Кислород и озон в химии: молекулярная формула, различие и сходства по свойствам, физические, биологические свойства и химическая активность озона и кислорода. Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве

Кислород и озон в химии: молекулярная формула, различие и сходства по свойствам, физические, биологические свойства и химическая активность озона и кислорода. Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве Кислород
Содержание
  1. Аллотропия серы
  2. Аллотропия углерода
  3. Аллотропия фосфора
  4. Аллотропные видоизменения кислорода | презентация к уроку по химии (9 класс) на тему: | образовательная социальная сеть
  5. Атомарный кислород, озон и влияние на человека: озон после грозы в лесу, видео неумывакин
  6. Как образуется аллотропные модификации серы
  7. Как различить кислород и озон химическим путем: признаки
  8. Кислород, водород, озон: аллотропные модификации
  9. Красный фосфор
  10. Найдите состав смеси кислорода и озона: формула
  11. Образование аллотропии олова
  12. Образование озона
  13. Общая характеристика кислорода и озона: таблица
  14. Озон — это аллотропная модификация кислорода?
  15. Озон и кислород в химии: молекулярная формула, химические, физические, биологические вредные и полезные свойства
  16. Озон распадается на кислород через сколько времени: как быстро это происходит?
  17. Получение
  18. Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве
  19. Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях — кислород в озон: реакция, уравнение
  20. Свойства графита
  21. Сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона?
  22. Сколько озона в кислороде, сколько атомов кислорода находится в молекуле озона?
  23. Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность: по водороду, гелию, при температуре «0°с»
  24. Сходства молекул озона и кислорода: свойства
  25. Физические свойства
  26. Физические химические свойства озона
  27. Химические свойства
  28. Чему равна относительная плотность смеси кислорода и озона?

Аллотропия серы

Аллотропия серыЭлементная сера существует в виде нескольких аллотропных форм. При температуре ниже 95,6°С устойчивой является ромбическая сера, для которой характерна высокая растворимость в неполярных органических растворителях, например в сероуглероде CS2.

Плотность этой формы равна 2,07 г/см3. Кристаллы ромбической серы построены из восьми атомных молекул S8, имеющих форму короны (рис. 5).

Рис. 5. Строение кольцевых молекул S8

Изменение вязкости жидкой серы в зависимости от температурыВ интервале температур 95,6÷119,3°С (темп, пл.) устойчива моноклинная или призматическая сера. Ее плотность составляет 1,96 г/см3.

Кристаллы моноклинной и ромбической серы отличаются взаимной ориентацией молекул S8. Переход ромбической серы в моноклинную может занимать от нескольких минут до нескольких часов.

При быстром нагреве ромбическая сера не успевает полностью перейти в моноклинную и плавится при 112,8°C.

Есть еще две аллотропные модификации серы, нерастворимые в сероуглероде.

Это пластичная и пурпурная сера; первая получается при быстром охлаждении расплава серы, а вторая — при быстром охлаждении ее паров, нагретых до высокой температуры.

Рис. 6. Изменение вязкости жидкой серы в зависимости от температуры

Аллотропия углерода

Аллотропия углеродаСуществуют три аллотропных модификации углерода: алмаз, графит и карбин. Другие хорошо известные формы углерода — сажа, кокс, древесный и каменный уголь — представляют собой аморфные образования с графитоподобной структурой.

Алмаз — это бесцветное полимерное тело, превосходящее по твердости все известные вещества. Каждый атом углерода образует четыре одинаковые ковалентные связи, направленные из центра правильного тетраэдра к его вершинам.

В такой трехмерной структуре нельзя выделить какие-либо отдельные группы атомов; все атомы совершенно равноценны.

Поскольку на образование химических связей затрачиваются все наружные электроны атомов углерода, кристалл алмаза является изолятором.

Алмазы встречаются чаще всего в виде октаэдров с округленными плоскостями (рис. 13). Благодаря высокой светопреломляющей способности они переливаются всеми цветами радуги.

Окрашенные за счет посторонних примесей голубые и розовые алмазы в природе очень редки. Зато черные непрозрачные кристаллы (карбонадо), обладающие повышенной твердостью, составляют около половины всех добываемых алмазов.

Кристаллическая решетка идеального графита
Рис. 18. Кристаллическая решетка идеального графита

Рис. 14. Структура графита

Алмазы находят самое различное применение. Наиболее крупные и красивые кристаллы дополнительно шлифуют и под названием «бриллианты» используют для изготовления дорогих украшений.

Масса бриллиантов выражается в каратах; один карат равен 0,2 г. Самый крупный из когда-либо найденных алмазов, до того как он был распилен на более мелкие куски, весил 2024 карата.

Крупные бриллианты очень часто оставляли за собой в истории кровавый след самых различных преступлений.

