Нитрат аммония молекулярное строение или немолекулярное

• Главная
• Химия

• • Химия

  • lindsayblair

  • 3 года назад

Мировое производство аммиачной селитры на 1980 год составляло 14 млн т, в пересчёте на азот.

1. ↑ Анатолий Вассерман Взрыв по аутсорсингу // Бизнес-журнал. — 20 мая 2007. — № 10.
2. ↑ Пожар и взрыв на Гранкане
3. ↑ Взрыв грузовика в Испании на Podrobnosti.ua

• Технология аммиачной селитры, под ред. В. М. Олевского, М., 1978.
• Соли азотной кислоты, Миниович М. А., М., 1964.
• Олевский В. М., Ферд М. Л., «Ж. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева», 1983, т. 28, № 4, с. 27—39.

Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры:

1. Температура ниже 270 °C:
2. Температура выше 270 °C, или детонация:

• Главная
• Химия

• Укажите, какое строение (молекулярное или немолекулярное) имеют предложенные вещества. Подтвердите рассуждениями.
  а) цинк и магний; б) фтор и хлор; в) озон и кислород; г) медь и алюминий

  • Химия

  • calliegsup

  • 3 года назад

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 октября 2011;
проверки требуют 9 правок.

Нитра́т аммо́ния (аммонийная (аммиачная) селитра) — химическое соединение NH₄NO₃, соль азотной кислоты. Впервые получена Глаубером в 1659 году.

Что такое озон

Озон, или, как его еще называют, активный кислород, – это газ лазурного цвета с резким металлическим запахом.

Данное вещество может существовать во всех трех агрегатных состояниях: газообразном, твердом и жидком.

При этом в природе озон встречается только в виде газа, образуя так называемый озоновый слой. Именно из-за его лазурного цвета небо кажется голубым.

Фраза «озоновый слой», ставшая известной в 70-е гг. прошлого века, давно уже набила оскомину. При этом мало кто действительно понимает, что означает это понятие и чем опасно разрушение озонового слоя. Еще большей загадкой для многих является строение молекулы озона, а ведь она напрямую связана с проблемами озонового слоя. Давайте узнаем больше об озоне, его строении и применении этого вещества в промышленности.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 марта 2022 года; проверки требует 1 правка.

Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси:

• составы типа аммиачная селитра/дизельное топливо (АСДТ)
• жидкая смесь аммиачная селитра/гидразин (Астролит)
• водонаполненные промышленные взрывчатые вещества (Акванал, Акванит и др.)
• смеси с другими взрывчатыми веществами (Аммонит, Детонит и др.)
• Смесь с алюминиевой пудрой (аммонал)

Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений.

Методы синтеза

Для образования такого газа, как озон, химический элемент оксиген должен находиться в газообразной среде в виде отдельных атомов. Такие условия создаются при соударении молекул кислорода О₂ с электронами во время электрических разрядов или другими частицами с большой энергией, а также при его облучении ультрафиолетом.

Львиная доля от общего количества озона в естественных условиях атмосферы образуется фотохимическим способом. Человек предпочитает в химической деятельности использовать другие методы, такие как, например, электролитический синтез. Он заключается в том, что в водную среду электролита помещают платиновые электроды и пускают ток. Схема реакции:

Крайне ценными для всего человечества свойствами обладает такой газ, как озон. Химический элемент, которым он образован, – это кислород О. На самом деле, озон О₃ – одна из аллотропных модификаций оксигена, состоящая из трёх формульных единиц (О÷О÷О). Первое и более известное соединение – это сам кислород, точнее газ, который образован двумя его атомами (О=О) – О₂.

Аллотропия – это способность одного химического элемента образовывать ряд различных по свойствам простых соединений. Благодаря ей человечество изучило и использует такие вещества, как алмаз и графит, моноклинная и ромбическая сера, кислород и озон. Химический элемент, имеющий такую способность, не обязательно ограничен только двумя модификациями, у некоторых их больше.

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при повышенном давлении — 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е. м.. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворимость в воде:

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Также соль растворима в аммиаке, пиридине, метаноле, этаноле.

Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:

Озоновый слой – что это?

На расстоянии 15-35 км над поверхностью Земли находится озоновый слой, или, как его еще называют, озоносфера. В этом месте концентрированный О₃ служит своеобразным фильтром для вредного солнечного излучения.

Откуда берется такое количество вещества, если его молекулы нестабильны? Ответить на этот вопрос не сложно, если вспомнить модель молекулы озона и способ ее образования. Итак, кислород, состоящий из 2 молекул оксигена, попадая в стратосферу, нагревается там солнечными лучами. Этой энергии оказывается достаточно, чтобы расщепить О₂ на атомы, из которых образуется О₃. При этом озоновый слой не только использует часть солнечной энергии, но и фильтрует ее, поглощает опасный ультрафиолет.

Выше было сказано, что озон растворяется фреонами. Эти газообразные вещества (применяются при изготовлении дезодорантов, огнетушителей и холодильников), попав в атмосферу, влияют на озон и способствуют его разложению. Вследствие этого в озоносфере возникают дыры, сквозь которые на планету попадают нефильтрированые солнечные лучи, которые разрушительно действуют на живые организмы.

