发生了明显变化，从原先的旋涡状变成了两头大、中间小的“变形虫”形状。虽然这两年，臭氧空洞面积看上去在缩小，但科学家警告说，目前就断言臭氧层在“修复还原”还为时尚早。航空航天局的臭氧专家包罗·纽曼介绍，大气层的温度不断上升造成了空洞的缩小。在2000年，南极洲的臭氧空洞面积曾经一度达到280万平方公里，相当于3个美国大陆的面积；在2002年9月初，航空航天局的科学家们估算，空洞缩小到150万平方公里。澳大利亚一个臭氧层研究小组曾向全世界报告了一条好消息：由于环保措施这些年来得到有效地执行，南极洲上空的臭氧空洞正在不断缩小，预计到2050年之前，这个“臭名昭著”的巨大空洞就可以完全被“填补”上了。据报道，南极洲上空的臭氧空洞一直是困扰全世界环保人士的难题之一。最严重的时候，臭氧空洞的面积曾一度有3个澳大利亚那么大。科学家们研究发现，“吞噬”臭氧的罪魁祸首原来是大气层中的氯氟烃——一种含有氯、氟、碳三种元素的有机化合物(俗称“氟里昂”)。

为了防止臭氧空洞进一步加剧，保护生态环境和人类健康，1990年各国制定了《蒙特利尔议定书》，对氯氟烃的排放量规定了严格的限制。如今，这些年来环保组织的不懈努力终于获得了回报：臭氧又回来了!澳大利亚英联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的大气研究专家保罗·弗雷舍激动地说：“这是一条重大新闻。我们期待这一天已经很久了!”他说，虽然影响臭氧空洞缩小进度的因素还有很多，比如温室效应、气候变化等等，“但我们在将各种因素综合起来考虑之后，得出了这一结论：南极洲上空的臭氧空洞不出50年便会完全消失”。据悉，从50年代起，随着电冰箱和空调(氯氟烃的主要生产源)的大量普及，大气层中的氯氟烃含量逐年递增，到2000年达到峰值。后来，由于新型无氟冰箱的诞生，氯氟烃含量才开始明显下降。

科学家发现土壤中的臭氧抑制植物生长

臭氧对植物生长作用

欧洲科学家的一项联合研究发现，臭氧层是使地表生物免遭太阳紫外线危害的天然屏障，但土壤中的臭氧却是植物生长的大敌，它能抑制各种植物的生长，给农业生产带来重大损失。臭氧是大气中自然产生的一种具有特殊臭味的微量无色气体，绝大部分臭氧存在于离地面25公里左右处的大气平流层中，这就是人们通常所说的臭氧层。臭氧量往往随纬度、季节和天气等因素的变化而不同。法国研究人员介绍说，天空中的臭氧层能够吸收99％以上的太阳紫外线，为地球上的生物提供了天然的保护屏障，而当臭氧存在于土壤中时却是一种严重的污染。最新得出的研究结果表明，光照越强的地方，土壤中臭氧造成的损失，尤其是对于农作物造成的损失越大。法国研究人员认为，造成土壤中臭氧含量增高的主要原因是石油产品等矿物燃料在燃烧过程中产生氮氧化物，这些氮氧化物在空气中四处漂浮，其中的部分氧原子慢慢地与空气中的氧气结合，构成由３个氧原子组成的臭氧。他们强调说，太阳光照能够加速这种化学反应，因此在气候不同的地区，土壤中臭氧对植物生长的影响程度也不一样。在水处理系统中，水箱、交换柱以及各种过滤器、膜和管道，均会不断的滋生和繁殖细菌。消毒杀菌的方法虽然都提供了除去细菌和微生物的能力，但这些方法中没有哪一种能够在多级水处理系统中除去全部细菌及水溶性的有机污染。目前在高纯水系统中能连续去除细菌和病毒的最好方法是用臭氧。

1905年起，臭氧就开始用于水处理。它较用氯处理水优越，能除去水中的卤化物。此方法在中国水系统中的应用仅处于起步阶段。在欧洲这种消毒方式已非常普遍，这是由于臭氧不会产生有害的残留物。使用臭氧消毒并在用水点前安装紫外灯减少臭氧残留，是制药用水系统、尤其是纯化水系统消毒的常用方法之一。

1985年《保护臭氧层维也纳公约》缔结。并先后签订《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》和《蒙特利尔议定书》 。1987年约定9月16日为“国际保护臭氧层日”。中国政府非常重视保护臭氧层工作，并以积极的行动践行承诺。自1989年加入《保护臭氧层维也纳公约》、1991年加入《蒙特利尔议定书》以来，中国政府通过建立履约管理机构、逐步制定完善ODS淘汰的政策法规、积极开展在ODS生产消费领域的国际合作项目、大力推进ODS替代品产业的发展、持续不断地开展宣传和培训，使保护臭氧层工作取得了显著的进展。截至2004年年底，中国共获得7.6亿多美元多边基金赠款，约占多边基金总赠款总额的40%。完成这些项目将淘汰约12.8万ODP吨的ODS生产和约15万ODP吨的ODS消费。按照“议定书”要求，中国应从2010年1月1日开始完全停止氯氟烃（即CFC）和哈龙两大类主要ODS的生产和使用。为了表示中国保护臭氧层的决心，中国政府毅然决定加速CFC和哈龙的淘汰，将这一日期提前到2007年7月1日。20世纪90年代开始，保护臭氧层成为全世界的共同责任。科学家预测，南极臭氧空洞在2065年左右自动修复。

氨气	过碳酸钠	莽草酸
磷化氢	甲胺磷	氮气

1、http://www.ozonecn.net/gift/233.html

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