Atomer av samma typ kan vara en del av olika ämnen. För grundämnet som betecknas med symbolen "O" (från det latinska namnet Oxygenium) är två enkla ämnen som är vanliga i naturen kända. Formeln för en av dem är O2, den andra är O3. Dessa är allotropa modifieringar av syre (allotroper). Det finns andra föreningar som är mindre stabila (O4 och O8). Jämförelse av molekyler och egenskaper hos ämnen kommer att hjälpa till att förstå skillnaden mellan dessa former.
Vad är allotropa modifieringar?
Många kemiska grundämnen kan existera i två, tre eller flera former. Var och en av dessa modifikationer bildas av atomer av samma typ. Vetenskapsmannen J. Berzellius var 1841 den första som kallade ett sådant fenomen allotropi. Den öppna regulariteten användes ursprungligen endast för att karakterisera ämnen med en molekylstruktur. Till exempel är två allotropa modifieringar av syre kända, vars atomer bildar molekyler. Senare fann forskarna att modifieringar kan finnas bland kristallerna. Enligt moderna begrepp är allotropi ett av fallen av polymorfism. Skillnader mellan former orsakas av mekanismerbildandet av en kemisk bindning i molekyler och kristaller. Denna egenskap manifesteras huvudsakligen av element från grupperna 13-16 i det periodiska systemet.
Hur påverkar olika kombinationer av atomer materiens egenskaper?
Allotropa modifieringar av syre och ozon bildas av atomer i grundämnet med atomnumret 8 och samma antal elektroner. Men de skiljer sig i struktur, vilket ledde till en betydande skillnad i egenskaper.
| Signs | Oxygen | Ozone |
| molekylens sammansättning | 2 syreatomer | 3 syreatomer |
| Byggnad |
|
|
| Aggregerat tillstånd och färg | Färglös transparent gas eller blekblå vätska | Blå gas, blå vätska, mörklila fast |
| Lukt | Saknas | Skärp, påminner om ett åskväder, nyklippt hö |
| Smältpunkt (°C) | -219 | -193 |
| Kokpunkt (°C) | -183 | -112 |
|
Density (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Vattenlöslighet | Löser sig något | Bättre än syre |
| Reaktivitet | Under normala förhållandenstabil | Sönderdelas lätt för att bilda syre |
Slutsatser baserade på jämförelseresultat: allotropa modifieringar av syre skiljer sig inte åt i sin kvalitativa sammansättning. En molekyls struktur återspeglas i ämnens fysikaliska och kemiska egenskaper.
Är mängderna syre och ozon desamma i naturen?
Ämne vars formel är O2, som finns i atmosfären, hydrosfären, jordskorpan och levande organismer. Cirka 20 % av atmosfären bildas av diatomiska syremolekyler. I stratosfären, på en höjd av cirka 12-50 km från jordens yta, finns ett lager som kallas "ozonskärmen". Dess sammansättning återspeglas av formeln O3. Ozon skyddar vår planet genom att intensivt absorbera de farliga strålarna från solens röda och ultravioletta spektrum. Koncentrationen av ett ämne förändras ständigt, och dess medelvärde är lågt - 0,001%. Således är O2 och O3 allotropa syremodifieringar som har betydande skillnader i distribution i naturen.
Hur får man syre och ozon?
Molekylärt syre är det viktigaste enkla ämnet på jorden. Det bildas i de gröna delarna av växter i ljuset under fotosyntesen. Med elektriska urladdningar av naturligt eller artificiellt ursprung bryts den diatomiska syremolekylen ned. Temperaturen vid vilken processen startar är cirka 2000 °C. Några av de resulterande radikalerna kombineras igen och bildar syre. Vissa aktiva partiklar reagerar med diatomiska molekylersyre. Denna reaktion producerar ozon, som också reagerar med fria syreradikaler. Detta skapar diatomiska molekyler. Reversibiliteten av reaktioner leder till att koncentrationen av atmosfäriskt ozon ständigt förändras. I stratosfären är bildandet av ett lager bestående av O3 molekyler förknippat med ultraviolett strålning från solen. Utan denna skyddande sköld skulle farliga strålar kunna nå jordens yta och förstöra alla livsformer.
Allotropa modifieringar av syre och svavel
De kemiska grundämnena O (syre) och S (svavel) är belägna i samma grupp av det periodiska systemet, de kännetecknas av bildandet av allotropa former. Av molekylerna med olika antal svavelatomer (2, 4, 6, 8), under normala förhållanden, är den mest stabila S8, som liknar en krona i formen. Rombiskt och monoklint svavel är byggda av sådana 8-atomsmolekyler.
Vid en temperatur på 119 °C bildar den gula monokliniska formen en brun trögflytande massa - en plastisk modifikation. Studiet av allotropa modifieringar av svavel och syre är av stor betydelse i teoretisk kemi och praktiska aktiviteter.
I industriell skala används olika formers oxiderande egenskaper. Ozon används för att desinficera luft och vatten. Men vid koncentrationer över 0,16 mg/m3 är denna gas farlig för människor och djur. Molekylärt syre är viktigt för andning och används inom industri och medicin. Kolallotroper spelar en viktig roll i ekonomisk aktivitet.(diamant, grafit), fosfor (vit, röd) och andra kemiska grundämnen.
