Atom daripada jenis yang sama boleh menjadi sebahagian daripada bahan yang berbeza. Untuk unsur yang dilambangkan dengan simbol "O" (dari nama Latin Oxygenium), dua bahan mudah yang biasa di alam semula jadi diketahui. Formula salah satunya ialah O2, yang kedua ialah O3. Ini adalah pengubahsuaian alotropik oksigen (alotrop). Terdapat sebatian lain yang kurang stabil (O4 dan O8). Perbandingan molekul dan sifat bahan akan membantu memahami perbezaan antara bentuk ini.
Apakah pengubahsuaian alotropik?
Banyak unsur kimia boleh wujud dalam dua, tiga atau lebih bentuk. Setiap pengubahsuaian ini dibentuk oleh atom dari jenis yang sama. Saintis J. Berzellius pada tahun 1841 adalah yang pertama memanggil alotropi fenomena sedemikian. Keteraturan terbuka pada asalnya hanya digunakan untuk mencirikan bahan struktur molekul. Sebagai contoh, dua pengubahsuaian alotropik oksigen diketahui, atom-atomnya membentuk molekul. Kemudian, para penyelidik mendapati bahawa pengubahsuaian boleh menjadi antara kristal. Menurut konsep moden, alotropi adalah salah satu kes polimorfisme. Perbezaan antara bentuk disebabkan oleh mekanismepembentukan ikatan kimia dalam molekul dan kristal. Ciri ini ditunjukkan terutamanya oleh unsur kumpulan 13-16 jadual berkala.
Bagaimanakah kombinasi atom yang berbeza mempengaruhi sifat jirim?
Pengubahsuaian alotropik oksigen dan ozon dibentuk oleh atom unsur dengan nombor atom 8 dan bilangan elektron yang sama. Tetapi ia berbeza dari segi struktur, yang membawa kepada percanggahan yang ketara dalam sifat.
| Tanda | Oksigen | Ozon |
| Komposisi molekul | 2 atom oksigen | 3 atom oksigen |
| Bangunan |
|
|
| Keadaan dan warna agregat | Gas lutsinar tidak berwarna atau cecair biru pucat | Gas biru, cecair biru, pepejal ungu tua |
| Bau | Tiada | Tajam, mengingatkan ribut petir, jerami yang baru dipotong |
| Takat lebur (°C) | -219 | -193 |
| Takat didih (°C) | -183 | -112 |
|
Ketumpatan (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Keterlarutan air | Sedikit larut | Lebih baik daripada oksigen |
| Kereaktifan | Dalam keadaan biasastabil | Mudah terurai untuk membentuk oksigen |
Kesimpulan berdasarkan hasil perbandingan: pengubahsuaian alotropik oksigen tidak berbeza dalam komposisi kualitatifnya. Struktur molekul dicerminkan dalam sifat fizikal dan kimia bahan.
Adakah jumlah oksigen dan ozon sama dalam alam semula jadi?
Bahan yang formulanya O2, terdapat di atmosfera, hidrosfera, kerak bumi dan organisma hidup. Kira-kira 20% daripada atmosfera dibentuk oleh molekul oksigen diatomik. Di stratosfera, pada ketinggian kira-kira 12-50 km dari permukaan bumi, terdapat lapisan yang dipanggil "skrin ozon". Komposisinya dicerminkan oleh formula O3. Ozon melindungi planet kita dengan menyerap sinar berbahaya dari spektrum merah dan ultraungu matahari. Kepekatan bahan sentiasa berubah, dan nilai puratanya rendah - 0.001%. Oleh itu, O2 dan O3 ialah pengubahsuaian oksigen alotropik yang mempunyai perbezaan ketara dalam pengedaran dalam alam semula jadi.
Bagaimana untuk mendapatkan oksigen dan ozon?
Oksigen molekul ialah bahan ringkas yang paling penting di Bumi. Ia terbentuk di bahagian hijau tumbuhan dalam cahaya semasa fotosintesis. Dengan nyahcas elektrik dari asal semula jadi atau buatan, molekul oksigen diatomik terurai. Suhu di mana proses bermula adalah kira-kira 2000 °C. Sebahagian daripada radikal yang terhasil bergabung semula, membentuk oksigen. Sesetengah zarah aktif bertindak balas dengan molekul diatomikoksigen. Tindak balas ini menghasilkan ozon, yang juga bertindak balas dengan radikal bebas oksigen. Ini menghasilkan molekul diatomik. Keterbalikan tindak balas membawa kepada fakta bahawa kepekatan ozon atmosfera sentiasa berubah. Di stratosfera, pembentukan lapisan yang terdiri daripada molekul O3 dikaitkan dengan sinaran ultraungu daripada Matahari. Tanpa perisai pelindung ini, sinaran berbahaya boleh sampai ke permukaan Bumi dan memusnahkan semua bentuk kehidupan.
Pengubahsuaian alotropik oksigen dan sulfur
Unsur kimia O (Oksigenium) dan S (Sulfur) terletak dalam kumpulan yang sama dalam jadual berkala, ia dicirikan oleh pembentukan bentuk alotropik. Daripada molekul dengan bilangan atom sulfur yang berbeza (2, 4, 6, 8), dalam keadaan normal, yang paling stabil ialah S8, menyerupai mahkota dalam bentuk. Sulfur rombik dan monoklinik dibina daripada molekul 8-atom tersebut.
Pada suhu 119 °C, bentuk monoklinik kuning membentuk jisim likat coklat - pengubahsuaian plastik. Kajian pengubahsuaian alotropik sulfur dan oksigen adalah sangat penting dalam kimia teori dan aktiviti praktikal.
Dalam skala industri, sifat pengoksidaan pelbagai bentuk digunakan. Ozon digunakan untuk membasmi kuman udara dan air. Tetapi pada kepekatan melebihi 0.16 mg/m3, gas ini berbahaya untuk manusia dan haiwan. Oksigen molekul adalah penting untuk pernafasan dan digunakan dalam industri dan perubatan. Alotrop karbon memainkan peranan penting dalam aktiviti ekonomi.(berlian, grafit), fosforus (putih, merah) dan unsur kimia lain.
