ჟანგბადის ალოტროპული ცვლილებების, ფიზიკური და ქიმიური თვისებების, ჟანგბადისა და ოზონის მიღების მეთოდების, მათი პრაქტიკული მნიშვნელობის დახასიათება და შედარება; ოზონის შრის მნიშვნელობა დედამიწაზე სიცოცხლისთვის;
ახსნას ალოტროპიის არსი;
შეადგინოს შესაბამისი ქიმიური რეაქციების ელექტრონული ბალანსის განტოლებები და სქემები.
ჟანგბადი და ოზონი. ჟანგბადი ქმნის ორ მარტივ ნივთიერებას: ჟანგბადს O2 და ოზონს O3. Mr(O2) = 32, Mr(O3) = 48.
ბუნებაში, ატმოსფეროში ოზონი წარმოიქმნება ჟანგბადისგან ელვისებური ელექტრული გამონადენის დროს. სიახლის დამახასიათებელი სუნი, რომელსაც ვგრძნობთ ჭექა-ქუხილის შემდეგ, არის ოზონის სუნი. ქიმიური ელემენტის არსებობის ფენომენს ორი ან მეტი მარტივი ნივთიერების სახით, განსხვავებული თვისებებითა და აგებულებით, ეწოდება ალოტროპია, ხოლო უმარტივეს ნივთიერებებს ქიმიური ელემენტის ალოტროპული მოდიფიკაციები (ფორმები, მოდიფიკაციები).
ჟანგბადი O2 და ოზონი O3 ქიმიური ელემენტის ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციებია.
რა არის ალოტროპული მოდიფიკაციების, კერძოდ, ჟანგბადისა და ოზონის განსხვავებული თვისებების მიზეზი? თქვენ უკვე იცით, რომ ნივთიერების თვისებები განისაზღვრება მისი შემადგენლობით და სტრუქტურით.
ჟანგბადს და ოზონს აქვთ ერთი და იგივე თვისობრივი შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული რაოდენობრივი; იგივე მოლეკულური სტრუქტურა, მაგრამ მოლეკულების განსხვავებული სივრცითი სტრუქტურა: ხაზოვანი - არაპოლარული ჟანგბადის მოლეკულებში და კუთხოვანი - ოზონის პოლარულ მოლეკულებში. ასე რომ, მსგავსი ნივთიერებების გარდა, ამ ნივთიერებებს აქვთ განსხვავებული თვისებები.
- შეადგინეთ ელექტრონული ბალანსის დიაგრამა თითოეული განტოლებისთვის. ახსენით, როგორ ცურავს მანგანუმის (IV) ოქსიდის არსებობა H2O2 და KClO3 დაშლის რეაქციების დროს.
ლაბორატორიაში ოზონს იღებენ სპეციალურ მოწყობილობებში - ოზონიზატორებში ჟანგბადისგან ელექტრული გამონადენის მოქმედებით (სურ. 36).
ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციების ქიმიური თვისებები. ჟანგბადის მაღალი ელექტრონეგატიურობა იწვევს მისი ალოტროპული მოდიფიკაციების ძლიერ ჟანგვის თვისებებს.
თქვენ იცით, რომ ჟანგბადი ძალიან რეაქტიულია. ის რეაგირებს უმეტეს მარტივ ნივთიერებებთან ოქსიდების წარმოქმნით.
სამრეწველო მასშტაბით ჟანგბადის გამოყენება მე-20 საუკუნის შუა ხანებიდან დაიწყო. - ჰაერის გათხევადებისა და გამყოფი მოწყობილობის გამოგონების შემდეგ. როგორც ჟანგვის აგენტი, იგი გამოიყენება მეტალურგიაში ფოლადის წარმოებისთვის კონვერტორის მეთოდით, ლითონების ჭრისთვის, სხვა ჟანგბადით მდიდარ ნაერთებთან შერევით რაკეტის საწვავის დაჟანგვისთვის, გაზის ნარევებში წყალქვეშა მუშაობის დროს სუნთქვისთვის და წამალი სუნთქვის უკმარისობისთვის.
