Взаємодія озону та кисню один з одним. Подібності та відмінності

Озон – алотропна форма кисню. Алотропія – існування однієї й тієї ж хімічного елемента як двох і простіших речовин. В даному випадку і озон (O3) та кисень (O₂) утворені хімічним елементом О.

Отримання озону з кисню

Як правило, вихідною речовиною для одержання озону виступає молекулярний кисень (O₂), а сам процес описується рівнянням 3O₂ → 2O₃. Ця реакція ендотермічна і легко оборотна. Для усунення рівноваги у бік цільового продукту (озону) застосовуються певні заходи.

Один із способів одержання озону – використання дугового розряду. Термічна дисоціація молекул різко зростає із зростанням температури. Так, за Т=3000К — вміст атомарного кисню становить ~10 %. Температуру кілька тисяч градусів можна отримати за допомогою дугового розряду. Однак при високій температурі озон розкладається швидше за молекулярний кисень. Щоб запобігти цьому, можна змістити рівновагу, спочатку нагріваючи газ, а потім різко його охолодивши. Озон в даному випадку - проміжний продукт при переході суміші O₂+O до молекулярного кисню.

Максимальна концентрація O₃, Яку можна отримати при такому способі виробництва, досягає 1%. Цього достатньо більшості промислових цілей.

Окисні властивості озону

Озон — потужний окислювач, набагато реакційніший у порівнянні з двоатомним киснем. Окислює майже всі метали та багато неметалів з утворенням кисню:

Озон може брати участь у реакціях горіння, температура горіння при цьому вище, ніж при горінні в атмосфері двоатомного кисню:

Корисні посилання

• Архів проектів
• Бібліотека
• Захист озонового шару
• Заходи
• Сектор піноматеріалів
• День захисту озонового шару
• Новини
• Холодильний сектор
• Навчання
• Нормативна база
• Утилізація
• Контакти

Урок 16. Кисень та озон

В уроці 16 «Кисень та озон» з курсу «Хімія для чайників» ми розглянемо кисень як хімічний елемент та як просту речовину; дізнаємося про історію його відкриття; з'ясуємо, що таке озон і які властивості він має.

Історично так склалося, що хімічний елемент та одна з простих речовин, утворених атомами цього елемента, мають загальну назву. кисень. Оскільки між цими поняттями існує принципова різниця, слід чітко розрізняти, про що йдеться — про кисень як про хімічний елемент або про просту речовину.

Кисень як хімічний елемент

Найпершим хімічним елементом, вивчення якого ми приступаємо, є кисень. Як ви знаєте, хімічний знак кисню — О. Відносна атомна маса кисню дорівнює 16:

Пізніше ви дізнаєтеся, яка будова має атом кисню і чим він відрізняється від інших атомів хімічних елементів.

Коли говорять про кисень як хімічний елемент, то мають на увазі атоми кисню. Наприклад: "До складу багатьох складних речовин входить кисень", "Масова частка кисню в глюкозі дорівнює 53,3%". У цих прикладах йдеться про атоми кисню (О), які поряд з атомами інших хімічних елементів входять до складу складних речовин, отже, у разі йдеться про кисні як про хімічному елементі.

Кисень як проста речовина

Проста речовина кисень існує у вигляді молекул. Молекула кисню складається з двох атомів хімічного елемента кисню (мал. 73), тому хімічна формула кисню як простої речовини — O₂.

Оскільки відносна атомна маса кисню дорівнює 16, то відносна молекулярна маса простої речовини кисню дорівнює:

Отже, молярна маса кисню дорівнює:

Як у всіх газів, молярний обсяг кисню за нормальних умов дорівнює:

Коли говорять про кисень як про просту речовину, то мають на увазі речовину, що має формулу₂. Наприклад: "Залізні вироби швидко іржавіють в атмосфері вологого кисню", "Для горіння деревини необхідний кисень". У цих прикладах йдеться про речовину, що має формулу₂.

Історія відкриття кисню

Історія відкриття найважливішого для людини газу була довгою та заплутаною. Вперше про відкриття кисню було повідомлено 1774 р. англійським хіміком Дж. Прістлі. Він отримав його під час нагрівання речовини HgO. Однак Дж. Прістлі на той час не зрозумів, що він отримав нову газоподібну речовину, і вважав її різновидом повітря. Ще раніше у 1772 р. кисень був отриманий К. Шееле, але повідомлення про це він опублікував лише у 1777 р.

У 1774 р. Дж. Прістлі повідомив про свої результати великому французькому хіміку А. Лавуазьє. Він тут же почав свої досліди і вже в 1775 р. зробив в Академії наук доповідь «Мемуар про природу речовини, що з'єднується з металами під час прожарювання і збільшує їх вагу».

Походження назви "кисень" пов'язане з утворенням кислот в результаті розчинення у воді деяких складних речовин, що містять атоми цього елемента. А. Лавуазьє вважав, що кисень - це обов'язкова складова частина всіх кислот, що він "народжує" кислоти. Щоб наголосити на цьому, А. Лавуазьє в 1779 р. назвав цей газ «що породжує кислоти», або скорочено. киснем.

Озон

Крім кисню, існує ще одна проста речовина, молекули якої складаються тільки з атомів кисню. Це озон, молекула якого містить три атоми кисню (рис. 74), його формула -₃.

За нормальних умов озон є газом з різким дратівливим запахом. Він дуже токсичний для всіх живих організмів і тому використовується замість хлору для знезараження води.

Невеликі кількості озону утворюються повітря під час грози, і навіть у результаті взаємодії смоли хвойних дерев із киснем. Озон має згубну дію на бактеріїтому лісове повітря (особливо в хвойних лісах) має цілющу дію.

У невеликих кількостях озон утворюється також під час роботи копіювальних апаратів та лазерних принтерів. Використовувати такі прилади слід тільки в приміщеннях, що добре провітрюються.

У верхніх шарах атмосфери Землі (висота приблизно 30—40 км) існує озоновий шар. Озон, що міститься в ньому, утворюється з кисню під впливом сонячного випромінювання. Деякі компоненти цього випромінювання є згубними для живих організмів і рослин на нашій планеті, а озоновий шар поглинає їх. Якби не було озонового шару, то життя на Землі поступово припинилося б.

Багато вчених вважають, що речовини, що утворюються в процесі виробничої діяльності, руйнують озоновий шар. Це перш за все фреони - з'єднання, що використовуються в холодильних установках та дезодорантах, викиди реактивних літаків та ракет. Потрапляючи в озоновий шар, ці речовини призводять до зменшення його товщини або навіть розриву цього шару - утворення так званих озонових дірок. Внаслідок утворення та збільшення розмірів озонових дірок можуть настати серйозні екологічні катастрофи.

Застосування кисню

Кисень дуже широко застосовується у народному господарстві. На малюнку 75 наведено основні сфери застосування кисню. Головними споживачами кисню є металургійна промисловість (виплавка сталі), космічна техніка (окислювач ракетного палива), процеси обробки металів (зварювання та різання металів).

Короткі висновки уроку:

1. Хімічний елемент кисень утворює дві прості речовини - кисень О₂ та озон О₃.
2. Коли говорять про кисень як про хімічний елемент, мають на увазі атоми кисню.
3. Коли говорять про кисень як про просту речовину, мають на увазі речовину, що складається з молекул і має формулу₂.

Сподіваюся урок 16Кисень та озон» був зрозумілим та пізнавальним. Якщо у вас виникли запитання, пишіть їх у коментарі.