Рассмотрев особенности и строение молекул озона, можно прийти к выводу, что это вещество, хотя и опасно, но весьма полезно для человечества, если его правильно использовать.

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём () получить практически невозможно.

По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:

Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:

1. Природный фосфат кальция (апатит) растворяют в азотной кислоте:
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca(NO₃)₂·4H₂O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция и неудалённую фосфорную кислоту действуют аммиаком, и в итоге получают нитрат аммония:

А также амфотерный метод.

Молекулярное и немолекулярное строение веществ

В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества. Вещество при заданных условиях может находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном. Свойства вещества зависят также от характера химической связи между образующими его частицами — молекулами, атомами или ионами. По типу связи различают вещества молекулярного и немолекулярного строения.

Вещества, состоящие из молекул, называются молекулярными веществами. Связи между молекулами в таких веществах очень слабые, намного слабее, чем между атомами внутри молекулы, и уже при сравнительно низких температурах они разрываются — вещество превращается в жидкость и далее в газ (возгонка йода). Температуры плавления и кипения веществ, состоящих из молекул, повышаются с увеличением молекулярной массы.

К молекулярным веществам относятся вещества с атомной структурой ($C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W$), среди них есть металлы и неметаллы.

Рассмотрим физические свойства щелочных металлов. Относительно малая прочность связи между атомами обуславливает низкую механическую прочность: щелочные металлы мягкие, легко режутся ножом.

Большие размеры атомов приводят к малой плотности щелочных металлов: литий, натрий и калий даже легче воды. В группе щелочных металлов температуры кипения и плавления понижаются с увеличением порядкового номера элемента, т.к. размеры атомов увеличиваются, и ослабевают связи.

К веществам немолекулярного строения относятся ионные соединения. Таким строением обладает большинство соединений металлов с неметаллами: все соли ($NaCl, K_2SO_4$), некоторые гидриды ($LiH$) и оксиды ($CaO, MgO, FeO$), основания ($NaOH, KOH$). Ионные (немолекулярные) вещества имеют высокие температуры плавления и кипения.

Кристаллические решетки

Вещество, как известно, может существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом.

Твердые вещества: аморфные и кристаллические.

Рассмотрим, как влияют особенности химических связей на свойства твердых веществ. Твердые вещества делятся на кристаллические и аморфные.

Аморфные вещества не имеют четкой температуры плавления — при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние. В аморфном состоянии, например, находятся пластилин и различные смолы.

Кристаллические вещества характеризуются правильным расположением тех частиц, из которых они состоят: атомов, молекул и ионов — в строго определенных точках пространства. При соединении этих точек прямыми линиями образуется пространственный каркас, называемый кристаллической решеткой. Точки, в которых размещены частицы кристалла, называют узлами решетки.

В зависимости от типа частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Ионные кристаллические решетки.

Атомные кристаллические решетки.

Атомными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В таких решетках атомы соединены между собой очень прочными ковалентными связями. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток может служить алмаз — одно из аллотропных видоизменений углерода.

Большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (например, у алмаза она выше $3500°С$), они прочны и тверды, практически нерастворимы.

Молекулярные кристаллические решетки.

Молекулярными называют кристаллические решетки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть и полярными ($HCl, H_2O$), и неполярными ($N_2, O_2$). Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны очень прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения. Поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками имеют малую твердость, низкие температуры плавления, летучи. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар).

Металлические кристаллические решетки.

Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки. В узлах таких решеток находятся атомы и ионы (то атомы, то ионы, в которые легко превращаются атомы металла, отдавая свои внешние электроны «в общее пользование»). Такое внутреннее строение металлов определяет их характерные физические свойства: ковкость, пластичность, электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск.

Для большинства веществ характерна способность в зависимости от условий находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном.

Например, вода при нормальном давлении в интервале температур 0-100^oC является жидкостью, при температуре выше 100^оС способна существовать только в газообразном состоянии, а при температуре менее 0^оС представляет собой твердое вещество.

Вещества в твердом состоянии различают аморфные и кристаллические.

Характерными признаками аморфных веществ является отсутствие четкой температуры плавления: их текучесть плавно увеличивается с ростом температуры. К аморфным веществам относятся такие соединения, как воск, парафин, большинство пластмасс, стекло и т.д.

Все же кристаллические вещества обладают конкретной температурой плавления, т.е. вещество с кристаллическим строением переходит из твердого состоянии в жидкое не постепенно, а резко, при достижении конкретной температуры. В качестве примера кристаллических веществ можно привести поваренную соль, сахар, лед.

Разница в физических свойствах аморфных и кристаллических твердых веществ обусловлена прежде всего особенностями строения таких веществ. В чем заключается разница между веществом в аморфном и кристаллическом состоянии, проще всего понять из следующей иллюстрации:

Как можно заметить, в аморфном веществе, в отличие от кристаллического, отсутствует какой-либо порядок в расположении частиц. Если же в кристаллическом веществе мысленно соединить прямой два близкорасположенных друг к другу атома, то можно обнаружить, что на этой линии на строго определенных промежутках будут лежать одни и те же частицы:

Таким образом, в случае кристаллических веществах можно говорить о таком понятии, как кристаллическая решетка.

