caracterizar e comparar as modificações alotrópicas do oxigênio, propriedades físicas e químicas, métodos de obtenção de oxigênio e ozônio, seu significado prático; a importância da camada de ozônio para a vida na Terra;
explicar a essência da alotropia;
elaborar equações e esquemas do equilíbrio eletrônico das reações químicas correspondentes.
oxigênio e ozônio. O oxigênio forma duas substâncias simples: oxigênio O2 e ozônio O3. Sr(O2) = 32, Sr(O3) = 48.
Na natureza, o ozônio é formado na atmosfera a partir do oxigênio durante as descargas elétricas dos raios. O cheiro característico de frescor que sentimos após uma tempestade é o cheiro de ozônio. O fenômeno da existência de um elemento químico na forma de duas ou mais substâncias simples, diferentes em propriedades e estrutura, é chamado de alotropia, e as substâncias mais simples são chamadas de modificações alotrópicas (formas, modificações) de um elemento químico.
Oxigênio O2 e ozônio O3 são modificações alotrópicas do elemento químico oxigênio.
Qual é a razão para as diferentes propriedades das modificações alotrópicas, ou seja, oxigênio e ozônio? Você já sabe que as propriedades de uma substância são determinadas por sua composição e estrutura.
O oxigênio e o ozônio têm a mesma composição qualitativa, mas quantitativa diferente; a mesma estrutura molecular, mas a estrutura espacial diferente das moléculas: linear - em moléculas de oxigênio apolares e angular - em moléculas de ozônio polar. Assim, além de substâncias semelhantes, essas substâncias têm propriedades diferentes.
- Faça um diagrama de equilíbrio eletrônico para cada equação. Explique como a presença de óxido de manganês (IV) flutua no curso das reações de decomposição de H2O2 e KClO3.
No laboratório, o ozônio é obtido em dispositivos especiais - ozonizadores de oxigênio sob a ação de uma descarga elétrica (Fig. 36).
Propriedades químicas de modificações alotrópicas de oxigênio. A alta eletronegatividade do oxigênio resulta em fortes propriedades oxidantes de suas modificações alotrópicas.
Você sabe que o oxigênio é altamente reativo. Ele reage com a maioria das substâncias simples para formar óxidos.
O uso de oxigênio em escala industrial começou em meados do século 20. - Após a invenção de um dispositivo para liquefazer e separar o ar. Como agente oxidante, é utilizado na metalurgia para a produção de aço pelo método do conversor, cortando metais, em mistura com outros compostos ricos em oxigênio para a oxidação de combustível de foguete, em misturas de gases para respiração durante trabalhos subaquáticos e em medicamento para insuficiência respiratória.
O uso do ozônio se deve à sua alta reatividade. É usado para desinfetar água potável, gases de combustão limpos, águas residuais industriais e domésticas, tecidos alvejantes e como oxidante para combustível de foguete.
Ação fisiológica do O3. Deve ser lembrado que o extremo poder oxidante do ozônio leva a seus efeitos tóxicos em humanos, animais e plantas. Mesmo pequenas concentrações de ozônio, superiores às naturais, causam irritação do trato respiratório, tosse, vômito, tontura e fadiga. Tais sintomas podem ser observados em grandes cidades, onde o aumento das emissões de veículos contendo óxidos de nitrogênio faz com que o oxigênio seja convertido em ozônio.
O ozônio atinge sua concentração máxima na atmosfera a uma distância de 23-25 km da superfície da Terra, formando a chamada camada de ozônio.
A camada de ozônio desempenha um papel importante na manutenção da vida em nosso planeta. Atrasa a parte da radiação solar ultravioleta prejudicial que é prejudicial aos seres humanos, animais e plantas, que pode causar doenças de pele (incluindo câncer) e afetar negativamente os processos biológicos. Além disso, juntamente com o dióxido de carbono, a camada de ozônio absorve a radiação térmica infravermelha da Terra e impede que ela esfrie.
No entanto, sob a influência de fatores antropogênicos, a camada de ozônio sofre destruição, "buracos de ozônio" são formados nela. Dezenas de substâncias são conhecidas - poluentes atmosféricos que destroem a camada de ozônio. Os cientistas estudaram que os óxidos de nitrogênio, que são formados durante a operação dos motores das aeronaves, são especialmente perigosos. De acordo com o grau de influência de outras substâncias, não foi definitivamente determinado em condições naturais.
A preservação e restauração da camada de ozônio, estabelecendo as causas de sua destruição é um dos problemas mais prementes da humanidade que precisa ser enfrentado.
