Օզոնի և օդի տարբերությունը. Թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխություններ. համեմատական ​​բնութագրեր և նշանակություն. Ինչպես է ատոմների տարբեր համակցությունն ազդում նյութի հատկությունների վրա

Նույն տեսակի ատոմները կարող են լինել տարբեր նյութերի մաս: «O» նշանով (լատիներեն Oxygenium անունից) նշվող տարրի համար հայտնի են բնության մեջ տարածված երկու. պարզ նյութերԱ. Դրանցից մեկի բանաձևը O 2 է, երկրորդը O 3: Սրանք թթվածին են (ալոտրոպներ): Կան այլ միացություններ, որոնք պակաս կայուն են (O 4 և O 8): Այս ձևերի միջև տարբերությունը հասկանալու համար մոլեկուլների համեմատությունը և

փոփոխություններ?

Շատ քիմիական տարրեր կարող են գոյություն ունենալ երկու, երեք կամ ավելի ձևերով: Այս փոփոխություններից յուրաքանչյուրը ձևավորվում է նույն տեսակի ատոմներից: Գիտնական Ջ.Բերզելիուսը 1841 թվականին առաջինն էր, ով նման երեւույթն անվանեց ալոտրոպիա։ Բաց օրինաչափությունն ի սկզբանե օգտագործվել է միայն մոլեկուլային կառուցվածքի նյութերը բնութագրելու համար։ Օրինակ, հայտնի են թթվածնի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ, որոնց ատոմները կազմում են մոլեկուլներ։ Հետագայում գիտնականները պարզեցին, որ բյուրեղների մեջ կարող են լինել փոփոխություններ։ Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն ալոտրոպիան պոլիմորֆիզմի դեպքերից է։ Ձևերի միջև տարբերությունները պայմանավորված են ձևավորման մեխանիզմներով քիմիական կապմոլեկուլների և բյուրեղների մեջ: Այս հատկանիշը դրսևորվում է հիմնականում պարբերական աղյուսակի 13-16 խմբերի տարրերով։

Ինչպե՞ս են ատոմների տարբեր համակցություններն ազդում նյութի հատկությունների վրա:

Թթվածնի և օզոնի ալոտրոպային փոփոխությունները ձևավորվում են 8 ատոմային համարով և նույն թվով էլեկտրոններով տարրի ատոմներից։ Բայց նրանք տարբերվում են կառուցվածքով, ինչը հանգեցրեց հատկությունների զգալի անհամապատասխանության:

Համեմատության արդյունքների վրա հիմնված եզրակացություններ. թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխությունները չեն տարբերվում իրենց որակական կազմով: Մոլեկուլի կառուցվածքը արտացոլվում է նյութերի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններում:

Արդյո՞ք թթվածնի և օզոնի քանակը բնության մեջ նույնն է:

Մի նյութ, որի բանաձևը O 2 է, գտնվում է մթնոլորտում, հիդրոսֆերայում, երկրակեղևում և կենդանի օրգանիզմներում։ Մթնոլորտի մոտ 20%-ը գոյանում է երկատոմային թթվածնի մոլեկուլներից։ Ստրատոսֆերայում մոտ 12-50 կմ բարձրության վրա երկրի մակերեսըԿա մի շերտ, որը կոչվում է օզոնային շերտ: Դրա կազմը արտացոլում է O 3 բանաձևը: Օզոնը պաշտպանում է մեր մոլորակը՝ ինտենսիվորեն կլանելով Արեգակի կարմիր և ուլտրամանուշակագույն սպեկտրի վտանգավոր ճառագայթները: Նյութի կոնցենտրացիան անընդհատ փոփոխվում է, իսկ ցածր կոնցենտրացիան կազմում է 0,001%: Այսպիսով, O 2-ը և O 3-ը թթվածնի ալոտրոպիկ ձևափոխումներ են, որոնք բնության մեջ ունեն բաշխման զգալի տարբերություններ:

