Atome van dieselfde tipe kan deel van verskillende stowwe wees. Vir die element wat deur die simbool "O" (van die Latynse naam Oxygenium) aangedui word, is twee eenvoudige stowwe wat algemeen in die natuur voorkom, bekend. Die formule van een van hulle is O2, die tweede is O3. Dit is allotropiese modifikasies van suurstof (allotrope). Daar is ander verbindings wat minder stabiel is (O4 en O8). Vergelyking van molekules en eienskappe van stowwe sal help om die verskil tussen hierdie vorme te verstaan.
Wat is allotropiese modifikasies?
Baie chemiese elemente kan in twee, drie of meer vorme bestaan. Elkeen van hierdie modifikasies word gevorm deur atome van dieselfde tipe. Die wetenskaplike J. Berzellius was in 1841 die eerste wat so 'n verskynsel allotropie genoem het. Die oop reëlmaat is oorspronklik slegs gebruik om stowwe van 'n molekulêre struktuur te karakteriseer. Byvoorbeeld, twee allotropiese modifikasies van suurstof is bekend, waarvan die atome molekules vorm. Later het die navorsers gevind dat modifikasies onder die kristalle kan wees. Volgens moderne konsepte is allotropie een van die gevalle van polimorfisme. Verskille tussen vorme word deur meganismes veroorsaakvorming van 'n chemiese binding in molekules en kristalle. Hierdie kenmerk word hoofsaaklik gemanifesteer deur elemente van groepe 13-16 van die periodieke tabel.
Hoe beïnvloed verskillende kombinasies van atome die eienskappe van materie?
Allotropiese modifikasies van suurstof en osoon word gevorm deur atome van die element met die atoomgetal 8 en dieselfde aantal elektrone. Maar hulle verskil in struktuur, wat gelei het tot 'n beduidende verskil in eiendomme.
| Tekens | Suurstof | Ozone |
| samestelling van die molekule | 2 suurstofatome | 3 suurstofatome |
| Gebou |
|
|
| Aggregaat toestand en kleur | Kleurlose deursigtige gas of ligblou vloeistof | Blougas, blou vloeistof, donkerpers soliede |
| Reuk | Vermis | Skerp, herinner aan 'n donderstorm, vars gesnyde hooi |
| Smeltpunt (°C) | -219 | -193 |
| Kookpunt (°C) | -183 | -112 |
|
Density (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Wateroplosbaarheid | Effens oplos | Beter as suurstof |
| Reaktiwiteit | Onder normale toestandestabiel | Ontbreek maklik om suurstof te vorm |
Gevolgtrekkings gebaseer op die resultate van vergelyking: allotropiese modifikasies van suurstof verskil nie in hul kwalitatiewe samestelling nie. Die struktuur van 'n molekule word weerspieël in die fisiese en chemiese eienskappe van stowwe.
Is die hoeveelhede suurstof en osoon dieselfde in die natuur?
Stof waarvan die formule O2 is, gevind in die atmosfeer, hidrosfeer, aardkors en lewende organismes. Ongeveer 20% van die atmosfeer word deur diatomiese suurstofmolekules gevorm. In die stratosfeer, op 'n hoogte van ongeveer 12-50 km vanaf die aarde se oppervlak, is daar 'n laag wat die "osoonskerm" genoem word. Die samestelling daarvan word weerspieël deur die formule O3. Osoon beskerm ons planeet deur die gevaarlike strale van die rooi en ultraviolet spektrum van die son intens te absorbeer. Die konsentrasie van 'n stof verander voortdurend, en die gemiddelde waarde daarvan is laag - 0,001%. Dus, O2 en O3 is allotropiese suurstofmodifikasies wat beduidende verskille in verspreiding in die natuur het.
Hoe om suurstof en osoon te kry?
Molekulêre suurstof is die belangrikste eenvoudige stof op aarde. Dit word gevorm in die groen dele van plante in die lig tydens fotosintese. Met elektriese ontladings van natuurlike of kunsmatige oorsprong ontbind die diatomiese suurstofmolekule. Die temperatuur waarby die proses begin is ongeveer 2000 °C. Sommige van die gevolglike radikale kombineer weer en vorm suurstof. Sommige aktiewe deeltjies reageer met diatomiese molekulessuurstof. Hierdie reaksie produseer osoon, wat ook met suurstofvrye radikale reageer. Dit skep diatomiese molekules. Die omkeerbaarheid van reaksies lei daartoe dat die konsentrasie van atmosferiese osoon voortdurend verander. In die stratosfeer word die vorming van 'n laag bestaande uit O3 molekules geassosieer met ultravioletstraling van die Son. Sonder hierdie beskermende skild kan gevaarlike strale die oppervlak van die Aarde bereik en alle lewensvorme vernietig.
Allotropiese modifikasies van suurstof en swael
Die chemiese elemente O (suurstof) en S (Swael) is geleë in dieselfde groep van die periodieke tabel, hulle word gekenmerk deur die vorming van allotropiese vorms. Van die molekules met verskillende getalle swaelatome (2, 4, 6, 8), onder normale toestande, is die mees stabiele S8, wat in vorm soos 'n kroon lyk. Rombiese en monokliniese swael word uit sulke 8-atoom molekules gebou.
By 'n temperatuur van 119 °C vorm die geel monokliniese vorm 'n bruin viskose massa - 'n plastiese modifikasie. Die studie van allotropiese modifikasies van swael en suurstof is van groot belang in teoretiese chemie en praktiese aktiwiteite.
Op industriële skaal word die oksiderende eienskappe van verskeie vorme gebruik. Osoon word gebruik om lug en water te ontsmet. Maar by konsentrasies bo 0,16 mg/m3 is hierdie gas gevaarlik vir mense en diere. Molekulêre suurstof is noodsaaklik vir asemhaling en word in die industrie en medisyne gebruik. Koolstofallotrope speel 'n belangrike rol in ekonomiese aktiwiteit.(diamant, grafiet), fosfor (wit, rooi) en ander chemiese elemente.