ოზონის გამოყენება განპირობებულია მისი ძალიან მაღალი რეაქტიულობით. იგი გამოიყენება სასმელი წყლის დეზინფექციისთვის, გრიპის აირების გაწმენდისთვის, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო ჩამდინარე წყლების, ქსოვილების გასათეთრებლად და როგორც სარაკეტო საწვავის ოქსიდიზატორი.
O3-ის ფიზიოლოგიური მოქმედება. უნდა გვახსოვდეს, რომ ოზონის უკიდურესი ჟანგვის ძალა იწვევს მის ტოქსიკურ ეფექტს ადამიანებზე, ცხოველებსა და მცენარეებზე. ოზონის მცირე კონცენტრაციაც კი, ბუნებრივზე მეტი, იწვევს სასუნთქი გზების გაღიზიანებას, ხველას, ღებინებას, თავბრუსხვევას და დაღლილობას. ასეთი სიმპტომები შეიძლება შეინიშნოს დიდ ქალაქებში, სადაც აზოტის ოქსიდების შემცველი მანქანების გაზრდილი გამონაბოლქვი იწვევს ჟანგბადის ოზონად გადაქცევას.
ოზონი აღწევს მაქსიმალურ კონცენტრაციას ატმოსფეროში დედამიწის ზედაპირიდან 23-25 კმ მანძილზე, აყალიბებს ე.წ.
ოზონის შრე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის შენარჩუნებაში. ის აყოვნებს მზის მავნე ულტრაიისფერი გამოსხივების იმ ნაწილს, რომელიც საზიანოა ადამიანებისთვის, ცხოველებისთვის და მცენარეებისთვის, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს კანის დაავადებები (კიბოს ჩათვლით) და უარყოფითად იმოქმედოს ბიოლოგიურ პროცესებზე. გარდა ამისა, ნახშირორჟანგთან ერთად ოზონის შრე შთანთქავს დედამიწის თერმულ, ინფრაწითელ გამოსხივებას და ხელს უშლის მის გაციებას.
თუმცა ანთროპოგენური ფაქტორების გავლენით ოზონის ფენა განიცდის განადგურებას, მასში წარმოიქმნება „ოზონის ხვრელები“. ცნობილია ათობით ნივთიერება - ატმოსფერული დამაბინძურებლები, რომლებიც ანადგურებენ ოზონის შრეს. მეცნიერებმა შეისწავლეს, რომ განსაკუთრებით საშიშია აზოტის ოქსიდები, რომლებიც წარმოიქმნება თვითმფრინავის ძრავების მუშაობის დროს. სხვა ნივთიერებების ზემოქმედების ხარისხის მიხედვით ბუნებრივ პირობებში საბოლოოდ არ არის განსაზღვრული.
ოზონის შრის შენარჩუნება და აღდგენა, მისი განადგურების მიზეზების დადგენა კაცობრიობის ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალური პრობლემაა, რომელიც გადასაწყვეტია.
მოკლედ მთავარის შესახებ
ჟანგბადი ქმნის ორ ალოტროპულ მოდიფიკაციას - ჟანგბადს O2 და ოზონს O3, რომლებიც განსხვავდებიან მოლეკულის შემადგენლობითა და აგებულებით და, შესაბამისად, თვისებებით. ქიმიური ელემენტის არსებობას ორი ან მეტი მარტივი ნივთიერების სახით, განსხვავებული თვისებებითა და აგებულებით, ეწოდება ალოტროპია, ხოლო უმარტივეს ნივთიერებებს ქიმიური ელემენტის ალოტროპული მოდიფიკაციები (ფორმები). ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები - ჟანგბადი O2 და ოზონი O3 - ძლიერი ჟანგვის აგენტებია, რაც გამოიხატება რეაქციაში უმრავლეს მარტივ და ბევრ რთულ ნივთიერებასთან. ჟანგბადთან დაჟანგვის რეაქციების პროდუქტები ჩვეულებრივ ოქსიდებია. O3 ოზონის ჟანგვის ძალა უფრო მაღალია, ვიდრე O2 ჟანგბადი, რაც განპირობებულია ექსკლუზიურად აქტიური ჟანგბადის ატომების წარმოქმნით.
