ПОНЯТТЯ ПРО АЛОТРОПІЮ. ОЗОН - Неметали та їхні сполуки
Хімічні елементи у вільному стані існують у формі простих речовин. Так, елемент Оксиген утворює дві прості речовини - кисень О2 та озон О3.
Озон. Якщо на кисень подіяти електричним розрядом, то з'являється характерний запах свіжості - утворюється газуватий озон:
3O2 2O3 ; ДH =283,6 кДж
Кисень поглинає енергію і перетворюється на озон, а озон самовільно розкладається, утворюючи кисень.
Обидві прості речовини - кисень O2 і озон О3 - утворені одним і тим самим хімічним елементом - Оксигеном, а властивості у них різні (табл.1).
Явище існування хімічного елемента у вигляді двох або кількох простих речовин, різних за властивостями і будовою, називається алотропією, а самі прості речовини - алотропними формами (модифікаціями).
Отже, кисень O2 і озон О3 - алотропні форми елемента Оксигену.
Порівняння властивостей кисню O2 і озонe О3 засвідчує, що окисна активність озону вища, ніж кисню. Наприклад, вже за звичайних умов він окиснює багато які малоактивні прості речовини (срібло, ртуть тощо):
8Ag+2O3=4Ag2O+O2
Таблиця 1. Властивості кисню й озону
Властивості простих речовин |
Прості речовини | |
Кисень |
Озон | |
Агрегатний стан за звичайних умов |
Газ |
Газ |
Колір |
Безбарвний |
Синій |
Запах |
Без запаху |
Різкий, своєрідний |
Розчинність (у 100 об'ємах Н2О при 200С) |
3 об'єми |
49 об'ємів |
Густина газу за н. у. |
1,43 г/л |
2,14 г/л |
Температура кипіння |
-1930С |
-1120С |
Температура плавлення |
-2190С |
-1920С |
Фізіологічна дія |
Неотруйний |
Дуже отруйний |
Хімічні властивості |
Окисник |
Дуже сильний окисник |
Реакційна здатність |
Висока |
Жуже висока |
Підвищена окисна здатність озону (порівняно з киснем) пояснюється низькою енергією відриву атома Оксигену від молекули озону Оз, і в реакціях окиснення беруть участь саме ці атоми Оксигену.
Застосування озону зумовлене його винятковими окисними властивостями. Озон використовується для озонування питної води, що значно ефективніше, ніж хлорування; для знешкодження промислових стічних вод; вибілювання тканин, мінеральних масел; як дезінфікуючий засіб у медицині; як окисник ракетного палива.
Зверніть увагу на фізіологічну дію озону: він отруйний для людини, тварин і рослин. Невеликі концентрації озону в повітрі створюють відчуття свіжості, але вдихання повітря навіть із зовсім малою концентрацією озону викликає подразнення дихальних шляхів, кашель, блювоту, запаморочення, стомленість.
Проте озон може бути не лише шкідливим, а й корисним.
Роль озону в збереженні життя на Землі. Біля поверхні Землі озону мало. Його концентрація у повітрі коливається (вночі менша, вдень більша). Влітку і навесні його в повітрі у 3,5 раза більше, ніж узимку і восени. Над полярними частинами Землі вміст озону в повітрі вищий, ніж над екватором, в атмосфері міст - вищий, ніж у сільській місцевості. З віддаленням від поверхні Землі концентрація озону збільшується і досягає максимуму на висоті 20-25 км. Там утворюється так званий озоновий шар.
Озоновий шар відіграє значну роль у збереженні життя на нашій планеті. Він затримує найбільш згубну для людини, тварин і рослин частину ультрафіолетової радіації Сонця, яка спричинює онкологічні (ракові) захворювання шкіри. Окрім того, озоновий шар разом з вуглекислим газом СО2, поглинає інфрачервоне випромінювання Інфрачервоне випромінювання - це невидимі електромагнітні хвилі, що їх випромінює нагріте тіло (теплове випромінювання). Землі і тим самим запобігає її охолодженню. Так озоновий шар забезпечує збереження життя на Землі.
Виникає запитання, звідки ж береться озон в атмосфері і як саме він захищає нас.
Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця:
O2 + hv O + O
O + O2 O3
Крім того, поглинаючи променисту енергію Сонця (фотони), молекули кисню переходять у збуджений стан (помічено зірочкою) і під час дальшої взаємодії зі звичайним киснем також утворюють озон:
O2 + hv O2
O2 + O2 O3 + O
O + O2 O3
Озон, що утворився, огортає Землю з усіх боків. Але молекули озону існують недовго. Відбувається зворотна реакція фотохімічного розкладу Фотохімічний розклад - це процес, що відбувається під впливом світла. озону, яка, власне, являє собою поглинання озоном фотонів:
O3 + hv O2 +O
Отже, в атмосфері існує цикл озону-збалансоване утворення і розклад його. Результатом існування цього циклу є перетворення ультрафіолетового випромінювання Сонця на теплову енергію. Але для нас головна "заслуга" озону полягає в тому, що він, "жертвуючи собою", поглинає ультрафіолетове випромінювання і тим самим не допускає високоенергетичні фотони Сонця до Землі.
