紫外线是怎样制成臭氧的?

李秋强的


紫外线是怎么制 成臭氧的?

很高兴能够回答这个问题。首先,臭氧是由阳光产生的紫外线自然产生的,这是我们地球上非常重要的部分气体。

太阳产生的大多数紫外线在100-315 nm范围内都被大气中的臭氧层过滤,而短于240 nm的紫外线波长将通过氧分子的光解而产生臭氧。


波长在240-280 nm之间的紫外线将通过臭氧分子的光解作用破坏臭氧,波长在280-315 nm之间的紫外线大部分被臭氧层本身吸收。

31-380 nm之间的紫外线波长通常不受氧气或臭氧循环的影响,其中大多数会进入地球表面。


紫外线会从大气氧中产生小于240纳米(nm)的短波长的臭氧,还会破坏臭氧并将臭氧分解成波长在200纳米至315纳米之间的原子氧(O)和双原子氧(O2)。因此,臭氧层在过滤约100 – 315 nm的紫外线波长方面表现出色。这很重要,因为这些波长是紫外线的有害波长,会导致晒伤和生物组织中的DNA损伤。

除此之外,臭氧层还是我们世界平流层的重要组成部分。平流层中的臭氧水平在臭氧层中为2至8 ppm,因此大多数大气中的氧气以双原子形式(O2)保留。

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紫外线人眼看不到,是一种比可见光能量更高的光线,因为波长比紫光更短,所以叫紫外线。

一般讲,波长为10~400纳米(nm)的光线,叫紫外线,这些紫外线又分为:长波紫外线UVA(波长320~400纳米,晒黑皮肤)、中波紫外线UVB(波长280~320纳米,晒伤皮肤,皮肤癌)、短波紫外线UVC,又称杀菌紫外线,(波长100~280纳米,254纳米杀菌最佳)、真空紫外线UVD,(波长100~200 nm,185纳米产生臭氧最佳)。

波长为185纳米的紫外线产生臭氧效率最高,又称为臭氧紫外线。

两个氧原子共价形成了氧气O2,在高能射线紫外线的作用下,氧气O2被拆开,变成两个氧原子,氧原子由于从紫外线那里获得了很大的能量,所以很活跃,于是三个氧原子凑到一起就形成了臭氧O3,把臭氧溶解到水里,就得到了双氧水(又称为过氧化氢),这个臭氧也很活跃,所以又很容易分解,最终又形成了稳定的氧气O2。

正因为臭氧O3的化学性质很活跃,所以臭氧可以和很多有机物发生反应,如,臭氧与细菌病毒发生反应,氧化细菌病毒,从而破坏了细菌病毒的蛋白质结构,或破坏细菌病毒的核酸(DNA脱氧核糖核酸和RNA核糖核酸),从而达到杀灭细菌病毒目的。

害处:还是因为太活跃,人体吸入过多的臭氧,臭氧会把人的某些细胞破坏或杀死,引起人体不适。


基础知识关键点


短波长紫外线能分解O₂分子,生成的 O*与O₂结合产生臭氧O₃。具体的反应过程如下:

3O₂+hv=2O₃,其中hv为合适的波长能量。

说明:紫外线是阳光中波长为10~400纳米(nm)的光线,可以分为UVA(紫外线A,波长320~400纳米,长波)、UVB(波长280~320纳米,中波)、UVC(波长100~280纳米,短波)3种。只有当紫外线的波长不大于200nm时,才能被空气中的O₂吸收,从而发生反应生成O₃。



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大气中含量稀少的臭氧能够吸收紫外线,有效保护人类。

紫外线制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线照射干燥的氧气,使一部分氧分子被激活离解成氧原子,进而形成臭氧。紫外照射法产生臭氧的缺点是能耗高、臭氧浓度低,因此紫外照射法用于大量生产臭氧是不现实的,只适合于少量、低浓度要求的各种试验,如空气消毒、灭菌、除臭等,[5]常见于消毒碗柜上使用

我们来看看什么是紫外线。

紫外线是阳光中波长为10~400纳米(nm)的光线,可以分为UVA(紫外线A,波长320~400纳米,长波)、UVB(波长280~320纳米,中波)、UVC(波长100~280纳米,短波)3种。

