die allotropen Modifikationen des Sauerstoffs, physikalische und chemische Eigenschaften, Methoden zur Gewinnung von Sauerstoff und Ozon, ihre praktische Bedeutung charakterisieren und vergleichen; die Bedeutung der Ozonschicht für das Leben auf der Erde;
das Wesen der Allotropie erklären;
Gleichungen und Schemata des elektronischen Gleichgewichts der entsprechenden chemischen Reaktionen aufstellen.
Sauerstoff und Ozon. Sauerstoff bildet zwei einfache Substanzen: Sauerstoff O2 und Ozon O3. Herr(O2) = 32, Herr(O3) = 48.
In der Natur wird bei elektrischen Blitzentladungen Ozon in der Atmosphäre aus Sauerstoff gebildet. Der charakteristische Frischegeruch, den wir nach einem Gewitter verspüren, ist der Geruch von Ozon. Das Phänomen der Existenz eines chemischen Elements in Form von zwei oder mehr einfachen Substanzen, die sich in Eigenschaften und Struktur unterscheiden, wird als Allotropie bezeichnet, und die einfachsten Substanzen werden als allotrope Modifikationen (Formen, Modifikationen) eines chemischen Elements bezeichnet.
Sauerstoff O2 und Ozon O3 sind allotrope Modifikationen des chemischen Elements Sauerstoff.
Was ist der Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften allotroper Modifikationen, nämlich Sauerstoff und Ozon? Sie wissen bereits, dass die Eigenschaften eines Stoffes durch seine Zusammensetzung und Struktur bestimmt werden.
Sauerstoff und Ozon haben die gleiche qualitative Zusammensetzung, aber unterschiedliche Mengen; die gleiche molekulare Struktur, aber unterschiedliche räumliche Struktur der Moleküle: linear - in unpolaren Sauerstoffmolekülen und eckig - in polaren Ozonmolekülen. Neben ähnlichen Stoffen haben diese Stoffe also unterschiedliche Eigenschaften.
- Erstellen Sie für jede Gleichung ein elektronisches Bilanzdiagramm. Erklären Sie, wie das vorhandene Mangan(IV)oxid im Verlauf der Zersetzungsreaktionen von H2O2 und KClO3 verflüchtigt wird.
Im Labor wird Ozon in speziellen Geräten gewonnen - Ozonisatoren aus Sauerstoff unter Einwirkung einer elektrischen Entladung (Abb. 36).
Chemische Eigenschaften allotroper Sauerstoffmodifikationen. Die hohe Elektronegativität von Sauerstoff führt zu stark oxidierenden Eigenschaften seiner allotropen Modifikationen.
Sie wissen, dass Sauerstoff sehr reaktiv ist. Es reagiert mit einfachsten Stoffen zu Oxiden.
Die industrielle Nutzung von Sauerstoff begann Mitte des 20. Jahrhunderts. - Nach der Erfindung einer Vorrichtung zum Verflüssigen und Zerlegen von Luft. Als Oxidationsmittel wird es in der Metallurgie zur Stahlherstellung nach dem Konverterverfahren, zum Schneiden von Metallen, in Mischung mit anderen sauerstoffreichen Verbindungen zur Oxidation von Raketentreibstoff, in Gasgemischen zum Atmen bei Unterwasserarbeiten und in Medizin gegen Atemstillstand.
Die Verwendung von Ozon ist auf seine sehr hohe Reaktivität zurückzuführen. Es wird zur Desinfektion von Trinkwasser, zur Reinigung von Rauchgasen, Industrie- und Haushaltsabwässern, zum Bleichen von Stoffen und als Oxidationsmittel für Raketentreibstoff verwendet.
Physiologische Wirkung von O3. Es sollte daran erinnert werden, dass die extreme Oxidationskraft von Ozon zu seiner toxischen Wirkung auf Menschen, Tiere und Pflanzen führt. Schon geringe Ozonkonzentrationen, die die natürlichen übersteigen, verursachen Reizungen der Atemwege, Husten, Erbrechen, Schwindel und Müdigkeit. Solche Symptome sind in Großstädten zu beobachten, wo durch erhöhte stickoxidhaltige Fahrzeugemissionen Sauerstoff in Ozon umgewandelt wird.
