Кислород и озон в химии: молекулярная формула, различие и сходства по свойствам, физические, биологические свойства и химическая активность озона и кислорода. Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве

Из этой статьи вы узнаете все про озон и кислород в химии, реакции, сходства, различия, уравнения и так далее.

Химия — это интересная наука. Часто студентам или школьникам старших классов может понадобиться описание каких-то веществ, их свойств или нужно привести молекулярную формулу. Озон и кислород — это аллотропные модификации конкретного химического элемента. Какими химическими и физическими свойствами обладают эти вещества? Какие у них свойства и активность? Ответы на эти и другие вопросы ищите ниже.

Озон и кислород в химии: молекулярная формула, химические, физические, биологические вредные и полезные свойства

Озон и кислород в химии являются аллотропными видоизменениями одного и того же химического элемента.

• Молекулярная формула кислорода состоит из двух атомов кислорода и при написании отображается как О2.
• В состав озона входит три молекулы кислорода, и химическая формула записывается как О3.

Оба этих химических вещества в нормальных условиях являются газами. Кислород не имеет цвета, а вот озон видим по голубизне, а также ощутим органами обоняния и может быть идентифицирован по неприятному запаху.

Существенные отличия веществ:

• Плотность — у озона в 1,5 раза выше, чем у кислорода.
• Еще значительные отличия, если анализировать физические свойства, наблюдаются при сравнении температур плавления и кипения этих элементов.
• Для кислорода температурные показатели этих процессов соответствуют 218 и 183 градусам Цельсия.
• Для озона температурные параметры аналогичных процессов ниже, и соответствуют 197 и 112 градусам по шкале Цельсия.

Если говорить о химических свойствах стоит отметить следующее:

• Химическая активность озона выше, чем у сравниваемого с ним химического вещества.
• Разложение озона сопровождается появлением атомарного кислорода, который более активно реагирует с иными веществами.

На примере химической реакции высокую активность озона можно продемонстрировать при помощи его реакции с серебром. Это происходит по следующей формуле:

• 6Ag+O3=3Ag2O

Реакция кислорода с серебром аналогичным образом протекать не будет. Биологические вредные и полезные свойства этих веществ:

• Кислород является источником для жизни живых существ. Есть в атмосферном слое, гидросфере, в составе органических веществ и живых организмов.
• Озон вреден для человека. Но в небольших количествах полезен, например, когда он присутствует в воздухе после грозы или озонотерапия.

В атмосфере озоновый слой защищает все живое от воздействия УФ-лучей.

Озон — это кислород?

Озон — это аллотропная форма кислорода. Это подтверждается одинаковым качественным составом, ведь он содержат только атомы кислорода, но у каждого их разное количество.

Строение молекулы озона отличается ковалентными связями двух атомов кислорода и имеет угловое строение, является полярной. Кислород в своей молекуле образует только одну связь, молекула линейная и неполярная.

Одинаковая ли химическая активность озона и кислорода?

Химическая активность озона и кислорода не одинаковая, а разная, хотя они и являются аллотропными модификациями одного элемента «О». Оба являются хорошими окислителями.

• Кислород среди химических элементов по активности занимает второе место после фтора.
• Озон проявляет еще большую реакционную способность по сравнению с кислородом. Его реактивность в процессе разложения обусловлена образованием молекулярного и атомарного кислорода, бурно реагирующего с другими реагентами.

Озон будет окислять большинство металлов (кроме золота, платины и иридия) до оксидов металлов в их высшей степени окисления.

Сходства молекул озона и кислорода: свойства

Химический элемент кислород может находиться в виде трех аллотропных модификаций:

• Кислород О2
• Озон О3
• Нестойкий тетракислород О4

Вот свойства и сходства молекул озона и кислорода:

• Это простые вещества, состоящие из одного элемента.
• Они являются газообразными веществами, но различаются по плотности, температуре плавления и кипения.
• Кислород — бесцветный газ, не имеет запаха и не ядовит.
• Озон — имеет в разных концентрациях цвет от темно-синего до фиолетового, запах резкий. В малых дозах не ядовит, с повышением дозы растет токсичность.
• Окисляют простые вещества. Озон более сильный окислитель.

