紫外線是怎樣製成臭氧的?

李秋強的


紫外線人眼看不到,是一種比可見光能量更高的光線,因為波長比紫光更短,所以叫紫外線。

一般講,波長為10~400納米(nm)的光線,叫紫外線,這些紫外線又分為:長波紫外線UVA(波長320~400納米,曬黑皮膚)、中波紫外線UVB(波長280~320納米,曬傷皮膚,皮膚癌)、短波紫外線UVC,又稱殺菌紫外線,(波長100~280納米,254納米殺菌最佳)、真空紫外線UVD,(波長100~200 nm,185納米產生臭氧最佳)。

波長為185納米的紫外線產生臭氧效率最高,又稱為臭氧紫外線。

兩個氧原子共價形成了氧氣O2,在高能射線紫外線的作用下,氧氣O2被拆開,變成兩個氧原子,氧原子由於從紫外線那裡獲得了很大的能量,所以很活躍,於是三個氧原子湊到一起就形成了臭氧O3,把臭氧溶解到水裡,就得到了雙氧水(又稱為過氧化氫),這個臭氧也很活躍,所以又很容易分解,最終又形成了穩定的氧氣O2。

正因為臭氧O3的化學性質很活躍,所以臭氧可以和很多有機物發生反應,如,臭氧與細菌病毒發生反應,氧化細菌病毒,從而破壞了細菌病毒的蛋白質結構,或破壞細菌病毒的核酸(DNA脫氧核糖核酸和RNA核糖核酸),從而達到殺滅細菌病毒目的。

害處:還是因為太活躍,人體吸入過多的臭氧,臭氧會把人的某些細胞破壞或殺死,引起人體不適。


基礎知識關鍵點


紫外線是怎麼制 成臭氧的?

很高興能夠回答這個問題。首先,臭氧是由陽光產生的紫外線自然產生的,這是我們地球上非常重要的部分氣體。

太陽產生的大多數紫外線在100-315 nm範圍內都被大氣中的臭氧層過濾,而短於240 nm的紫外線波長將通過氧分子的光解而產生臭氧。


波長在240-280 nm之間的紫外線將通過臭氧分子的光解作用破壞臭氧,波長在280-315 nm之間的紫外線大部分被臭氧層本身吸收。

31-380 nm之間的紫外線波長通常不受氧氣或臭氧循環的影響,其中大多數會進入地球表面。

紫外線會從大氣氧中產生小於240納米(nm)的短波長的臭氧,還會破壞臭氧並將臭氧分解成波長在200納米至315納米之間的原子氧(O)和雙原子氧(O2)。因此,臭氧層在過濾約100 – 315 nm的紫外線波長方面表現出色。這很重要,因為這些波長是紫外線的有害波長,會導致曬傷和生物組織中的DNA損傷。



除此之外,臭氧層還是我們世界平流層的重要組成部分。平流層中的臭氧水平在臭氧層中為2至8 ppm,因此大多數大氣中的氧氣以雙原子形式(O2)保留。

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幸仔的宇宙


紫外線人眼看不到,是一種比可見光能量更高的光線,因為波長比紫光更短,所以叫紫外線。

一般講,波長為10~400納米(nm)的光線,叫紫外線,這些紫外線又分為:長波紫外線UVA(波長320~400納米,曬黑皮膚)、中波紫外線UVB(波長280~320納米,曬傷皮膚,皮膚癌)、短波紫外線UVC,又稱殺菌紫外線,(波長100~280納米,254納米殺菌最佳)、真空紫外線UVD,(波長100~200 nm,185納米產生臭氧最佳)。

波長為185納米的紫外線產生臭氧效率最高,又稱為臭氧紫外線。

兩個氧原子共價形成了氧氣O2,在高能射線紫外線的作用下,氧氣O2被拆開,變成兩個氧原子,氧原子由於從紫外線那裡獲得了很大的能量,所以很活躍,於是三個氧原子湊到一起就形成了臭氧O3,把臭氧溶解到水裡,就得到了雙氧水(又稱為過氧化氫),這個臭氧也很活躍,所以又很容易分解,最終又形成了穩定的氧氣O2。

正因為臭氧O3的化學性質很活躍,所以臭氧可以和很多有機物發生反應,如,臭氧與細菌病毒發生反應,氧化細菌病毒,從而破壞了細菌病毒的蛋白質結構,或破壞細菌病毒的核酸(DNA脫氧核糖核酸和RNA核糖核酸),從而達到殺滅細菌病毒目的。