Кристаллической решеткой называют пространственный каркас, соединяющий точки пространства, в которых находятся частицы, образующие кристалл.

Точки пространства, в которых находятся образующие кристалл частицы, называют узлами кристаллической решетки.

В зависимости от того, какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки, различают: молекулярную, атомную, ионную и металлическую кристаллические решетки.

В узлах молекулярной кристаллической решетки

находятся молекулы, внутри которых атомы связаны прочными ковалентными связями, однако сами молекулы удерживаются друг возле друга слабыми межмолекулярными силами. Вследствие таких слабых межмолекулярных взаимодействий кристаллы с молекулярной решеткой являются непрочными. Такие вещества от веществ с иными типами строения отличаются существенно более низкими температурами плавления и кипения, не проводят электрический ток, могут как растворяться, так и не растворяться в различных растворителях. Растворы таких соединений могут как проводить, так и не проводить электрический ток в зависимости от класса соединения. К соединениям с молекулярной кристаллической решеткой относятся многие простые вещества — неметаллы (отвержденные H₂, O₂, Cl₂, ромбическая сера S₈, белый фосфор P₄), а также многие сложные вещества – водородные соединения неметаллов, кислоты, оксиды неметаллов, большинство органических веществ. Следует отметить, что, если вещество находится в газообразном или жидком состоянии, говорить о молекулярной кристаллической решетке неуместно: корректнее использовать термин — молекулярный тип строения.

В узлах атомной кристаллической решетки

находятся атомы. При этом все узлы такой кристаллической решетки «сшиты» между собой посредством прочных ковалентных связей в единый кристалл. Фактически, такой кристалл является одной гигантской молекулой. Вследствие особенностей строения все вещества с атомной кристаллической решеткой являются твердыми, обладают высокими температурами плавления, химически мало активны, не растворимы ни в воде, ни в органических растворителях, а их расплавы не проводят электрический ток. Следует запомнить, что к веществам с атомным типом строения из простых веществ относятся бор B, углерод C (алмаз и графит), кремний Si, из сложных веществ — диоксид кремния SiO₂ (кварц), карбид кремния SiC, нитрид бора BN.

У веществ с ионной кристаллической решеткой

в узлах решетки находятся ионы, связанные друг с другом посредством ионных связей.

Поскольку ионные связи достаточно прочны, вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью и тугоплавкостью. Чаще всего они растворимы в воде, а их растворы, как и расплавы проводят электрический ток.

К веществам с ионным типом кристаллической решетки относятся соли металлов и аммония (NH₄⁺), основания, оксиды металлов. Верным признаком ионного строения вещества является наличие в его составе одновременно атомов типичного металла и неметалла.

Однако следует отметить, что в веществах с ионным типом строения нередко можно обнаружить, помимо ионных, также ковалентные полярные связи. Это наблюдается в случае сложных ионов, т.е. состоящих из двух или более химических элементов (SO₄^2-, NH₄⁺, PO₄^3- и т.д.). Внутри таких сложных ионов атомы связаны друг с другом ковалентными связями.

Металлическая кристаллическая решетка

наблюдается в кристаллах свободных металлов, например, натрия Na, железа Fe, магния Mg и т.д. В случае металлической кристаллической решетки, в ее узлах находятся катионы и атомы металлов, между которыми движутся электроны. При этом движущиеся электроны периодически присоединяются к катионам, таким образом нейтрализуя их заряд, а отдельные нейтральные атомы металлов взамен «отпускают» часть своих электронов, превращаясь, в свою очередь, в катионы. Фактически, «свободные» электроны принадлежат не отдельным атомам, а всему кристаллу.

Такие особенности строения приводят к тому, что металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, часто обладают высокой пластичностью (ковкостью).
Разброс значений температур плавления металлов очень велик. Так, например, температура плавления ртути составляет примерно минус 39 ^оС (жидкая в обычных условиях), а вольфрама — 3422 °C. Следует отметить, что в обычных условиях все металлы, кроме ртути, являются твердыми веществами.

С озоном вы уже знакомились в главе 1, когда мы рассказывали о составе атмосферного воздуха, в котором озон присутствует в виде незначительной примеси. В чистом виде озон O₃ – голубой газ с резким запахом (греческое озос – пахучий). Строение молекулы озона можно изобразить разными способами. Например, комбинацией двух крайних (или резонансных) структур. Каждая из таких структур не существует в реальности (это как бы “чертеж” молекулы), а настоящая молекула представляет собой нечто среднее между двумя резонансными структурами.

Хотя молекулярный кислород и озон составлены из атомов одного и того же элемента кислорода – это разные вещества. С таким же явлением на примере углерода мы уже сталкивались в главе 3 (алмаз и графит). Оно называется аллотропией. Графит и алмаз – разные вещества, хотя и тот и другой состоят только из углерода. Теперь мы наблюдаем такое же явление у кислорода.

Если какой-либо элемент образует два или несколько простых веществ, то такие вещества называются аллотропными модификациями. Само это явление называется аллотропией.

Итак, озон и молекулярный кислород – две разные аллотропные модификации элемента кислорода.

В лаборатории озон получают при “тихом” (без искр) электрическом разряде в стеклянной трубке, через которую пропускается ток кислорода. Такой прибор называется озонатором. Есть и другие лабораторные способы получения озона.

** Кому-то из читателей (особенно участникам химических олимпиад) наверняка знаком классический способ получения пероксида водорода H₂О₂ из пероксида бария BaO₂ при действии разбавленной серной кислоты.

BaO₂ + H₂SO₄ (разб.) = BaSO₄↓ + H₂О₂ (раствор)

Пероксиды – это вещества, содержащие связь О–О. Интересно, что если взять не разбавленную, а концентрированную серную кислоту, то реакция идет по другому пути и образуется озон:

3 BaO₂ + 3 H₂SO₄ = 3 BaSO₄↓ + O₃↑ + 3 H₂O

Озон обладает более сильными окислительными свойствами, чем кислород. Например, озон способен изменить степень окисления иода от -1 до 0, т.е. окислить анион иода до свободного иода. Свободный иод, в свою очередь, легко обнаружить добавлением крахмала (получается темно-синий иодкрахмальный комплекс). Этот способ можно использовать для обнаружения озона – посмотрите опыт из “Единой коллекции образовательных ресурсов”.

Резина быстро разрушается в атмосфере озона, а спирт при соприкосновении с ним воспламеняется. В чем же причина такой высокой окислительной способности озона?

Молекула озона относительно устойчива, однако под влиянием катализаторов (ими может служить целый ряд веществ) она легко разлагается с выделением атомарного кислорода – более сильного окислителя, чем молекулярный кислород:

O₃ = O₂ + O

Из-за своей высокой окислительной способности озон довольно токсичен для живых организмов. Если его содержание в помещении повышается до 10^–4 % по объему (а это совсем мало по сравнению с 21% кислорода в воздухе), то человек испытывает головную боль и другие признаки химического отравления. В России и СНГ предельно допустимая разовая концентрация озона составляет 0,0810^–4 %, в Европейском Союзе – 0,0910^–4 %, в США – 0,2410^–4 % по объему.

С другой стороны, способность озона разлагаться с образованием атомарного кислорода делает его почти идеальным средством для обеззараживания питьевой воды. Озон убивает болезнетворные бактерии окислением, частично превращаясь при этом в молекулярный кислород. Поэтому озонированная вода лучше и вкуснее хлорированной, которую до сих пор приходится пить жителям многих городов.

** Почему бы не предположить, что молекула озона имеет циклическое строение – в форме равностороннего треугольника? В такой молекуле валентность всех атомов кислорода была бы равна двум, как и во всех остальных его соединениях. Однако экспериментальные факты не подтверждают эту гипотезу. Во-первых, структурные исследования показали, что молекула представляет собой не равносторонний, а равнобедренный треугольник, один из углов которого намного больше 60^o. Во-вторых, длина связи кислород-кислород (1,28 А) скорее соответствует кратной, а не простой связи (напомним, что длина простой связи О–О в H₂O₂ заметно больше – 1,48 А). В-третьих, молекула озона полярна. Все эти факты объясняют приведенные в начале параграфа формулы. Так, разделение зарядов “+” и “–” в резонансных структурах позволяет объяснить полярность молекулы озона (из-за этого озон намного лучше, чем O₂, растворяется в воде). Кроме того, такое разделение зарядов эквивалентно еще одной химической связи и можно говорить, что у центрального атома кислорода валентность (IV). Аналогичная ситуация реализуется при образовании молекулы SO₂, однако у атома серы валентность (IV) появляется благодаря переходу электрона с подуровня 3p на 3d (вспомните §3.5, где приведены нужные орбитальные диаграммы). Но у кислорода на 2-м уровне нет d-орбиталей! Как же в этом случае реализуется его четырехвалентное состояние? Вероятно, благодаря переходу электрона с уровня 2p на 3s в атоме кислорода. Эти уровни уже значительно отличаются по энергии, поэтому такой переход должен требовать больших энергетических затрат. Эксперимент говорит о том, что образование озона действительно требует поглощения большого количества энергии.

Основная масса природного озона образуется в верхних слоях атмосферы из молекул O₂ в результате поглощения “жесткого” (т.е. несущего много энергии) ультрафиолетового излучения Солнца:

Земная атмосфера имеет слоистое строение. Основные ее слои – тропосфера и стратосфера. Тропосфера простирается от уровня моря до высоты 8 – 17 км (в зависимости от широты) – здесь сосредоточено примерно 4/5 массы всей атмосферы. Стратосфера – это безоблачная, сухая, холодная область над тропосферой до высоты примерно 40 – 50 км. Более 90% озона на нашей планете – это стратосферный озон.

Для характеристики содержания озона используют сокращенный темин – ОСО (общее содержание озона). Количественно ОСО выражают толщиной слоя озона, который получился бы, если бы весь содержащийся в атмосфере озон привести к нормальному давлению при температуре 0^o С. В среднем по земному шару она равна 3 мм, но может изменяться от 1 мм (в Антарктиде в период весенней озоновой аномалии) до 6 мм (в конце зимы – начале весны над Дальним Востоком). ОСО измеряют в так называемых единицах Добсона (е.Д.). Приведенная толщина слоя озона 3 мм соответствует 300 е.Д.

Несмотря на то, что в стратосфере озона относительно мало, он играет чрезвычайно важную роль в защите живых организмов от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Образование озона – эндотермическая реакция. Она происходит при поглощении энергии опасных для всего живого квантов УФ-света с длиной волны менее 180 нм (вспомните рис. 2-12 из главы 2, показывающий диапазоны солнечного спектра). Таким образом, озон служит “фильтром” опасного УФ-излучения. Заметную роль играет озон и в тепловом балансе Земли. Вы уже знаете, что образование озона – эндотермическая реакция, его разложение – реакция экзотермическая, происходящая с выделением тепла. По разным оценкам от 5 до 8% разогрева земной атмосферы за счет парниковых газов приходится на превращения озона. Катализаторами разложения озона в стратосфере могут служить атомарный хлор и другие, самые разнообразные вещества. Много таких веществ среди промышленных выбросов в атмосферу.

Рис. 6-7. Озон образуется под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 180 нм. УФ-свет с большей длиной волны (около 320 нм), наоборот, способствует разложению озона. Поверхности Земли достигают только те ультрафиолетовые лучи, которые не опасны для живых организмов. Когда мы загораем на солнце, на нашу кожу падают “мягкие” ультрафиолетовые лучи, не способные принести вреда здоровью (если загорать в меру).

** Трудно сегодня найти человека, который бы не слышал об “озоновых дырах”. Это явление, называемое учеными озоновой аномалией, заключается в опасном снижении концентрации озона в стратосфере над тем или иным районом планеты. Наиболее широко известна “озоновая дыра” над Антарктидой. Когда после долгой полярной ночи в высоких широтах Южного полушария наступает весна (это период с августа по декабрь), над обширным районом Антарктиды площадью более 10 млн. км² из года в год наблюдается снижение ОСО до 220, а иногда даже до 80 е.Д. (единиц Добсона – см. выше). При этом на высоте 15-20 км наблюдается локальный минимум содержания озона, что говорит о наличии здесь мощного источника его разрушения. Одновременно с появлением озоновой аномалии в нижней стратосфере фиксируются очень низкие температуры (ниже –78^o С) и появление полярных стратосферных облаков. По мнению ряда ученых, на поверхности этих облаков происходят фотохимические реакции, разрушающие озон, а катализаторами разрушения выступают хлор- и фторсодержащие вещества, попадающие сюда с других континентов.

В Северном полушарии в осенне-зимний период тоже иногда образуются “небольшие” озоновые дыры с ОСО меньше 220 е.Д. и площадью до 2 млн. км². Они обычно зарождаются над Северной Атлантикой и “живут” не больше недели. Всемирная метеорологическая организация (World Meteorogical Organization) с помощью спутников постоянно следит за состоянием озонового слоя нашей планеты. На сайте Центра озонного картирования (Ozone Mapping Centre) ежедневно обновляется информация о состоянии озонового слоя. Рядом с картой распределения озона приводится цветная шкала в единицах Добсона (е.Д.), с которыми вы уже знакомы.

Ряд исследователей считает, что возникновение озоновых дыр связано не столько с загрязнением атмосферы хлор- и фторуглеводородами, сколько с особенностями атмосферной циркуляции в различных районах Земли. Вопрос пока остается открытым. Впрочем, снижение промышленного загрязнения атмосферы в любом случае пошло бы на пользу климату и биосфере нашей планеты.

Вполне вероятно, что проблема промышленных выбросов в атмосферу – это не только проблема загрязнения поверхности Земли вредными веществами, но еще и проблема “загрязнения” солнечного спектра жестким, вредным для человека ультрафиолетовым излучением в результате частичного разрушения озонового слоя.

Но не стоит и преувеличивать опасность: полное исчезновение озона не грозит атмосфере до тех пор, пока в ней есть кислород и пока светит Солнце.

Авторы признательны сотруднику Центральной аэрологической обсерватории, специалисту в области мониторинга атмосферного озона А. М. Звягинцеву за ценные замечания. На сайте ЦАО www.cao-rhms.ru вы можете больше узнать об атмосферном озоне.

Хлороводород. Получение. Физические свойства

I. Строение молекулы

Анимация: “Строение молекулы хлороводорода”

Молекулярная формула:   НCl

σ (s-p) – связь сигма, ковалентная полярная

II. Физические свойства

Бесцветный, термически устойчивый газ (при нормальных условиях) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды) с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. При −85,1 °C конденсируется в бесцветную, подвижную жидкость. При −114,22 °C HCl переходит в твёрдое состояние. В твёрдом состоянии хлороводород существует в виде двух кристаллических модификаций: ромбической, устойчивой ниже −174,75 °C, и кубической.

1) Промышленный способ: сжигание водорода в хлоре:

Опыт: “Взаимодействие хлора с водородом”

2) Лабораторный  способ (анимация)

IV. Применение хлороводорода

1) Получение соляной кислоты.

2) Получение пластмасс и каучука.

“Строение молекулы хлороводорода”

“Взаимодействие хлора с водородом”

“Лабораторный способ получения хлороводорода”

Как образуется молекула озона

Молекулы О₃ образуются с помощью прикрепления к молекулам кислорода свободных атомов оксигена. Они, в свою очередь, появляются благодаря расщеплению других молекул О₂ из-за воздействия на них электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, быстрых электронов и других частиц высокой энергии. По этой причине специфический запах озона можно почувствовать возле искрящих электрических приборов или ламп, излучающих ультрафиолет.

В промышленных масштабах О₃ выделяют с помощью электрических генераторов озона или озонаторов. В этих приборах электрический ток высокого напряжения пропускается через газовый поток, в котором находится О₂, атомы которого и служат «строительным материалом» для озона.

Иногда в эти аппараты запускают чистый кислород или обычный воздух. От чистоты исходного продукта зависит качество получаемого озона. Так, медицинский О₃, предназначенный для обработки ран, добывают только из химически чистого О₂.

Кристаллические состояния нитрата аммония

Физические свойства

Кислород (О) – составная единица такого вещества как озон – химический элемент, формула которого, а также относительная молярная масса указаны в таблице Менделеева. Образуя О₃, оксиген приобретает свойства, кардинально отличающиеся от свойств О₂.

Газ голубого цвета – это обычное состояние такого соединения, как озон. Химический элемент, формула, количественные характеристики – все это определили при идентификации и изучении данного вещества. Температура кипения для него -111,9 °C, сжиженное состояние имеет темно-фиолетовый окрас, при дальнейшем понижении градуса до -197,2 °C начинается плавление. В твёрдом агрегатном состоянии озон приобретает чёрный цвет с фиолетовым отливом. Растворимость его в десять раз превышает это свойство кислорода О₂. При самых незначительных концентрациях в воздухе чувствуется запах озона, он резок, специфичен и напоминает запах металла.

Кристаллические состояния нитрата аммония

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния:

Фазовый переход от IV к III при 32,3 °C приносит неприятности производителям удобрений, потому как изменения плотности приводят к разрушению частиц при хранении и применении. Это особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слёживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва.

Хлороводород. Получение. Физические свойства

I. Строение молекулы

Анимация: “Строение молекулы хлороводорода”

σ (s-p) – связь сигма, ковалентная полярная

II. Физические свойства

Бесцветный, термически устойчивый газ (при нормальных условиях) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды) с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. При −85,1 °C конденсируется в бесцветную, подвижную жидкость. При −114,22 °C HCl переходит в твёрдое состояние. В твёрдом состоянии хлороводород существует в виде двух кристаллических модификаций: ромбической, устойчивой ниже −174,75 °C, и кубической.

1)  сжигание водорода в хлоре:

Опыт: “Взаимодействие хлора с водородом”

2) Лабораторный  способ (анимация):

IV. Применение хлороводорода

1) Получение соляной кислоты.

2) Получение пластмасс и каучука.

Анимация: “Строение молекулы хлороводорода”

Опыт: “Взаимодействие хлора с водородом”

Анимация: “Лабораторный способ получения хлороводорода”

Нахождение в природе и значение

Простое вещество озон – элемент газового состава стратосферы, области околоземного пространства, расположенной на расстоянии порядка 20-30 км от поверхности планеты. Выделение этого соединения происходит во время процессов, связанных с электрическими разрядами, при сварке, работе аппаратов ксерокса. Но именно в стратосфере образуется и содержит 99% от общего количества озона, находящегося в атмосфере Земли.

Жизненно важным оказалось присутствие газа в околоземном пространстве. Он образует в нем так называемый озоновый слой, который защищает всё живое от смертельного ультрафиолетового излучения Солнца. Как ни странно, но наравне с огромной пользой, сам газ опасен для людей. Повышение концентрации озона в воздухе, которым дышит человек, вредно для организма, вследствие его крайней химической активности.

Ответы

• Сульфид калия, оксид бария и оксид кальция-вещества с ионной связью, поэтому у них ионная кристаллическая решеткаА хлороводород-вещество с ковалентной связью, у них молекулярная кристаллическая решеткаПравильный ответ:1

  • valerielpmu

  • 3 года назад

Электронное строение

Один и тот же структурный фрагмент имеют О2 и О3 – химический элемент. Озон имеет более сложное строение. В кислороде же всё просто – два атома оксигена соединены двойной связью, состоящей из ϭ- и π-составляющей, согласно валентности элемента. О₃ имеет несколько резонансных структур.

Кратная связь соединяет два кислорода, а третий имеет одинарную. Таким образом, вследствие миграции π-составляющей, в общей картине три атома имеют полуторное соединение. Эта связь короче, чем одинарная, но длиннее, чем двойная. Вероятность цикличности молекулы проведённые учёными эксперименты исключают.

История открытия озона

Разобравшись с тем, как выглядит молекула озона и как она образуется, стоит познакомиться с историей этого вещества.

Впервые оно было синтезировано нидерландским исследователем Мартином Ван Марумом во второй половине XVIII в. Ученый заметил, что после пропускания электрических искр через емкость с воздухом газ в ней менял свои свойства. При этом Ван Марум так и не понял, что выделил молекулы нового вещества.