Температура горения при участии озона выше, чем в атмосфере кислорода.

Как различить кислород и озон химическим путем: признаки

Если сравнивать физические свойства кислорода и озона, то стоит отметить, что эти газы различаются по плотности, температурам плавления и кипения. Озон хорошо растворяется в H2O в отличии от кислорода. Но как различаются эти вещества химическим путем? Вот основные отличительные признаки:

• Озон активнее кислорода. Например, при реакции с серебром, озон легко реагирует, а кислород не будет соединяться даже при высоких температурах.
• Но при этом и озон и кислород одинаково хорошо реагируют с металлами.
• При поглощении энергии, реакция идет при прохождении электрического разряда через кислород, например, во время вспышки молнии. Обратная реакция будет при обычных условиях, т.к. озон является неустойчивым веществом.
• В атмосфере озон будет разрушен под воздействием газов, которые попадают в этот слой. Например, в следствии техногенной деятельности людей, фреон разрушает озон.
• Озон имеет резкий запах, а кислород не пахнет. 
• Озон тяжелый, кислород легче. 
• Еще один отличительный метод: реакция озона с пастором иодида талия KI. Озон является сильнейшим окислителем, и поэтому он легче, чем кислород. Он выполняет окисление иодида в растворе до иода.

Вот, к примеру, уравнение реакции озона с серебром: 6Ag+O3=3Ag2O.

Сколько озона в кислороде, сколько атомов кислорода находится в молекуле озона?

В чистом виде озон является голубым газом с очень резким запахом. Сколько озона в кислороде, сколько атомов кислорода находится в молекуле озона? Молекула озона может быть представлена такими способами:

• Структуры слева есть резонансными.
• Каждая из этих фигур есть только чертежом молекулы, она не существует в реальности, такой как изображена на схеме.
• Настоящая молекула представляет что-то среднее между структурами слева и структурой справа.

Озон — это аллотроп кислорода. Он получается в процессе соединения трех атомов кислорода. Атомы кислорода выделяют озон и кислород. Молекулярный озон и кислород состоят из одних и тех же атомов, но являются разными веществами. Это явление называется аллотропией. Количество атомов кислорода в озоне также равно 3.

Сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона?

Молекула озона состоит только из трех атомов кислорода и имеет химическую формулу О3. Даже систематическое наименование у него трикислород. Две связи «О-О» в молекуле озона имеют равную длину 1,278 А и располагаются под углом.

Озон состоит из двух атомов кислорода, имеющих двойную ковалентную связь и один из этих атомов имеет общую ковалентную связь с другим атомом кислорода. Это делает озон реактивным, он легко разлагается с образованием газообразного кислорода. Теперь вы знаете, сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона. 

Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность: по водороду, гелию, при температуре «0°С»

Плотность газов для простоты использования соотносят с плотностью водорода, ведь он — самый легкий газ и при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. имеет плотность 0,0899 кг/м3.

Смесь веществ кислорода и озона имеет относительную плотность. Сама по себе относительная плотность является безразмерной величиной, так как она определяется отношением двух величин с одинаковой размерностью.

• Кислород имеет относительную плотность по водороду: 1,42904:0,0899=15,9011.
• Озон имеет относительную плотность по водороду: 2,220:0,0899=24,6941.

Аналогично определяется относительная плотность газов и по гелию. Для этого вычисляем отношение молярных масс газов.

• Кислород имеет относительную плотность по гелию: DHe(O2)=32:4=8.
• Озон имеет относительную плотность по гелию: DHe(O3)=48:4=22.

Относительная величина показывает, во сколько раз плотность одного газа больше плотности другого. В последнем случае относительная плотность озона по гелию равна 22. Очевидно, что озон тяжелее гелия в 22 раза.

Кислород, водород, озон: аллотропные модификации

Аллотропными модификациями кислорода являются двухатомный О2 и трехатомный озон О3. Само явление аллотропии представляет здесь два отличающихся состава молекул простого вещества. Оба являются газами при нормальной температуре и давлении.

• Кислород в виде дирадикала содержит два неспаренных электрона.
• Озон менее стабилен чем О2, из-за более слабых общих ковалентных связей и быстрее распадается.
• Его распад обусловлен поглощением ультрафиолетового излучения, что защищает Землю от пагубного солнечного излучения.

