ออกซิเจนและโอโซนทั่วไป การปรับเปลี่ยนออกซิเจนแบบ Allotropic: ลักษณะเปรียบเทียบและความสำคัญ

อะตอมชนิดเดียวกันสามารถเป็นส่วนหนึ่งของสารต่างๆ สำหรับองค์ประกอบที่แสดงด้วยสัญลักษณ์ "O" (จากชื่อภาษาละติน Oxygenium) เป็นที่ทราบกันดีว่าสารธรรมดาสองชนิดที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ สูตรหนึ่งของพวกมันคือ O 2 ส่วนที่สองคือ O 3 เหล่านี้คือออกซิเจน (allotropes) มีสารประกอบอื่นๆ ที่มีความคงตัวน้อยกว่า (O 4 และ O 8) เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างระหว่างรูปแบบเหล่านี้ การเปรียบเทียบโมเลกุลและ

การปรับเปลี่ยน?

องค์ประกอบทางเคมีหลายชนิดสามารถมีอยู่ได้สอง สามรูปแบบหรือมากกว่านั้น การปรับเปลี่ยนเหล่านี้แต่ละครั้งเกิดขึ้นจากอะตอมประเภทเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ J. Berzellius ในปี 1841 เป็นคนแรกที่เรียกปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า allotropy ความสม่ำเสมอแบบเปิดเดิมใช้เพื่อกำหนดลักษณะของสารที่มีโครงสร้างโมเลกุลเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic สองครั้งเป็นที่รู้จักกันว่าอะตอมซึ่งก่อตัวเป็นโมเลกุล ต่อมานักวิจัยพบว่าการดัดแปลงสามารถอยู่ในคริสตัลได้ ตามแนวคิดสมัยใหม่ allotropy เป็นหนึ่งในกรณีของความหลากหลาย ความแตกต่างระหว่างรูปแบบเกิดจากกลไกของการเกิดพันธะเคมีในโมเลกุลและผลึก คุณลักษณะนี้แสดงโดยองค์ประกอบของกลุ่ม 13-16 ของตารางธาตุเป็นหลัก

การรวมกันของอะตอมต่าง ๆ ส่งผลต่อคุณสมบัติของสสารอย่างไร?

การดัดแปลงออกซิเจนและโอโซนแบบ allotropic เกิดขึ้นจากอะตอมของธาตุที่มีเลขอะตอม 8 และจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน แต่โครงสร้างต่างกันซึ่งทำให้คุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมาก

การเปรียบเทียบออกซิเจนและโอโซน

ป้าย	ออกซิเจน	โอโซน
องค์ประกอบของโมเลกุล	ออกซิเจน 2 อะตอม	ออกซิเจน 3 อะตอม
โครงสร้าง
รวมรัฐและสี	ก๊าซใสไม่มีสีหรือของเหลวสีน้ำเงินซีด	ก๊าซสีน้ำเงิน ของเหลวสีน้ำเงิน ของแข็งสีม่วงเข้ม
กลิ่น	ไม่อยู่	แหลมคมชวนให้นึกถึงพายุฝนฟ้าคะนองหญ้าแห้งที่เพิ่งตัดใหม่
จุดหลอมเหลว (°C)	-219	-193
จุดเดือด (°C)	-183	-112
ความหนาแน่น	1,4	2,1
การละลายในน้ำ	ละลายน้อย	ดีกว่าออกซิเจน
กิจกรรมทางเคมี	เสถียรภายใต้สภาวะปกติ	สลายตัวเป็นออกซิเจนได้ง่าย

ข้อสรุปจากผลการเปรียบเทียบ: การดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic ไม่แตกต่างกันในองค์ประกอบเชิงคุณภาพ โครงสร้างของโมเลกุลสะท้อนให้เห็นในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของสาร

ปริมาณออกซิเจนและโอโซนในธรรมชาติเท่ากันหรือไม่?

