Бір типті атомдар әртүрлі заттардың бөлігі болуы мүмкін. «O» таңбасымен белгіленген элемент үшін (латынша Oxygenium атауынан) табиғатта кең таралған екі қарапайым зат белгілі. Олардың біреуінің формуласы O2, екіншісі O3. Бұл оттегінің аллотропты модификациялары (аллотроптар). Тұрақтылығы төмен басқа қосылыстар бар (O4 және O8). Заттардың молекулалары мен қасиеттерін салыстыру осы формалар арасындағы айырмашылықты түсінуге көмектеседі.
Аллотропты модификациялар дегеніміз не?
Көптеген химиялық элементтер екі, үш немесе одан да көп формада болуы мүмкін. Бұл түрлендірулердің әрқайсысы бір типті атомдар арқылы түзіледі. Мұндай құбылысты алғаш рет аллотропия деп атаған ғалым Й. Берзеллиус 1841 ж. Ашық заңдылық бастапқыда тек молекулалық құрылымдағы заттарды сипаттау үшін ғана қолданылған. Мысалы, оттегінің екі аллотропиялық модификациясы белгілі, олардың атомдары молекулалар құрайды. Кейінірек зерттеушілер модификациялар кристалдар арасында болуы мүмкін екенін анықтады. Қазіргі концепциялар бойынша аллотропия полиморфизм жағдайларының бірі болып табылады. Формалар арасындағы айырмашылықтар механизмдер арқылы туындайдымолекулалар мен кристалдарда химиялық байланыстың түзілуі. Бұл ерекшелік негізінен периодтық жүйенің 13-16 топтарының элементтері арқылы көрінеді.
Атомдардың әртүрлі комбинациялары заттың қасиеттеріне қалай әсер етеді?
Оттегі мен озонның аллотропты модификациялары атомдық нөмірі 8 және электрондар саны бірдей элемент атомдары арқылы түзіледі. Бірақ олар құрылымы жағынан ерекшеленеді, бұл қасиеттерде айтарлықтай сәйкессіздікке әкелді.
| Белгілер | Оттегі | Озон |
| Молекуланың құрамы | 2 оттегі атомы | 3 оттегі атомы |
| Ғимарат |
|
|
| Жиынтық күйі мен түсі | Түссіз мөлдір газ немесе бозғылт көк сұйықтық | Көк газ, көк сұйықтық, қою күлгін қатты |
| Иіс | Жоқ | Өткір, найзағайды еске түсіретін, жаңа шабылған шөп |
| Балу температурасы (°C) | -219 | -193 |
| Қайнау температурасы (°C) | -183 | -112 |
|
Тығыздық (г/л) |
1, 4 | 2, 1 |
| Суда ерігіштігі | Аздап ериді | Оттегіден жақсы |
| Реактивтілік | Қалыпты жағдайлардатұрақты | Оттегі түзу үшін оңай ыдырайды |
Салыстыру нәтижелеріне негізделген қорытынды: оттегінің аллотропиялық модификациялары сапалық құрамы бойынша ерекшеленбейді. Молекуланың құрылымы заттардың физикалық және химиялық қасиеттерінде көрінеді.
Табиғатта оттегі мен озонның мөлшері бірдей ме?
Формула O2 болатын зат, атмосферада, гидросферада, жер қыртысында және тірі организмдерде кездеседі. Атмосфераның шамамен 20% екі атомды оттегі молекулаларынан тұрады. Стратосферада жер бетінен шамамен 12-50 км биіктікте «озон экраны» деп аталатын қабат бар. Оның құрамы O3 формуласымен көрсетіледі. Озон күннің қызыл және ультракүлгін спектрінің қауіпті сәулелерін қарқынды сіңіру арқылы планетамызды қорғайды. Заттың концентрациясы үнемі өзгеріп отырады, ал оның орташа мәні төмен – 0,001%. Осылайша, O2 және O3 табиғатта таралуында айтарлықтай айырмашылықтары бар аллотропты оттегі модификациялары болып табылады.
Оттегі мен озонды қалай алуға болады?
Молекулалық оттегі – жердегі ең маңызды қарапайым зат. Фотосинтез кезінде жарықта өсімдіктердің жасыл бөліктерінде түзіледі. Табиғи немесе жасанды электр разрядтары кезінде екі атомды оттегі молекуласы ыдырайды. Процесс басталатын температура шамамен 2000 °C. Алынған радикалдардың бір бөлігі қайтадан қосылып, оттегі түзеді. Кейбір белсенді бөлшектер екі атомды молекулалармен әрекеттеседіоттегі. Бұл реакция озон шығарады, ол да оттегінің бос радикалдарымен әрекеттеседі. Бұл екі атомды молекулаларды жасайды. Реакциялардың қайтымдылығы атмосфералық озон концентрациясының үнемі өзгеріп отыруына әкеледі. Стратосферада O3 молекулаларынан тұратын қабаттың пайда болуы Күннен келетін ультракүлгін сәулеленумен байланысты. Бұл қорғаныс қалқаны болмаса, қауіпті сәулелер жер бетіне жетіп, барлық тіршілік формаларын жоюы мүмкін.
Оттегі мен күкірттің аллотропты модификациялары
Химиялық элементтер O (Oxygenium) және S (Kükürt) периодтық жүйенің бір тобында орналасқан, олар аллотропты формалардың түзілуімен сипатталады. Күкірт атомдарының әртүрлі саны бар молекулалардың (2, 4, 6, 8) қалыпты жағдайда ең тұрақтысы пішіні тәжге ұқсайтын S8 болып табылады. Ромбтық және моноклиндік күкірт осындай 8 атомды молекулалардан жасалған.
119 °C температурада сары моноклиникалық пішін қоңыр тұтқыр массаны құрайды - пластикалық модификация. Күкірт пен оттегінің аллотропты түрлендірулерін зерттеу теориялық химия мен практикалық қызметте үлкен маңызға ие.
Өнеркәсіптік масштабта әртүрлі формадағы тотықтырғыш қасиеттері қолданылады. Озон ауа мен суды залалсыздандыру үшін қолданылады. Бірақ 0,16 мг/м3 жоғары концентрацияда бұл газ адамдар мен жануарлар үшін қауіпті. Молекулярлық оттегі тыныс алу үшін өте маңызды және өнеркәсіпте және медицинада қолданылады. Экономикалық қызметте көміртегі аллотроптары маңызды рөл атқарады.(алмас, графит), фосфор (ақ, қызыл) және басқа химиялық элементтер.