其中,UVA的致癌性最强,晒红及晒伤作用是UVB的1000倍。UVC则一般会被臭氧层阻隔。IR(Infrared)是红外线,可造成晒红、微血管扩张、皮肤炎,并促进紫外线的致癌性。紫外线照射会让皮肤产生大量自由基,导致细胞膜的过氧化反应,使黑色素细胞产生更多的黑色素,并往上分布到表皮角质层,造成黑色斑点。紫外线可以说是造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑的最大元凶。

紫外线位于光谱中紫色光之外,为不可见光。它能使许多物质激发荧光,很容易让照相底片感光。当紫外线照射人体时,能促使人体合成维生素D,以防止患佝偻病,经常让小孩晒晒太阳就是这个道理。紫外线还具有杀菌作用,医院里的病房就利用紫外线消毒。但过强的紫外线会伤害人体,应注意防护。玻璃、大气中的氧气和高空中的臭氧层,对紫外线都有很强的吸收作用,能吸收掉太阳光中的大部分紫外线,因此能保护地球上的生物,使它们免受紫外线伤害。

为了对抗紫外线,生物体产生色素来吸收紫外线,从而保护生物体免受紫外线伤害。




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紫外线杀菌灯产生臭氧的原因是由于波长 200nm 以下的短波长紫外线能分解O₂分子,生成的 O*与O₂结合产生臭氧O₃。具体的反应过程如下。

3O₂+hv=2O₃,其中hv为合适的波长能量。

紫外线是阳光中波长为10~400纳米(nm)的光线,可以分为UVA(紫外线A,波长320~400纳米,长波)、UVB(波长280~320纳米,中波)、UVC(波长100~280纳米,短波)3种。

只有当紫外线的波长不大于200nm时,才能被空气中的O₂吸收,从而发生反应生成O₃。


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紫外线人眼看不到,是一种比可见光能量更高的光线,因为波长比紫光更短,所以叫紫外线。

一般讲,波长为10~400纳米(nm)的光线,叫紫外线,这些紫外线又分为:长波紫外线UVA(波长320~400纳米,晒黑皮肤)、中波紫外线UVB(波长280~320纳米,晒伤皮肤,皮肤癌)、短波紫外线UVC,又称杀菌紫外线,(波长100~280纳米,254纳米杀菌最佳)、真空紫外线UVD,(波长100~200 nm,185纳米产生臭氧最佳)。

波长为185纳米的紫外线产生臭氧效率最高,又称为臭氧紫外线。

两个氧原子共价形成了氧气O2,在高能射线紫外线的作用下,氧气O2被拆开,变成两个氧原子,氧原子由于从紫外线那里获得了很大的能量,所以很活跃,于是三个氧原子凑到一起就形成了臭氧O3,把臭氧溶解到水里,就得到了双氧水(又称为过氧化氢),这个臭氧也很活跃,所以又很容易分解,最终又形成了稳定的氧气O2。

正因为臭氧O3的化学性质很活跃,所以臭氧可以和很多有机物发生反应,如,臭氧与细菌病毒发生反应,氧化细菌病毒,从而破坏了细菌病毒的蛋白质结构,或破坏细菌病毒的核酸(DNA脱氧核糖核酸和RNA核糖核酸),从而达到杀灭细菌病毒目的。

害处:还是因为太活跃,人体吸入过多的臭氧,臭氧会把人的某些细胞破坏或杀死,引起人体不适。





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紫外线杀菌灯产生臭氧的原因是由于波长 200nm 以下的短波长紫外线能分解O₂分子,生成的 O*与O₂结合产生臭氧O₃。具体的反应过程如下。

3O₂+hv=2O₃,其中hv为合适的波长能量。

紫外线是阳光中波长为10~400纳米(nm)的光线,可以分为UVA(紫外线A,波长320~400纳米,长波)、UVB(波长280~320纳米,中波)、UVC(波长100~280纳米,短波)3种。

只有当紫外线的波长不大于200nm时,才能被空气中的O₂吸收,从而发生反应生成O₃。


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紫外照射法是利用紫外线照射干燥的氧气,使一部分氧分子被激活离解成氧原子,进而形成臭氧。


宇宙天体物理


紫外线波长185nm。两个氧气分子吸收波长后变成一个臭氧和一个氧原子


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