Водород существует в двух аллотропных формах атомарный водород Н и двухатомный водород Н2. У самого водорода есть еще один вид аллотропии. Он связан с различной ориентацией ядерных спинов в молекуле. В молекуле пара-водорода спины направлены в различные стороны, а в молекуле орто-водорода направлены в одну сторону.

Какой газ поглощают растения в процессе дыхания: кислород, озон, азот, углекислый газ

Мы дышим воздухом, который насыщен кислородом благодаря фотосинтезу. Растения дышат по-другому, но тоже поглощают и выделяют химические вещества. Какой газ поглощают растения в процессе дыхания: кислород, озон, азот, углекислый газ? Ответ:

• Растения поглощают углекислый газ.
• Он образовывается при дыхании человека. 
• Выделяют растения кислород — это их продукт жизнедеятельности. 

Стоит отметить, что фотосинтез важен в процессе круговорота углерода в природе.

Неметаллы атомы и простые вещества: кислород, озон, воздух

Все химические элементы подразделяют на металлы и неметаллы по построению и свойствам их атомов. Также на металлы и неметаллы разделяют образуемые элементами простые вещества в зависимости от их физических и химических свойств. Подробнее:

• Слово «неметаллы» дает понять, что особенности неметаллических элементов и подобающих им простых веществ, противоположны свойствам металлов.
• Для атомов неметаллов характерны небольшие радиусы и количество электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 8 (у бора этих электронов 3, но атомы этого элемента имеют очень небольшой радиус).
• Отсюда и стремление атомов неметаллов к приему недостающих до восьмерки электронов, т. е. окислительные свойства.
• Среди 109 известных на сегодняшний день химических элементов из них 22 относятся к неметаллам.
• В периодической таблице неметаллы расположены по диагонали B-At и над нею.
• Свойства простых веществ, которые образованы неметаллами, отличаются широким разнообразием. В связи с этим у неметаллов сложно выделить общие характеристики.

Кислород относят к семейству p-элементов. Электронная конфигурация атома кислорода 1s22s22p4. В своих соединениях у кислорода может быть несколько степеней окисления:

• «-2»
• «-1» (в пероксидах)
• +2» (F2O)

Для него присуще проявление явления аллотропии – существования в виде нескольких простых веществ – аллотропных модификаций.

Аллотропные модификации кислорода – кислород O2 и озон O3. Повторим, что в свободном состоянии кислород представляет из себя газ без цвета и запаха, плохо растворяющийся в воде, озон – газ с резким запахом, неустойчив.

Существуют промышленные и лабораторные способы получения кислорода. В промышленности кислород производят перегонкой жидкого воздуха. Для получения кислорода лабораторным способом используют реакцию термического разложения сложных веществ:

• 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2?
• 4K2Cr2O7=4K2CrO4+2Cr2O3+3O2?
• 2KNO3=2KNO2+O2?
• 2KClO3=2KCl+3O2?

Кислород проявляет окислительные свойства во всех реакциях взаимодействия с простыми веществами, кроме фтора:

• 4P+5O2=2P2O5 (при нагревании)
• P-3e=P3+ —этап окисления (восстановитель)
• O2+2e = 2O2- —этап восстановления (окислитель)
• 4Li + O2 =2Li2O (при н.у.)
• Li-e=Li+ — этап окисления (восстановитель)
• O2+2e=2O2- —этап восстановления (окислитель)

При контакте со сложными веществами происходит образование оксидов соответствующих элементов:

• 2H2S+O2=2SO2+2H2O

Озон считается более мощным окислителем, чем кислород. Получение озона реализовывают при проведении разряда тока через кислород:

• 3O2<->2O3–Q

Качественная реакция на озон – взаимодействие озона с иодидом калия (с кислородом эта реакция не происходит):

• 2KI+O3+H2O=I2+2KOH+O2

Важно знать: Выделяющийся в ходе реакции йод определяют по посинению крахмала.

