Озон (хімічний елемент): властивості, формула, позначення

Вкрай цінними для всього людства властивостями володіє такий газ, як озон. Хімічний елемент, яким він утворений, - це кисень О. Насправді, озон Про₃ - одна з аллотропних модифікацій оксигена, що складається з трьох формульних одиниць (Оdivide-Оdivide-О). Перше і більш відоме з`єднання - це сам кисень, точніше газ, який утворений двома його атомами (О = О) - О₂.

Аллотропия - це здатність одного хімічного елемента утворювати ряд різних за властивостями простих з`єднань. Завдяки їй людство вивчило і використовує такі речовини, як алмаз і графіт, моноклинная і ромбічна сірка, кисень і озон. Хімічний елемент, що має таку здатність, не обов`язково обмежений тільки двома модифікаціями, у деяких їх більше.

Історія відкриття з`єднання

Складова одиниця багатьох органічних і мінеральних речовин, в тому числі і такого як озон - хімічний елемент, позначення якого О - оксиген, в перекладі з грецького «oxys» - кислий, і «gignomai» - народжувати.

Вперше нову аллотропную модифікацію кисню під час дослідів з електричними розрядами виявив в 1785 році голландець Мартін ван Марун, його увагу привернув специфічний запах. А століттям пізніше француз Шенбейн відзначив присутність такого ж після грози, в результаті чого газ був названий «пахне». Але вчені кілька обманулись, вважаючи, що їх нюх Учуять сам озон. Запах, який вони відчували, належав органічним сполукам, окисленим при взаємодії з Про₃, так як газ дуже реакционноспособен.

Електронна будова

Один і той же структурний фрагмент мають О2 і О3 - хімічний елемент. Озон має більш складну будову. У кисні ж все просто - два атоми оксигена з`єднані подвійним зв`язком, що складається з - і pi - складової, згідно валентності елемента. Про₃ має кілька резонансних структур.

Кратна зв`язок з`єднує два кисню, а третій має одинарну. Таким чином, внаслідок міграції pi - складової, в загальній картині три атоми мають полуторное з`єднання. Цей зв`язок коротше, ніж одинарна, але довше, ніж подвійна. Імовірність циклічності молекули проведені вченими експерименти виключають.

Методи синтезу

Для утворення такого газу, як озон, хімічний елемент оксиген повинен знаходитися в газоподібному середовищі у вигляді окремих атомів. Такі умови створюються при зіткненні молекул кисню О₂ з електронами під час електричних розрядів або іншими частками з великою енергією, а також при його опроміненні ультрафіолетом.

Левова частка від загальної кількості озону в природних умовах атмосфери утворюється фотохімічним способом. Людина воліє в хімічній діяльності використовувати інші методи, такі як, наприклад, електролітичний синтез. Він полягає в тому, що у водне середовище електроліту поміщають платинові електроди і пускають струм. Схема реакції:

Н₂О + О₂ - Про₃ + Н₂ + е^-

Фізичні властивості

Кисень (О) - складова одиниця такої речовини як озон - хімічний елемент, формула якого, а також відносна молярна маса вказані в таблиці Менделєєва. Утворюючи Про₃, оксиген набуває властивостей, що кардинально відрізняються від властивостей Про₂.

Газ блакитного кольору - це звичайний стан такого з`єднання, як озон. Хімічний елемент, формула, кількісні характеристики - все це визначили при ідентифікації та вивченні даного речовини. Температура кипіння для нього -111,9 ° C, зріджений стан має темно-фіолетовий окрас, при подальшому зниженні градуса до -197,2 ° C починається плавлення. У твердому агрегатному стані озон набуває чорний колір з фіолетовим відливом. Розчинність його в десять разів перевищує цю властивість кисню О₂. При самих незначних концентраціях у повітрі відчувається запах озону, він різкий, специфічний і нагадує запах металу.

Хімічні властивості

Дуже активним, з реакційною точки зору, є газ озон. Хімічний елемент, який його утворює - це кисень. Характеристики, що визначають поведінку озону у взаємодії з іншими речовинами, - це висока окислююча здатність і нестійкість самого газу. При підвищених температурах він розкладається з небувалою швидкістю, процес прискорюють і каталізатори, такі як оксиди металів, хлор, діоксид азоту та інші. Властивості окислювача притаманні озону завдяки особливостям будови молекули і рухливості одного з атомів оксигена, який отщепляя, перетворює газ в кисень: Про₃ - Про₂ + О ·

Оксиген (цеглинка, з якої побудовано молекули таких речовин, як кисень і озон) - хімічний елемент. Як пишеться в рівняннях реакції - О ·. Озон окисляє всі метали, за винятком золота, платини і його підгрупи. Він реагує з газами, що знаходяться в атмосфері - оксидами сірки, азоту та іншими. Не залишаються інертними і органічні речовини, особливо швидко йдуть процеси розривів кратних зв`язків через утворення проміжних сполук. Вкрай важливо, що продукти реакцій є нешкідливими для навколишнього середовища і людини. Це вода, кисень, вищі оксиди різних елементів, окисли вуглецю. У взаємодію з озоном не вступають бінарні сполуки кальцію, титану і кремнію з киснем.

Застосування

Основна область, де застосовується «пахне» газ - це озонування. Подібний метод стерилізації набагато ефективніше і безпечніше для живих організмів, ніж дезінфекція хлором. При очищенні води озоном не відбувається утворення токсичних похідних метану, заміщених небезпечним галогеном.

Все частіше такий екологічний метод стерилізації знаходить застосування в харчовій галузі промисловості. Озоном обробляють холодильне обладнання, складські приміщення для продуктів, з допомогу нього проводять усунення запахів.

Для медицини дезінфікуючі властивості озону також незамінні. Їм знезаражують рани, фізіологічні розчини. Озонують венозну кров, а також «пахне» газом лікують ряд хронічних захворювань.

Знаходження в природі та значення

Проста речовина озон - елемент газового складу стратосфери, області навколоземного простору, розташованої на відстані близько 20-30 км від поверхні планети. Виділення цього з`єднання відбувається під час процесів, пов`язаних з електричними розрядами, при зварюванні, роботі апаратів ксерокса. Але саме в стратосфері утворюється і містить 99% від загальної кількості озону, що знаходиться в атмосфері Землі.

Життєво важливим виявилося присутність газу в навколоземному просторі. Він утворює в ньому так званий озоновий шар, який захищає все живе від смертельного ультрафіолетового випромінювання Сонця. Як не дивно, але нарівні з величезною користю, сам газ небезпечний для людей. Підвищення концентрації озону в повітрі, яким дихає людина, шкідливо для організму, внаслідок його крайній хімічної активності.