А вот его немецкий коллега по фамилии Шейнбейн, пытаясь с помощью электричества разложить Н₂О на Н и О₂, обратил внимание на выделение нового газа с едким запахом. Проведя массу исследований, ученый описал открытое им вещество и дал ему имя «озон» в честь греческого слова «пахнуть».

Способность убивать грибки и бактерии, а также понижать токсичность вредных соединений, которой обладало открытое вещество, заинтересовала многих ученых. Через 17 лет после официального открытия О₃ Вернером фон Сименсом был сконструирован первый аппарат, позволяющий синтезировать озон в любом количестве. А еще через 39 лет гениальный Никола Тесла изобрел и запатентовал первый в мире генератор озона.

Именно этот аппарат уже через 2 года впервые был использован во Франции на очистительных сооружениях для питьевой воды. С началом XX в. Европа начинает переходить на озонирование питьевой воды для ее очистки.

Российская империя впервые использовала эту методику в 1911 г., а через 5 лет в стране было оборудовано почти 4 десятка установок для очистки питьевой воды с помощью озона.

Сегодня озонирование воды постепенно вытесняет хлорирование. Так, 95% всей питьевой воды в Европе очищается с помощью О₃. Также весьма популярна данная методика и в США. В СНГ она пока еще на стадии изучения, поскольку, хотя данная процедура и более безопасна и удобна, обходится она дороже, чем хлорирование.

Химические свойства

Оксиген (кирпичик, из которого построены молекулы таких веществ, как кислород и озон) – химический элемент. Как пишется в уравнениях реакции – О·. Озон окисляет все металлы, за исключением золота, платины и его подгруппы. Он реагирует с газами, находящимися в атмосфере – оксидами серы, азота и прочими. Не остаются инертными и органические вещества, особенно быстро идут процессы разрывов кратных связей через образования промежуточных соединений. Крайне важно, что продукты реакций являются безвредными для окружающей среды и человека. Это вода, кислород, высшие оксиды различных элементов, окислы углерода. Во взаимодействие с озоном не вступают бинарные соединения кальция, титана и кремния с кислородом.

Свойства О3

В каком бы из трех состояний ни пребывал озон, он сохраняет синий цвет. Чем тверже вещество, тем насыщеннее и темнее этот оттенок.

Каждая молекула озона весит 48 г/моль. Она является более тяжелой, чем воздух, что помогает разделять эти вещества между собою.

О₃ способен окислять практически все металлы и неметаллы (кроме золота, иридия и платины).

Также это вещество может участвовать в реакции горения, однако для этого нужна более высокая температура, чем для О₂.

Озон способен растворяться в Н₂О и фреонах. В жидком состоянии он может смешиваться с жидким кислородом, азотом, метаном, аргоном, тетрахлоруглеродом и углекислотой.

Как выглядит молекула озона

Свое прозвище «активный кислород» озон получил из-за своего сходства с кислородом. Так главным действующим химическим элементом в этих веществах является оксиген (О). Однако если в молекуле кислорода содержится 2 его атома, то молекула озона (формула – О₃) состоит из 3 атомов этого элемента.

Благодаря такому строению, свойства озона подобны кислородным, однако более выражены. В частности, как и О₂, О₃ является сильнейшим окислителем.

Самое главное отличие между этими «родственными» веществами, которое помнить жизненно важно для каждого, следующее: озоном нельзя дышать, он токсичен и при вдыхании способен повредить легкие или даже убить человека. При этом О₃ прекрасно подходит для очистки воздуха от токсичных примесей. Кстати, именно из-за этого после дождя так легко дышится: озон окисляет вредные вещества, содержащиеся в воздухе, и он очищается.

Модель молекулы озона (состоящая из 3 атомов оксигена) немного напоминает изображение угла, причем его размер – 117°. Эта молекула не имеет неспаренных электронов, поэтому является диамагнитной. Помимо этого, она обладает полярностью, хотя и состоит из атомов одного элемента.

Два атома данной молекулы прочно скреплены между собой. А вот связь с третьим менее надежна. По этой причине молекула озона (фото модели можно увидеть ниже) весьма непрочна и вскоре после образования распадается. Как правило, при любой реакции распада О₃ выделяется кислород.

Из-за нестабильности озона его не получается заготавливать и хранить, а также перевозить, как другие вещества. По этой причине его производство более затратно, чем других веществ.

При этом высокая активность молекул О₃ позволяет этому веществу быть сильнейшим окислителем, более мощным, чем кислород, и более безопасным, чем хлор.

Если молекула озона разрушается и выделяется О₂, данная реакция всегда сопровождается выделением энергии. В то же время, чтобы произошел обратный процесс (образование О₃ из О₂), необходимо затратить ее не меньше.

В газообразном состоянии молекула озона распадается при температуре 70° С . Если ее повысить до 100 градусов и более, реакция значительно ускорится. Также ускоряет период распада молекул озона наличие примесей.

