Los átomos del mismo tipo pueden formar parte de diferentes sustancias. Para el elemento denotado por el símbolo "O" (del nombre latino Oxygenium), se conocen dos sustancias simples comunes en la naturaleza. La fórmula de uno de ellos es O2, el segundo es O3. Estas son modificaciones alotrópicas del oxígeno (alótropos). Hay otros compuestos que son menos estables (O4 y O8). La comparación de moléculas y propiedades de sustancias ayudará a comprender la diferencia entre estas formas.
¿Qué son las modificaciones alotrópicas?
Muchos elementos químicos pueden existir en dos, tres o más formas. Cada una de estas modificaciones está formada por átomos del mismo tipo. El científico J. Berzellius en 1841 fue el primero en llamar alotropía a tal fenómeno. La regularidad abierta se usó originalmente solo para caracterizar sustancias de una estructura molecular. Por ejemplo, se conocen dos modificaciones alotrópicas del oxígeno, cuyos átomos forman moléculas. Más tarde, los investigadores encontraron que las modificaciones pueden estar entre los cristales. Según los conceptos modernos, la alotropía es uno de los casos de polimorfismo. Las diferencias entre las formas son causadas por mecanismosformación de un enlace químico en moléculas y cristales. Esta característica se manifiesta principalmente por elementos de los grupos 13-16 de la tabla periódica.
¿Cómo afectan las diferentes combinaciones de átomos a las propiedades de la materia?
Las modificaciones alotrópicas del oxígeno y el ozono están formadas por átomos del elemento con el número atómico 8 y el mismo número de electrones. Pero difieren en estructura, lo que condujo a una discrepancia significativa en las propiedades.
| Señales | Oxígeno | Ozono |
| Composición de la molécula | 2 átomos de oxígeno | 3 átomos de oxígeno |
| Edificio |
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| Estado agregado y color | Gas transparente incoloro o líquido azul pálido | Gas azul, líquido azul, sólido púrpura oscuro |
| Olor | Desaparecido | Agudo, que recuerda a una tormenta, heno recién cortado |
| Punto de fusión (°C) | -219 | -193 |
| Punto de ebullición (°C) | -183 | -112 |
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Densidad (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Solubilidad en agua | Se disuelve ligeramente | Mejor que el oxígeno |
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Reactividad |
En condiciones normalesestable | Se descompone fácilmente para formar oxígeno |
Conclusiones basadas en los resultados de la comparación: las modificaciones alotrópicas del oxígeno no difieren en su composición cualitativa. La estructura de una molécula se refleja en las propiedades físicas y químicas de las sustancias.
¿Las cantidades de oxígeno y ozono son iguales en la naturaleza?
Sustancia cuya fórmula es O2, que se encuentra en la atmósfera, la hidrosfera, la corteza terrestre y los organismos vivos. Alrededor del 20% de la atmósfera está formada por moléculas diatómicas de oxígeno. En la estratosfera, a una altitud de unos 12-50 km de la superficie terrestre, existe una capa denominada "pantalla de ozono". Su composición se refleja en la fórmula O3. El ozono protege nuestro planeta al absorber intensamente los peligrosos rayos del espectro rojo y ultravioleta del sol. La concentración de una sustancia cambia constantemente y su valor promedio es bajo: 0.001%. Por lo tanto, O2 y O3 son modificaciones alotrópicas de oxígeno que tienen diferencias significativas en la distribución en la naturaleza.
¿Cómo obtener oxígeno y ozono?
El oxígeno molecular es la sustancia simple más importante de la Tierra. Se forma en las partes verdes de las plantas a la luz durante la fotosíntesis. Con descargas eléctricas de origen natural o artificial, la molécula diatómica de oxígeno se descompone. La temperatura a la que se inicia el proceso es de unos 2000 °C. Algunos de los radicales resultantes se combinan de nuevo, formando oxígeno. Algunas partículas activas reaccionan con moléculas diatómicas.oxígeno. Esta reacción produce ozono, que también reacciona con los radicales libres de oxígeno. Esto crea moléculas diatómicas. La reversibilidad de las reacciones conduce al hecho de que la concentración de ozono atmosférico cambia constantemente. En la estratosfera, la formación de una capa que consta de moléculas O3 está asociada con la radiación ultravioleta del Sol. Sin este escudo protector, los peligrosos rayos podrían alcanzar la superficie de la Tierra y destruir todas las formas de vida.
Modificaciones alotrópicas de oxígeno y azufre
Los elementos químicos O (Oxigenio) y S (Azufre) están ubicados en el mismo grupo de la tabla periódica, se caracterizan por la formación de formas alotrópicas. De las moléculas con diferente número de átomos de azufre (2, 4, 6, 8), en condiciones normales, la más estable es S8, con forma de corona. El azufre rómbico y monoclínico se construyen a partir de tales moléculas de 8 átomos.
A una temperatura de 119 °C, la forma monoclínica amarilla forma una masa viscosa marrón, una modificación plástica. El estudio de las modificaciones alotrópicas del azufre y el oxígeno es de gran importancia en la química teórica y en las actividades prácticas.
A escala industrial, se utilizan las propiedades oxidantes de varias formas. El ozono se utiliza para desinfectar el aire y el agua. Pero en concentraciones superiores a 0,16 mg/m3, este gas es peligroso para humanos y animales. El oxígeno molecular es esencial para la respiración y se utiliza en la industria y la medicina. Los alótropos de carbono juegan un papel importante en la actividad económica.(diamante, grafito), fósforo (blanco, rojo) y otros elementos químicos.
