Номер 11.35, страница 216 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение - номер 11.35, страница 216.

Условие.

11.35. В физиотерапевтическом кабинете поликлиники при горении кварцевых ламп ощущается запах озона. Почему?

Решение.

Запах озона в физиотерапевтическом кабинете при работающих кварцевых лампах возникает из-за химической реакции, инициируемой ультрафиолетовым (УФ) излучением. Происходит это следующим образом:

1. Кварцевые лампы являются мощными источниками УФ-излучения. Их колбы изготавливают из специального кварцевого стекла, которое, в отличие от обычного силикатного стекла, хорошо пропускает коротковолновую (жесткую) часть ультрафиолетового спектра.

2. Молекулы кислорода ($O_2$), которые составляют около 21% воздуха, поглощают фотоны этого жесткого УФ-излучения (с длиной волны менее 242 нм). Энергии этих фотонов достаточно, чтобы разорвать связь между атомами в молекуле кислорода. В результате молекула $O_2$ распадается на два отдельных, очень активных атома кислорода ($\text{O}$). Этот процесс называется фотодиссоциацией.

3. Атомарный кислород ($\text{O}$) химически нестабилен и стремится вступить в реакцию. Он быстро соединяется с другой, целой молекулой кислорода ($O_2$), образуя трехатомную молекулу озона ($O_3$). Химическая реакция выглядит так: $O + O_2 \rightarrow O_3$.

4. Озон ($O_3$) — это газ с характерным резким запахом, который многие ассоциируют с «запахом свежести» после грозы (где озон образуется под действием электрических разрядов молний). Именно этот запах и ощущается в помещении во время и после работы кварцевой лампы.

Ответ: Запах озона ощущается потому, что жесткое ультрафиолетовое излучение кварцевой лампы вызывает распад молекул кислорода ($O_2$) в воздухе на атомы. Эти атомы затем соединяются с другими молекулами кислорода, образуя озон ($O_3$) — газ, обладающий характерным резким запахом.