ერთი და იმავე ტიპის ატომები შეიძლება იყოს სხვადასხვა ნივთიერების ნაწილი. "O" სიმბოლოთი (ლათინური სახელიდან Oxygenium) აღმნიშვნელი ელემენტისთვის ცნობილია ბუნებაში გავრცელებული ორი მარტივი ნივთიერება. ერთი მათგანის ფორმულა არის O 2, მეორე არის O 3. ეს არის ჟანგბადი (ალოტროპები). არსებობს სხვა ნაერთები, რომლებიც ნაკლებად სტაბილურია (O 4 და O 8). ამ ფორმებს შორის განსხვავების გასაგებად, მოლეკულების შედარება და
მოდიფიკაციები?
ბევრი ქიმიური ელემენტი შეიძლება არსებობდეს ორი, სამი ან მეტი ფორმით. თითოეული ეს მოდიფიკაცია იქმნება იმავე ტიპის ატომებით. მეცნიერი ჯ.ბერცელიუსი 1841 წელს იყო პირველი, ვინც ამ ფენომენს ალოტროპია უწოდა. ღია კანონზომიერება თავდაპირველად გამოიყენებოდა მხოლოდ მოლეკულური სტრუქტურის ნივთიერებების დასახასიათებლად. მაგალითად, ცნობილია ჟანგბადის ორი ალოტროპული მოდიფიკაცია, რომელთა ატომები ქმნიან მოლეკულებს. მოგვიანებით, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ცვლილებები შეიძლება იყოს კრისტალებს შორის. თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, ალოტროპია პოლიმორფიზმის ერთ-ერთი შემთხვევაა. ფორმებს შორის განსხვავებები გამოწვეულია მოლეკულებსა და კრისტალებში ქიმიური ბმის ფორმირების მექანიზმებით. ეს თვისება ვლინდება ძირითადად პერიოდული ცხრილის 13-16 ჯგუფების ელემენტებით.
როგორ მოქმედებს ატომების სხვადასხვა კომბინაცია მატერიის თვისებებზე?
ჟანგბადისა და ოზონის ალოტროპული მოდიფიკაციები წარმოიქმნება ელემენტის ატომების მიერ ატომური ნომრით 8 და იგივე რაოდენობის ელექტრონები. მაგრამ ისინი განსხვავდებიან სტრუქტურაში, რამაც გამოიწვია თვისებების მნიშვნელოვანი შეუსაბამობა.
| ნიშნები | ჟანგბადი | ოზონი |
მოლეკულის შემადგენლობა | ჟანგბადის 2 ატომი | 3 ჟანგბადის ატომი |
| სტრუქტურა |
|
|
| მთლიანი მდგომარეობა და ფერი | უფერო გამჭვირვალე გაზი ან ღია ცისფერი სითხე | ლურჯი გაზი, ლურჯი სითხე, მუქი მეწამული მყარი |
| სუნი | არ არის | მკვეთრი, ჭექა-ქუხილის მსგავსი, ახლად მოჭრილი თივა |
დნობის წერტილი (°C) | -219 | -193 |
| დუღილის წერტილი (°C) | -183 | -112 |
სიმკვრივე | 1,4 | 2,1 |
წყალში ხსნადობა | პატარა იხსნება | ჟანგბადზე უკეთესი |
ქიმიური აქტივობა | სტაბილურია ნორმალურ პირობებში | ადვილად იშლება ჟანგბადის წარმოქმნით |
შედარების შედეგებზე დაფუძნებული დასკვნები: ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები არ განსხვავდება მათი ხარისხობრივი შემადგენლობით. მოლეკულის სტრუქტურა აისახება ნივთიერებების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში.
არის თუ არა ბუნებაში ჟანგბადის და ოზონის რაოდენობა?