Ozon erreicht seine maximale Konzentration in der Atmosphäre in einer Entfernung von 23-25 km von der Erdoberfläche und bildet die sogenannte Ozonschicht.
Die Ozonschicht spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Lebens auf unserem Planeten. Es verzögert den für Menschen, Tiere und Pflanzen schädlichen Teil der schädlichen ultravioletten Sonnenstrahlung, der Hautkrankheiten (einschließlich Krebs) verursachen und biologische Prozesse beeinträchtigen kann. Außerdem absorbiert die Ozonschicht zusammen mit Kohlendioxid die thermische, infrarote Strahlung der Erde und verhindert deren Abkühlung.
Unter dem Einfluss anthropogener Faktoren wird die Ozonschicht jedoch zerstört, es bilden sich "Ozonlöcher". Dutzende von Stoffen sind bekannt – Luftschadstoffe, die die Ozonschicht zerstören. Wissenschaftler haben untersucht, dass Stickoxide, die beim Betrieb von Flugzeugtriebwerken entstehen, besonders gefährlich sind. Entsprechend dem Grad der Beeinflussung durch andere Substanzen wurde es unter natürlichen Bedingungen nicht endgültig bestimmt.
Die Erhaltung und Wiederherstellung der Ozonschicht und die Ermittlung der Ursachen ihrer Zerstörung ist eines der dringendsten Probleme der Menschheit, das angegangen werden muss.
Kurz zu den wichtigsten
Sauerstoff bildet zwei allotrope Modifikationen - Sauerstoff O2 und Ozon O3, die sich in der Zusammensetzung und Struktur des Moleküls und dementsprechend in den Eigenschaften unterscheiden. Das Vorhandensein eines chemischen Elements in Form von zwei oder mehr einfachen Substanzen, die sich in Eigenschaften und Struktur unterscheiden, wird als Allotropie bezeichnet, und die einfachsten Substanzen werden als allotrope Modifikationen (Formen) eines chemischen Elements bezeichnet. Die allotropen Modifikationen von Sauerstoff - Sauerstoff O2 und Ozon O3 - sind starke Oxidationsmittel, die sich in Reaktionen mit den meisten einfachen und vielen komplexen Substanzen manifestieren. Die Produkte von Oxidationsreaktionen mit Sauerstoff sind üblicherweise Oxide. Die Oxidationskraft von O3-Ozon ist höher als die von O2-Sauerstoff, was auf die Bildung ausschließlich aktiver Sauerstoffatome zurückzuführen ist.
Atome des gleichen Typs können Teil verschiedener Substanzen sein. Für das mit dem Symbol „O“ (vom lateinischen Namen Oxygenium) bezeichnete Element sind zwei einfache, in der Natur vorkommende Substanzen bekannt. Die Formel von einem von ihnen ist O 2, das zweite ist O 3. Dies sind Sauerstoff (Allotrope). Es gibt andere Verbindungen, die weniger stabil sind (O 4 und O 8). Um den Unterschied zwischen diesen Formen zu verstehen, ein Vergleich von Molekülen und
Modifikationen?
Viele chemische Elemente können in zwei, drei oder mehr Formen vorkommen. Jede dieser Modifikationen wird von gleichartigen Atomen gebildet. Der Wissenschaftler J. Berzellius nannte 1841 als erster ein solches Phänomen Allotropie. Die offene Regelmäßigkeit wurde ursprünglich nur zur Charakterisierung von Substanzen mit molekularer Struktur verwendet. Beispielsweise sind zwei allotrope Modifikationen von Sauerstoff bekannt, deren Atome Moleküle bilden. Später fanden die Forscher heraus, dass Modifikationen unter den Kristallen sein können. Nach modernen Konzepten ist Allotropie einer der Fälle von Polymorphismus. Unterschiede zwischen den Formen werden durch die Mechanismen der chemischen Bindungsbildung in Molekülen und Kristallen verursacht. Dieses Merkmal wird hauptsächlich durch Elemente der Gruppen 13-16 des Periodensystems manifestiert.
Wie beeinflussen unterschiedliche Kombinationen von Atomen die Eigenschaften von Materie?
