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臭氧的物理性質

發布者：admin 發布時間：2014-4-9

臭氧是一種具有刺激性特殊氣味的不穩定氣體，它可在地球同溫層內光化學合成，但是在地平面上僅以極低濃度存在。

一般物理性質

在常溫下，臭氧為藍色氣體，不過在常溫下，藍色并不明顯，除非是相當高濃度的氣體。臭氧的主要物理性質列于表1，液體密度和蒸氣壓列于表2。

表1 純臭氧的物理性質

熔點（760mmHg）/℃

沸點（760mmHg）/℃

臨界溫度/℃

臨界壓力/atm

臨界體積（cm³/mol）

液態臭氧的粘滯度

77.6K（Pa·s）

90.2K（Pa·s）

表面張力（cyn/cm）^①

77.2K

90.2K

等張比容（90.2K）

介電常數（液態90.2k）

偶極距/Debye（德拜）

磁化率（cm-g-s單位）

氣體

液體

-192.5±0.4

-111.9±0.3

-12.1

54.6

111

0.00417

0.00156

43.8

38.4

75.7

4.79

0.55

0.002×10^-6

0.150

氣體密度（0℃）/（g/L）

蒸發熱（-112℃）/（J/L）

臨界密度/（g/ml）

固態臭氧密度（77.4K）

/（g/cm³）

液態熱容（90～105K）

/（cal/k）

汽化熱/（kJ/mol）

-111.9℃

-183℃

生成熱

氣體（298.15k）

液體（90.15k）

理想氣體（0k）

生成自由能（氣體，298.15k）

2.144

316.8

0.437

1.728

0.425+0.0014×（T－90）

14277

15282

142.98

125.60

145.45

162.82

①1dyn=10^-3N/m；1atm=101.325Pa；1cal=4.18J。

表2 臭氧的液體密度和蒸氣壓

溫度/℃

液體密度/

（g/cm³）

液體蒸氣壓/

mmHg

溫度/℃

液體密度/

（g/cm³）

液體蒸氣壓/

mmHg

-183

-180

-170

-160

-150

1.574

1.566

1.535

1.504

1.473

0.11

0.21

1.41

6.75

24.3

-140

-130

-120

-110

-100

1.442

1.410

1.318

1.347

1.316

74.2

190

427

865

1605

臭氧的溶解度

臭氧略溶于水，標準壓力和溫度下（STP），其溶解度比氧大13倍（見表3），比空氣大25倍。

表3臭氧在水中的溶解度（氣體分壓為10⁵Pa）/（ml/L）

氣體	密度（g/L）	溫度/℃
氣體	密度（g/L）	0	10	20	30
O₂	1.429	49.3	38.4	31.4	26.7
O₃	2.143	641	520	368	233
空氣	1.2928	28.8	23.6	18.7	16.1

臭氧和其他氣體一樣，在水中的溶解度符合亨利定律，即在一定溫度下，任何氣體溶解于已知液體中的質量，將與該氣體作用在液體上的分壓成正比，而亨利常數的大小只是溫度的函數，與濃度無關。

C = K_HP （1）

式中 C——臭氧在水中的溶解度，mg/L；

P——臭氧化空氣中臭氧的分壓，kPa；

KH——亨利常數，mg/（L·kPa）。

從式（1）知，由于實際生產中采用的多是臭氧化空氣，其臭氧的分壓很小，故臭氧的溶解度遠遠小于表3中的數據。例如，用空氣為原料的臭氧發生器生產的臭氧化空氣，臭氧只占0.6%～1.2%（體積）。根據氣態方程及道爾頓分壓定律知，臭氧的分壓也只有臭氧化空氣壓力的0.6%～1.2%。因此，當水溫為25℃時，將這種臭氧化空氣加入水中，臭氧的溶解度只有（0.625～1.458）×10^-4mol/L（3～7mg/L）。

在一般水處理中，臭氧濃度較低，所以在水中的溶解度并不大。在較低濃度下，臭氧在水中的溶解度基本滿足亨利定律。低濃度臭氧在水中的溶解度見表4。

表4 低濃度臭氧在水中的溶解度/（mg/L）

氣體質量百分比含量/%

溫度/℃

1.5

8.31

12.47

16.64

24.92

7.39

11.09

17.79

22.18

6.5

9.75

19.5

5.6

8.4

11.19

16.79

4.29

6.43

8.57

12.86

3.53

5.09

7.05

10.58

2.7

4.04

5.39

8.09

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