Воздух представляет из себя смесь взаиморастворенных газов. В составе воздуха присутствуют:

• 78% азота по объему
• 21% кислорода по объему
• 1% благородных (инертных) газов по объему
• оксид углерода (IV)
• пары воды
• другие разнообразные примеси

Важно: Содержание оксида углерода (IV), паров воды и примесей в воздухе меняется в соответствии с условиями.

Диоксид углерода образуется в природе в результате процессов горения растительных материалов, при дыхании живых организмов и гниении.

Стоит знать: Большое количество CO2 попадает в атмосферу в результате деятельности человека. Вопреки постоянному поступлению CO2 в атмосферу среднее его содержание в воздухе практически всегда находится на уровне 0,03% по объему.

Содержание водных паров в воздухе варьируется от нескольких долей процента до нескольких процентов и формируется местными условиями и температурой.

Чему равна относительная плотность смеси кислорода и озона?

Относительная плотность озона в этой смеси определяется отношением молярной массы О3 к молярной массе О2.  Эта величина является постоянной и выводится из закона Авогадро.

• Первое следствие этого закона гласит, что молярные объемы всех газов одинаковы, следовательно, отношение молярных масс кислорода и озона также равны этой постоянной.
• Молярная масса газов (г/моль = кг/кмоль) находится в таблице.

Для получения ответа на поставленный вопрос, надо поделить молярную массу озона на молярную массу кислорода и получается (48:32) 1,5. В итоге получается, что относительная плотность озона по кислороду равна 1,5.

Кислород и озон являются изотопами, изомерами или аллотропными формами?

Аллотропия представляет собой разные формы одного и того же элемента в одном физическом состоянии. Существует две аллотропные формы кислорода:

• Молекулярный (двухатомный кислород)
• Озон (трехатомный кислород)

Изомеры — это разные соединения, имеющие одинаковый химический состав, но они всегда состоят из двух или более элементов. Следовательно, кислород и озон не являются изомерами.

Изотопы — разные виды атомов какого либо элемента. Различные атомные массы могут влиять на взаимодействие атомов, но не влияют на их способность принимать различные аллотропные формы, поэтому кислород и озон не являются изотопами.

Кислород превращается в озон под действием электричества: как из молнии образуется озон?

Благодаря использованию электростатических машин стало известно, что кислород превращается в озон под действием электричества. Именно эти эксперименты стали основанием для получения озона в промышленных масштабах. В виде химической формулы процесс получения образования озона можно представить следующей формулой:

• 3O2 2O3

Интересно: При этом реакция происходит с поглощением тепла, что требует воздействия дополнительных факторов для образования озона. В обратную сторону реакция протекает проще, а ее протекание сопровождается выделением тепла.

Промышленный способ получения озона основан на жестком ультрафиолетовом излучении кислорода. В природе можно наблюдать как из молнии образуется озон. Также процесс образования озона протекает в верхних слоях атмосферы, этому способствует солнечное излучение.

Атомарный кислород, озон и влияние на человека: озон после грозы в лесу, видео Неумывакин

Атомарный кислород имеет просто удивительные свойства, мало того что он способен стимулировать работу мозга и помогает снять усталость, так еще и выводит из похмелья уничтожая ядовитый алкоголь в организме. Но это еще не все, вот еще влияние атомарного кислорода на человека:

• Он способен повышать работоспособность и тонус организма, а также омолаживать кожу. Естественно, благодаря этому будет улучшаться внешний вид.
• Уничтожает старые клетки и участвует в создание новых.
• Корректирует резонансную частоту клеток, поддерживая иммунную систему при этом управляя практически всеми параметрами организма.
• Также он используется для текстурирования полимеров и делает их способными срастаться с костью. Полимеры обычно отталкивают клетки костной ткани, но химически активный элемент создает фактуру, усиливающую адгезию.

Это обуславливает еще одну пользу, которую приносит атомарный кислород – лечение заболеваний опорно-двигательной системы. Озон также может быть полезным:

• Способен подавлять вирусы ( фактически уничтожать).
• Также он укрепляет иммунную систему, нормализует давление.
• Оздоравливает и омолаживает клетки.

После грозы в лесу можно также наблюдать озон. Вам будет пахнуть свежестью, воздух будет с синевой и чистым. Это отличная озонотерапия, которая очень полезна и необходима для организма.