Озоновий шар не є стабільним. Він може самовільно то збільшуватись, то зменшуватись над певною місцевістю по кілька разів на рік. Під впливом природних факторів (фотохімічного розкладу, виверження вулканів, значного переміщення великих повітряних мас), а більшою мірою під впливом забруднення навколишнього середовища він зазнає руйнування, внаслідок чого утворюються так звані "озонові дірки", які збільшують ультрафіолетове навантаження на все живе на Землі.
Причиною техногенного Техногенний - той, що пов'язаний з виробничою діяльністю людини. руйнування озонового шару є забруднення атмосфери оксидами нітрогену, наявність яких у 20 разів збільшує токсичність озону. Так, масове викидання в атмосферу вихлопних газів реактивних літаків, що містять оксиди нітрогену, руйнує озоновий шар. Окрім того, використання хлоро - і флуоровмісних речовин (фреонів) у холодильних машинах також спричинює руйнування озонового шару. Адже фреони, якщо потрапляють в атмосферу, реагують лише з озоном, бо відносно інших речовин вони інертні. Внаслідок цього над місцевістю може утворитися "озонова дірка".
Над Україною (окрім південної частини) загальний вміст озону за останні 20 років зменшився на 6%, і утворилася аномальна Аномальний - той, що відхилений від норми. зона. Вам про це слід пам'ятати! Особливо небезпечна "озонова дірка" влітку. У цей період дуже потерпають очі, тому треба користуватися сонцезахисними окулярами. Варто утримуватися і від загару, щоб не зашкодити шкірі.
Алотропія кисню й озону зумовлена різною кількістю атомів Оксигену в молекулах речовин - О2 і О3.
Проте буває й інша причина алотропії - різна структура кристалів. З таким типом алотропії ви ознайомитеся на прикладі сірки.
Сірка за звичайних умов - крихка кристалічна речовина жовтого кольору. Погано проводить теплоту і не проводить електричного струму. У воді не розчиняється, краще розчиняється в деяких розчинниках (у сірковуглеці СS2, бензині, ефірі та ін).
Мал. 1 Форма молекул сірки
І в розчинах, і в кристалах сірка складається з циклічних молекул S8, які формою нагадують корону. (мал.1). Але в кристалах ці молекули можуть бути упаковані по-різному.
Якщо молекули розташовані щільно, утворюється алотропна форма ромбічна сірка. Менш щільне упакування молекул спричинює виникнення іншої алотропної форми - моноклінної сірки (мал.2).
Різна будова кристалів ромбічної і моноклінної сірки зумовлює різні їхні фізичні властивості. Деякі з них наводяться у таблиці 2.
А б
Мал.2 Кристалічні форми сірки:
Б) ромбічна; б) - моноклінна
Якщо сірку розплавити і швидко охолодити, утворюється ще одна алотропна форма: пластична сірка - коричнева гумоподібна маса. Їй можна надати будь-якої форми, навіть розтягнути в нитку. Ця властивість пластичної сірки пояснюється: тим, що вона не містить молекул S8, а складається з довгих ланцюжків атомів Сульфуру. Ці ланцюжки безладно переплутані між собою. Під час розтягування вони розпрямляються, а якщо відпустити - знову скручуються. Цим пояснюється еластичність даної форми. Але пластична сірка дуже нестійка, швидко загусає, твердне, стає крихкою і перетворюється на ромбічну.
Отже, у сірки є дві основні алотропні форми: ромбічна і моноклінна. Обидві вони складаються з молекул S8, а різняться кристалічною будовою.
Таблиця 2. Властивості ромбічної і монокдінної сірки
Властивості простих Речовин |
Сірка | |
Ромбічна |
Моноклінна | |
Колір |
Лимонно-жовтий |
Блідо-жовтий, Майже безбарвний |
Густина |
2,07 г/см3 |
1,96 г/см3 |
Температура плавлення |
112,8 °С |
119,3 °С |
У природі зустрічаються найбільш стійкі алотропні форми. Так, до складу земної атмосфери входить кисень, бо його молекули стійкіші, ніж молекули озону.
Лабораторна робота 1.
Ознайомлення із зразками сірки та її природних сполук.
Розгляньте видані вам зразки сірки та її природних сполук. Для кожного з них запишіть у зошит: 1) назву, 2) хімічну формулу, 3) агрегатний стан, 4) колір,
5) твердість.