Ինչպես

Մոլեկուլային թթվածինը Երկրի վրա ամենակարևոր պարզ նյութն է: Այն ձևավորվում է բույսերի կանաչ հատվածներում լույսի ներքո բնական կամ արհեստական ​​ծագման էլեկտրական արտանետումների ժամանակ, թթվածնի երկատոմային մոլեկուլը քայքայվում է։ Ջերմաստիճանը, որով սկսվում է գործընթացը, մոտավորապես 2000 °C է։ Ստացված ռադիկալներից մի քանիսը նորից միանում են՝ առաջացնելով թթվածին։ Որոշ ակտիվ մասնիկներ արձագանքում են երկատոմային թթվածնի մոլեկուլներին: Այս ռեակցիան առաջացնում է օզոն, որը նույնպես արձագանքում է թթվածնի ազատ ռադիկալների հետ։ Սա ստեղծում է երկատոմային մոլեկուլներ: Ռեակցիաների հետադարձելիությունը հանգեցնում է նրան, որ մթնոլորտային օզոնի կոնցենտրացիան անընդհատ փոխվում է։ Ստրատոսֆերայում O 3 մոլեկուլներից բաղկացած շերտի առաջացումը կապված է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումԱրև. Առանց դրա պաշտպանիչ էկրանվտանգավոր ճառագայթները կարող են հասնել Երկրի մակերեսին և ոչնչացնել կյանքի բոլոր ձևերը:

Թթվածնի և ծծմբի ալոտրոպային փոփոխությունները

O (Oxygenium) և S (Ծծումբ) քիմիական տարրերը գտնվում են պարբերական համակարգի նույն խմբում, դրանք բնութագրվում են ալոտրոպ ձևերի ձևավորմամբ։ Տարբեր թվով ծծմբի ատոմներ ունեցող մոլեկուլներից (2, 4, 6, 8) նորմալ պայմաններում ամենակայունը S8-ն է՝ իր ձևով պսակ հիշեցնող։ Նման 8 ատոմային մոլեկուլներից կառուցված են ռոմբիկ և մոնոկլինիկ ծծումբ։

119 °C ջերմաստիճանում ձևավորվում է մոնոկլինիկ դեղին գույնձևավորում է շագանակագույն մածուցիկ զանգված՝ պլաստիկ ձևափոխություն։ Ծծմբի և թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների ուսումնասիրությունը մեծ նշանակություն ունի տեսական քիմիայի և գործնական գործունեության մեջ։

Օքսիդացնող հատկությունները կիրառվում են արդյունաբերական մասշտաբով տարբեր ձևեր. Օզոնն օգտագործվում է օդը և ջուրը ախտահանելու համար։ Սակայն 0,16 մգ/մ3-ից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում այս գազը վտանգավոր է մարդկանց և կենդանիների համար: Մոլեկուլային թթվածինը անհրաժեշտ է շնչառության համար և օգտագործվում է արդյունաբերության և բժշկության մեջ: Տնտեսական գործունեության մեջ կարևոր դեր են խաղում ածխածնի (ադամանդ, գրաֆիտ, կարմիր) և այլ քիմիական տարրերի ալոտրոպները։

բնութագրել և համեմատել թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխությունները, ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններ, թթվածնի և օզոնի ստացման եղանակները, դրանց գործնական նշանակությունը. Օզոնային շերտի կարևորությունը Երկրի վրա կյանքի համար.

