§ 9. Поняття про алотропію.
Хімічні елементи у вільному стані існують у формі простих речовин. Так, елемент Оксиген утворює дві прості речовини — кисень О2 та озон О3.
Озон. Якщо на кисень подіяти електричним розрядом, то з'являється характерний запах свіжості —утворюється газуватий озон:
3O2 2O3
Кисень поглинає енергію і перетворюється на озон, а озон самовільно розкладається, утворюючи кисень.
Обидві прості речовини —кисень O2 і озон О3 —утво-рені одним і тим самим хімічним елементом — Оксигеном, а властивості у них різні (табл. 1).
Явище існування хімічного елемента у вигля-ді двох або кількох простих речовин, різних за властивостями і будовою, називається алотро-пією, а самі прості речовини- алотропними формами/
Кисень O2 і озон О3 —алотропні форми елемента кисню.
Оксигену.
Таблиця 1. Властивості кисню й озону
Властивості простих речовин | Прості речовини
Кисень | озон
Агрегатний стан за звичайних умов | Газ | Газ
Колір | Безбарвний | Синій
Запах | Без запаху | Різкий, своєрідний
Розчинність (у 100 об’ємах Н2О при 200С) | 3 об’єми | 49 об’ємів
Густина газу за н.у. | 1,43 г/л | 2,14 г/л
Температура кипіння | -9310С | -1120С
Температура плавлення | -2190С | -1920С
Фізіологічна дія | НеотруйнийДуже отруйний
Хімічні властивості | Окисник | Дуже сильний окисник
Реакційна здатність | Висока | Жуже висока
Підвищена окисна здатність озону (порівняно з киснем) пояснюється низькою енергією відриву атома Оксигену від молекули озону Оз, і в реакціях окиснення беруть участь саме ці атоми Оксигену.
Застосування озону зумовлене його винятковими окис-ними властивостями. Озон використовується для озонуван-ня питної води, що значно ефективніше, ніж хлорування; для знешкодження промислових стічних вод; вибілювання тканин, мінеральних масел; як дезінфікуючий засіб у меди-цині; як окисник ракетного палива.
Зверніть увагу на фізіологічну дію озону: він отруйний для людини, тварин і рослин. Невеликі концентрації озону в повітрі створюють відчуття свіжості, але вдихання повітря навіть із зовсім малою концентрацією озону викликає по-дразнення дихальних шляхів, кашель, блювоту, запаморо-чення, стомленість.
Проте озон може бути не лише шкідливим, а й корис-ним.
Роль озону в збереженні життя на Землі. Біля поверхні Землі озону мало. Його концентрація у повітрі коливається (вночі менша, вдень більша). Влітку і навесні його в повітрі у 3,5 раза більше, ніж узимку і восени. Над полярними частинами Землі вміст озону в повітрі вищий, ніж над еква-тором, в атмосфері міст —вищий, ніж у сільській місцевос-ті. З віддаленням від поверхні Землі концентрація озону збільшується і досягає максимуму на висоті 20—25 км. Там утворюється так званий озоновий шар.
Озоновий шар відіграє значну роль у збереженні життя на нашій планеті. Він затримує найбільш згубну для люди-ни, тварин і рослин частину ультрафіолетової радіації Сон-ця, яка спричинює онкологічні (ракові) захворювання шкі-ри. Окрім того, озоновий шар разом з вуглекислим газом СО2, поглинає інфрачервоне випромінювання Інфрачервоне випромінювання - це невидимі електромагнітні хвилі, що їх випромінює нагріте тіло (теплове випромінювання). Землі і тим самим запобігає її охолодженню. Так озоновий шар забез-печує збереження життя на Землі.
Виникає запитання, звідки ж береться озон в атмосфері і як саме він захищає нас.
Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця:
O2 + hv O + O
O + O2 O3
Крім того, поглинаючи променисту енергію Сонця (фотони), молекули кисню переходять у збуджений стан (помічено зірочкою) і під час дальшої взаємодії зі звичай-ним киснем також утворюють озон:
O2 + hv O2
O2 + O2 O3 + O
O + O2 O3
Озон, що утворився, огортає Землю з усіх боків. Але мо-лекули озону існують недовго. Відбувається зворотна реакція фотохімічного розкладу Фотохімічний розклад - це процес, що відбувається під впливом світла. озону, яка, власне, являє со-бою поглинання озоном фотонів:
O3 + hv O2 +O
Отже, в атмосфері існує цикл озону—збалансоване утворення і розклад його. Результатом існування цього циклу є перетворення ультрафіолетового випромінювання Сонця на теплову енергію. Але для нас головна «заслуга» озону полягає в тому, що він, «жертвуючи собою», поглинає ультрафіолетове випромінювання і тим самим не допускає високоенергетичні фотони Сонця до Землі.
Озоновий шар не є стабільним. Він може самовільно то збільшуватись, то зменшуватись над певною місцевістю по кілька разів на рік. Під впливом природних факторів (фото-хімічного розкладу, виверження вулканів, значного перемі-щення великих повітряних мас), а більшою мірою під впли-вом забруднення навколишнього середовища він зазнає руйнування, внаслідок чого утворюються так звані «озонові дірки», які збільшують ультрафіолетове навантаження на все живе на Землі.
Причиною техногенного Техногенний - той, що пов’язаний з виробничою діяльністю людини. руйнування озонового шару є забруднення атмосфери оксидами нітрогену, наявність яких у 20 разів збільшує токсичність озону. Так, масове викидан-ня в атмосферу вихлопних газів реактивних літаків, що містять оксиди нітрогену, руйнує озоновий шар. Окрім того, використання хлоро- і флуоровмісних речовин (фрео-нів) у холодильних машинах також спричинює руйнування озонового шару. Адже фреони, якщо потрапляють в атмос-феру, реагують лише з озоном, бо відносно інших речовин вони інертні. Внаслідок цього над місцевістю може утвори-тися «озонова дірка».
Над Україною (окрім південної частини) загальний вміст озону за останні 20 років зменшився на 6 %, і утворилася аномальна Аномальний - той, що відхилений від норми. зона. Вам про це слід пам'ятати! Особливо небезпечна «озонова дірка» влітку. У цей період дуже потер-пають очі, тому треба користуватися сонцезахисними окулярами. Варто утримуватися і від загару, щоб не зашкодити шкірі.
Алотропія кисню й озону зумовлена різною кількістю атомів