ნივთიერება, რომლის ფორმულაა O 2, გვხვდება ატმოსფეროში, ჰიდროსფეროში, დედამიწის ქერქში და ცოცხალ ორგანიზმებში. ატმოსფეროს დაახლოებით 20% იქმნება დიატომიური ჟანგბადის მოლეკულებით. სტრატოსფეროში, დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 12-50 კმ სიმაღლეზე, არის ფენა, რომელსაც „ოზონის ეკრანი“ ჰქვია. მისი შემადგენლობა ასახავს O 3 ფორმულას. ოზონი იცავს ჩვენს პლანეტას მზის წითელი და ულტრაიისფერი სპექტრის საშიში სხივების ინტენსიურად შთანთქმით. ნივთიერების კონცენტრაცია მუდმივად იცვლება და მისი დაბალი კონცენტრაციაა 0,001%. ამრიგად, O 2 და O 3 არის ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები, რომლებსაც აქვთ მნიშვნელოვანი განსხვავებები ბუნებაში განაწილებაში.
როგორ
მოლეკულური ჟანგბადი დედამიწაზე ყველაზე მნიშვნელოვანი მარტივი ნივთიერებაა. იგი წარმოიქმნება მცენარეთა მწვანე ნაწილებში ბუნებრივი ან ხელოვნური წარმოშობის ელექტრული გამონადენის შუქზე, ჟანგბადის დიატომური მოლეკულა იშლება. ტემპერატურა, რომლითაც პროცესი იწყება, არის დაახლოებით 2000 °C. შედეგად მიღებული რადიკალები კვლავ ერწყმის ერთმანეთს და წარმოქმნის ჟანგბადს. ზოგიერთი აქტიური ნაწილაკი რეაგირებს დიატომურ ჟანგბადის მოლეკულებთან. ეს რეაქცია წარმოქმნის ოზონს, რომელიც ასევე რეაგირებს ჟანგბადის თავისუფალ რადიკალებთან. ეს ქმნის დიატომურ მოლეკულებს. რეაქციების შექცევადობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ატმოსფერული ოზონის კონცენტრაცია მუდმივად იცვლება. სტრატოსფეროში ფენის ფორმირება, რომელიც შედგება O 3 მოლეკულებისგან, დაკავშირებულია მზის ულტრაიისფერ გამოსხივებასთან. ამ დამცავი ფარის გარეშე, საშიში სხივები შეიძლება მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს და გაანადგუროს სიცოცხლის ყველა ფორმა.
ჟანგბადის და გოგირდის ალოტროპული ცვლილებები
ქიმიური ელემენტები O (ჟანგბადი) და S (გოგირდი) განლაგებულია პერიოდული ცხრილის ერთ ჯგუფში, მათ ახასიათებთ ალოტროპული ფორმების წარმოქმნა. გოგირდის ატომების სხვადასხვა რაოდენობის მქონე მოლეკულებიდან (2, 4, 6, 8), ნორმალურ პირობებში, ყველაზე სტაბილურია S8, რომელიც ჰგავს გვირგვინის ფორმას. რომბის და მონოკლინიკური გოგირდი აგებულია ასეთი 8 ატომიანი მოლეკულებისგან.
119 ° C ტემპერატურაზე, ყვითელი მონოკლინიკური ფორმა ქმნის ყავისფერ ბლანტი მასას - პლასტიკური მოდიფიკაცია. გოგირდისა და ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციების შესწავლას დიდი მნიშვნელობა აქვს თეორიულ ქიმიასა და პრაქტიკულ საქმიანობაში.
სამრეწველო მასშტაბით, გამოიყენება სხვადასხვა ფორმის ჟანგვის თვისებები. ოზონი გამოიყენება ჰაერისა და წყლის დეზინფექციისთვის. მაგრამ 0,16 მგ/მ3-ზე მეტი კონცენტრაციისას ეს გაზი საშიშია ადამიანებისა და ცხოველებისთვის. მოლეკულური ჟანგბადი აუცილებელია სუნთქვისთვის და გამოიყენება მრეწველობასა და მედიცინაში. ეკონომიკურ საქმიანობაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ნახშირბადის ალოტროპები (ბრილიანტი, გრაფიტი, წითელი) და სხვა ქიმიური ელემენტები.
ოზონის გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე საკამათოა. მრავალი წლის განმავლობაში მიმდინარეობს ოზონის ეფექტის ღრმა შესწავლა, რადგან ოზონის ცნება ჰაერი არ არის მთლად სწორი. შეიტყვეთ მეტი ამის შესახებ და შემდეგ დარწმუნებით იტყვით, ოზონი თქვენი მეგობარია თუ არა.