բացատրել ալոտրոպիայի էությունը;

կազմել համապատասխան քիմիական ռեակցիաների էլեկտրոնային հաշվեկշռի հավասարումներ և սխեմաներ:

թթվածին և օզոն: Թթվածինը ձևավորում է երկու պարզ նյութ՝ թթվածին O2 և օզոն O3: Mr(O2) = 32, Mr(O3) = 48:

Բնության մեջ օզոնը մթնոլորտում ձևավորվում է թթվածնից կայծակնային էլեկտրական լիցքաթափումների ժամանակ։ Թարմության բնորոշ հոտը, որը մենք զգում ենք ամպրոպից հետո, օզոնի հոտն է: Քիմիական տարրի գոյության երևույթը երկու կամ ավելի պարզ նյութերի տեսքով, որոնք տարբերվում են հատկություններով և կառուցվածքով, կոչվում է ալոտրոպիա, իսկ ամենապարզ նյութերը՝ քիմիական տարրի ալոտրոպ ձևափոխումներ (ձևեր, ձևափոխումներ):

Թթվածին O2-ը և օզոն O3-ը թթվածնի քիմիական տարրի ալոտրոպային փոփոխություններն են:

Ինչն է պատճառը տարբեր հատկություններալոտրոպիկ մոդիֆիկացիաներ, մասնավորապես թթվածին և օզոն: Դուք արդեն գիտեք, որ նյութի հատկությունները որոշվում են նրա բաղադրությամբ և կառուցվածքով։

Թթվածինը և օզոնը ունեն նույն որակական բաղադրությունը, բայց տարբեր քանակական; նույն մոլեկուլային կառուցվածքը, բայց մոլեկուլների տարբեր տարածական կառուցվածքը՝ գծային՝ ոչ բևեռ թթվածնի մոլեկուլներում և անկյունային՝ բևեռային օզոնի մոլեկուլներում։ Այսպիսով, բացի նմանատիպ նյութերից, այդ նյութերն ունեն տարբեր հատկություններ։

- Կազմեք էլեկտրոնային հաշվեկշռի դիագրամ յուրաքանչյուր հավասարման համար: Բացատրեք, թե ինչպես է մանգանի (IV) օքսիդի առկայությունը հեռանում H2O2-ի և KClO3-ի քայքայման ռեակցիաների ընթացքում:

Լաբորատորիայում օզոնը արտադրվում է հատուկ սարքեր- օզոնիզատորներ թթվածնից էլեկտրական լիցքաթափման ազդեցության տակ (նկ. 36):

Թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների քիմիական հատկությունները. Թթվածնի բարձր էլեկտրաբացասականությունը հանգեցնում է նրա ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների ուժեղ օքսիդացնող հատկությունների:

Դուք գիտեք, որ թթվածինը շատ ռեակտիվ է: Այն փոխազդում է պարզ նյութերի մեծ մասի հետ՝ առաջացնելով օքսիդներ:

Արդյունաբերական մասշտաբով թթվածնի օգտագործումը սկսվել է 20-րդ դարի կեսերից։ - Օդը հեղուկացնող և անջատող սարքի գյուտից հետո. Որպես օքսիդացնող նյութ, այն օգտագործվում է մետաղագործության մեջ՝ փոխարկիչ մեթոդով պողպատ ստանալու համար, մետաղներ կտրելու համար, թթվածնով հարուստ այլ միացությունների հետ խառնուրդում՝ օքսիդացման համար։ հրթիռային վառելիք, Վ գազային խառնուրդներստորջրյա աշխատանքի ժամանակ շնչելու համար, բժշկության մեջ՝ շնչառական անբավարարության դեպքում։

Օզոնի օգտագործումը պայմանավորված է նրա շատ բարձր ռեակտիվությամբ: Այն օգտագործվում է ախտահանման համար խմելու ջուր, ծխատար գազերի մաքրում, արտադրական և կենցաղային Կեղտաջրեր, գործվածքների սպիտակեցում և որպես շարժիչային օքսիդիչ:

O3-ի ֆիզիոլոգիական ազդեցությունը. Պետք է հիշել, որ օզոնի ծայրահեղ օքսիդացնող ուժը հանգեցնում է նրա թունավոր ազդեցության մարդկանց, կենդանիների և բույսերի վրա: Օզոնի նույնիսկ փոքր կոնցենտրացիաները, որոնք գերազանցում են բնականին, առաջացնում են շնչառական ուղիների գրգռում, հազ, փսխում, գլխապտույտ և հոգնածություն: Այս ախտանիշները կարելի է տեսնել խոշոր քաղաքներորտեղ ազոտի օքսիդ պարունակող մեքենաների արտանետումների ավելացումը հանգեցնում է թթվածնի վերածմանը օզոնի:

Օզոնը մթնոլորտում իր առավելագույն կոնցենտրացիան հասնում է Երկրի մակերևույթից 23-25 ​​կմ հեռավորության վրա՝ ձևավորելով այսպես կոչված օզոնային շերտ։

Օզոնային շերտը կարևոր դեր է խաղում մեր մոլորակի վրա կյանքի պահպանման գործում: Այն հետաձգում է արևի վնասակար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման այն մասը, որը վնասակար է մարդկանց, կենդանիների և բույսերի համար, որը կարող է առաջացնել մաշկային հիվանդություններ (ներառյալ քաղցկեղ) և բացասաբար ազդել կենսաբանական գործընթացների վրա: Բացի այդ, ածխաթթու գազի հետ միասին օզոնային շերտը կլանում է Երկրի ջերմային, ինֆրակարմիր ճառագայթումը և թույլ չի տալիս սառչել։

Այնուամենայնիվ, ազդեցության տակ մարդածին գործոններՕզոնային շերտը քայքայվում է, և դրա մեջ «օզոնային անցքեր» են առաջանում։ Հայտնի են տասնյակ նյութեր՝ մթնոլորտային աղտոտիչներ, որոնք քայքայում են օզոնային շերտը։ Գիտնականներն ուսումնասիրել են, որ հատկապես վտանգավոր են ազոտի օքսիդները, որոնք առաջանում են ինքնաթիռների շարժիչների աշխատանքի ժամանակ։ Ըստ այլ նյութերի ազդեցության աստիճանի՝ բնական պայմաններում վերջնականապես որոշված ​​չէ։

Օզոնային շերտի պահպանումն ու վերականգնումը, դրա ոչնչացման պատճառների պարզումը մարդկության ամենահրատապ խնդիրներից է, որը պետք է լուծվի։

Համառոտ հիմնականի մասին

Թթվածինը ձևավորում է երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիա՝ թթվածին O2 և օզոն O3, որոնք տարբերվում են մոլեկուլի կազմով և կառուցվածքով և, համապատասխանաբար, հատկություններով։ Քիմիական տարրի գոյությունը երկու կամ ավելի պարզ, հատկություններով և կառուցվածքով տարբեր նյութերի տեսքով կոչվում է ալոտրոպիա, իսկ ամենապարզ նյութերը՝ քիմիական տարրի ալոտրոպ ձևափոխումներ (ձևեր): Թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխությունները՝ թթվածին O2 և օզոն O3, ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, որոնք դրսևորվում են շատ պարզ և շատ բարդ նյութերի հետ ռեակցիաներում: Թթվածնի հետ օքսիդացման ռեակցիաների արգասիքները սովորաբար օքսիդներ են։ O3 օզոնի օքսիդացման հզորությունն ավելի բարձր է, քան O2 թթվածինը, ինչը պայմանավորված է բացառապես ակտիվ թթվածնի ատոմների ձևավորմամբ։

Օզոնի ազդեցությունը մարդու առողջության վրա հակասական է: Արդեն շատերի համար տարիներն անցնում ենՕզոնի ազդեցության խորը ուսումնասիրություն, քանի որ օզոն հասկացությունը օդ է, ամբողջովին ճիշտ չէ: Իմացեք ավելին դրա մասին, իսկ հետո վստահորեն կասեք՝ օզոնը ձեր ընկերն է, թե ոչ։