Драгоценные камни выкрадывали из сокровищниц и, чтобы обмануть охрану и назойливых сыщиков, глотали бриллианты, прятали их в складки одежды, зашивали в мышцы своего тела и, наконец, часто теряли. Так, например, бесследно исчез один из крупнейших алмазов «Великий могол» (280 карат).

Аллотропия фосфора

Атомы фосфора могут образовывать двухатомные, четырех атомные и полимерные молекулы. Двухатомные молекулы аналогичны по своему электронному строению молекулам азота:

Они существуют при температурах выше 1000°C. В жидком состоянии, в растворе, а также в парах ниже 1000°C устойчивы четырехатомные молекулы Р4, имеющие форму тетраэдра (рис. 10).

Каждый атом фосфора в такой молекуле связан ковалентными связями с тремя другими атомами и имеет неподеленную пару электронов.

Строение молекул Р4Рис. 10 . Строение молекул Р4

Конденсируясь, пары фосфора образуют белый фосфор — воскообразное бесцветное вещество, растворимое в сероуглероде, бензоле, диэтиловом эфире и некоторых других органических жидкостях; его плотность 1,828 г/см3, темп. пл. 44,1 °С, темп. кип. 280,5 °С.

Белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой расположены тетраэдрические молекулы Р4. Поскольку связи Р—Р в молекулах Р4 довольно легко рвутся, белый фосфор является исключительно реакционноспособным веществом.

При температуре, близкой к 40°С, он самопроизвольно воспламеняется на воздухе, образуя густой белый «дым» оксида Р2О5:

Р4  5O2 = 2Р2O5   Q

Медленное окисление белого фосфора (например, под водой) сопровождается характерным свечением — фосфоресценцией.

Желтоватая окраска, появляющаяся при его длительном хранении, объясняется постепенным превращением белого фосфора в красный.

Этот переход ускоряется под действием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, а также в присутствии катализатора — молекулярного иода I2.

Структура черного фосфораРис. 11 . Структура черного фосфора

Аллотропные видоизменения кислорода | презентация к уроку по химии (9 класс) на тему: | образовательная социальная сеть

Слайд 1

Учитель химии МБОУ Богатищевская СОШ Притуло Т.В. Аллотропные видоизменения кислорода

Слайд 2

Аллотропия . Аллотропные модификации кислорода . История открытия кислорода и озона. Нахождение в природе . Строение молекулы . Физические свойства. Химические свойства. Получение в природе . Значение кислорода и озона в природе . Проверь себя. Литература . Оглавление

Слайд 3

Способность атомов одного элемента образовывать несколько простых веществ. Аллотропия (от греческих слов allos – другой и tropos – образ, способ)

Слайд 4

Аллотропные модификации кислорода. О 2 кислород (простое вещество) К. В. Шееле 1772 г. Дж. Пристли 1774 г. А. Лавуазье 1777г. «рождающий кислоты» О 3 озон (простое вещество) Х. Ф. Шёнбейн 1839 г. «пахнущий»

Слайд 5

1772 год. Карл Вильгельм Шееле (шведский учёный) хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух — не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным». Однако приоритет открытия кислорода принадлежит Джозефу Пристли, который описал его в 1774 г. независимо от Шееле. ( 1742–1786 ) В 1777 г. был опубликован труд Шееле «Химический трактат о воздухе и огне».

Слайд 6

1774 год. Джозеф Пристли , изучая состав воздуха, пытался выяснить, какие его составляющие могут выделиться из химических веществ при их нагревании. Нагревая оксид ртути (II), он получил газ и назвал его «дефлогистированным воздухом». Исследуя свойства полученного газа, Пристли обнаружил, что зажженная свеча горела в нем ослепительно ярко и что он поддерживает дыхание. (1733-1804) Прибор для получения кислорода ( Д.Пристли ) Позднее А.Лавуазье назвал этот газ кислородом.

Слайд 7

Впервые количественный состав воздуха установил французский ученый Антуан Лоран Лавуазье ( 177 5 г . ) По результатам своего известного 12-дневного опыта он сделал вывод, что весь воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота, неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Ученый предложил «жизненный воздух» переименовать в « кислород », поскольку при сгорании в кислороде большинство веществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в « азот », т.к. он не поддерживает жизнь, вредит жизни. ( 1743-1794 ) Опыт Лавуазье

Слайд 8

Впервые озон обнаружил в 1785 голландский физик М. ван Марум по характерному запаху (свежести) и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Однако как новое вещество он описан не был, ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».

Слайд 9

( 1799 – 1868 ) Кристиан Фридрих Шёнбей Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 г., вошёл в словари в конце 19-ого века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 г .

Слайд 10

Нахождение в природе. О 2 Воздух – 21% по объёму 23% по массе. О 3 Атмосфера (верхний слой) – озоновый экран Земли.

Слайд 11

О 2 О 3 О = О неполярная полярная M r = 32 M r = 48 устойчив неустойчив Строение молекулы.

