Войти
Существует несколько известных аллотропов кислорода . Наиболее известным является молекулярный кислород (O2), присутствующий в значительных количествах в атмосфере Земли и также известный как дикислород или триплетный кислород. Другой - высокореактивный озон (O3). Другие:
Атомарный кислород, обозначаемый O (P) или O (3P), очень реактивен, поскольку отдельные атомы кислорода стремятся быстро связываться с соседними молекулами. На поверхности Земли он не существует в естественных условиях очень долго, но в космическом пространстве наличие большого количества ультрафиолетового излучения приводит к низкой околоземной орбите атмосфере в котором 96% кислорода находится в атомарной форме.
Атомарный кислород был обнаружен на Марсе Mariner, Viking и SOFIA обсерватория.
Наиболее часто встречающимся аллотропом элементарного кислорода является триплетный дикислород, бирадикал. Непарные электроны участвуют в трехэлектронной связи, показанной здесь пунктирными линиями. Обычный аллотроп элементарного кислорода на Земле, O. 2, обычно известен как кислород, но может называться дикислородом., двухатомный кислород, молекулярный кислород или газообразный кислород, чтобы отличить его от самого элемента и от трехатомного аллотропа озона, O. 3. В качестве основного компонента (около 21% по объему) атмосферы Земли элементарный кислород чаще всего встречается в двухатомной форме. Аэробные организмы выделяют химическую энергию, запасенную в слабой сигма-связи атмосферного кислорода, конечного окислителя в клеточном дыхании. основное состояние дикислорода известно как триплетный кислород, O 2, потому что он имеет два неспаренных электрона. Первое возбужденное состояние, синглетный кислород, O 2, не имеет неспаренных электронов и является метастабильным. Состояние дублета требует нечетного числа электронов, и поэтому не может возникать в кислороде без получения или потери электронов, например, в супероксидном ионе (O. 2) или диоксигенил ион (O. 2).
Основное состояние O. 2имеет длину связи 121 пм и энергию связи 498 кДж / моль. Это бесцветный газ с температурой кипения -183 ° C (90 K; -297 ° F). Его можно конденсировать из воздуха путем охлаждения жидким азотом с температурой кипения -196 ° C (77 K; -321 ° F). Жидкий кислород имеет бледно-голубой цвет и весьма заметно парамагнитен из-за неспаренных электронов; жидкий кислород, содержащийся в колбе, подвешенной на веревке, притягивается к магниту.
Синглетный кислород - это общее название, используемое для двух метастабильных состояний молекулярного кислорода (O2) с более высокой энергией, чем основное состояние триплетный кислород. Из-за различий в их электронных оболочках синглетный кислород имеет другие химические и физические свойства, чем триплетный кислород, включая поглощение и испускание света на разных длинах волн. Он может быть получен в процессе фотосенсибилизации путем передачи энергии от молекул красителя, таких как бенгальский розовый, метиленовый синий или порфирины, или в результате химических процессов, таких как спонтанное разложение. триоксида водорода в воде или реакция пероксида водорода с гипохлоритом.
Трехатомный кислород (озон, O 3), представляет собой очень реактивный аллотроп кислорода, который разрушает такие материалы, как резина и ткани, а также повреждает ткань легкого. Его следы можно обнаружить по резкому запаху хлора, исходящему от электродвигателей, лазерных принтеров и копировальных аппаратов. Он был назван «озоном» в 1840 году Христианом Фридрихом Шёнбейном, от древнегреческого ὄζειν (ozein: «пахнуть») плюс суффикс -on (на английском языке -one), обычно использовавшийся в то время для обозначения производное соединение.
Озон термодинамически нестабилен по отношению к более распространенной форме дикислорода и образуется в результате реакции O 2 с атомарным кислородом, образующимся при расщеплении O 2 УФ-излучением в верхних слоях атмосферы. Озон сильно поглощается ультрафиолетом и действует как щит биосферы от мутагенного и других повреждающих эффектов солнечного УФ-излучения ( см. озоновый слой ). Озон образуется у поверхности Земли в результате фотохимического распада диоксида азота из выхлопных газов автомобилей. Приземный озон является загрязнителем воздуха, что особенно опасно для пожилых людей, детей и людей с заболеваниями сердца и легких, такими как эмфизема, бронхит и астма. Иммунная система производит озон как противомикробное средство (см. Ниже). Жидкий и твердый O 3 имеют более глубокий синий цвет, чем обычный кислород, и они нестабильны и взрывоопасны.
Озон - это бледно-голубой газ, конденсирующийся в темно-синюю жидкость. Он образуется всякий раз, когда воздух подвергается электрическому разряду, и имеет характерный резкий запах свежескошенного сена или метро - так называемый «электрический запах».
Предполагалось, что тетраоксиген существует с начала 1900-х годов, когда он был известен как оксозон. Он был обнаружен в 2001 году группой под руководством Фульвио Какаче из Римского университета. Предполагалось, что молекула O. 4находится в одной из фаз твердого кислорода, позже идентифицированной как O. 8. Команда Какаче предположила, что O. 4, вероятно, состоит из двух гантелеподобных молекул O. 2, свободно удерживаемых вместе наведенными силами дипольной дисперсии.
Существует шесть известных различных фаз твердого кислорода. Один из них - темно-красный кластер O. 8. Когда кислород подвергается воздействию давления 96 ГПа, он становится металлическим аналогично водороду и становится более похожим на более тяжелые халькогены, такие как как теллур и полоний, оба из которых обладают значительным металлическим характером. При очень низких температурах эта фаза также становится сверхпроводящей.
