Алотропія. Алотропні видозміни Оксигену та Карбону.

Алотропія – явище утворення кількох простих речовин одним хімічним елементом.

Прості речовини, утворені тим самим елементом. Називаються алотропними видозмінами цього елемента.

Оксиген утворює дві алотропні видозміни – кисень та озон.

Кисень – безбарвний газ, трохи важчий за повітря, без запаху, дуже погано розчиняється у воді.

Озон – це газ синього кольору, майже в 1,7 рази важчий за повітря, має різкий дратівний запах. Назва походить від грецького озейн – «запах». Значно краще, ніж кисень, розчиняється у воді. Токсичний, надзвичайно сильний окисник.

У природі озон утворюється з кисню під час грозових розрядів, а на висоті 10-30 км – під дією ультрафіолетового випромінювання.

3 О₂ → 2 О₃

Він затримує шкідливе для людини ультрафіолетове випромінювання Сонця, поглинає інфрачервоні промені Землі, перешкоджаючи її остиганню.

Молекула озону нестійка, досить легко розпадається:

2 О₃ → 3 О₂

Озон значно сильніший окисник, ніж навіть кисень. Він окиснює чимало речовин, які не окиснює кисень, наприклад срібло та ртуть:

8 Ag + 2 O₃→ 4Ag₂O+ O2

Виявляють озон за посинінням вологого йодкрохмального індикаторного папірця. Під дією озону калій йодид окиснюється з утворенням йоду, який і дає синє забарвлення з крохмалем:

2 KI + O₃ + H₂O → 2 KOH + I₂ + O₂

Озон використовують для очищення питної води, дезінфекції повітря. Повітря хвойних лісів корисне, тому що озон утворюється в процесі окиснення смоли хвойних дерев.

Карбон утворює дві найбільш відомі алотропні модифікації – алмаз і графіт. Аморфний вуглець – деревне вугілля та сажа.

Алмаз – найтвердіший з усіх мінералів. Густина ρ = 3,5 г/см³. Чисті алмази безбарвні та прозорі. Кристалічна гратка алмаза – атомна. Чотири однакові електронні хмари спрямовані до вершин тетраедра.

Алмаз крихкий і розколюється від удару. Проводить тепло, але не проводить електричного струму. Не діють на алмаз кислоти й луги. При нагріванні до 1200 °С (без доступу повітря) перетворюється на графіт.

Графіт – сірий, масний на дотик, крихкий, має металевий блиск, ρ = 2,2 г/см³, м’який, після тертя ним об папір залишає сірі смуги.

Кристал графіту побудований із плоских сіток атомів Карбону, що розташовуються один над одним.

Графіт добре проводить тепло, має близьку до металів електропровідність.

Деревне вугілля утворюється в результаті нагрівання деревини без доступу повітря. Рихлий чорний продукт, зберігає структуру деревини.

Сажа – продукт неповного згоряння органічних сполук.

Поширення неметалічних елементів у природі.

Сульфур:

• вільна кристалічна сірка

• у вигляді солей (MgSO₄ , Na₂SO₄ та ін.) міститься у водах Світового океану

• міститься у живих організмах (білки)

Найважливіші природні сполуки Сульфуру:

FeS – пірит

CuSO₄ · 5H₂O –мідний купорос

PbS – свинцевий блиск

Na₂SO₄ · 10H₂O – глауберова сіль

Cu₂S – мідний колчедан

CaSO₄ · 2H₂O – гіпс

ZnS – цинкова обманка

Нітроген:

• у вигляді простої речовини азот N₂ входить до складу повітря (78% об’єму)

• міститься у живих організмах (білки, амінокислоти)

• входить до складу мінералів у вигляді солей (NaNO₃ – чилійська селітра)

Фосфор:

• у земній корі ( апатит [Ca₅X(PO₄)₃] (X – F^- , Cl^- , OH^- ), фосфорит Ca₃(PO₄)₂ )

• у живих організмах (білки нервової та мозкової тканин, кістки, зуби)

Карбон:

• у вільному стані у вигляді вугілля, алмаза, графіту

• карбонові ланцюги є основою органічних речовин (тканини живих організмів та продукти їх руйнування: вугілля, нафта, газ)

• мінерали (CaCO₃ – кальцит: крейда, мармур, вапняк)

• у вигляді солей у природній воді (Ca(HCO₃)₂ , Mg(HCO₃)₂)

• вуглекислий газ CO₂ міститься у атмосфері

Силіцій:

• основний елемент земної кори (силікатні породи, пісок – SiO₂)