Слайд 12

Физические свойства. Свойства(н.у.) Кислород Озон Агрегатное состояние газ газ Цвет бесцветный голубой Запах без запаха запах свежести Плотность 1,43 г / л 2,14 г / л Растворимость в воде малораство -рим хорошо растворим Токсичность нетоксичен токсичен

Слайд 13

Химические свойства О 2 Сильный окислитель, но не окисляет Au и Pt, окисляет многие металлы, образуя оксиды. 2Cu O 2 = 2CuO Взаимодействует со всеми неметаллами, кроме галогенов, за исключением F S O 2 = SO 2 Горение сложных веществ: 2H 2 S 3O 2 = 2H 2 O 2SO 2 О 3 Очень сильный окислитель, более реакционноспособнее, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия). 2Ag O 3 = Ag 2 O O 2 (комнатная температура) Окисляет многие неметаллы. C 2O 3 = CO 2 2O 2 Окисление сложных веществ 2KI O 3 H 2 O = 2KOH I 2 O 2

Слайд 14

Получение в природе. О 2 6СО 2 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 6О 2 Процесс фотосинтеза. О 3 3О 2 ⇄ 2О 3 Грозовые разряды.

Слайд 15

Значение кислорода и озона в природе. О 2 дыхание (животные) О 2 гемоглобин Н 2 О СО 2 хлорофилл фотосинтез (растения) Равновесие всего живого в природе. О 3 Озоновый слой поглощает солнечные излучения, губительные для всего живого на ЗЕМЛЕ. О П А С Н О !!! «озоновые дыры»

Слайд 16

Спасибо за внимание!

Атомарный кислород, озон и влияние на человека: озон после грозы в лесу, видео неумывакин

Озон после грозы в лесу
Озон после грозы в лесу

Атомарный кислород имеет просто удивительные свойства, мало того что он способен стимулировать работу мозга и помогает снять усталость, так еще и выводит из похмелья уничтожая ядовитый алкоголь в организме. Но это еще не все, вот еще влияние атомарного кислорода на человека:

  • Он способен повышать работоспособность и тонус организма, а также омолаживать кожу. Естественно, благодаря этому будет улучшаться внешний вид.
  • Уничтожает старые клетки и участвует в создание новых.
  • Корректирует резонансную частоту клеток, поддерживая иммунную систему при этом управляя практически всеми параметрами организма.
  • Также он используется для текстурирования полимеров и делает их способными срастаться с костью. Полимеры обычно отталкивают клетки костной ткани, но химически активный элемент создает фактуру, усиливающую адгезию.

Это обуславливает еще одну пользу, которую приносит атомарный кислород – лечение заболеваний опорно-двигательной системы. Озон также может быть полезным:

  • Способен подавлять вирусы ( фактически уничтожать).
  • Также он укрепляет иммунную систему, нормализует давление.
  • Оздоравливает и омолаживает клетки.

После грозы в лесу можно также наблюдать озон. Вам будет пахнуть свежестью, воздух будет с синевой и чистым. Это отличная озонотерапия, которая очень полезна и необходима для организма.

Итак, теперь понятно, что озонотерапию можно получить в лесу после грозы. Но где взять атомарный кислород? Самое интересное то, что перекись водорода является источником атомарного кислорода. Впервые об этом на широкую публику начал говорить профессор Неумывакин.

Как образуется аллотропные модификации серы

Рассмотрим превращения, происходящие с серой при постепенном повышении температуры выше температуры ее плавления.

В интервале от t°пл до 155° C в расплаве присутствуют в основном молекулы S8. Эти сравнительно небольшие и почти сферические частицы легко смещаются друг относительно друга, благодаря чему вязкость жидкой серы при этих температурах сравнительно невелика (рис. 6).

Начиная со 155—159°C происходит процесс полимеризации — кольца (S8) разрываются и соединяются в длинные цепи:

Образующиеся цепочки скручиваются, переплетаются и утрачивают способность свободно перемещаться с повышением температуры концентрация полимерных цепочек возрастает, а их средняя длина увеличивается.

Расплав серы становится все более вязким, а его цвет изменяется от оранжево-желтого до темно-коричневого. При 187— 195°с вязкость серы достигает наибольшего значения.

Ее не удается даже вылить из сосуда. Максимальная длина цепочек соответствует молекулярной массе 3•107 у. е., что составляет около миллиона атомов серы.

С увеличением температуры выше 200°C полимерные цепочки начинают постепенно уменьшаться и вязкость серы понижается.

Если такой расплав вылить в холодную воду, образуется пластичная сера. Она имеет аморфную структуру и не растворяется в CS2.

Пластичная сера очень быстро превращается в ромбическую модификацию.

При обычном давлении сера кипит при 444°C; образующиеся пары содержат циклические молекулы S8. с увеличением температуры появляются частицы с меньшей массой: S6, S4, S2.

Изменение состава молекул вызывает постепенное обесцвечивание паров серы. Выше 900°C в парах присутствуют только двухатомные молекулы S2.

