Atomu za aina moja zinaweza kuwa sehemu ya dutu tofauti. Kwa kipengele kilichoonyeshwa na ishara "O" (kutoka kwa jina la Kilatini Oxygenium), vitu viwili rahisi vya kawaida katika asili vinajulikana. Fomula ya mojawapo ni O2, ya pili ni O3. Haya ni marekebisho ya allotropiki ya oksijeni (allotropes). Kuna viambajengo vingine ambavyo si thabiti (O4 na O8). Ulinganisho wa molekuli na sifa za dutu utasaidia kuelewa tofauti kati ya maumbo haya.
Marekebisho ya allotropiki ni nini?
Vipengee vingi vya kemikali vinaweza kuwepo katika aina mbili, tatu au zaidi. Kila moja ya marekebisho haya huundwa na atomi za aina moja. Mwanasayansi J. Berzellius mnamo 1841 alikuwa wa kwanza kuita jambo kama hilo allotropy. Kawaida ya wazi hapo awali ilitumiwa tu kuashiria vitu vya muundo wa Masi. Kwa mfano, marekebisho mawili ya allotropic ya oksijeni yanajulikana, atomi ambazo huunda molekuli. Baadaye, watafiti waligundua kuwa marekebisho yanaweza kuwa kati ya fuwele. Kulingana na dhana za kisasa, allotropy ni moja ya kesi za polymorphism. Tofauti kati ya fomu husababishwa na taratibumalezi ya dhamana ya kemikali katika molekuli na fuwele. Kipengele hiki huonyeshwa hasa na vipengele vya vikundi 13-16 vya jedwali la mara kwa mara.
Je, michanganyiko mbalimbali ya atomi huathiri vipi sifa za mata?
Marekebisho ya alotropiki ya oksijeni na ozoni hutengenezwa na atomi za kipengele chenye nambari ya atomiki 8 na idadi sawa ya elektroni. Lakini zinatofautiana katika muundo, jambo ambalo lilisababisha utofauti mkubwa wa sifa.
| Ishara | Oksijeni | Ozoni |
| Muundo wa molekuli | atomi 2 za oksijeni | atomi 3 za oksijeni |
| Jengo |
|
|
| Jumla ya hali na rangi | Gesi ing'aayo isiyo na rangi au kioevu cha samawati iliyofifia | Gesi ya samawati, kioevu cha buluu, zambarau iliyokolea |
| Harufu | Haipo | Mkali, mithili ya mvua ya radi, nyasi zilizokatwa |
| Kiwango myeyuko (°C) | -219 | -193 |
| Kiwango cha mchemko (°C) | -183 | -112 |
|
Msongamano (g/l) |
1, 4 | 2, 1 |
| Umumunyifu wa maji | Huyeyuka kidogo | Bora kuliko oksijeni |
|
Shughuli tena |
Katika hali ya kawaidaimara | Hutengana kwa urahisi na kutengeneza oksijeni |
Hitimisho kulingana na matokeo ya ulinganisho: marekebisho ya allotropiki ya oksijeni hayatofautiani katika utungo wao wa ubora. Muundo wa molekuli unaakisiwa katika sifa za kimaumbile na kemikali za dutu.
Je, kiasi cha oksijeni na ozoni ni sawa katika asili?
Kitu ambacho fomula yake ni O2, inayopatikana katika angahewa, haidrosphere, ganda la dunia na viumbe hai. Takriban 20% ya angahewa huundwa na molekuli za oksijeni za diatomiki. Katika stratosphere, kwenye urefu wa kilomita 12-50 kutoka kwenye uso wa dunia, kuna safu inayoitwa "skrini ya ozoni". Muundo wake unaakisiwa na fomula O3. Ozoni hulinda sayari yetu kwa kunyonya kwa nguvu miale hatari ya mionzi nyekundu na ya urujuanimno ya jua. Mkusanyiko wa dutu hubadilika kila wakati, na thamani yake ya wastani ni ya chini - 0.001%. Kwa hivyo, O2 na O3 ni marekebisho ya oksijeni ya allotropiki ambayo yana tofauti kubwa za usambazaji katika asili.
Jinsi ya kupata oksijeni na ozoni?
Oksijeni ya molekuli ndiyo dutu rahisi zaidi Duniani. Inaundwa katika sehemu za kijani za mimea kwenye mwanga wakati wa photosynthesis. Kwa kutokwa kwa umeme kwa asili au asili ya bandia, molekuli ya oksijeni ya diatomiki hutengana. Joto ambalo mchakato huanza ni karibu 2000 ° C. Baadhi ya radicals kusababisha kuchanganya tena, na kutengeneza oksijeni. Baadhi ya chembe hai huguswa na molekuli za diatomikioksijeni. Mmenyuko huu hutoa ozoni, ambayo pia humenyuka na itikadi kali ya oksijeni. Hii inaunda molekuli za diatomiki. Kubadilika kwa athari kunaongoza kwa ukweli kwamba mkusanyiko wa ozoni ya anga inabadilika kila wakati. Katika stratosphere, uundaji wa safu inayojumuisha molekuli O3 huhusishwa na mionzi ya urujuanimno kutoka kwa Jua. Bila ngao hii ya ulinzi, miale hatari inaweza kufika kwenye uso wa Dunia na kuharibu viumbe vyote.
Marekebisho ya allotropiki ya oksijeni na salfa
Vipengele vya kemikali O (Oksijeni) na S (Sulfur) viko katika kundi moja la jedwali la upimaji, vina sifa ya uundaji wa fomu za allotropiki. Ya molekuli yenye idadi tofauti ya atomi za sulfuri (2, 4, 6, 8), chini ya hali ya kawaida, imara zaidi ni S8, inayofanana na taji katika sura. Rhombic na salfa moja ya kliniki hujengwa kutoka kwa molekuli za atomi 8.
Katika halijoto ya 119 °C, fomu ya monoclinic ya manjano huunda wingi wa viscous ya kahawia - muundo wa plastiki. Utafiti wa marekebisho ya allotropiki ya salfa na oksijeni una umuhimu mkubwa katika kemia ya kinadharia na shughuli za vitendo.
Katika kiwango cha viwanda, sifa za vioksidishaji za aina mbalimbali hutumiwa. Ozoni hutumiwa kuua hewa na maji. Lakini katika viwango vya juu ya 0.16 mg/m3, gesi hii ni hatari kwa wanadamu na wanyama. Oksijeni ya molekuli ni muhimu kwa kupumua na hutumiwa katika sekta na dawa. Alotropi za kaboni zina jukumu muhimu katika shughuli za kiuchumi.(almasi, grafiti), fosforasi (nyeupe, nyekundu) na vipengele vingine vya kemikali.