Allotrope Modifikationen von Sauerstoff und Ozon werden von Atomen des Elements mit der Ordnungszahl 8 und der gleichen Anzahl von Elektronen gebildet. Sie unterscheiden sich jedoch in der Struktur, was zu einer erheblichen Diskrepanz in den Eigenschaften führte.
| Zeichen | Sauerstoff | Ozon |
Zusammensetzung des Moleküls | 2 Sauerstoffatome | 3 Sauerstoffatome |
| Struktur |
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| Aggregatzustand und Farbe | Farbloses transparentes Gas oder hellblaue Flüssigkeit | Blaues Gas, blaue Flüssigkeit, dunkelvioletter Feststoff |
| Geruch | Fehlen | Scharf, erinnert an ein Gewitter, frisch geschnittenes Heu |
Schmelzpunkt (°C) | -219 | -193 |
| Siedepunkt (°C) | -183 | -112 |
Dichte | 1,4 | 2,1 |
Löslichkeit in Wasser | Wenig löst sich auf | Besser als Sauerstoff |
Chemische Aktivität | Unter normalen Bedingungen stabil | Zersetzt sich leicht zu Sauerstoff |
Schlussfolgerungen aus den Vergleichsergebnissen: Allotrope Modifikationen des Sauerstoffs unterscheiden sich nicht in ihrer qualitativen Zusammensetzung. Die Struktur eines Moleküls spiegelt sich in den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Stoffen wider.
Sind die Mengen an Sauerstoff und Ozon in der Natur gleich?
Eine Substanz mit der Formel O 2 findet sich in der Atmosphäre, der Hydrosphäre, der Erdkruste und lebenden Organismen. Etwa 20 % der Atmosphäre besteht aus zweiatomigen Sauerstoffmolekülen. In der Stratosphäre, in einer Höhe von etwa 12-50 km über der Erdoberfläche, befindet sich eine Schicht, die als "Ozonschirm" bezeichnet wird. Seine Zusammensetzung entspricht der Formel O 3 . Ozon schützt unseren Planeten, indem es die gefährlichen Strahlen des roten und ultravioletten Spektrums der Sonne intensiv absorbiert. Die Konzentration einer Substanz ändert sich ständig, und ihre niedrige Konzentration beträgt 0,001 %. Somit sind O 2 und O 3 allotrope Modifikationen von Sauerstoff, die in der Natur signifikante Unterschiede in der Verteilung aufweisen.
Wie
Molekularer Sauerstoff ist die wichtigste einfache Substanz auf der Erde. Es entsteht in den grünen Pflanzenteilen im Licht bei elektrischen Entladungen natürlichen oder künstlichen Ursprungs, das zweiatomige Sauerstoffmolekül zerfällt. Die Temperatur, bei der der Prozess beginnt, liegt bei etwa 2000 °C. Einige der entstehenden Radikale verbinden sich wieder und bilden Sauerstoff. Einige aktive Teilchen reagieren mit zweiatomigen Sauerstoffmolekülen. Diese Reaktion erzeugt Ozon, das auch mit freien Sauerstoffradikalen reagiert. Dadurch entstehen zweiatomige Moleküle. Die Reversibilität von Reaktionen führt dazu, dass sich die Konzentration des atmosphärischen Ozons ständig ändert. In der Stratosphäre ist die Bildung einer Schicht aus O 3 -Molekülen mit ultravioletter Strahlung der Sonne verbunden. Ohne diesen Schutzschild könnten gefährliche Strahlen die Erdoberfläche erreichen und alle Lebensformen zerstören.
Allotrope Modifikationen von Sauerstoff und Schwefel
Die chemischen Elemente O (Sauerstoff) und S (Schwefel) befinden sich in derselben Gruppe des Periodensystems, sie zeichnen sich durch die Bildung allotroper Formen aus. Von den Molekülen mit unterschiedlicher Anzahl von Schwefelatomen (2, 4, 6, 8) ist unter normalen Bedingungen S8 das stabilste, das in seiner Form einer Krone ähnelt. Rhombischer und monokliner Schwefel sind aus solchen 8-atomigen Molekülen aufgebaut.
Bei einer Temperatur von 119 ° C bildet die gelbe monokline Form eine braune viskose Masse - eine plastische Modifikation. Das Studium allotroper Modifikationen von Schwefel und Sauerstoff ist sowohl in der theoretischen Chemie als auch in der Praxis von großer Bedeutung.