Они представляют собой электронные аналоги молекул O2 и содержат два неспаренных электрона:

Выше 1500°C молекулы S2 начинают диссоциировать на отдельные атомы

S2  Q⇄ S  S

Как различить кислород и озон химическим путем: признаки

Отличия кислорода и озона химическим путем
Отличия кислорода и озона химическим путем

Если сравнивать физические свойства кислорода и озона, то стоит отметить, что эти газы различаются по плотности, температурам плавления и кипения. Озон хорошо растворяется в H2O в отличии от кислорода. Но как различаются эти вещества химическим путем? Вот основные отличительные признаки:

  • Озон активнее кислорода. Например, при реакции с серебром, озон легко реагирует, а кислород не будет соединяться даже при высоких температурах.
  • Но при этом и озон и кислород одинаково хорошо реагируют с металлами.
  • При поглощении энергии, реакция идет при прохождении электрического разряда через кислород, например, во время вспышки молнии. Обратная реакция будет при обычных условиях, т.к. озон является неустойчивым веществом.
  • В атмосфере озон будет разрушен под воздействием газов, которые попадают в этот слой. Например, в следствии техногенной деятельности людей, фреон разрушает озон.
  • Озон имеет резкий запах, а кислород не пахнет. 
  • Озон тяжелый, кислород легче. 
  • Еще один отличительный метод: реакция озона с пастором иодида талия KI. Озон является сильнейшим окислителем, и поэтому он легче, чем кислород. Он выполняет окисление иодида в растворе до иода.

Вот, к примеру, уравнение реакции озона с серебром: 6Ag O3=3Ag2O.

Кислород, водород, озон: аллотропные модификации

Кислород, водород, озон: аллотропные модификации
Кислород, водород, озон: аллотропные модификации

Аллотропными модификациями кислорода являются двухатомный О2 и трехатомный озон О3. Само явление аллотропии представляет здесь два отличающихся состава молекул простого вещества. Оба являются газами при нормальной температуре и давлении.

  • Кислород в виде дирадикала содержит два неспаренных электрона.
  • Озон менее стабилен чем О2, из-за более слабых общих ковалентных связей и быстрее распадается.
  • Его распад обусловлен поглощением ультрафиолетового излучения, что защищает Землю от пагубного солнечного излучения.

Водород существует в двух аллотропных формах атомарный водород Н и двухатомный водород Н2. У самого водорода есть еще один вид аллотропии. Он связан с различной ориентацией ядерных спинов в молекуле. В молекуле пара-водорода спины направлены в различные стороны, а в молекуле орто-водорода направлены в одну сторону.

Красный фосфор

Красный фосфор получают из белого, нагревая последний до 275—340°С без доступа воздуха. Он гораздо устойчивее, чем белый фосфор: не растворяется ни в одном из известных растворителей и не воспламеняется при нагревании на воздухе до 240°С.

В зависимости от условий получаются различные формы красного фосфора. Его цвет может меняться от темно-коричневого до красного или фиолетового; плотность изменяется в интервале 2,0—2,4 г/см3, а температура плавления — от 585 до 600°С.

Красный фосфор построен из длинных цепей, в которых каждый атом связан с тремя другими соседними атомами:

На концах макромолекул находятся атомы кислорода галогенов или группы ОН.

При 500—600°С полимер начинает медленно разлагаться и испаряться, причем образующиеся пары содержат тетраэдрические молекулы Р4.

Найдите состав смеси кислорода и озона: формула

Состав смеси кислорода и озона: формула
Состав смеси кислорода и озона: формула

Кислород и озон — это два вещества, но при этом элемент — один. Исторически так сформировалось , что химический элемент и одно из элементарных веществ, сформированных атомами этого элемента, имеют общее название — кислород. Поскольку между этими понятиями существует принципиальная разница, следует четко различать, о чем идет речь — о кислороде, как о химическом элементе или о простом веществе.

  • Простое вещество кислород существует в виде молекул. Молекула кислорода состоит из двух атомов химического элемента кислорода, поэтому химическая формула кислорода как простого вещества — O2.
  • Кроме кислорода, существует еще одно простое вещество, молекулы которого состоят только из атомов кислорода. Это озон, молекула которого содержит три атома кислорода, его формула — О3.

Также стоит отметить следующее:

  1. Химический элемент кислород образует два простых вещества — кислород О2 и озон О3.
  2. Если речь идет о кислороде, как о химическом элементе, подразумевают атомы кислорода О.
  3. Когда же о нем говорят как о простом веществе, подразумевают вещество состоящее из молекул и имеющее формулу О2.

Запомните:xO2 yO3 — формула соединения кислорода и озона.

Образование аллотропии олова

На морозе оловянные предметы покрываются серыми пятнами, затем превращаются в порошок. Разрушение кристаллической структуры связано с изменением плотности при переходе белого олова (7,3 г/см3) в серое (5,8 г/см3).