ოზონი პრაქტიკულად ჟანგბადია, პერიოდულ სისტემაში მას ცალკე უჯრედიც კი არ აქვს. შემთხვევით, ჟანგბადის ატომები დაკავშირებულია სამად და არა ორად, როგორც ყოველთვის. ერთ დროს ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა, რომელიც ატარებდა ექსპერიმენტებს, აღმოაჩინა ეს შეუსაბამობა. რათა გავიგოთ რა არის ოზონიდა რა არის ჟანგბადი, ღირს უფრო დაწვრილებით თქმა. ჟანგბადი არის ჰაერი, რომელსაც ჩვენ ყოველ წუთს ვსუნთქავთ, მაგრამ ოზონი არის ჰაერის სუნი ჭექა-ქუხილის შემდეგ. ქარიშხალი მოქმედებს ამ გზით, მისი მაგნეტიზმის ძალით, აიძულებს ჟანგბადს გაერთიანდეს სამ ატომში და შედეგად, რაც ხდება, ხდება ის. იშვიათად, მაგრამ მაინც ასეთი კავშირი ხდება გარკვეული ქიმიური ნაერთების გავლენის ქვეშ. და მიუხედავად იმისა, რომ ოზონი განიხილება და არის ჰაერის განუყოფელი კომპონენტი, ოზონის გამოჩენის ოფიციალურ თარიღად ითვლება 1840 წელი, რაც ნიშნავს, რომ ოზონი ჰაერის საკმაოდ ახალგაზრდა კომპონენტია. თარგმანში ოზონი ნიშნავს ყნოსვას, ის რომ სუნი აქვს დადასტურებული ფაქტია, მაგრამ ძნელია სხვა ყველაფერზე საუბარი, რადგან მეცნიერები ვერ მივიდნენ კონსენსუსამდე და სამწუხაროდ ვერავინ იტყვის, რა არის ამაში მეტი ზიანი ან სარგებელი.
ცნობისთვის, ამერიკის შეერთებულ შტატებში ოზონოთერაპიის მეთოდი დიდი მოთხოვნაა და როგორც სტატისტიკა აჩვენებს, ასეთი მკურნალობა უამრავ დაავადებას უმკლავდება, ამ დროისთვის ოზონით მკურნალობა რუსეთშიც შედის. მაგრამ აქ ინფექციონისტები ერევიან, ისინი ამბობენ, რომ ამ მეთოდით ადამიანის ორგანიზმში ვირუსების ძალიან დიდი რაოდენობა შეიძლება შევიდეს, რაც, შედეგად, შეიძლება მუტაცია მოხდეს და ეს უკვე სერიოზულია. მაგრამ ისინი თავიანთ სიტყვებს ფაქტებით ვერ ამტკიცებენ. მაშინ ჯერ ადრეა ამაზე ფიქრი და საუბარი. ოზონით მკურნალობისას უნდა აღინიშნოს შემდეგი, პირველი არის გემები. ოზონით გამდიდრებული სისხლი აუმჯობესებს მიკროცირკულაციას კანის კაპილარებში, რითაც აშორებს შეშუპებას და ანთებას, როგორც გარე, ასევე შიდა. ოზონი ასევე ღვთაებრივ დადებით გავლენას ახდენს ადამიანის მთელ ნერვულ სისტემაზე, რადგან შემთხვევითი არ არის, რომ ხმაურიანი მეტროპოლიის შემდეგ, მაგალითად, ტყეში მოხვედრის შემდეგ, ის წარმოუდგენლად კარგი ხდება როგორც ფიზიკურად, ასევე გონებრივად.
ალბათ, შორს არ არის ის დრო, როდესაც მეცნიერები საბოლოოდ გვეტყვიან, ოზონი სასარგებლოა თუ მავნე, მაგრამ პირველი სავარაუდოდ დადასტურდება, რადგან ოზონისგან ზიანი არ შეიძლება იყოს, ნებისმიერ შემთხვევაში, ბევრი, ბევრი, როგორც მეცნიერი, ასევე. უბრალო ხალხი ამაში დარწმუნებულია, პლანეტები, რომლებსაც სუფთა და ჯანსაღი ჰაერის სუნთქვა სურთ.