Brevemente sobre os principais
O oxigênio forma duas modificações alotrópicas - oxigênio O2 e ozônio O3, que diferem na composição e estrutura da molécula e, consequentemente, nas propriedades. A existência de um elemento químico na forma de duas ou mais substâncias simples, diferentes em propriedades e estrutura, é chamada de alotropia, e as substâncias mais simples são chamadas de modificações alotrópicas (formas) de um elemento químico. As modificações alotrópicas do oxigênio - oxigênio O2 e ozônio O3 - são fortes agentes oxidantes, que se manifestam em reações com a maioria das substâncias simples e muitas outras complexas. Os produtos das reações de oxidação com oxigênio são geralmente óxidos. O poder oxidante do ozônio O3 é superior ao do oxigênio O2, devido à formação de átomos de oxigênio exclusivamente ativos.
Átomos do mesmo tipo podem fazer parte de substâncias diferentes. Para o elemento denotado pelo símbolo "O" (do nome latino Oxygenium), duas substâncias simples comuns na natureza são conhecidas. A fórmula de um deles é O 2, o segundo é O 3. Estes são oxigênio (alótropos). Existem outros compostos menos estáveis (O 4 e O 8). Para entender a diferença entre essas formas, uma comparação de moléculas e
modificações?
Muitos elementos químicos podem existir em duas, três ou mais formas. Cada uma dessas modificações é formada por átomos do mesmo tipo. O cientista J. Berzellius em 1841 foi o primeiro a chamar tal fenômeno de alotropia. A regularidade aberta foi originalmente usada apenas para caracterizar substâncias de estrutura molecular. Por exemplo, duas modificações alotrópicas do oxigênio são conhecidas, cujos átomos formam moléculas. Mais tarde, os pesquisadores descobriram que as modificações podem estar entre os cristais. De acordo com os conceitos modernos, a alotropia é um dos casos de polimorfismo. As diferenças entre as formas são causadas pelos mecanismos de formação de ligações químicas em moléculas e cristais. Esse recurso se manifesta principalmente por elementos dos grupos 13-16 da tabela periódica.
Como as diferentes combinações de átomos afetam as propriedades da matéria?
Modificações alotrópicas de oxigênio e ozônio são formadas por átomos do elemento com o número atômico 8 e o mesmo número de elétrons. Mas eles diferem na estrutura, o que levou a uma discrepância significativa nas propriedades.
| sinais | Oxigênio | Ozônio |
Composição da molécula | 2 átomos de oxigênio | 3 átomos de oxigênio |
| Estrutura |
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| Estado e cor agregados | Gás transparente incolor ou líquido azul pálido | Gás azul, líquido azul, sólido roxo escuro |
| Cheiro | Ausência de | Afiado, reminiscente de uma tempestade, feno recém-cortado |
Ponto de fusão (°C) | -219 | -193 |
| Ponto de ebulição (°C) | -183 | -112 |
Densidade | 1,4 | 2,1 |
Solubilidade em Água | Pouco se dissolve | Melhor que oxigênio |
Atividade química | Estável em condições normais | Decompõe-se facilmente para formar oxigênio |
Conclusões baseadas nos resultados da comparação: as modificações alotrópicas do oxigênio não diferem em sua composição qualitativa. A estrutura de uma molécula é refletida nas propriedades físicas e químicas das substâncias.
As quantidades de oxigênio e ozônio são as mesmas na natureza?
Uma substância cuja fórmula é O 2 é encontrada na atmosfera, hidrosfera, crosta terrestre e organismos vivos. Cerca de 20% da atmosfera é formada por moléculas diatômicas de oxigênio. Na estratosfera, a uma altitude de cerca de 12 a 50 km da superfície da Terra, existe uma camada chamada "tela de ozônio". Sua composição reflete a fórmula O 3 . O ozônio protege nosso planeta absorvendo intensamente os perigosos raios do espectro vermelho e ultravioleta do Sol. A concentração de uma substância está mudando constantemente e sua baixa concentração é de 0,001%. Assim, O 2 e O 3 são modificações alotrópicas do oxigênio, que apresentam diferenças significativas na distribuição na natureza.
