Atomii de același tip pot face parte din diferite substanțe. Pentru elementul notat cu simbolul „O” (de la denumirea latină Oxygenium) se cunosc două substanțe simple comune în natură. Formula unuia dintre ele este O2, a doua este O3. Acestea sunt modificări alotropice ale oxigenului (alotropi). Există și alți compuși care sunt mai puțin stabili (O4 și O8). Compararea moleculelor și a proprietăților substanțelor va ajuta la înțelegerea diferenței dintre aceste forme.
Ce sunt modificările alotropice?
Multe elemente chimice pot exista în două, trei sau mai multe forme. Fiecare dintre aceste modificări este formată din atomi de același tip. Omul de știință J. Berzellius în 1841 a fost primul care a numit un astfel de fenomen alotropie. Regularitatea deschisă a fost folosită inițial doar pentru a caracteriza substanțele cu structură moleculară. De exemplu, sunt cunoscute două modificări alotropice ale oxigenului, atomii cărora formează molecule. Mai târziu, cercetătorii au descoperit că printre cristale pot fi modificări. Conform conceptelor moderne, alotropia este unul dintre cazurile de polimorfism. Diferențele dintre forme sunt cauzate de mecanismeformarea unei legături chimice în molecule și cristale. Această caracteristică se manifestă în principal prin elementele grupelor 13-16 ale tabelului periodic.
Cum afectează diferitele combinații de atomi proprietățile materiei?
Modificările alotropice ale oxigenului și ozonului sunt formate din atomii elementului cu numărul atomic 8 și același număr de electroni. Dar ele diferă ca structură, ceea ce a dus la o discrepanță semnificativă în proprietăți.
| Semne | Oxigen | Ozon |
| Compoziția moleculei | 2 atomi de oxigen | 3 atomi de oxigen |
| Clădire |
|
|
| Stare și culoare agregate | Gaz transparent incolor sau lichid albastru pal | Gaz albastru, lichid albastru, solid violet închis |
| Miros | Dispărut | Ascuțit, care amintește de o furtună, fân proaspăt tăiat |
| Punctul de topire (°C) | -219 | -193 |
| Punctul de fierbere (°C) | -183 | -112 |
|
Densitate (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Solubilitate în apă | Se dizolvă ușor | Mai bine decât oxigenul |
|
Reactivitate |
În condiții normalestabil | Se descompune cu ușurință pentru a forma oxigen |
Concluzii bazate pe rezultatele comparației: modificările alotropice ale oxigenului nu diferă în compoziția lor calitativă. Structura unei molecule se reflectă în proprietățile fizice și chimice ale substanțelor.
Sunt cantitățile de oxigen și ozon aceleași în natură?
Substanță a cărei formulă este O2, care se găsește în atmosferă, hidrosferă, scoarța terestră și organismele vii. Aproximativ 20% din atmosferă este formată din molecule de oxigen biatomic. În stratosferă, la o altitudine de aproximativ 12-50 km de suprafața pământului, există un strat numit „ecran de ozon”. Compoziția sa este reflectată de formula O3. Ozonul protejează planeta noastră absorbind intens razele periculoase din spectrul roșu și ultraviolet al soarelui. Concentrația unei substanțe este în continuă schimbare, iar valoarea medie a acesteia este scăzută - 0,001%. Astfel, O2 și O3 sunt modificări alotropice ale oxigenului care au diferențe semnificative de distribuție în natură.
Cum să obțineți oxigen și ozon?
Oxigenul molecular este cea mai importantă substanță simplă de pe Pământ. Se formează în părțile verzi ale plantelor la lumină în timpul fotosintezei. Cu descărcări electrice de origine naturală sau artificială, molecula de oxigen diatomic se descompune. Temperatura la care începe procesul este de aproximativ 2000 °C. Unii dintre radicalii rezultați se combină din nou, formând oxigen. Unele particule active reacţionează cu moleculele diatomiceoxigen. Această reacție produce ozon, care reacționează și cu radicalii liberi de oxigen. Acest lucru creează molecule diatomice. Reversibilitatea reacțiilor duce la faptul că concentrația de ozon atmosferic este în continuă schimbare. În stratosferă, formarea unui strat format din molecule O3 este asociată cu radiația ultravioletă de la Soare. Fără acest scut de protecție, razele periculoase ar putea ajunge la suprafața Pământului și ar putea distruge toate formele de viață.
Modificări alotropice ale oxigenului și sulfului
Elementele chimice O (Oxigeniu) și S (Sulf) sunt situate în aceeași grupă a tabelului periodic, ele fiind caracterizate prin formarea formelor alotrope. Dintre moleculele cu numere diferite de atomi de sulf (2, 4, 6, 8), în condiții normale, cel mai stabil este S8, care seamănă cu o coroană. Sulful rombic și monoclinic este construit din astfel de molecule de 8 atomi.
La o temperatură de 119 °C, forma monoclinică galbenă formează o masă vâscoasă maro - o modificare plastică. Studiul modificărilor alotropice ale sulfului și oxigenului este de mare importanță în chimia teoretică și activitățile practice.
La scară industrială, sunt utilizate proprietățile oxidante de diferite forme. Ozonul este folosit pentru a dezinfecta aerul și apa. Dar la concentrații de peste 0,16 mg/m3, acest gaz este periculos pentru oameni și animale. Oxigenul molecular este esențial pentru respirație și este utilizat în industrie și medicină. Alotropii de carbon joacă un rol important în activitatea economică.(diamant, grafit), fosfor (alb, roșu) și alte elemente chimice.