สารที่มีสูตรคือ O2 พบได้ในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ เปลือกโลก และสิ่งมีชีวิต ประมาณ 20% ของบรรยากาศเกิดจากโมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิก ในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ระดับความสูงประมาณ 12-50 กม. จากพื้นผิวโลก มีชั้นที่เรียกว่า "ฉากกั้นโอโซน" องค์ประกอบของมันสะท้อนถึงสูตร O 3 . โอโซนปกป้องโลกของเราโดยการดูดซับรังสีที่เป็นอันตรายของสเปกตรัมสีแดงและรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์อย่างเข้มข้น ความเข้มข้นของสารเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และมีความเข้มข้นต่ำอยู่ที่ 0.001% ดังนั้น O 2 และ O 3 เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic ซึ่งมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการกระจายตามธรรมชาติ

อย่างไร

โมเลกุลออกซิเจนเป็นสารพื้นฐานที่สำคัญที่สุดบนโลก มันถูกสร้างขึ้นในส่วนสีเขียวของพืชในแสงในการปล่อยไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติหรือประดิษฐ์ โมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิกสลายตัว อุณหภูมิที่กระบวนการเริ่มต้นคือประมาณ 2000 °C อนุมูลที่เป็นผลลัพธ์บางส่วนรวมตัวกันอีกครั้ง ก่อตัวเป็นออกซิเจน อนุภาคแอคทีฟบางชนิดทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิก ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดโอโซนซึ่งทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระด้วยออกซิเจน สิ่งนี้สร้างโมเลกุลไดอะตอม ปฏิกิริยาย้อนกลับได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าความเข้มข้นของโอโซนในบรรยากาศเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ในสตราโตสเฟียร์ การก่อตัวของชั้นที่ประกอบด้วยโมเลกุล O 3 นั้นสัมพันธ์กับรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ หากไม่มีเกราะป้องกันนี้ รังสีอันตรายก็สามารถไปถึงพื้นผิวโลกและทำลายสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบได้

การดัดแปลง allotropic ของออกซิเจนและกำมะถัน

องค์ประกอบทางเคมี O (Oxygenium) และ S (กำมะถัน) อยู่ในกลุ่มเดียวกันของตารางธาตุซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการก่อตัวของรูปแบบ allotropic ของโมเลกุลที่มีจำนวนอะตอมของกำมะถันต่างกัน (2, 4, 6, 8) ภายใต้สภาวะปกติ เสถียรที่สุดคือ S8 ซึ่งมีรูปร่างคล้ายมงกุฎ กำมะถันขนมเปียกปูนและ monoclinic ถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุล 8 อะตอมดังกล่าว

ที่อุณหภูมิ 119 ° C รูปแบบ monoclinic สีเหลืองจะสร้างมวลหนืดสีน้ำตาล - เป็นการดัดแปลงพลาสติก การศึกษาการปรับเปลี่ยนกำมะถันและออกซิเจนแบบ allotropic มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านเคมีเชิงทฤษฎีและกิจกรรมภาคปฏิบัติ

ในระดับอุตสาหกรรมจะใช้คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของรูปแบบต่างๆ โอโซนใช้ในการฆ่าเชื้อในอากาศและน้ำ แต่ที่ความเข้มข้นสูงกว่า 0.16 มก./ลบ.ม. ก๊าซนี้เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ โมเลกุลออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจและมีการใช้ในอุตสาหกรรมและการแพทย์ มีบทบาทสำคัญในกิจกรรมทางเศรษฐกิจโดย allotropes ของคาร์บอน (เพชร กราไฟต์ สีแดง) และองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ

ผลกระทบของโอโซนต่อสุขภาพของมนุษย์ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ หลายปีที่ผ่านมา มีการศึกษาผลกระทบของโอโซนอย่างลึกซึ้ง เนื่องจากแนวคิดของโอโซนคืออากาศไม่ถูกต้องทั้งหมด เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ แล้วคุณจะพูดด้วยความมั่นใจว่าโอโซนเป็นเพื่อนของคุณหรือไม่