Остановить начавшийся на холоду процесс разрушения белого олова невозможно, поэтому он получил название «оловянная чума».

История с оловянными пуговицами, которые растрескались от жестоких морозов на шинелях наполеоновских солдат во время их отступления из Москвы, является одним из примеров такого аллотропного перехода.

Аналогичный случай произошел в 1912 г. во время полярной экспедиции Скотта. Припой на баках с топливом, которое везли с собой участники этой экспедиции, содержал очень много олова и при низкой температуре быстро разрушился.

Горючее вытекло и залило запасы пищи, что послужило причиной трагической гибели экспедиции.

Статья на тему Аллотропия химических элементов

Образование озона

Образование озона наблюдается во всех химических процессах, сопровождающихся выделением атомного кислорода, а также при действии на молекулярный кислород быстрых электронов и протонов, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей.

Его возникновение можно изобразить в виде схемы:

или суммарно:

3О2 = 2О3 — Q

В природе озон образуется при грозовых разрядах и в процессе окисления некоторых смол.

На высоте 10—30 км над поверхностью Земли имеется тонкий слой озона, обеспечивающий возможность биологической жизни на Земле.

Он задерживает идущее от Солнца жесткое ультрафиолетовое излучение и отражает инфракрасные лучи Земли, препятствуя ее охлаждению.

Молекула озона имеет угловую форму и небольшой дипольный момент:

Поскольку молекулы O3 обладают относительно большой массой и сложным строением, озон характеризуется более высокими температурами кипения и плавления, чем кислород.

Этим же объясняется интенсивная окраска жидкого и твердого озона и его хорошая растворимость в воде.

Общая характеристика кислорода и озона: таблица

Данные по химическим веществам бывает нужны для подготовки к экзамену, при выполнении домашнего задания в школе по химии в старших классах или для общего развития. Ниже вы найдете таблицу с общей характеристикой кислорода и озона.

ХарактеристикаКислородОзон
1ФормулаО2О3
2Систематическое наименованиеДикислородТрикислород
КлассификацияПростое веществоПростое вещество
3Кто открылДжозеф ПристлиМартин Ван Марум
4Когда открыли1 августа 1774 года1785 года
Количество молекул2 атома кислорода3 атома кислорода
5Молекулярная масса1616
6Молярная масса3248
7Заряд ядра88
8ЦветБез цветаГолубой
а) жидкий видСветло — голубойИндиго
б) твёрдый видСветло — синийТёмно — синий
9СостояниеГазГолубой ядовитый газ
а) твёрдый видкристаллыкристаллы
10ЗапахБез запахаРезкий, но приятный (как после грозы)
11Растворимость в воде1,4г/л1,06г/л
Биологическая активностьВ пределах нормыСильный антисептик
12В природеВ атмосфере и гидросфереОзоновый слой стратосферы
Роль в природеДыхание, гниение горениеЗащищает Землю от УФ-лучей Солнца
13Физические свойстваТяжелее воздухаТяжелее воздуха
14Химические свойстваРеакция окисленияРеакция окисления (сильный окислитель)
15t кипения-182,96С-111,9С
16t плавления-218,35С-197,2С
17БезопасностьНе токсиченТоксичен

Озон — это аллотропная модификация кислорода?

Озон
Озон

Одной из аллотропных модификаций кислорода является озон Оз. По своим свойствам озон сильно отличается от кислорода — имеет более высокие температуры плавления и кипения, обладает резким запахом отсюда его название. Аллотропную модификацию кислорода — озон Оз, как очень сильный окислитель используют для дезинфекции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды.

Вообще, существует несколько известных аллотропов кислорода. Наиболее известным из них является молекулярный кислород (O2), присутствующий на значительных уровнях в атмосфере Земли и также известный как диоксиген или триплетный кислород.

  • Трехатомный кислород (озон, О3), очень реактивный аллотроп кислорода, который разрушителен к материалам, таким как резина и ткани.
  • Также он может повреждать ткани легкого у человека.
  • Следы этого вещества можно обнаружить в виде острого, хлороподобного запаха. Например, от электрических двигателей, лазерных принтеров, и копировальных аппаратов.
  • Озон термодинамически неустойчив к более распространенной диоксигенной форме.
  • Образуется в результате реакции O2 с атомарным кислородом, образующимся при расщеплении O2 УФ- излучением в верхних слоях атмосферы.
  • Озон поглощает ультрафиолет и функционирует как щит для биосферы от мутагенного и других повреждающих эффектов солнечного УФ-излучения.

Озон образуется вблизи поверхности Земли в результате фотохимической дезинтеграции диоксида азота, например, из выхлопных газов автомобилей. Приземный озон является загрязнителем воздуха. Это особенно вредно для пожилых людей, детей и людей с заболеваниями сердца и легких, такими как эмфизема, бронхит и астма.