Итак, теперь понятно, что озонотерапию можно получить в лесу после грозы. Но где взять атомарный кислород? Самое интересное то, что перекись водорода является источником атомарного кислорода. Впервые об этом на широкую публику начал говорить профессор Неумывакин. Он сам смог вылечиться перекисью водорода от онкологии и теперь пропагандирует такое лечение в массы. Посмотрите видео. В нем профессор рассказывает о полезных свойствах перекиси водорода, атомарного кислорода и как проводить лечение.

Видео: Неумывакин. Перекись водорода (водный раствор 3% перекиси водорода)

Получение озона из кислорода и его применение в народном хозяйстве

Очищенный воздух пропускают сквозь особую камеру, где под действием волнового облучения молекула воздуха разделяется на атомы. В результате этого появляется озон и сливается атомы озона и молекулы воздуха. Так выполняется получение озона из кислорода. Озон сопровождается выделением кислорода.

Также химический элемент можно получить при помощи электролиза:

• Этот способ используется очень редко.
• Выход полученного озона составляет лишь малую долю по массе.
• Естественно, этого мало для действенной чистки в ряде многих аспектов.
• При помощи такого метода воду можно распределять гигантскими порциями озона.
• Можно делать важные сосредоточении озона в воде ввиду отсутствия потерь, связанных с недостающим переносом массы озона из газа в раствор, свойственных для области получения озона облучением или же электросинтезом.

Еще несколько важных моментов при применении озона:

• Озон можно получить электрическим разрядом. Этот способ применяют редко.
• В народном хозяйстве озон получил широкое распространение во многих отраслях: пищевых, сельских и других. Активно используется для хранения мяса, рыбы, молочных и других продуктов питания.
• Применение озона также широко распространилось и повседневной жизни человека: для стерилизации, отбеливания бумаги и масел.
• В медицине озон используют для проведения озонотерапии.
• В сельском хозяйстве, как добавку в корм.
• В быту — для хранения овощей и фруктов.

Ионизаторы — это современные устройства, которые часто используют дома, для очищения воздуха.

Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях — кислород в озон: реакция, уравнение

Озон образуется при многих процессах: разложение перекисей, окислительный процесс фосфора и так далее. В промышленности он может быть получен при помощи электрического разряда из воздуха. При облучении воздуха большим УФ-излучением, также выделяется озон. Это же самое происходит и в атмосфере, где под действием солнечных лучей, выделяется и удерживается озоновый слой.

Получение, превращение озона из кислорода в домашних условиях не выполняется. Это можно делать только в лаборатории. Реакция кислорода в озон может происходит при таких процессах:

• Электролиз — в качестве электролита используется крепкий р-р хлорной кислоты. Температуры низкие — это поможет увеличить производительность аппарата, в котором происходит процесс.
• Химические реакции при окислении. Озон может образовываться при окислении, но в небольших количествах. Например, при окислении пинена (компонента скипидара) кислородом. В результате получается озон.
• Реакция с серной кислотой. Получить небольшое кол-во озона можно, если к 0,25 г перманганата калия добавить несколько капель серной кислоты. Получится реакция с выделением озона.
• Вот уравнение: 2КМnO₄ + Н₂SO₄ + 3O₂ = К₂SO₄ + 2МnO₂ + 3O₃↑+ Н₂O.
• Реакция с охлажденной серной кислотой и пероксидом бария. Из-за такого взаимодействия также получится озон. Ниже опубликовано уравнение этой реакции.

При всех этих способах превращения кислорода вместе с другими веществами в озон, производимых в температуре, близкой к обычным показателям, характерным является низкий выход газа — не более 15%. Это объясняется неустойчивостью соединений.

Общая характеристика кислорода и озона: таблица

Данные по химическим веществам бывает нужны для подготовки к экзамену, при выполнении домашнего задания в школе по химии в старших классах или для общего развития. Ниже вы найдете таблицу с общей характеристикой кислорода и озона.

Озон — это аллотропная модификация кислорода?

Одной из аллотропных модификаций кислорода является озон Оз. По своим свойствам озон сильно отличается от кислорода — имеет более высокие температуры плавления и кипения, обладает резким запахом отсюда его название. Аллотропную модификацию кислорода — озон Оз, как очень сильный окислитель используют для дезинфекции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды. Небольшая примесь озона в воздухе создает ощущение приятной свежести и благотворно действует на состояние человека, особенно легочных больных.