Ви довідались, що в природі дуже поширені сполуки Сульфуру з різними металами. Багато з них є цінними рудами: РbS - свинцевий блиск, ZnS - цинкова обманка, Сu2S - мідний блиск, FeS2 - залізний колчедан, або пірит. Поширені в природі й інші мінерали Сульфуру, в основному сульфати кальцію і магнію. Поклади сполук Сульфуру є в Україні (Львівська область), Туркменістані, Італії, Японії, США та ін.
Похожие статьи
-
ПОНЯТТЯ ПРО АЛОТРОПІЮ. ОЗОН - Загальні відомості про елементи
Хімічні елементи у вільному стані існують у формі простих речовин. Так, елемент Оксиген утворює дві прості речовини -- кисень О2 та озон О3. Озон. Якщо...
-
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ І СІРКИ - Неметали та їхні сполуки
Ви вже знаєте, що кисень - дуже реакційноздатна речовина. Він реагує з багатьма металами, неметалами багатьма складними речовинами, виявляючи властивості...
-
РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА НАДЛИШОК - Неметали та їхні сполуки
Ви знаєте, що речовини взаємодіють у певних співвідношеннях. Але часто одна з вихідних речовин береться у надлишку, щоб забезпечити повнішу взаємодію...
-
ОКСИДИ СУЛЬФУРУ - Неметали та їхні сполуки
Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуру (IV) SO2 і оксид сульфуру(VІ) SO3. Різний кількісний склад молекул (і різна їхня будова) зумовлюють...
-
Виробництво сульфатної кислоти - Неметали та їхні сполуки
Найбільш сучасний спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості - це кнтактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізий, сірчаний,...
-
СУЛЬФАТНА КИСЛОТА - Неметали та їхні сполуки
Сульфатна кислота H2SO4 (безводна, 100% - ва) - важка безбарвна оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H2SO4) == 98%) за звичайних умов...
-
РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА ВИХІД ПРОДУКТУ - Неметали та їхні сполуки
Ви розумієте, що в основі виробництва сульфатної кислоти (так само і будь-якого іншого хіміко-технологічного процесу) лежить хімічне перетворення речовин...
-
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОКСИГЕНУ І СУЛЬФУРУ - Неметали та їхні сполуки
Історичні відомості. Про історію відкриття кисню, молекули якого складаються з елемента Оксигену, ви довідалися ще у 8 класі. Тепер ознайомтеся з деякими...
-
ЙОД Сировиною для промислового одержання йоду служать нафтові бурові води, морські водорості, а також маткові розчини чилійської (натрієвої) селітри, що...
-
ЙОД ЙОД - І хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, належить до галогенів (у літературі зустрічається також символ J); атомний номер...
-
Вступ - Типові неметали - галогени, їх характеристика, властивості і сполуки
До головної підгрупи VII групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва входять: Фтор F, Хлор Cl, Бром Br, Йод J та Астат At. Загальна назва цієї...
-
Висновок - Типові неметали - галогени, їх характеристика, властивості і сполуки
Всі галогени дуже отруйні. Вдихання їхньої пари викликає подразнення органів дихання, а у великих кількостях вони викликають задуху. Особливо отруйним є...
-
Антидетонаційні сполуки - Алкани як паливо
Безперервне покращення антидетонаційних властивостей бензину частково зумовлено появою нових технологічних процесів нафтопереробки, але головним чином...
-
Антидетонаційні сполуки - Алкани як паливо. Октанове та цетанове число
Безперервне покращення антидетонаційних властивостей бензину частково зумовлено появою нових технологічних процесів нафтопереробки, але головним чином...
-
Теорія електролітичної дисоціації - Теория электролитической диссоциации
Більшість хімічних реакцій, які використовуються у якісному аналізі, протікають у водних розчинах. Якщо речовина розчиняється у воді чи іншому...
-
Задачі, що привели до поняття визначеного інтеграла Розглянемо дві задачі -- геометричну та фізичну. 1. Обчислення площі криволінійної трапеції . Нехай...
-
Хімічні сполуки титану - Титан та його властивості
З одновалентними галогенами (фтором, бромом, хлором і йодом) він може утворювати ди - три - і, тетраз'єднання, із сіркою й елементами її групи (селеном,...
-
Рівняння дисоціації кислот, лугів і солей - Електролітична дисоціація солей та лугів
Електролітичну дисоціацію виражають рівняннями, як і будь-які інші хімічні реакції. Записуючи ці рівняння, звичайно не зазначають формул молекул води,...
-
Властивості розчинників електролітів - властивості іонів. - Дисоціація
Хлор отруйний, а в міру посолена їжа, крім користі, нашому організму не приносить. Але проста речовина Na складається з атомів натрію, а проста речовина...
