Atomer af samme type kan være en del af forskellige stoffer. For grundstoffet betegnet med symbolet "O" (fra det latinske navn Oxygenium) kendes to simple stoffer, der er almindelige i naturen. Formlen for en af dem er O2, den anden er O3. Dette er allotropiske modifikationer af oxygen (allotroper). Der er andre forbindelser, der er mindre stabile (O4 og O8). Sammenligning af molekyler og egenskaber af stoffer vil hjælpe med at forstå forskellen mellem disse former.
Hvad er allotropiske modifikationer?
Mange kemiske grundstoffer kan eksistere i to, tre eller flere former. Hver af disse modifikationer er dannet af atomer af samme type. Videnskabsmanden J. Berzellius i 1841 var den første til at kalde et sådant fænomen allotropi. Den åbne regularitet blev oprindeligt kun brugt til at karakterisere stoffer med en molekylær struktur. For eksempel kendes to allotropiske modifikationer af oxygen, hvis atomer danner molekyler. Senere fandt forskerne ud af, at modifikationer kan være blandt krystallerne. Ifølge moderne begreber er allotropi et af tilfældene af polymorfi. Forskelle mellem former skyldes mekanismerdannelse af en kemisk binding i molekyler og krystaller. Dette træk manifesteres hovedsageligt af elementer fra gruppe 13-16 i det periodiske system.
Hvordan påvirker forskellige kombinationer af atomer stoffets egenskaber?
Allotropiske modifikationer af oxygen og ozon dannes af atomer i grundstoffet med atomnummer 8 og samme antal elektroner. Men de adskiller sig i struktur, hvilket førte til en betydelig uoverensstemmelse i egenskaberne.
| Signs | Oxygen | Ozon |
| sammensætning af molekylet | 2 oxygenatomer | 3 oxygenatomer |
| Bygning |
|
|
| Aggregeret tilstand og farve | Farveløs gennemsigtig gas eller lyseblå væske | Blå gas, blå væske, mørk lilla faststof |
| lugt | Mangler | Skarp, der minder om et tordenvejr, nyslået hø |
| Smeltepunkt (°C) | -219 | -193 |
| Kogepunkt (°C) | -183 | -112 |
|
Density (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Vandopløselighed | Lyser lidt | Bedre end oxygen |
| Reaktivitet | Under normale forholdstabil | Dekomponerer nemt for at danne ilt |
Konklusioner baseret på resultaterne af sammenligning: allotropiske modifikationer af oxygen adskiller sig ikke i deres kvalitative sammensætning. Et molekyles struktur afspejles i stoffers fysiske og kemiske egenskaber.
Er mængderne af ilt og ozon de samme i naturen?
Stof, hvis formel er O2, fundet i atmosfæren, hydrosfæren, jordskorpen og levende organismer. Omkring 20 % af atmosfæren er dannet af diatomiske iltmolekyler. I stratosfæren, i en højde af omkring 12-50 km fra jordens overflade, er der et lag kaldet "ozonskærmen". Dens sammensætning afspejles af formlen O3. Ozon beskytter vores planet ved intenst at absorbere de farlige stråler fra solens røde og ultraviolette spektrum. Koncentrationen af et stof ændrer sig konstant, og dets gennemsnitlige værdi er lav - 0,001%. Således er O2 og O3 allotrope oxygenmodifikationer, der har betydelige forskelle i fordeling i naturen.
Hvordan får man ilt og ozon?
Molekylær oxygen er det vigtigste simple stof på Jorden. Det dannes i de grønne dele af planter i lyset under fotosyntesen. Med elektriske udladninger af naturlig eller kunstig oprindelse nedbrydes det diatomiske iltmolekyle. Temperaturen, hvorved processen starter, er omkring 2000 °C. Nogle af de resulterende radikaler kombineres igen og danner ilt. Nogle aktive partikler reagerer med diatomiske molekylerilt. Denne reaktion producerer ozon, som også reagerer med frie iltradikaler. Dette skaber diatomiske molekyler. Reversibiliteten af reaktioner fører til, at koncentrationen af atmosfærisk ozon konstant ændrer sig. I stratosfæren er dannelsen af et lag bestående af O3 molekyler forbundet med ultraviolet stråling fra Solen. Uden dette beskyttende skjold kunne farlige stråler nå jordens overflade og ødelægge alle livsformer.
Allotropiske modifikationer af oxygen og svovl
De kemiske grundstoffer O (Oxygenium) og S (Svovl) er placeret i samme gruppe af det periodiske system, de er karakteriseret ved dannelsen af allotrope former. Af molekylerne med forskelligt antal svovlatomer (2, 4, 6, 8) er den mest stabile under normale forhold S8, der ligner en krone i form. Rhombisk og monoklint svovl er bygget af sådanne 8-atommolekyler.
Ved en temperatur på 119 °C danner den gule monokliniske form en brun tyktflydende masse - en plastisk modifikation. Studiet af allotropiske modifikationer af svovl og oxygen er af stor betydning i teoretisk kemi og praktiske aktiviteter.
I industriel skala bruges de oxiderende egenskaber af forskellige former. Ozon bruges til at desinficere luft og vand. Men ved koncentrationer over 0,16 mg/m3 er denne gas farlig for mennesker og dyr. Molekylær oxygen er essentiel for vejrtrækning og bruges i industri og medicin. Carbon allotroper spiller en vigtig rolle i økonomisk aktivitet.(diamant, grafit), fosfor (hvid, rød) og andre kemiske grundstoffer.