Quão
O oxigênio molecular é a substância simples mais importante da Terra. É formado nas partes verdes das plantas à luz em descargas elétricas de origem natural ou artificial, a molécula de oxigênio diatômica se decompõe. A temperatura na qual o processo começa é de cerca de 2000 °C. Alguns dos radicais resultantes se combinam novamente, formando oxigênio. Algumas partículas ativas reagem com moléculas diatômicas de oxigênio. Essa reação produz ozônio, que também reage com os radicais livres de oxigênio. Isso cria moléculas diatômicas. A reversibilidade das reações leva ao fato de que a concentração de ozônio atmosférico está mudando constantemente. Na estratosfera, a formação de uma camada composta por moléculas de O 3 está associada à radiação ultravioleta do Sol. Sem esse escudo protetor, raios perigosos poderiam atingir a superfície da Terra e destruir todas as formas de vida.
Modificações alotrópicas de oxigênio e enxofre
Os elementos químicos O (Oxigênio) e S (Enxofre) estão localizados no mesmo grupo da tabela periódica, são caracterizados pela formação de formas alotrópicas. Das moléculas com diferentes números de átomos de enxofre (2, 4, 6, 8), em condições normais, a mais estável é a S8, assemelhando-se a uma coroa. O enxofre rômbico e monoclínico são construídos a partir dessas moléculas de 8 atômicas.
A uma temperatura de 119 ° C, a forma monoclínica amarela forma uma massa viscosa marrom - uma modificação plástica. O estudo das modificações alotrópicas do enxofre e do oxigênio é de grande importância na química teórica e nas atividades práticas.
Em escala industrial, as propriedades oxidantes de várias formas são usadas. O ozônio é usado para desinfetar o ar e a água. Mas em concentrações acima de 0,16 mg/m3, esse gás é perigoso para humanos e animais. O oxigênio molecular é essencial para a respiração e é usado na indústria e na medicina. Um papel importante na atividade econômica é desempenhado por alótropos de carbono (diamante, grafite, vermelho) e outros elementos químicos.
O efeito do ozônio na saúde humana é controverso. Por muitos anos, houve um profundo estudo dos efeitos do ozônio, porque o conceito de ozônio é ar não é totalmente correto. Aprenda mais sobre isso, e então você dirá com confiança se o ozônio é seu amigo ou não.
O ozônio é praticamente oxigênio, não tem sequer uma célula separada na tabela periódica. Por acaso, os átomos de oxigênio se conectaram em três, e não em dois, como de costume. Ao mesmo tempo, um físico holandês, realizando experimentos, descobriu essa discrepância. Para entender o que é ozônio, e o que é o oxigênio, vale a pena dizer com mais detalhes. O oxigênio é o ar que respiramos a cada minuto, mas o ozônio é o cheiro do ar após uma tempestade. A tempestade age dessa forma, pelo poder de seu magnetismo, forçando o oxigênio a se combinar em três átomos e, como resultado, o que acontece é o que acontece. Raramente, mas ainda assim, essa conexão ocorre sob a influência de certos compostos químicos. E embora o ozônio seja considerado e seja um componente integral do ar, a data oficial do aparecimento do ozônio é considerada 1840, o que significa que o ozônio é um componente bastante jovem do ar. Na tradução, ozônio significa cheirar, o fato de cheirar é um fato comprovado, mas é difícil falar de todo o resto, pois os cientistas não chegaram a um consenso e, infelizmente, ninguém pode dizer o que é mais prejudicial ou benéfico nisso.
Para informação, nos Estados Unidos da América, o método de terapia com ozônio está em alta demanda e, como mostram as estatísticas, esse tratamento lida com um grande número de doenças; no momento, o tratamento com ozônio também está incluído na Rússia. Mas aqui os especialistas em doenças infecciosas intervêm, dizem que um número muito grande de vírus pode entrar no corpo humano por esse método, que, como resultado, pode sofrer mutações, e isso já é grave. Mas eles não podem apoiar suas palavras com fatos. Então é muito cedo para pensar e falar sobre isso. Do tratamento com ozônio, deve-se observar o seguinte, o primeiro são os vasos. O sangue enriquecido com ozônio melhora a microcirculação nos capilares da pele, eliminando assim o inchaço e a inflamação, tanto externos quanto internos. O ozônio também tem um efeito positivo divino em todo o sistema nervoso de uma pessoa, porque não é coincidência que, depois de uma metrópole barulhenta, entrar na floresta, por exemplo, se torne incrivelmente bom fisicamente e mentalmente.
Provavelmente, não está longe o tempo em que os cientistas finalmente nos dirão se o ozônio é útil ou prejudicial, mas o primeiro provavelmente será comprovado, já que não pode haver danos do ozônio, em qualquer caso, muitos, muitos, tanto cientistas quanto pessoas comuns, estão convencidas disso, planetas que querem respirar ar limpo e saudável.