-
Електролітична дисоціація солей та лугів - Електролітична дисоціація солей та лугів
Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення називається електлолітичною дисоціацією. Розглянемо розчинення у воді такої,...
-
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ І СІРКИ - Загальні відомості про елементи
Ви вже знаєте, що кисень -- дуже реакційноздатна речовина. Він реагує з багатьма металами, неметалами багатьма складними речовинами, виявляючи...
-
Виникнення і генезис поняття логіки - Логіка як наука, історія її розвитку на Україні
Логіка зародилась і розвивалася в лоні філософії. Оскільки тривалий час мислення не виокремлювалося філософами з усього сущого, а то й ототожнювалося з...
-
Кратні інтеграли - розділ математичного аналізу. До поняття кратних інтегралів привели задачі про знаходження об'єму циліндричного тіла, про обчислення...
-
ДИФЕРЕНЦІАЛЬНЕ ЧИСЛЕННЯ ФУНКЦІЇ ОДНІЄЇ ЗМІННОЇ, Поняття межі послідовності - Основи вищої математики
Математика алгебра геометрія тригонометрія Поняття межі послідовності Визначення : Нехай кожному натуральному числу n=1, 2, 3, ... за деяким законом...
-
Поняття функціональної залежності - Функції та способи їх задання
Величина називається змінною (сталою), якщо в умовах даної задачі набуває різних (тільки одне) значень. Розглянемо дві змінні величини. Означення :...
-
Визначення : Сукупність лінійно незалежних векторів, по яких відбувається розкладання інших векторів, називається Базисом . Отже, у площині можуть...
-
: Елементарна математика, Основні поняття - Основи вищої математики
Основні поняття Визначення. Алгебраїчним виразом називається одна чи декілька алгебраїчних велечин (чисел чи букв) з'єднаних між собою знаками...
-
Поняття математичного моделювання - Математичне моделювання та диференціальні рівняння
Поняття математичного моделювання трактується різними авторами по своєму. Ми будемо його пов'язувати з нашою спеціалізацією - прикладна математика. Під...
-
Електролітична дисоціація кислот - Дисоціація
Між атомами в молекулах кислот, наприклад, соляної HCl , сірчаної H 2 SO 4 , азотної HNO 3 , фосфорної H 3 PO 4 існують полярні ковалентні зв'язки....
-
Електролітична дисоціація солей та лугів - Дисоціація
Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення називається електлолітичною дисоціацією. Розглянемо розчинення у воді такої,...
-
Електролітична дисоціація кислот - Електролітична дисоціація солей та лугів
Між атомами в молекулах кислот, наприклад, соляної HCl, сірчаної H2SO4, азотної HNO3, фосфорної H3PO4 існують полярні ковалентні зв'язки. Розглянемо...
-
Енергія Сонця - Електрична енергія
В останній час інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко збільшився. В даній частині я розгляну можливості саме безпосереднього...
-
Засоби вимірювання - мірні колби на 50, 100, 250 см3; - терези аналітичні та важки до них; - терези технохімічні та важки до них; - циліндри на 10, 25...
-
Вхідними даними є бухгалтерська звітність, також може використовуватись і додаткова інформація переважно оперативного характеру, однак вона має лише...
-
Моносахариды - Классификация углеводов
Из шестиуглеродных моносахаридов - гексоз - важное значение имеют глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза Основные понятия . Строение молекулы. Для...
-
План-конспект з креслення за 7 клас Тема заняття: Прямокутне проеціювання. Зміст заняття: 1. Теоретичні відомості: Прямокутні проекції як, засіб...
-
Фізичні та хімічні властивості - Натрій: історія, властивості
Фізичні властивості. Оскільки в атомах лужних металів один зовнішній електрон доводиться на 4 і більше вільні орбіталі, а енергія іонізації атомів...
-
Значення хімії у створенні нових матеріалів
Нові матеріали потрібні для квантових генераторів, лазерів, які породжують могутні промені, здатні різати, плавити, випаровувати, свердлити і посилати...
-
История открытия фуллеренов - История открытия фуллеренов, их свойства
В 1985 году группа исследователей -- Роберт Керл, Харолд Крото, Ричард Смолли, Хис и О'Брайен -- исследовали масс-спектры паров графита, полученных при...
-
ОБРОБКА КАУЧУКУ І ВИРОБНИЦТВО ГУМИ - Каучук і гума
Пластикація. Одна з найважливіших властивостей каучуку - пластичність - використовується у виробництві гумових виробів. Щоб змішати каучук з іншими...
ПОНЯТТЯ ПРО АЛОТРОПІЮ. ОЗОН - Неметали та їхні сполуки