โอโซนเปรียบเสมือนออกซิเจน ไม่มีแม้แต่เซลล์ที่แยกจากกันในตารางธาตุ โดยบังเอิญ อะตอมของออกซิเจนเชื่อมต่อกันเป็นสามส่วน ไม่ใช่สองส่วนตามปกติ มีอยู่ครั้งหนึ่ง นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ที่ทำการทดลองได้ค้นพบความคลาดเคลื่อนนี้ เพื่อให้เข้าใจว่าคืออะไร โอโซนและออกซิเจนคืออะไร ควรค่าแก่การบอกรายละเอียดเพิ่มเติม ออกซิเจนคืออากาศที่เราหายใจเข้าไปทุกนาที แต่โอโซนคือกลิ่นของอากาศหลังพายุฝนฟ้าคะนอง พายุกระทำการในลักษณะนี้ โดยอาศัยอำนาจแม่เหล็กของมัน บังคับให้ออกซิเจนรวมกันเป็นสามอะตอม และด้วยเหตุนี้ สิ่งที่เกิดขึ้นจึงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้น ไม่ค่อยมี แต่การเชื่อมต่อดังกล่าวเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสารเคมีบางชนิด และถึงแม้ว่าโอโซนจะได้รับการพิจารณาและเป็นองค์ประกอบสำคัญของอากาศ แต่วันที่อย่างเป็นทางการของการปรากฏตัวของโอโซนนั้นถือเป็นปี 1840 ซึ่งหมายความว่าโอโซนเป็นส่วนประกอบที่ค่อนข้างเล็กของอากาศ ในการแปลโอโซนหมายถึงการดมกลิ่นความจริงที่ว่ากลิ่นนั้นเป็นความจริงที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว แต่เป็นการยากที่จะพูดถึงทุกสิ่งทุกอย่างเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้มีความเห็นเป็นเอกฉันท์และน่าเสียดายที่ไม่มีใครสามารถพูดได้ว่าสิ่งใดเป็นอันตรายหรือเป็นประโยชน์มากกว่า

สำหรับข้อมูลในสหรัฐอเมริกา วิธีการบำบัดด้วยโอโซนมีความต้องการสูง และตามสถิติแสดงให้เห็นว่า การรักษาดังกล่าวสามารถรับมือกับโรคได้จำนวนมาก ในขณะนี้ การบำบัดด้วยโอโซนยังรวมอยู่ในรัสเซียด้วย แต่ที่นี่ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคติดเชื้อเข้ามาแทรกแซงพวกเขากล่าวว่าไวรัสจำนวนมากสามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ด้วยวิธีนี้ซึ่งสามารถกลายพันธุ์ได้และนี่เป็นเรื่องที่ร้ายแรงแล้ว แต่พวกเขาไม่สามารถสำรองคำพูดของพวกเขาด้วยข้อเท็จจริงได้ ถ้าอย่างนั้นยังเร็วเกินไปที่จะคิดและพูดถึงมัน การบำบัดด้วยโอโซนควรสังเกตสิ่งต่อไปนี้ อย่างแรกคือ หลอดเลือด เลือดที่อุดมไปด้วยโอโซนช่วยเพิ่มการไหลเวียนของจุลภาคในเส้นเลือดฝอยของผิวหนัง ซึ่งจะช่วยขจัดอาการบวมและการอักเสบทั้งภายนอกและภายใน โอโซนยังส่งผลดีต่อระบบประสาททั้งหมดของบุคคลด้วยเพราะไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่หลังจากมหานครที่มีเสียงดังเข้าไปในป่าแล้วมันจะกลายเป็นสิ่งที่ดีอย่างไม่น่าเชื่อทั้งทางร่างกายและจิตใจ

คงจะเป็นเวลาไม่ไกลนักที่ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์จะบอกเราในที่สุดว่าโอโซนมีประโยชน์หรือเป็นอันตราย แต่อย่างแรกนั้นน่าจะได้รับการพิสูจน์แล้ว เนื่องจากไม่มีอันตรายจากโอโซน แต่อย่างใด มากมายทั้งนักวิทยาศาสตร์และ ผู้คนทั่วไปต่างเชื่อมั่นในสิ่งนี้ ดาวเคราะห์ที่ต้องการสูดอากาศบริสุทธิ์และอากาศบริสุทธิ์

2014-06-06

อธิบายลักษณะและเปรียบเทียบการดัดแปลงแบบ allotropic ของออกซิเจน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี วิธีการรับออกซิเจนและโอโซน ความสำคัญในทางปฏิบัติ ความสำคัญของชั้นโอโซนต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก

อธิบายสาระสำคัญของ allotropy;

วาดสมการและโครงร่างของความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ของปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง

ออกซิเจนและโอโซน ออกซิเจนสร้างสารอย่างง่ายสองชนิด: ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 นาย (O2) = 32 นาย (O3) = 48

ในธรรมชาติ โอโซนจะก่อตัวขึ้นในบรรยากาศจากออกซิเจนระหว่างการปล่อยไฟฟ้าด้วยฟ้าผ่า กลิ่นเฉพาะตัวของความสดชื่นที่เราสัมผัสได้หลังพายุฝนฟ้าคะนอง คือ กลิ่นของโอโซน ปรากฏการณ์ของการมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีในรูปแบบของสารอย่างง่ายสองชนิดหรือมากกว่าซึ่งแตกต่างกันในคุณสมบัติและโครงสร้างเรียกว่า allotropy และสารที่ง่ายที่สุดเรียกว่า allotropic modified (รูปแบบการดัดแปลง) ขององค์ประกอบทางเคมี

ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 เป็นการดัดแปลงแบบ allotropic ของออกซิเจนในองค์ประกอบทางเคมี

อะไรคือสาเหตุของคุณสมบัติต่าง ๆ ของการดัดแปลง allotropic คือออกซิเจนและโอโซน? คุณรู้อยู่แล้วว่าคุณสมบัติของสารถูกกำหนดโดยองค์ประกอบและโครงสร้างของสาร

ออกซิเจนและโอโซนมีองค์ประกอบเชิงคุณภาพเหมือนกัน แต่ปริมาณต่างกัน โครงสร้างโมเลกุลเดียวกัน แต่โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลต่างกัน: เส้นตรง - ในโมเลกุลออกซิเจนที่ไม่มีขั้วและเชิงมุม - ในโมเลกุลโอโซนที่มีขั้ว ดังนั้นนอกจากสารที่คล้ายคลึงกันแล้ว สารเหล่านี้มีคุณสมบัติต่างกัน

- สร้างไดอะแกรมสมดุลอิเล็กทรอนิกส์สำหรับแต่ละสมการ อธิบายว่าการมีอยู่ของแมงกานีส (IV) ออกไซด์ลอยหายไปอย่างไรในระหว่างปฏิกิริยาการสลายตัวของ H2O2 และ KClO3

ในห้องปฏิบัติการจะได้รับโอโซนในอุปกรณ์พิเศษ - เครื่องสร้างโอโซนจากออกซิเจนภายใต้การกระทำของการปล่อยไฟฟ้า (รูปที่ 36)

คุณสมบัติทางเคมีของการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic อิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงของออกซิเจนส่งผลให้เกิดคุณสมบัติการออกซิไดซ์อย่างแรงของการดัดแปลงแบบ allotropic

คุณรู้ไหมว่าออกซิเจนมีปฏิกิริยาสูง มันทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายที่สุดเพื่อสร้างออกไซด์

การใช้ออกซิเจนในระดับอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในกลางศตวรรษที่ 20 - ภายหลังการประดิษฐ์อุปกรณ์สำหรับทำให้เหลวและแยกอากาศ. เป็นสารออกซิไดซ์ ใช้ในโลหะวิทยาสำหรับการผลิตเหล็กโดยวิธีคอนเวอร์เตอร์ ตัดโลหะ ผสมกับสารประกอบอื่นๆ ที่อุดมด้วยออกซิเจนเพื่อออกซิเดชันของเชื้อเพลิงจรวด ในก๊าซผสมสำหรับหายใจระหว่างทำงานใต้น้ำ และใน ยาสำหรับการหายใจล้มเหลว

