3. Загальна характеристика Оксигену і Сульфуру. Оксиген

Б удова атома Оксигену

Електронна конфігурація

Можливі ступені окиснення -2 -1 0 +1 +2 +4 Приклади H2O H2O2 O2 O2F2 OF2 O3(OO2)

Ізотопи: ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O

Поширення в природі.

Оксиген – найпоширеніший елемент у природі. Входить до складу води, багатьох мінералів і гірських порід, а також органічних речовин і живих організмів. Половина маси земної кори припадає на Оксиген.

Оксиген утворює дві алотропні модифікації – кисень O₂ та озон O₃ .

Явище існування хімічного елемента у вигляді двох, або кількох простих речовин, відмінних за властивостями і будовою називається алотропією, а самі прості речовини – алотропними модифікаціями.

Кисень

Фізичні властивості.

Кисень – безбарвний газ, без смаку і запаху, мало розчинний у воді (у 100 об’ємах води при 20^оС розчиняється близько 3 об’ємів кисню), трохи важчий за повітря

Озон

Молекула озону O₃(OO₂) складається з трьох атомів Оксигену і має кутову форму:

Один з атомів Оксигену виявляє ступінь окиснення +4 (О⁺⁴О₂ ^-2).

Фізичні властивості.

Озон – газ синього кольору із своєрідним різким запахом, розчинність у воді майже в 7 разів вища, ніж у кисню. Отруйний навіть у малих концентраціях.

Озон присутній в атмосфері Землі. Біля поверхні Землі озону мало. Його концентрація у повітрі коливається – вночі менша, вдень – більша. Влітку й навесні озону в повітрі у 3,5 рази більше, ніж узимку і восени. Над полярними частинами Землі вміст озону в повітрі вищий, ніж над екватором, в атмосфері міст – вищий, ніж у сільській місцевості. З віддаленням від поверхні Землі концентрація озону збільшується і досягає максимуму на висоті 20 - 25 км. Там утворюється так званий озоновий шар. Він забезпечує збереження життя на Землі, оскільки затримує найбільш згубну для живих організмів частину ультрафіолетової радіації Сонця, що спричинює онкологічні (ракові) захворювання. Крім того озон так само, як і вуглекислий газ, поглинає інфрачервоне випромінювання Землі і тим самим запобігає її охолодженню.

Сульфур

Будова атома:

Електронна конфігурація 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Розміщення електронів зовнішнього енергетичного рівня за енергетичними комірками:

Ступінь окиснення -2 0 +2 +4 +6 Приклади H2S S SCl2 SO2 SO3

Ізотопи: ³²S (95%), ³³S, ³⁴S, ³⁶S

У природі Сульфур зустрічається у вигляді самородної сірки, піриту, сульфідів, сульфатів.

Сірка

Хімічний елемент Сульфур утворює дві алотропні модифікації – ромбічну і моноклінну сірку. Обидві складаються з молекул S₈.

Рис.1.Кристалічні форми сірки: а – ромбічна; б – моноклінна.

Властивості простих речовин Сірка ромбічна моноклінна Колір Лимонно-жовтий Біло-жовтий, майже безбарвний Густина 2,07 г/см3 1,96 г/см3 Температура плавлення 112,8OC 119,3OC

Сульфур дає не тільки кристалічні модифікації – ромбічну й моноклінну сірку, а й аморфну – пластичну сірку. Кожна має свою будову кристалічних граток.

Рис.2. Будова сірки: а – ромбічна; б – моноклінна.

У природі сірка трапляється у вільному стані (самородна сірка) і у вигляді різних мінералів:

Сульфідних Сульфатних FeS2 – залізний колчедан, пірит PbS – свинцевий блиск Cu2S – мідний блиск ZnS – цинкова обманка HgS – кіновар CaSO4 · 2H2O – гіпс Na2SO4 · 10H2O – глауберова сіль MgSO4· 7H2O – гірка сіль

Сірка входить до складу білків, тому без сірки неможливий розвиток рослин і тварин.

Фізичні властивості.

Сірка – тверда речовина жовтого кольору, не має металічного блиску, не проводить електричний струм, нерозчинна у воді, але розчиняється у сірковуглеці СS₂ та інших органічних розчинниках. За стандартних умов стійкішою є ромбічна модифікація.

Це цікаво!

• Наче все відомо про кисень, а ще більше загадок: для кисню характерне явище парамагнетизму — здатність речовини втягуватись в магнетичне поле, що відрізняє його від інших газоподібних речовин. Причина цього явища не розгадана.

• Чистий, газоподібний озон вибухає навіть від подиху, вже не кажучи про струс, контакт з горючими речовинами. Тому використовують озоновий кисень (вміст озону 12,5% і вище).

• В середовищі озону натягнута гума розривається, тому що довгі молекули каучуку легко окислюються озоном і руйнуються. Це явище називають «хімічним ножем».

• Озон руйнує еритроцити крові, цей небезпечний газ спричиняє глибинні спадкові зміни (мутації) в генах людини, які можуть бути причиною хвороби у дітей. Дослідженням встановлено, концентрація озону в повітрі — 0, 00001% за об'ємом протягом 10 хвилин чинить на людський організм таку ж згубну дію, як і 250 рентген радіації. Тому всі досліди з озоном проводяться надзвичайно обережно, додержуючись всіх правил техніки безпеки.

• Літак, що летить трансатлантичним рейсом, залежно від двигуна та режиму роботи, використовує 50-100 тонн кисню. Колір рідкого кисню — світло-блакитний, озону — темно-синій з фіолетовим відтінком.

• В газоподібному стані озон має інтенсивний синій колір, але мало хто бачив синій озон, ця речовина нестійка, його дуже важко сконцентрувати.

• Живі істоти не звикли дихати чистим киснем. Через це чистий кисень при досить тривалому вдиханні чинить отруйну дію на живий організм.

• Рибина, викинута не берег, гине від високої концентрації кисню, адже вона може дихати тільки киснем, розчиненим у воді. З другого боку нетривале вдихання чистого кисню благотворно впливає на організм при захворюванні легенів, серця, нирок. Деякі хвороби (гангрена, тромбофлебіт) лікують введенням чистого кисню під шкіру.