Atom dari jenis yang sama dapat menjadi bagian dari zat yang berbeda. Untuk unsur yang dilambangkan dengan simbol "O" (dari nama Latin Oxygenium), diketahui dua zat sederhana yang umum di alam. Rumus salah satunya adalah O2, yang kedua adalah O3. Ini adalah modifikasi alotropik oksigen (alotrop). Ada senyawa lain yang kurang stabil (O4 dan O8). Perbandingan molekul dan sifat zat akan membantu untuk memahami perbedaan antara bentuk-bentuk ini.
Apa yang dimaksud dengan modifikasi alotropik?
Banyak unsur kimia dapat eksis dalam dua, tiga atau lebih bentuk. Setiap modifikasi ini dibentuk oleh atom dari jenis yang sama. Ilmuwan J. Berzellius pada tahun 1841 adalah orang pertama yang menyebut fenomena semacam itu sebagai alotropi. Keteraturan terbuka pada awalnya hanya digunakan untuk mengkarakterisasi zat dari struktur molekul. Misalnya, dua modifikasi alotropik oksigen diketahui, yang atom-atomnya membentuk molekul. Belakangan, para peneliti menemukan bahwa modifikasi dapat terjadi di antara kristal. Menurut konsep modern, alotropi adalah salah satu kasus polimorfisme. Perbedaan antar bentuk disebabkan oleh mekanismepembentukan ikatan kimia dalam molekul dan kristal. Fitur ini terutama dimanifestasikan oleh unsur-unsur golongan 13-16 dari tabel periodik.
Bagaimana kombinasi atom yang berbeda mempengaruhi sifat materi?
Modifikasi alotropik oksigen dan ozon dibentuk oleh atom-atom unsur dengan nomor atom 8 dan jumlah elektron yang sama. Tetapi mereka berbeda dalam struktur, yang menyebabkan perbedaan yang signifikan dalam sifat.
| Tanda | Oksigen | Ozon |
| Komposisi molekul | 2 atom oksigen | 3 atom oksigen |
| Gedung |
|
|
| Keadaan dan warna agregat | Gas transparan tak berwarna atau cairan biru pucat | Gas biru, cairan biru, padatan ungu tua |
| Bau | Hilang | Tajam, mengingatkan pada badai petir, jerami yang baru dipotong |
| Titik lebur (°C) | -219 | -193 |
| Titik didih (°C) | -183 | -112 |
|
Kepadatan (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Kelarutan dalam air | Sedikit larut | Lebih baik dari oksigen |
| Reaktivitas | Dalam kondisi normalstabil | Mudah terurai menjadi oksigen |
Kesimpulan berdasarkan hasil perbandingan: modifikasi alotropik oksigen tidak berbeda dalam komposisi kualitatifnya. Struktur molekul tercermin dalam sifat fisik dan kimia zat.
Apakah jumlah oksigen dan ozon di alam sama?
Zat yang rumusnya O2, ditemukan di atmosfer, hidrosfer, kerak bumi, dan organisme hidup. Sekitar 20% atmosfer dibentuk oleh molekul oksigen diatomik. Di stratosfer, pada ketinggian sekitar 12-50 km dari permukaan bumi, terdapat lapisan yang disebut “lapisan ozon”. Komposisinya dicerminkan oleh rumus O3. Ozon melindungi planet kita dengan secara intens menyerap sinar berbahaya dari spektrum merah dan ultraviolet matahari. Konsentrasi suatu zat terus berubah, dan nilai rata-ratanya rendah - 0,001%. Dengan demikian, O2 dan O3 merupakan modifikasi oksigen alotropik yang memiliki perbedaan distribusi yang signifikan di alam.
Bagaimana cara mendapatkan oksigen dan ozon?
Oksigen molekuler adalah zat sederhana terpenting di Bumi. Ini terbentuk di bagian hijau tanaman dalam cahaya selama fotosintesis. Dengan pelepasan listrik yang berasal dari alam atau buatan, molekul oksigen diatomik terurai. Suhu di mana proses dimulai adalah sekitar 2000 °C. Beberapa radikal yang dihasilkan bergabung lagi, membentuk oksigen. Beberapa partikel aktif bereaksi dengan molekul diatomikoksigen. Reaksi ini menghasilkan ozon, yang juga bereaksi dengan radikal bebas oksigen. Ini menciptakan molekul diatomik. Reversibilitas reaksi mengarah pada fakta bahwa konsentrasi ozon atmosfer terus berubah. Di stratosfer, pembentukan lapisan yang terdiri dari molekul O3 dikaitkan dengan radiasi ultraviolet dari Matahari. Tanpa perisai pelindung ini, sinar berbahaya dapat mencapai permukaan bumi dan menghancurkan semua bentuk kehidupan.
Modifikasi alotropik oksigen dan belerang
Unsur-unsur kimia O (Oksigenium) dan S (Belerang) terletak pada golongan yang sama dalam tabel periodik, dicirikan oleh pembentukan bentuk alotropik. Dari molekul dengan jumlah atom belerang yang berbeda (2, 4, 6, 8), dalam kondisi normal, yang paling stabil adalah S8, berbentuk seperti mahkota. Belerang belah ketupat dan monoklinik dibangun dari molekul 8-atom tersebut.
Pada suhu 119 °C, bentuk monoklinik kuning membentuk massa kental berwarna coklat - modifikasi plastik. Studi tentang modifikasi alotropik belerang dan oksigen sangat penting dalam kimia teoretis dan kegiatan praktis.
Dalam skala industri, sifat pengoksidasi dari berbagai bentuk digunakan. Ozon digunakan untuk mendisinfeksi udara dan air. Namun pada konsentrasi di atas 0,16 mg/m3, gas ini berbahaya bagi manusia dan hewan. Oksigen molekuler sangat penting untuk pernapasan dan digunakan dalam industri dan obat-obatan. Alotrop karbon memainkan peran penting dalam kegiatan ekonomi.(berlian, grafit), fosfor (putih, merah) dan unsur kimia lainnya.