害處:還是因為太活躍,人體吸入過多的臭氧,臭氧會把人的某些細胞破壞或殺死,引起人體不適。





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短波長紫外線能分解O₂分子,生成的 O*與O₂結合產生臭氧O₃。具體的反應過程如下:

3O₂+hv=2O₃,其中hv為合適的波長能量。

說明:紫外線是陽光中波長為10~400納米(nm)的光線,可以分為UVA(紫外線A,波長320~400納米,長波)、UVB(波長280~320納米,中波)、UVC(波長100~280納米,短波)3種。只有當紫外線的波長不大於200nm時,才能被空氣中的O₂吸收,從而發生反應生成O₃。



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大氣中含量稀少的臭氧能夠吸收紫外線,有效保護人類。

紫外線製成臭氧的方法即紫外紫外照射法。

紫外照射法

紫外照射法是利用紫外線照射干燥的氧氣,使一部分氧分子被激活離解成氧原子,進而形成臭氧。紫外照射法產生臭氧的缺點是能耗高、臭氧濃度低,因此紫外照射法用於大量生產臭氧是不現實的,只適合於少量、低濃度要求的各種試驗,如空氣消毒、滅菌、除臭等,[5]常見於消毒碗櫃上使用

我們來看看什麼是紫外線。

紫外線是陽光中波長為10~400納米(nm)的光線,可以分為UVA(紫外線A,波長320~400納米,長波)、UVB(波長280~320納米,中波)、UVC(波長100~280納米,短波)3種。

其中,UVA的致癌性最強,曬紅及曬傷作用是UVB的1000倍。UVC則一般會被臭氧層阻隔。IR(Infrared)是紅外線,可造成曬紅、微血管擴張、皮膚炎,並促進紫外線的致癌性。紫外線照射會讓皮膚產生大量自由基,導致細胞膜的過氧化反應,使黑色素細胞產生更多的黑色素,並往上分佈到表皮角質層,造成黑色斑點。紫外線可以說是造成皮膚皺紋、老化、鬆弛及黑斑的最大元兇。

紫外線位於光譜中紫色光之外,為不可見光。它能使許多物質激發熒光,很容易讓照相底片感光。當紫外線照射人體時,能促使人體合成維生素D,以防止患佝僂病,經常讓小孩曬曬太陽就是這個道理。紫外線還具有殺菌作用,醫院裡的病房就利用紫外線消毒。但過強的紫外線會傷害人體,應注意防護。玻璃、大氣中的氧氣和高空中的臭氧層,對紫外線都有很強的吸收作用,能吸收掉太陽光中的大部分紫外線,因此能保護地球上的生物,使它們免受紫外線傷害。

為了對抗紫外線,生物體產生色素來吸收紫外線,從而保護生物體免受紫外線傷害。




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紫外線殺菌燈產生臭氧的原因是由於波長 200nm 以下的短波長紫外線能分解O₂分子,生成的 O*與O₂結合產生臭氧O₃。具體的反應過程如下。

3O₂+hv=2O₃,其中hv為合適的波長能量。

紫外線是陽光中波長為10~400納米(nm)的光線,可以分為UVA(紫外線A,波長320~400納米,長波)、UVB(波長280~320納米,中波)、UVC(波長100~280納米,短波)3種。

只有當紫外線的波長不大於200nm時,才能被空氣中的O₂吸收,從而發生反應生成O₃。


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紫外線殺菌燈產生臭氧的原因是由於波長 200nm 以下的短波長紫外線能分解O₂分子,生成的 O*與O₂結合產生臭氧O₃。具體的反應過程如下。

3O₂+hv=2O₃,其中hv為合適的波長能量。

紫外線是陽光中波長為10~400納米(nm)的光線,可以分為UVA(紫外線A,波長320~400納米,長波)、UVB(波長280~320納米,中波)、UVC(波長100~280納米,短波)3種。

只有當紫外線的波長不大於200nm時,才能被空氣中的O₂吸收,從而發生反應生成O₃。


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紫外照射法是利用紫外線照射干燥的氧氣,使一部分氧分子被激活離解成氧原子,進而形成臭氧。


宇宙天體物理


紫外線波長185nm。兩個氧氣分子吸收波長後變成一個臭氧和一個氧原子


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