Озон и кислород в химии: молекулярная формула, химические, физические, биологические вредные и полезные свойства

Озон и кислород в химии
Озон и кислород в химии

Озон и кислород в химии являются аллотропными видоизменениями одного и того же химического элемента.

  • Молекулярная формула кислорода состоит из двух атомов кислорода и при написании отображается как О2.
  • В состав озона входит три молекулы кислорода, и химическая формула записывается как О3.

Оба этих химических вещества в нормальных условиях являются газами. Кислород не имеет цвета, а вот озон видим по голубизне, а также ощутим органами обоняния и может быть идентифицирован по неприятному запаху.

Существенные отличия веществ:

  • Плотность — у озона в 1,5 раза выше, чем у кислорода.
  • Еще значительные отличия, если анализировать физические свойства, наблюдаются при сравнении температур плавления и кипения этих элементов.
  • Для кислорода температурные показатели этих процессов соответствуют 218 и 183 градусам Цельсия.
  • Для озона температурные параметры аналогичных процессов ниже, и соответствуют 197 и 112 градусам по шкале Цельсия.

Если говорить о химических свойствах стоит отметить следующее:

  • Химическая активность озона выше, чем у сравниваемого с ним химического вещества.
  • Разложение озона сопровождается появлением атомарного кислорода, который более активно реагирует с иными веществами.

На примере химической реакции высокую активность озона можно продемонстрировать при помощи его реакции с серебром. Это происходит по следующей формуле:

Реакция кислорода с серебром аналогичным образом протекать не будет. Биологические вредные и полезные свойства этих веществ:

  • Кислород является источником для жизни живых существ. Есть в атмосферном слое, гидросфере, в составе органических веществ и живых организмов.
  • Озон вреден для человека. Но в небольших количествах полезен, например, когда он присутствует в воздухе после грозы или озонотерапия.

В атмосфере озоновый слой защищает все живое от воздействия УФ-лучей.

Озон распадается на кислород через сколько времени: как быстро это происходит?

Озон распадается на кислород через время
Озон распадается на кислород через время

Молекула озона неустойчивая. При контакте с воздухом отщепляет один атом кислорода, и озон способный быстро превращаться в обычный кислород. Озон распадается на кислород через сколько времени: как быстро это происходит?

  • Попадание озона в воздух является безопасным для человечества в пределах до 0,0001мг/л.
  • В воздухе при нормальных условиях через 10-15 минут концентрация озона уменьшается, образуя кислород и воду.
  • В лабораторных условиях при температуре воздуха 20 градусов время полураспада озона составляет три дня.
  • При температуре 120°C время полураспада 1,5 часа, а при 250°C возможно явление за 1,5 секунды.
  • Чем холоднее температура, тем дольше период распада.
  • Скорость полураспада зависит от влажности воздуха, количества озона и состава контактирующих химических элементов и главным фактором есть температура воздуха.

Период полураспада озона на кислород:

  • -50°С — 3 месяца
  • -35°С — 18 дней
  • -25°С — 8 дней

Распад озона ускоряется благодаря присутствию катализаторов активного угля или металлов на основе марганца и меди. Благодаря такому составу, озон легко превращается в кислород при попадании в атмосферу.

Получение

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 МПа. Важнейшим лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей.

Небольшие количества кислорода можно также получать взаимодействием раствора перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода. Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной и азотной технологий.

2KMnO4 → K2MnO4  MnO2  O2↑

В лабораторных условиях получают также каталитическим разложением пероксида водорода Н2О2:

2Н2О2 → 2Н2О  О2↑


Катализатором является диоксид марганца (MnO2) или кусочек сырых овощей (в них содержатся ферменты, ускоряющие разложение пероксида водорода).

Кислород можно также получить каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:

2KClO3 → 2KCl  3O2↑


Катализатором также выступает MnO2.

Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве

Получение озона из кислорода — озонотерапия
Получение озона из кислорода — озонотерапия

Очищенный воздух пропускают сквозь особую камеру, где под действием волнового облучения молекула воздуха разделяется на атомы. В результате этого появляется озон и сливается атомы озона и молекулы воздуха. Так выполняется получение озона из кислорода. Озон сопровождается выделением кислорода.

Также химический элемент можно получить при помощи электролиза:

  • Этот способ используется очень редко.
  • Выход полученного озона составляет лишь малую долю по массе.
  • Естественно, этого мало для действенной чистки в ряде многих аспектов.
  • При помощи такого метода воду можно распределять гигантскими порциями озона.
  • Можно делать важные сосредоточении озона в воде ввиду отсутствия потерь, связанных с недостающим переносом массы озона из газа в раствор, свойственных для области получения озона облучением или же электросинтезом.