Im industriellen Maßstab werden die oxidierenden Eigenschaften verschiedener Formen genutzt. Ozon dient zur Desinfektion von Luft und Wasser. Bei Konzentrationen über 0,16 mg/m3 ist dieses Gas jedoch gefährlich für Mensch und Tier. Molekularer Sauerstoff ist für die Atmung unentbehrlich und wird in Industrie und Medizin eingesetzt. Eine wichtige Rolle in der Wirtschaftstätigkeit spielen Allotrope aus Kohlenstoff (Diamant, Graphit, Rot) und anderen chemischen Elementen.
Die Wirkung von Ozon auf die menschliche Gesundheit ist umstritten. Seit vielen Jahren werden die Auswirkungen von Ozon intensiv untersucht, da das Konzept Ozon ist Luft nicht ganz korrekt ist. Erfahren Sie mehr darüber, und dann werden Sie mit Zuversicht sagen, ob Ozon Ihr Freund ist oder nicht.
Ozon ist praktisch Sauerstoff, es hat nicht einmal eine separate Zelle im Periodensystem. Zufällig waren die Sauerstoffatome zu dritt verbunden und nicht wie üblich zu zweit. Diese Diskrepanz entdeckte einst ein holländischer Physiker, der Experimente durchführte. Um zu verstehen, was ist Ozon, und was Sauerstoff ist, lohnt es sich, genauer zu sagen. Sauerstoff ist die Luft, die wir jede Minute atmen, aber Ozon ist der Geruch der Luft nach einem Gewitter. Der Sturm wirkt auf diese Weise durch die Kraft seines Magnetismus, indem er Sauerstoff dazu zwingt, sich in drei Atomen zu verbinden, und als Ergebnis passiert, was passiert. Selten, aber dennoch tritt eine solche Verbindung unter dem Einfluss bestimmter chemischer Verbindungen auf. Und obwohl Ozon betrachtet wird und ein integraler Bestandteil der Luft ist, gilt das offizielle Datum des Auftretens von Ozon als 1840, was bedeutet, dass Ozon ein ziemlich junger Bestandteil der Luft ist. Übersetzt bedeutet Ozon riechen, die Tatsache, dass es riecht, ist eine bewiesene Tatsache, aber es ist schwierig, über alles andere zu sprechen, da die Wissenschaftler zu keinem Konsens gekommen sind und leider niemand sagen kann, was daran mehr schadet oder nützt.
Zur Information, in den Vereinigten Staaten von Amerika ist die Ozontherapiemethode sehr gefragt, und wie Statistiken zeigen, bewältigt eine solche Behandlung eine große Anzahl von Krankheiten. Derzeit ist die Ozonbehandlung auch in Russland enthalten. Aber hier greifen Spezialisten für Infektionskrankheiten ein, sie sagen, dass durch diese Methode eine sehr große Anzahl von Viren in den menschlichen Körper gelangen kann, die infolgedessen mutieren können, und das ist bereits ernst. Aber sie können ihre Worte nicht mit Fakten untermauern. Dann ist es zu früh, darüber nachzudenken und zu sprechen. Von der Behandlung mit Ozon ist folgendes zu beachten, das erste sind die Gefäße. Mit Ozon angereichertes Blut verbessert die Mikrozirkulation in den Kapillaren der Haut und beseitigt so äußere und innere Schwellungen und Entzündungen. Ozon hat auch eine göttliche positive Wirkung auf das gesamte Nervensystem eines Menschen, denn es ist kein Zufall, dass es zum Beispiel nach einer lauten Metropole, wenn man in den Wald kommt, sowohl körperlich als auch geistig unglaublich gut wird.
Wahrscheinlich ist die Zeit nicht mehr fern, in der Wissenschaftler uns endlich sagen werden, ob Ozon nützlich oder schädlich ist, aber das erste dürfte bewiesen sein, da Ozon auf jeden Fall nicht schaden kann, vielen, vielen, sowohl Wissenschaftlern als auch einfache Menschen, davon sind Planeten überzeugt, die saubere und gesunde Luft atmen wollen.
