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 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.
А) б)
Деякі з них наводяться у таблиці 2.
Мал.2 Кристалічні форми сірки:
А) 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 - 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...
-
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...
-
РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА НАДЛИШОК - Загальні відомості про елементи
Ви знаєте, що речовини взаємодіють у певних співвідношеннях. Але часто одна з вихідних речовин береться у надлишку, щоб забезпечити повнішу взаємодію...
-
ОКСИДИ СУЛЬФУРУ - Загальні відомості про елементи
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 - Загальні відомості про елементи
Найбільш сучасний спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості - це кнтактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізий, сірчаний,...
-
СУЛЬФАТНА КИСЛОТА - Загальні відомості про елементи
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 - Загальні відомості про елементи
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 - Загальні відомості про елементи
Історичні відомості. Про історію відкриття кисню, молекули якого складаються з елемента Оксигену, ви довідалися ще у 8 класі. Тепер ознайомтеся з деякими...
-
Задачі, що привели до поняття визначеного інтеграла Розглянемо дві задачі -- геометричну та фізичну. 1. Обчислення площі криволінійної трапеції . Нехай...
-
Загальні властивості функцій - Функції та способи їх задання
Означення : Множина всіх значень аргумента, для яких можна обчислити значення функції, називається природною областю визначення функції. Область...
-
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...
-
Загальна характеристика ТОВ "Цегельний завод ім. М. Г Миндру" Загальні положення Товариство з обмеженою відповідальністю "Цегельний завод ім. М. Г...
-
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...
-
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,...
-
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 - Неметали та їхні сполуки
Ви вже знаєте, що кисень - дуже реакційноздатна речовина. Він реагує з багатьма металами, неметалами багатьма складними речовинами, виявляючи властивості...
-
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...
-
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...
-
Визначення : Сукупність лінійно незалежних векторів, по яких відбувається розкладання інших векторів, називається Базисом . Отже, у площині можуть...
-
Матриці. Дії над матрицями Матриця вперше з'явилась в середині ХІХ століття в роботах англійських математиків У. Гамільтона і А. Келі [У. Гамільтон,...
-
: 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 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 :...
-
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...
-
Тема: Множини та операції над ними Мета: навчитись оперувати множинами, виконувати над ними операції за допомогою засобів ЕОМ. Завдання Теорія множин...
-
Деякі відомості про нейронні елементи - Нейроматематика
Теоретичні основи нейроматематики були закладені на початку 40-х років. У 1943 році У. Маккалох і його учень У. Пітс (U. MCCULOCH and W. PITTS)...
-
Хімічний склад маргарину - Характеристика харчової цінності жирів
На відміну від олії і тваринних топлених жирів, які мають природній жирнокислотний склад і біологічно активні речовини, маргарин моделюється, виходячи з...
-
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...
-
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...
-
Місце інвестиційної діяльності в загальній діяльності підприємства Закон України "Про інвестиційну діяльність" [1] визначає інвестиції як усі види...
-
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...
-
Енергія Сонця - Електрична енергія
В останній час інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко збільшився. В даній частині я розгляну можливості саме безпосереднього...
-
Кристали сульфіду цинку, активовані іонами Мn2+, досліджуються вже досить давно. Будь-яке дослідження спектрів ФЛ кристалів, буде далеко не повним без...
-
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...
-
Вхідними даними є бухгалтерська звітність, також може використовуватись і додаткова інформація переважно оперативного характеру, однак вона має лише...
-
КАУЧУК І ГУМА, ДЖЕРЕЛА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ, ВЛАСТИВОСТІ КАУЧУКУ - Каучук і гума
Каучук - речовина, що одержується з каучуконосних рослин, що ростуть у тропіках і утримуючих молочну рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи...
-
Фізичні і механічні властивості титану - Титан та його властивості
Титан дуже тугоплавкий метал. Довгий час вважався, що він плавиться при 1800° С, однак у середині 50-х рр. англійські вчені Діардорф і Хейс установили...
-
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...
ПОНЯТТЯ ПРО АЛОТРОПІЮ. ОЗОН - Загальні відомості про елементи