Átomos do mesmo tipo podem fazer parte de substâncias diferentes. Para o elemento denotado pelo símbolo "O" (do nome latino Oxygenium), são conhecidas duas substâncias simples comuns na natureza. A fórmula de um deles é O2, o segundo é O3. Estas são modificações alotrópicas do oxigênio (alótropos). Existem outros compostos menos estáveis (O4 e O8). A comparação de moléculas e propriedades de substâncias ajudará a entender a diferença entre essas formas.
O que são modificações alotrópicas?
Muitos elementos químicos podem existir em duas, três ou mais formas. Cada uma dessas modificações é formada por átomos do mesmo tipo. O cientista J. Berzellius em 1841 foi o primeiro a chamar tal fenômeno de alotropia. A regularidade aberta foi originalmente usada apenas para caracterizar substâncias de estrutura molecular. Por exemplo, são conhecidas duas modificações alotrópicas do oxigênio, cujos átomos formam moléculas. Mais tarde, os pesquisadores descobriram que as modificações podem estar entre os cristais. De acordo com os conceitos modernos, a alotropia é um dos casos de polimorfismo. As diferenças entre as formas são causadas por mecanismosformação de uma ligação química em moléculas e cristais. Esta característica é manifestada principalmente por elementos dos grupos 13-16 da tabela periódica.
Como diferentes combinações de átomos afetam as propriedades da matéria?
Modificações alotrópicas de oxigênio e ozônio são formadas por átomos do elemento com número atômico 8 e o mesmo número de elétrons. Mas eles diferem na estrutura, o que levou a uma discrepância significativa nas propriedades.
| Sinais | Oxigênio | Ozônio |
| Composição da molécula | 2 átomos de oxigênio | 3 átomos de oxigênio |
| Construção |
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| Estado e cor agregados | Gás transparente incolor ou líquido azul pálido | Gás azul, líquido azul, sólido roxo escuro |
| Cheiro | F alta | Afiado, lembrando uma tempestade, feno recém-cortado |
| Ponto de fusão (°C) | -219 | -193 |
| Ponto de ebulição (°C) | -183 | -112 |
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Densidade (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Solúvel em água | Dissolve levemente | Melhor que o oxigênio |
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Reatividade |
Em condições normaisestável | Facilmente se decompõe para formar oxigênio |
Conclusões baseadas nos resultados da comparação: as modificações alotrópicas do oxigênio não diferem em sua composição qualitativa. A estrutura de uma molécula é refletida nas propriedades físicas e químicas das substâncias.
As quantidades de oxigênio e ozônio são as mesmas na natureza?
Substância cuja fórmula é O2, encontrada na atmosfera, hidrosfera, crosta terrestre e organismos vivos. Cerca de 20% da atmosfera é formada por moléculas diatômicas de oxigênio. Na estratosfera, a uma altitude de cerca de 12 a 50 km da superfície da Terra, existe uma camada chamada "tela de ozônio". Sua composição é refletida pela fórmula O3. O ozônio protege nosso planeta absorvendo intensamente os perigosos raios do espectro vermelho e ultravioleta do sol. A concentração de uma substância está mudando constantemente e seu valor médio é baixo - 0,001%. Assim, O2 e O3 são modificações alotrópicas de oxigênio que têm diferenças significativas na distribuição na natureza.
Como obter oxigênio e ozônio?
O oxigênio molecular é a substância simples mais importante da Terra. É formado nas partes verdes das plantas à luz durante a fotossíntese. Com descargas elétricas de origem natural ou artificial, a molécula diatômica de oxigênio se decompõe. A temperatura na qual o processo começa é de cerca de 2000 °C. Alguns dos radicais resultantes se combinam novamente, formando oxigênio. Algumas partículas ativas reagem com moléculas diatômicasoxigênio. Essa reação produz ozônio, que também reage com os radicais livres de oxigênio. Isso cria moléculas diatômicas. A reversibilidade das reações leva ao fato de que a concentração de ozônio atmosférico está mudando constantemente. Na estratosfera, a formação de uma camada composta por moléculas O3 está associada à radiação ultravioleta do Sol. Sem este escudo protetor, raios perigosos podem atingir a superfície da Terra e destruir todas as formas de vida.
Modificações alotrópicas de oxigênio e enxofre
Os elementos químicos O (Oxigênio) e S (Enxofre) estão localizados no mesmo grupo da tabela periódica, são caracterizados pela formação de formas alotrópicas. Das moléculas com diferentes números de átomos de enxofre (2, 4, 6, 8), em condições normais, a mais estável é a S8, assemelhando-se a uma coroa. Enxofre rômbico e monoclínico são construídos a partir dessas moléculas de 8 átomos.
A uma temperatura de 119 °C, a forma monoclínica amarela forma uma massa viscosa marrom - uma modificação plástica. O estudo das modificações alotrópicas de enxofre e oxigênio é de grande importância em química teórica e atividades práticas.
Em escala industrial, são utilizadas as propriedades oxidantes de várias formas. O ozônio é usado para desinfetar o ar e a água. Mas em concentrações acima de 0,16 mg/m3, esse gás é perigoso para humanos e animais. O oxigênio molecular é essencial para a respiração e é usado na indústria e na medicina. Os alótropos de carbono desempenham um papel importante na atividade econômica.(diamante, grafite), fósforo (branco, vermelho) e outros elementos químicos.
