იგივე ტიპის ატომები შეიძლება იყოს სხვადასხვა ნივთიერების ნაწილი. სიმბოლო "O" (ლათინური სახელიდან Oxygenium) აღმნიშვნელი ელემენტისთვის ცნობილია ბუნებაში გავრცელებული ორი მარტივი ნივთიერება. ერთ-ერთი მათგანის ფორმულა არის O2, მეორე არის O3. ეს არის ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები (ალოტროპები). არის სხვა ნაერთები, რომლებიც ნაკლებად სტაბილურია (O4 და O8). მოლეკულების და ნივთიერებების თვისებების შედარება დაგეხმარებათ ამ ფორმებს შორის განსხვავების გაგებაში.
რა არის ალოტროპული მოდიფიკაციები?
ბევრი ქიმიური ელემენტი შეიძლება არსებობდეს ორი, სამი ან მეტი ფორმით. თითოეული ეს მოდიფიკაცია იქმნება იმავე ტიპის ატომებით. მეცნიერი ჯ.ბერცელიუსი 1841 წელს იყო პირველი, ვინც ამ ფენომენს ალოტროპია უწოდა. ღია კანონზომიერება თავდაპირველად გამოიყენებოდა მხოლოდ მოლეკულური სტრუქტურის ნივთიერებების დასახასიათებლად. მაგალითად, ცნობილია ჟანგბადის ორი ალოტროპული მოდიფიკაცია, რომელთა ატომები ქმნიან მოლეკულებს. მოგვიანებით, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ცვლილებები შეიძლება იყოს კრისტალებს შორის. თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, ალოტროპია პოლიმორფიზმის ერთ-ერთი შემთხვევაა. ფორმებს შორის განსხვავებები გამოწვეულია მექანიზმებითქიმიური ბმის ფორმირება მოლეკულებსა და კრისტალებში. ეს თვისება ძირითადად ვლინდება პერიოდული ცხრილის 13-16 ჯგუფების ელემენტებით.
როგორ მოქმედებს ატომების სხვადასხვა კომბინაცია მატერიის თვისებებზე?
ჟანგბადისა და ოზონის ალოტროპული მოდიფიკაციები წარმოიქმნება ელემენტის ატომების მიერ ატომური ნომრით 8 და იგივე რაოდენობის ელექტრონები. მაგრამ ისინი განსხვავდებიან სტრუქტურით, რამაც გამოიწვია თვისებების მნიშვნელოვანი შეუსაბამობა.
| ნიშნები | ჟანგბადი | ოზონი |
| მოლეკულის შემადგენლობა | 2 ჟანგბადის ატომი | 3 ჟანგბადის ატომი |
| შენობა |
|
|
| აგრეგატული მდგომარეობა და ფერი | უფერო გამჭვირვალე აირი ან ღია ცისფერი სითხე | ლურჯი აირი, ლურჯი სითხე, მუქი მეწამული მყარი |
| სუნი | დაკარგული | მკვეთრი, ჭექა-ქუხილის მსგავსი, ახლად მოჭრილი თივა |
| დნობის წერტილი (°C) | -219 | -193 |
| დუღილის წერტილი (°C) | -183 | -112 |
|
სიმკვრივე (გ/ლ) |
1, 4 | 2, 1 |
| წყალში ხსნადობა | ოდნავ იშლება | ჯობია ჟანგბადს |
| რეაქტიულობა | ნორმალურ პირობებშისტაბილური | ადვილად იშლება ჟანგბადის წარმოქმნით |
დასკვნა შედარების შედეგებზე დაყრდნობით: ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები არ განსხვავდება ხარისხობრივი შემადგენლობით. მოლეკულის სტრუქტურა აისახება ნივთიერებების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში.
არის თუ არა ჟანგბადის და ოზონის რაოდენობა ბუნებაში?