Вообще, существует несколько известных аллотропов кислорода. Наиболее известным из них является молекулярный кислород (O2), присутствующий на значительных уровнях в атмосфере Земли и также известный как диоксиген или триплетный кислород. Другим является высоко реактивный Озон (O3).

• Трехатомный кислород (озон, О3), очень реактивный аллотроп кислорода, который разрушителен к материалам, таким как резина и ткани.
• Также он может повреждать ткани легкого у человека.
• Следы этого вещества можно обнаружить в виде острого, хлороподобного запаха. Например, от электрических двигателей, лазерных принтеров, и копировальных аппаратов.
• Озон термодинамически неустойчив к более распространенной диоксигенной форме.
• Образуется в результате реакции O2 с атомарным кислородом, образующимся при расщеплении O2 УФ- излучением в верхних слоях атмосферы.
• Озон поглощает ультрафиолет и функционирует как щит для биосферы от мутагенного и других повреждающих эффектов солнечного УФ-излучения.

Озон образуется вблизи поверхности Земли в результате фотохимической дезинтеграции диоксида азота, например, из выхлопных газов автомобилей. Приземный озон является загрязнителем воздуха. Это особенно вредно для пожилых людей, детей и людей с заболеваниями сердца и легких, такими как эмфизема, бронхит и астма.

Найдите состав смеси кислорода и озона: формула

Кислород и озон — это два вещества, но при этом элемент — один. Исторически так сформировалось , что химический элемент и одно из элементарных веществ, сформированных атомами этого элемента, имеют общее название — кислород. Поскольку между этими понятиями существует принципиальная разница, следует четко различать, о чем идет речь — о кислороде, как о химическом элементе или о простом веществе.

• Простое вещество кислород существует в виде молекул. Молекула кислорода состоит из двух атомов химического элемента кислорода, поэтому химическая формула кислорода как простого вещества — O2.
• Кроме кислорода, существует еще одно простое вещество, молекулы которого состоят только из атомов кислорода. Это озон, молекула которого содержит три атома кислорода, его формула — О3.

Также стоит отметить следующее:

1. Химический элемент кислород образует два простых вещества — кислород О2 и озон О3.
2. Если речь идет о кислороде, как о химическом элементе, подразумевают атомы кислорода О.
3. Когда же о нем говорят как о простом веществе, подразумевают вещество состоящее из молекул и имеющее формулу О2.

Запомните: xO2 + yO3 — формула соединения кислорода и озона.

Озон распадается на кислород через сколько времени: как быстро это происходит?

Молекула озона неустойчивая. При контакте с воздухом отщепляет один атом кислорода, и озон способный быстро превращаться в обычный кислород. Озон распадается на кислород через сколько времени: как быстро это происходит?

• Попадание озона в воздух является безопасным для человечества в пределах до 0,0001мг/л.
• В воздухе при нормальных условиях через 10-15 минут концентрация озона уменьшается, образуя кислород и воду.
• В лабораторных условиях при температуре воздуха +20 градусов время полураспада озона составляет три дня.
• При температуре +120°C время полураспада 1,5 часа, а при +250°C возможно явление за 1,5 секунды.
• Чем холоднее температура, тем дольше период распада.
• Скорость полураспада зависит от влажности воздуха, количества озона и состава контактирующих химических элементов и главным фактором есть температура воздуха.

Период полураспада озона на кислород:

• -50°С — 3 месяца
• -35°С — 18 дней
• -25°С — 8 дней

Распад озона ускоряется благодаря присутствию катализаторов активного угля или металлов на основе марганца и меди. Благодаря такому составу, озон легко превращается в кислород при попадании в атмосферу.

Видео: Химия — 8 класс. Озон. Аллотропия кислорода. Состав воздуха. Горение

• Таблица Менделеева по химии
• Чем отличается озонотерапия от барокамеры, ВЛОКа?
• Озонотерапия: польза и вред
• Какое значение имеет воздух и кислород для жизни?
• Химическая диета Усама Хамдий