Օզոնը գործնականում թթվածին է, այն նույնիսկ առանձին բջիջ չունի պարբերական համակարգում։ Պատահաբար թթվածնի ատոմները միացել են երեքով, և ոչ թե երկու, ինչպես միշտ։ Ժամանակին հոլանդացի մի ֆիզիկոս, փորձեր կատարելով, հայտնաբերեց այս անհամապատասխանությունը։ Որպեսզի հասկանանք, թե ինչ է օզոն, իսկ թե ինչ է թթվածինը, արժե ավելի մանրամասն ասել։ Թթվածինը այն օդն է, որը մենք շնչում ենք ամեն րոպե, բայց օզոնը օդի հոտն է ամպրոպից հետո: Փոթորիկը գործում է այս կերպ՝ իր մագնիսականության ուժով, ստիպելով թթվածինը միավորվել երեք ատոմներում, և արդյունքում տեղի է ունենում այն, ինչ տեղի է ունենում։ Հազվադեպ, բայց այնուամենայնիվ նման կապը տեղի է ունենում ոմանց ազդեցության տակ քիմիական միացություններ. Ու թեև օզոնը համարվում է և հանդիսանում է օդի անբաժանելի բաղադրիչ, սակայն օզոնի ի հայտ գալու պաշտոնական ամսաթիվը համարվում է 1840 թվականը, ինչը նշանակում է, որ օզոնը օդի բավականին երիտասարդ բաղադրիչ է։ Թարգմանության մեջ օզոն նշանակում է հոտել, այն, որ հոտ է գալիս, ապացուցված փաստ է, բայց մնացած ամեն ինչի մասին դժվար է խոսել, քանի որ գիտնականները համաձայնության չեն եկել, և ցավոք, ոչ ոք չի կարող ասել, թե դրա մեջ ավելի շատ վնաս կամ օգուտ կա:

Տեղեկատվության համար, Ամերիկայի Միացյալ Նահանգներում օզոնային թերապիայի մեթոդը մեծ պահանջարկ ունի, և ինչպես ցույց է տալիս վիճակագրությունը, նման բուժումը հաղթահարում է հսկայական թվով հիվանդություններ, այս պահին օզոնային բուժումը ներառված է նաև Ռուսաստանում: Բայց այստեղ միջամտում են ինֆեկցիոնիստները, ասում են, որ այս մեթոդով շատ մեծ քանակությամբ վիրուսներ կարող են մտնել մարդու օրգանիզմ, որոնք արդյունքում կարող են մուտացիայի ենթարկվել, իսկ սա արդեն լուրջ է։ Բայց նրանք չեն կարող իրենց խոսքերը փաստերով հիմնավորել։ Հետո դեռ վաղ է դրա մասին մտածել ու խոսել։ Օզոնով բուժումից պետք է նշել հետևյալը, առաջինը անոթներն են. Օզոնով հարստացված արյունը բարելավում է միկրո շրջանառությունը մաշկի մազանոթներում՝ դրանով իսկ հեռացնելով այտուցն ու բորբոքումը ինչպես արտաքին, այնպես էլ ներքին: Օզոնն ունի նաև աստվածային դրական ազդեցություն ամբողջության վրա նյարդային համակարգմարդու, պատահական չէ, որ աղմկոտ մետրոպոլիայից հետո, օրինակ, անտառ մտնելով, այն դառնում է աներևակայելի լավ և՛ ֆիզիկապես, և՛ մտավոր:

Հավանաբար, հեռու չէ ժամանակը, երբ գիտնականները վերջապես մեզ կասեն՝ օզոնն օգտակար է, թե վնասակար, բայց առաջինը, հավանաբար, ապացուցվելու է, քանի որ օզոնից վնաս չի կարող լինել, ամեն դեպքում, շատ ու շատ, և՛ գիտնականներ, և՛ գիտնականներ: հասարակ մարդիկ համոզված են դրանում մոլորակներ, որոնք ցանկանում են մաքուր և առողջ օդ շնչել: