臭氧分子的结构和离域π键的概念
1.臭氧分子的结构和离域π键的概念
臭氧O3分子呈三角形，见P452 图12-2。分子中，中心氧原子以SP2杂化方式与其它两个氧原子结合，键角116.8°，键长127.8PM，介于0-0单键键长148PM与0=0双键键长112PM之间。中心氧原子的价轨道有3个SP2轨道，其中一个为孤电子对占据，其余两条各有一个成单电子，用于与其它两个氧原子中的一个成单电子(自旋反向)配对，形成两个σ键，价轨道中还有一垂直于SP2 平面或σ键键轴的p轨道，其中占据一对孤电子对，而其余两个氧原子也各有一个p轨道( 占据一个价电子)与其对称性相同处于平行位置，这三个p轨道以“肩并肩”方式重叠，形成一个大π键，称之为离域π键，离域π键是由三个或三个以上原子形成的π键。已经用σ键联结起来的三个或三个以上原子之间形成离域π键的条件是：(1)这些原子在同一平面上；(2)每一原子均有一互相平行的P轨道；(3)P电子数目小于P轨道数的2倍。
由n个原子提供n个p轨道和m个p电子(0
(1)正常离域π键，n=m
(2)多电子离域π键，n
(3)缺电子离域π键，n>m。
臭氧分子可表示为π43。按MO法，三个p轨道线性组合成三个分子轨道：一个成键、一个非键、一个反键轨道，4个p电子填入成键和非键轨道配对。对O3的测定表明它是反磁性的，证明O3分子中没有成单电子，这种结果和键长数据是对离域π键的证明，具有离域π键的分子称为共轭分子。
2.臭氧的性质和制备
(1)制备 臭氧发生器 无声放电制备
(2)性质 物理性质见P451 表12-2
化学性质表现为不稳定性和强氧化性
2O3=3O2 ΔH°=-284KJ/mol ΔG°=-326KJ/mol
常温下O3分解较慢，437K以上或在MnO2、PbO2、Pt或紫外光都会促使其分解。O3是最强的氧化剂之一(
φ°A （O3/O2）=2.07V，φ°B (O3/O2)=1.24V) 它能氧化除金和铂族金属外的所有金属和大多数非金属
2Ag+2O3＝＝Ag2O2+2O2
PbS+2O3＝＝PbSO4+O2
2KI+H2SO4+O3＝＝I2+O2+H2O+K2SO4
最后这个反应可用于检验混合气体中是否会有O3。
3.臭氧的存在和作用
离地面20-40KM的臭氧层形成与消除反应为
O2+hν(λ<242nm)→ O+O
O+O2→ O3
O3+hν(λ=220～320nm)→ O2+O
即在高层大气中同时存在着臭氧形成和分解的两种光化学过程，这两种过程的动态平衡，可保持一个浓度相对稳定的臭氧层，其作用在于吸收紫外辐射，保护地球生物，大气污染物的增多使臭氧层遭到破坏，如致冷剂、汽车尾气(氯氟烃、氮氧化物)
CF2Cl2+hν(λ<221nm)→ CF2Cl+Cl·
NO2+hν(λ<426nm)→ NO+O
Cl·+O3→ ClO+O2 NO+O3→ NO2+O2
ClO+O→ Cl·+O2 NO2+O→ NO+O2
由于上述污染物对臭氧层具有破坏作用，因此从环境保护角度采取措施又是当务之急。
利用O3的强氧化性，可将其用于处理工业废水，如印染废水，也可用于饮用水消毒。