Еще несколько важных моментов при применении озона:

  • Озон можно получить электрическим разрядом. Этот способ применяют редко.
  • В народном хозяйстве озон получил широкое распространение во многих отраслях: пищевых, сельских и других. Активно используется для хранения мяса, рыбы, молочных и других продуктов питания.
  • Применение озона также широко распространилось и повседневной жизни человека: для стерилизации, отбеливания бумаги и масел.
  • В медицине озон используют для проведения озонотерапии.
  • В сельском хозяйстве, как добавку в корм.
  • В быту — для хранения овощей и фруктов.

Ионизаторы — это современные устройства, которые часто используют дома, для очищения воздуха.

Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях — кислород в озон: реакция, уравнение

Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях
Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях

Озон образуется при многих процессах: разложение перекисей, окислительный процесс фосфора и так далее. В промышленности он может быть получен при помощи электрического разряда из воздуха. При облучении воздуха большим УФ-излучением, также выделяется озон. Это же самое происходит и в атмосфере, где под действием солнечных лучей, выделяется и удерживается озоновый слой.

Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях не выполняется. Это можно делать только в лаборатории. Реакция кислорода в озон может происходит при таких процессах:

  • Электролиз — в качестве электролита используется крепкий р-р хлорной кислоты. Температуры низкие — это поможет увеличить производительность аппарата, в котором происходит процесс.
  • Химические реакции при окислении. Озон может образовываться при окислении, но в небольших количествах. Например, при окислении пинена (компонента скипидара) кислородом. В результате получается озон.
  • Реакция с серной кислотой. Получить небольшое кол-во озона можно, если к 0,25 г перманганата калия добавить несколько капель серной кислоты. Получится реакция с выделением озона.
  • Вот уравнение: 2КМnO4 Н2SO4 3O2 = К2SO4 2МnO2 3O3↑ Н2O.
  • Реакция с охлажденной серной кислотой и пероксидом бария. Из-за такого взаимодействия также получится озон. Ниже опубликовано уравнение этой реакции.

При всех этих способах превращения кислорода вместе с другими веществами в озон, производимых в температуре, близкой к обычным показателям, характерным является низкий выход газа — не более 15%. Это объясняется неустойчивостью соединений.

Свойства графита

Важным свойством графита является его способность образовывать слоистые соединения при воздействии паров элементов и соединений. При этом кристалл графита сохраняет свою форму, но сильно набухает, расширяясь в направлении, перпендикулярном слоям.

При нагревании графита с расплавами цезия, рубидия или калия образуются графитиды, в которых атомы щелочных металлов занимают пространство между отдельными слоями (рис. 15).

Подобные соединения представляют собой очень реакционноспособные вещества медно-красного цвета. Они самовоспламеняются на воздухе, а с водой реагируют со взрывом.

Графит, из которого удалены примеси газообразных веществ, может поглощать фтор с образованием вещества состава CFх (где х≤1). Расстояние между слоями увеличивается при этом до 0,82 нм, а электропроводность и характерный блеск графита постепенно исчезают.

При окислении графита азотной кислотой получается бензолгексакарбоновая кислота С6(СООН)6. Если ее нагреть с известью, то образуется бензол. Это доказывает, что структура отдельных ячеек слоя графита близка к структуре молекул бензола.

Под действием сильных окислителей, например смеси HNO3 H2SO4 в присутствии хлората калия КСlO3, графит переходит в «графитовую кислоту».

В процессе реакции между слоями внедряются атомы кислорода; графит набухает, а его цвет изменяется от зеленого до коричневого. На концах отдельных слоев появляются карбоксильные группы —СООН.

Сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона?

МолекулаозонасостоиттолькоизтрехатомовкислородаиимеетхимическуюформулуО3. Дажесистематическоенаименованиеунеготрикислород. Двесвязи «О-О»вмолекулеозонаимеютравнуюдлину1,278А ирасполагаютсяподуглом.

Озонсостоитиздвухатомовкислорода, имеющихдвойнуюковалентнуюсвязьиодинизэтихатомовимеетобщуюковалентнуюсвязьсдругиматомомкислорода. Этоделаетозонреактивным, онлегкоразлагаетсясобразованиемгазообразногокислорода.

Теперь вы знаете, сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона. 

Сколько озона в кислороде, сколько атомов кислорода находится в молекуле озона?

Озон и кислород в химии
Озон и кислород в химии

В чистом виде озон является голубым газом с очень резким запахом. Сколько озона в кислороде, сколько атомов кислорода находится в молекуле озона? Молекула озона может быть представлена такими способами:

  • Структуры слева есть резонансными.
  • Каждая из этих фигур есть только чертежом молекулы, она не существует в реальности, такой как изображена на схеме.
  • Настоящая молекула представляет что-то среднее между структурами слева и структурой справа.

Озон — это аллотроп кислорода. Он получается в процессе соединения трех атомов кислорода. Атомы кислорода выделяют озон и кислород. Молекулярный озон и кислород состоят из одних и тех же атомов, но являются разными веществами. Это явление называется аллотропией. Количество атомов кислорода в озоне также равно 3.

Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность: по водороду, гелию, при температуре «0°с»

Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность
Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность

Плотность газов для простоты использования соотносят с плотностью водорода, ведь он — самый легкий газ и при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. имеет плотность 0,0899 кг/м3.

Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность. Сама по себе относительная плотность является безразмерной величиной, так как она определяется отношением двух величин с одинаковой размерностью.

  • Кислород имеет относительную плотность по водороду: 1,42904:0,0899=15,9011.
  • Озон имеет относительную плотность по водороду: 2,220:0,0899=24,6941.

Аналогично определяется относительная плотность газов и по гелию. Для этого вычисляем отношение молярных масс газов.

  • Кислород имеет относительную плотность по гелию: DHe(O2)=32:4=8.
  • Озон имеет относительную плотность по гелию: DHe(O3)=48:4=22.

Относительная величина показывает, во сколько раз плотность одного газа больше плотности другого. В последнем случае относительная плотность озона по гелию равна 22. Очевидно, что озон тяжелее гелия в 22 раза.

Сходства молекул озона и кислорода: свойства

Озон и кислород в химии
Озон и кислород в химии

Химический элемент кислород может находиться в виде трех аллотропных модификаций:

  • Кислород О2
  • Озон О3
  • Нестойкий тетракислород О4

Вот свойства и сходства молекул озона и кислорода:

  • Это простые вещества, состоящие из одного элемента.
  • Они являются газообразными веществами, но различаются по плотности, температуре плавления и кипения.
  • Кислород — бесцветный газ, не имеет запаха и не ядовит.
  • Озон — имеет в разных концентрациях цвет от темно-синего до фиолетового, запах резкий. В малых дозах не ядовит, с повышением дозы растет токсичность.
  • Окисляют простые вещества. Озон более сильный окислитель.

Температура горения при участии озона выше, чем в атмосфере кислорода.

Физические свойства

При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.


При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (темп. кипения −182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Твердый кислород (темп. плавления −218,79 °C) — синие кристаллы. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 К; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53° .β-О2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Å, α=46,25°.

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:δ-О2 интервал температур до 300 К и давление 6-10 ГПа, оранжевые кристаллы;ε-О2 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от темно красного до чёрного, моноклинная сингония;

Физические химические свойства озона

Озон является неустойчивым соединением и при большой концентрации способен распадаться со взрывом. Он обладает гораздо более высокой окислительной способностью, чем молекулярный кислород.

Так, уже при обычных условиях озон окисляет серебро, ртуть и многие другие вещества:

8Ag 2O3= 4Ag2O O2

Для качественного обнаружения озона обычно пользуются его реакцией с иодидом калия:

2KI O3  Н2O = I2  2КОН О2

С молекулярным кислородом О2 эта реакция не идет. Существует и другой, более простой и оригинальный метод качественного определения озона, основанный на его способности быстро разрушать резину.

Если тонкую резиновую полоску натянуть в озонированном воздухе, она разрывается в течение нескольких секунд.

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:4K  O2 → 2K2O2Sr  O2 → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:2NO  O2 → 2NO2

Окисляет большинство органических соединений:CH3CH2OH  3O2 → 2CO2  3H2O

При определенных условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:CH3CH2OH  O2 → CH3COOH  H2O


Кислород не окисляет Au и Pt, галогены и инертные газы.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления −1.— Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:2Na  O2 → Na2O2

— Некоторые окислы поглощают кислород:2BaO  O2 → 2BaO2

— По принципам горения, разработанным А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется перекись водорода:H2  O2 → H2O2

Надпероксиды имеют степень окисления −1/2, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O2-). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре:Na2O2  O2 → 2NaO2

Озониды содержат ион O3- со степенью окисления −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:КОН(тв.)  О3 → КО3  КОН  O2

Ион диоксигенил O2 имеет степень окисления 1/2. Получают по реакции:PtF6  O2 → O2PtF6

Фториды кислородаДифторид кислорода, OF2 степень окисления 2, получают пропусканием фтора через раствор щелочи:2F2  2NaOH → OF2  2NaF  H2O

Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления 1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C.

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получаются смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2.

Чему равна относительная плотность смеси кислорода и озона?

Относительная плотность озона в этой смеси определяется отношением молярной массы О3 к молярной массе О2.  Эта величина является постоянной и выводится из закона Авогадро.

  • Первое следствие этого закона гласит, что молярные объемы всех газов одинаковы, следовательно, отношение молярных масс кислорода и озона также равны этой постоянной.
  • Молярная масса газов (г/моль = кг/кмоль) находится в таблице.
Таблица молярной массы газов
Таблица молярной массы газов

Для получения ответа на поставленный вопрос, надо поделить молярную массу озона на молярную массу кислорода и получается (48:32) 1,5. В итоге получается, что относительная плотность озона по кислороду равна 1,5.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий