臭氧
[CAS# 10028-15-6]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 氢、氮、氧等工业气体
• 英文名: Ozone
• 别名: Triatomic oxygen
• 产品名称: 臭氧
• 分子式: O₃
• 分子量: 48.00
• CAS 登录号: 10028-15-6
• EC 号码: 233-069-2
• 分子行输入简码SMILES: [O-][O+]=O

物理化学性质

• 密度: 1.46 g/cm^3*
• 熔点: 193 ºc^**
• 沸点: -110 ºc^***

^* McLennan, J. C.; Philosophical Magazine (1798-1977) 1927, V3, P383-9.

^** Brown, Callaway; Journal of Chemical Physics 1954, V22, P1151-2.

^*** Riesenfeld, E. H.; Naturwissenschaften 1922, V10, P470-1.

安全数据

• 危险品标志: GHS03;GHS05;GHS06;GHS07;GHS08;GHS09 Danger
• 危害标签: H270-H314-H315-H318-H319-H330-H335-H341-H372-H373-H400-H410
• 防护标签: P203-P220-P244-P260-P261-P264-P264+P265-P270-P271-P273-P280-P284-P301+P330+P331-P302+P352-P302+P361+P354-P304+P340-P305+P351+P338-P305+P354+P338-P316-P317-P318-P319-P320-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P363-P370+P376-P391-P403-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
氧化性气体	Ox. Gas	1	H270
急性毒性	Acute Tox.	1	H330
对水生环境急性有害	Aquatic Acute	1	H400
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
对水生环境长期有害	Aquatic Chronic	1	H410
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	1	H372
皮肤腐蚀	Skin Corr.	1B	H314
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
生殖细胞致突变性	Muta.	2	H341
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	2	H373
急性毒性	Acute Tox.	2	H330

发现和应用

臭氧是氧的一种同素异形体，分子式为O₃。它由三个氧原子组成，呈弯曲的分子几何构型，与双原子氧的区别在于其更强的氧化性和特有的刺鼻气味。臭氧最早由克里斯蒂安^.弗里德里希^.舍恩拜因于1840年发现。他观察到空气中放电时会散发出一种独特的气味，并以希腊语中“闻”一词命名了这种物质。随后的实验证实，这种气体是氧分子在电火花或紫外线照射下产生的三原子氧。

19世纪后半叶，化学家通过系统的实验室研究阐明了臭氧的组成和反应活性。研究表明，臭氧会分解成普通氧气，并且能与多种有机和无机物质发生反应。光谱学和分析学测量证实了臭氧的分子式，并证明它能强烈吸收紫外线。到20世纪初，人们已经利用光谱学等物理方法，以及后来的微波和衍射技术，确定了臭氧的弯曲结构和键合特性。

对臭氧认识的一个重要科学里程碑是人们认识到臭氧存在于高层大气中。19世纪末20世纪初的观测表明，平流层中存在臭氧层。该臭氧层在吸收大量入射的太阳紫外线辐射（尤其是UV-B波段）方面发挥着至关重要的作用。20世纪30年代，西德尼^.查普曼描述了平流层中臭氧的生成和破坏机制。他提出了一系列光化学反应，其中分子氧在紫外线照射下发生解离，生成原子氧，原子氧随后与O₂结合生成O₃。这些反应以及涉及痕量物质的催化循环，共同维持了臭氧层的动态平衡。

平流层臭氧的发现及其保护作用确立了臭氧作为行星重要物质的地位。后来的大气研究表明，某些人为化合物能够催化破坏臭氧，导致极地地区臭氧含量显著下降。国际科学评估证实了造成臭氧损耗的化学过程，并为协调一致的环境政策应对措施奠定了基础。

在近地面，臭氧也是由氮氧化物和挥发性有机化合物在阳光照射下发生光化学反应而形成的。这种对流层臭氧是光化学烟雾的组成部分，由于其对人类健康、植被和材料的影响，已被广泛研究。受控暴露实验和现场测量表明，高浓度臭氧会刺激呼吸组织并损害肺功能。

除了在大气中的作用外，臭氧还因其强氧化性而被开发用于实际应用。工业臭氧的产生通常是通过将干燥空气或氧气通过放电来实现的，从而在原位生成臭氧。臭氧最早的大规模应用之一是水处理。自19世纪末以来，臭氧就被用于市政水净化系统，以灭活微生物并氧化有机和无机污染物。大量对照研究已证实其对细菌和病毒的有效性，如今，臭氧处理技??术已应用于多个国家的饮用水处理厂和污水处理厂。

臭氧还用于空气净化和除臭，通过氧化作用去除异味化合物。在化学工业中，臭氧参与臭氧分解反应，该反应中臭氧可裂解烯烃中的碳碳双键，生成羰基化合物。臭氧分解反应已成为有机合成中用于结构分析以及制备醛、酮和羧酸的标准方法。通过动力学和光谱学研究，已阐明了该反应的机理，其中涉及中间体（如毛臭氧化物和臭氧化物）的形成。

臭氧在电学实验中的发现、其分子结构的阐明以及对其大气和化学重要性的认识，体现了实验室化学与环境科学的逐步融合。如今，臭氧仍然是大气化学、公共卫生、水处理和合成方法学研究的核心，这反映了关于其性质和应用的大量实验证据。

参考文献

2025. Physical activity modifies the association between ambient air pollution and comorbid depression and disability in activities of daily living. Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-025-09341-z

2025. Ozone pollution induced-yield loss of major staple crops in China and effects from COVID-19. Journal of Environmental Sciences (China).
DOI: 10.1016/j.jes.2025.02.034