Նույն տեսակի ատոմները կարող են լինել տարբեր նյութերի մաս: «O» նշանով (լատիներեն Oxygenium անունից) նշանակված տարրի համար հայտնի են բնության մեջ տարածված երկու պարզ նյութեր։ Դրանցից մեկի բանաձևն է O2, երկրորդը՝ O3: Սրանք թթվածնի ալոտրոպիկ փոփոխություններ են (ալոտրոպներ): Կան այլ միացություններ, որոնք ավելի քիչ կայուն են (O4 և O8): Նյութերի մոլեկուլների և հատկությունների համեմատությունը կօգնի հասկանալ այս ձևերի միջև եղած տարբերությունը:
Ի՞նչ են ալոտրոպիկ փոփոխությունները:
Շատ քիմիական տարրեր կարող են գոյություն ունենալ երկու, երեք կամ ավելի ձևերով: Այս փոփոխություններից յուրաքանչյուրը ձևավորվում է նույն տեսակի ատոմներից: Գիտնական Ջ. Բերզելիուսը 1841 թվականին առաջինն էր, ով նման երեւույթն անվանեց ալոտրոպիա։ Բաց օրինաչափությունն ի սկզբանե օգտագործվել է միայն մոլեկուլային կառուցվածքի նյութերը բնութագրելու համար։ Օրինակ, հայտնի են թթվածնի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ, որոնց ատոմները կազմում են մոլեկուլներ։ Հետագայում հետազոտողները պարզեցին, որ բյուրեղների մեջ կարող են լինել փոփոխություններ։ Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն ալոտրոպիան պոլիմորֆիզմի դեպքերից է։ Ձևերի միջև տարբերությունները պայմանավորված են մեխանիզմներովմոլեկուլների և բյուրեղների մեջ քիմիական կապի ձևավորում. Այս հատկանիշը հիմնականում դրսևորվում է պարբերական աղյուսակի 13-16 խմբերի տարրերով։
Ինչպե՞ս են ատոմների տարբեր համակցություններն ազդում նյութի հատկությունների վրա:
Թթվածնի և օզոնի ալոտրոպային փոփոխությունները ձևավորվում են 8 ատոմային համարով և նույն թվով էլեկտրոններով տարրի ատոմներից։ Բայց դրանք տարբերվում են կառուցվածքով, ինչը հանգեցրել է հատկությունների զգալի անհամապատասխանության։
| Նշաններ | Թթվածին | Օզոն |
| Մոլեկուլի բաղադրություն | 2 թթվածնի ատոմ | 3 թթվածնի ատոմ |
| շենք |
|
|
| Ագրեգատային վիճակ և գույն | Անգույն թափանցիկ գազ կամ գունատ կապույտ հեղուկ | Կապույտ գազ, կապույտ հեղուկ, մուգ մանուշակագույն պինդ |
| Հոտ | Անհայտ կորած | Սուր, ամպրոպ հիշեցնող, թարմ կտրատած խոտ |
| Հալման կետ (°C) | -219 | -193 |
| Եռման կետ (°C) | -183 | -112 |
|
խտություն (գ/լ) |
1, 4 | 2, 1 |
| Ջրային լուծելիություն | Թեթևակի լուծվում է | Ավելի լավ, քան թթվածին |
| Ռեակտիվություն | Նորմալ պայմաններումկայուն | Հեշտությամբ քայքայվում է՝ առաջացնելով թթվածին |
Եզրակացություններ՝ հիմնված համեմատության արդյունքների վրա. թթվածնի ալոտրոպային փոփոխությունները չեն տարբերվում իրենց որակական կազմով։ Մոլեկուլի կառուցվածքն արտացոլվում է նյութերի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններում։
Թթվածնի և օզոնի քանակները բնության մեջ նույնն են:
Նյութ, որի բանաձևը O2 է, հայտնաբերվել է մթնոլորտում, հիդրոսֆերայում, երկրակեղևում և կենդանի օրգանիզմներում: Մթնոլորտի մոտ 20%-ը գոյանում է երկատոմային թթվածնի մոլեկուլներից։ Ստրատոսֆերայում երկրագնդի մակերևույթից մոտ 12-50 կմ բարձրության վրա կա մի շերտ, որը կոչվում է «օզոնային էկրան»։ Դրա կազմը արտացոլվում է O3 բանաձևով: Օզոնը պաշտպանում է մեր մոլորակը՝ ինտենսիվորեն կլանելով արևի կարմիր և ուլտրամանուշակագույն սպեկտրի վտանգավոր ճառագայթները: Նյութի կոնցենտրացիան անընդհատ փոփոխվում է, իսկ միջին արժեքը ցածր է՝ 0,001%։ Այսպիսով, O2 և O3 թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ են, որոնք ունեն էական տարբերություններ բնության մեջ բաշխվածության մեջ:
Ինչպե՞ս ստանալ թթվածին և օզոն:
Մոլեկուլային թթվածինը Երկրի վրա ամենակարևոր պարզ նյութն է: Այն առաջանում է բույսերի կանաչ հատվածներում լույսի ներքո ֆոտոսինթեզի ժամանակ։ Բնական կամ արհեստական ծագման էլեկտրական լիցքաթափումներով երկատոմային թթվածնի մոլեկուլը քայքայվում է։ Ջերմաստիճանը, որով սկսվում է գործընթացը, մոտավորապես 2000 °C է։ Ստացված ռադիկալներից մի քանիսը նորից միանում են՝ առաջացնելով թթվածին։ Որոշ ակտիվ մասնիկներ փոխազդում են երկատոմային մոլեկուլների հետթթվածին. Այս ռեակցիան առաջացնում է օզոն, որը նույնպես արձագանքում է թթվածնի ազատ ռադիկալների հետ։ Սա ստեղծում է երկատոմային մոլեկուլներ: Ռեակցիաների հետադարձելիությունը հանգեցնում է նրան, որ մթնոլորտային օզոնի կոնցենտրացիան անընդհատ փոխվում է։ Ստրատոսֆերայում O3 մոլեկուլներից բաղկացած շերտի առաջացումը կապված է Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման հետ: Առանց այս պաշտպանիչ վահանի, վտանգավոր ճառագայթները կարող են հասնել Երկրի մակերեսին և ոչնչացնել կյանքի բոլոր ձևերը:
Թթվածնի և ծծմբի ալոտրոպային փոփոխություններ
Օ (թթվածին) և S (ծծումբ) քիմիական տարրերը գտնվում են պարբերական համակարգի նույն խմբում, դրանք բնութագրվում են ալոտրոպ ձևերի առաջացմամբ։ Տարբեր թվով ծծմբի ատոմներ ունեցող մոլեկուլներից (2, 4, 6, 8) նորմալ պայմաններում ամենակայունը S8-ն է՝ իր ձևով պսակ հիշեցնող։ Ռոմբիկ և մոնոկլինիկ ծծումբը կառուցված է այդպիսի 8 ատոմ մոլեկուլներից։
119 °C ջերմաստիճանում դեղին մոնոկլինիկ ձևը ձևավորում է շագանակագույն մածուցիկ զանգված՝ պլաստիկ մոդիֆիկացում։ Ծծմբի և թթվածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների ուսումնասիրությունը մեծ նշանակություն ունի տեսական քիմիայի և գործնական գործունեության մեջ։
Արդյունաբերական մասշտաբով օգտագործվում են տարբեր ձևերի օքսիդացնող հատկություններ: Օզոնն օգտագործվում է օդը և ջուրը ախտահանելու համար։ Սակայն 0,16 մգ/մ3-ից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում այս գազը վտանգավոր է մարդկանց և կենդանիների համար: Մոլեկուլային թթվածինը անհրաժեշտ է շնչառության համար և օգտագործվում է արդյունաբերության և բժշկության մեջ: Ածխածնի ալոտրոպները կարևոր դեր են խաղում տնտեսական գործունեության մեջ։(ադամանդ, գրաֆիտ), ֆոսֆոր (սպիտակ, կարմիր) և այլ քիմիական տարրեր։