การใช้โอโซนเกิดจากปฏิกิริยาที่สูงมาก มันถูกใช้เพื่อฆ่าเชื้อน้ำดื่ม ทำความสะอาดก๊าซไอเสีย น้ำเสียอุตสาหกรรมและในประเทศ ผ้าฟอกขาว และเป็นสารออกซิไดเซอร์สำหรับเชื้อเพลิงจรวด

การกระทำทางสรีรวิทยาของ O3 ควรจำไว้ว่าพลังออกซิไดซ์ที่รุนแรงของโอโซนทำให้เกิดพิษต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช แม้แต่ความเข้มข้นของโอโซนเพียงเล็กน้อยซึ่งเกินธรรมชาติก็ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ ไอ อาเจียน เวียนศีรษะและเมื่อยล้า อาการดังกล่าวสามารถสังเกตได้ในเมืองใหญ่ ซึ่งการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ของรถยนต์ที่เพิ่มขึ้นทำให้ออกซิเจนถูกเปลี่ยนเป็นโอโซน

โอโซนถึงความเข้มข้นสูงสุดในชั้นบรรยากาศที่ระยะห่าง 23-25 ​​​​กิโลเมตรจากพื้นผิวโลกทำให้เกิดชั้นโอโซนที่เรียกว่า

ชั้นโอโซนมีบทบาทสำคัญในการรักษาชีวิตบนโลกของเรา โดยจะชะลอส่วนหนึ่งของรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช ซึ่งอาจทำให้เกิดโรคผิวหนัง (รวมถึงมะเร็ง) และส่งผลเสียต่อกระบวนการทางชีววิทยา นอกจากนี้ ร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์ ชั้นโอโซนดูดซับความร้อน รังสีอินฟราเรดของโลก และป้องกันไม่ให้เย็นลง

อย่างไรก็ตามภายใต้อิทธิพลของปัจจัยมานุษยวิทยาชั้นโอโซนได้รับการทำลายล้างทำให้เกิด "รูโอโซน" ขึ้น รู้จักสารมากมาย - สารมลพิษในชั้นบรรยากาศที่ทำลายชั้นโอโซน นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาว่าไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์อากาศยานนั้นเป็นอันตรายอย่างยิ่ง ตามระดับอิทธิพลของสารอื่น ๆ ในที่สุดก็ไม่ได้ถูกกำหนดในสภาพธรรมชาติ

การอนุรักษ์และฟื้นฟูชั้นโอโซน การระบุสาเหตุของการทำลายล้างเป็นหนึ่งในปัญหาเร่งด่วนที่สุดของมนุษยชาติที่ต้องได้รับการแก้ไข

สั้น ๆ เกี่ยวกับหลัก

ออกซิเจนสร้างการดัดแปลงแบบ allotropic สองครั้ง - ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 ซึ่งแตกต่างกันในองค์ประกอบและโครงสร้างของโมเลกุลและตามคุณสมบัติ การมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีในรูปแบบของสารอย่างง่ายสองชนิดขึ้นไป ซึ่งแตกต่างกันในคุณสมบัติและโครงสร้างเรียกว่า allotropy และสารที่ง่ายที่สุดเรียกว่า allotropic modified (รูปแบบ) ขององค์ประกอบทางเคมี การดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic - ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 - เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงซึ่งแสดงออกในปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายที่สุดและสารที่ซับซ้อนมากมาย ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาออกซิเดชันกับออกซิเจนมักเป็นออกไซด์ พลังงานออกซิไดซ์ของโอโซน O3 นั้นสูงกว่าออกซิเจน O2 ซึ่งเกิดจากการก่อตัวของอะตอมออกซิเจนที่แอคทีฟโดยเฉพาะ