Ответы

• а) цинк и магний имеют немолекулярное строение, так как молекулы образуются элементами неметаллами при помощи ковалентных связей, а магний и цинк – металлы, то есть образуют металлическую связь б) фтор и хлор относятся к галогенам, в них очень сильны неметаллические свойства, они образуют двухатомные молекулы посредством ковалентных связейв) озон и кислород – аллотропы элемента кислород, различающиеся по числу атомов в молекуле, то есть это однозначно молекулярная структура г) медь и алюминий относятся к металлам , к ним применимы все рассуждения из пункта а

  • camposwu31

  • 3 года назад

Аварии и взрывы

• 21 сентября 1921 года в Оппау в Германии на складе завода фирмы BASF при работах по дроблению небольшими взрывами слежавшихся масс нитрата аммония произошёл катастрофический взрыв примерно 4500 тонн удобрения и мощностью в 1-2 килотонны тротилового эквивалента. На месте склада образовалась воронка удлинённой формы размером более 160 метров и глубиной более 10 метров. По официальным данным, в результате взрыва погиб 561 человек^[1].

• 16 апреля 1947 года во время погрузки аммиачной селитры на пароход «Гранкан» в гавани города Техас-сити (англ.) произошёл пожар, который в результате неграмотных действий по его тушению, привёл к катастрофическому по последствиям взрыву приблизительно 2300 тонн удобрения. В результате взрыва были разрушены портовые сооружения, несколько судов, многие предприятия и жилые дома. Погибло более полутора тысяч человек, сотни пропали без вести и их тела не были найдены. Травмы получили более трёх с половиной тысяч человек.^[2]

• 9 марта 2004 года в Испании взорвался грузовик, перевозивший нитрат аммония; 2 человека погибли^[3].

• 22 июля 2011 год в Правительственном квартале Осло, Норвегия, прогремел взрыв. Заложенная в автомобиль «Volkswagen Crafter» радиоуправляемая бомба была изготовлена из сельскохозяйственных удобрений на основе аммиачной селитры и дизельного топлива. Вследствие этого взрыва 8 человек погибли, пятнадцать получили ранения. Виновником теракта был объявлен Андерс Беринг Брейвик

История открытия соединения

Составляющая единица многих органических и минеральных веществ, в том числе и такого как озон – химический элемент, обозначение которого О – оксиген, в переводе с греческого «oxys» – кислый, и «gignomai» – рождать.

Впервые новую аллотропную модификацию кислорода во время опытов с электрическими разрядами обнаружил в 1785 году голландец Мартин ван Марун, его внимание привлёк специфический запах. А веком позже француз Шенбейн отметил присутствие такого же после грозы, в результате чего газ был назван «пахнущий». Но учёные несколько обманулись, считая, что их обоняние учуяло сам озон. Запах, который они чувствовали, принадлежал органическим соединениям, окисленным при взаимодействии с О₃, так как газ очень реакционноспособен.

Сферы применения озона

Помимо очистки воды, О₃ имеет ряд других сфер применения.

• Озон используется в качестве отбеливателя при производстве бумаги и ткани.
• Активный кислород применяется для дезинфекции вин, а также для ускорения процесса «старения» коньяков.
• С помощью О₃ рафинируются различные растительные масла.
• Очень часто это вещество применяют для обработки скоропортящихся продуктов, вроде мяса, яиц, фруктов и овощей. При этой процедуре не остается химических следов, как при использовании хлора или формальдегидов, а продукты могут храниться значительно дольше.
• Озоном стерилизуют медицинское оборудование и одежду.
• Также очищенный О₃ применяют для различных медицинских и косметических процедур. В частности, с его помощью в стоматологии дезинфицируют ротовую полость и десны, а также лечат различные заболевания (стоматит, герпес, оральный кандидоз). В европейских странах О₃ весьма популярен для дезинфекции ран.
• В последние годы огромную популярность приобретают портативные домашние приборы для фильтрации воздуха и воды с помощью озона.

1. Дубнов Л. В., Бахаревич Н. С., Романов А. И. Промышленные взрывчатые вещества. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1988. — С. 227—228. — 358 с. — ISBN 5-247-00285-7.
2. Homeland Security to Regulate Fertilizer Chemical Used in Oklahoma City, Norway Bombings . Associated Press (2 августа 2011). Дата обращения: 30 сентября 2013. Архивировано 1 января 2015 года.
3. Справочник азотчика / под общ. ред. Е. Я. Мельникова. — 2-е изд., перераб.. — М.: Химия, 1987. — С. 157, 159. — 464 с.
4. Fertilizer that fizzles in a homemade bomb could save lives around the world (News release) (23 апреля 2013). Архивировано 6 сентября 2015 года. Дата обращения: 30 сентября 2013.

Применение

Основная область, где применяется «пахнущий» газ – это озонирование. Подобный метод стерилизации гораздо эффективнее и безопаснее для живых организмов, чем дезинфекция хлором. При очищении воды озоном не происходит образование токсичных производных метана, замещенных опасным галогеном.

Всё чаще такой экологический метод стерилизации находит применение в пищевой отрасли промышленности. Озоном обрабатывают холодильное оборудование, складские помещения для продуктов, с помощь него проводят устранение запахов.

Для медицины дезинфицирующие свойства озона также незаменимы. Им обеззараживают раны, физиологические растворы. Озонируют венозную кровь, а также «пахнущим» газом лечат ряд хронических заболеваний.