ნივთიერება, რომლის ფორმულაა O2, ნაპოვნია ატმოსფეროში, ჰიდროსფეროში, დედამიწის ქერქში და ცოცხალ ორგანიზმებში. ატმოსფეროს დაახლოებით 20% იქმნება დიატომიური ჟანგბადის მოლეკულებით. სტრატოსფეროში, დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 12-50 კმ სიმაღლეზე, არის ფენა, რომელსაც ეწოდება "ოზონის ეკრანი". მისი შემადგენლობა აისახება ფორმულით O3. ოზონი იცავს ჩვენს პლანეტას მზის წითელი და ულტრაიისფერი სპექტრის საშიში სხივების ინტენსიურად შთანთქმით. ნივთიერების კონცენტრაცია მუდმივად იცვლება და მისი საშუალო მნიშვნელობა დაბალია - 0,001%. ამრიგად, O2 და O3 არის ალოტროპული ჟანგბადის მოდიფიკაციები, რომლებსაც აქვთ მნიშვნელოვანი განსხვავებები ბუნებაში განაწილებაში.
როგორ მივიღოთ ჟანგბადი და ოზონი?
მოლეკულური ჟანგბადი ყველაზე მნიშვნელოვანი მარტივი ნივთიერებაა დედამიწაზე. იგი წარმოიქმნება მცენარეების მწვანე ნაწილებში, შუქზე ფოტოსინთეზის დროს. ბუნებრივი ან ხელოვნური წარმოშობის ელექტრული გამონადენით, ჟანგბადის დიატომური მოლეკულა იშლება. ტემპერატურა, რომლითაც პროცესი იწყება, არის დაახლოებით 2000 °C. შედეგად მიღებული რადიკალები კვლავ ერწყმის ერთმანეთს და წარმოქმნის ჟანგბადს. ზოგიერთი აქტიური ნაწილაკი რეაგირებს დიატომურ მოლეკულებთანჟანგბადი. ეს რეაქცია წარმოქმნის ოზონს, რომელიც ასევე რეაგირებს ჟანგბადის თავისუფალ რადიკალებთან. ეს ქმნის დიატომურ მოლეკულებს. რეაქციების შექცევადობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ატმოსფერული ოზონის კონცენტრაცია მუდმივად იცვლება. სტრატოსფეროში ფენის ფორმირება, რომელიც შედგება O3 მოლეკულებისგან, დაკავშირებულია მზის ულტრაიისფერ გამოსხივებასთან. ამ დამცავი ფარის გარეშე, საშიში სხივები შეიძლება მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს და გაანადგუროს სიცოცხლის ყველა ფორმა.
ჟანგბადისა და გოგირდის ალოტროპული მოდიფიკაციები
ქიმიური ელემენტები O (ჟანგბადი) და S (გოგირდი) განლაგებულია პერიოდული სისტემის ერთ ჯგუფში, ისინი ხასიათდებიან ალოტროპული ფორმების წარმოქმნით. გოგირდის ატომების სხვადასხვა რაოდენობის მქონე მოლეკულებიდან (2, 4, 6, 8), ნორმალურ პირობებში, ყველაზე სტაბილურია S8, რომელიც ჰგავს გვირგვინის ფორმას. რომბის და მონოკლინიკური გოგირდი აგებულია ასეთი 8 ატომიანი მოლეკულებისგან.
119 °C ტემპერატურაზე ყვითელი მონოკლინიკური ფორმა ქმნის ყავისფერ ბლანტი მასას - პლასტმასის მოდიფიკაციას. გოგირდისა და ჟანგბადის ალოტროპული მოდიფიკაციების შესწავლას დიდი მნიშვნელობა აქვს თეორიულ ქიმიასა და პრაქტიკულ საქმიანობაში.
სამრეწველო მასშტაბით, გამოიყენება სხვადასხვა ფორმის ჟანგვის თვისებები. ოზონი გამოიყენება ჰაერისა და წყლის დეზინფექციისთვის. მაგრამ 0,16 მგ/მ3-ზე მეტი კონცენტრაციისას ეს გაზი საშიშია ადამიანებისა და ცხოველებისთვის. მოლეკულური ჟანგბადი აუცილებელია სუნთქვისთვის და გამოიყენება მრეწველობასა და მედიცინაში. ნახშირბადის ალოტროპები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ეკონომიკურ საქმიანობაში.(ბრილიანტი, გრაფიტი), ფოსფორი (თეთრი, წითელი) და სხვა ქიმიური ელემენტები.
