химические свойства кислорода и озона

Молекула озона состоит из трех атомов кислорода. Химическая формула этого - O 3. Реакция образования озона:

3O 2 + 68 ккал/моль (285 кДж/моль) ⇄ 2O 3. Молекула озона неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно превращается в двухатомный кислород с выделением тепла. Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость разложения озона. Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение. Химическая активность озона очень велика, это мощный окислитель. Он окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) и многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород. В периодической системе кислород расположен в VI группе второго периода.

Атом кислорода содержит 8 электронов: 2 электрона на 1s2 - орбитали и 6 - на внешнем слое (электронная конфигурация 1s22s22 р4). Только фтор может окислить кислород, образуя дифторид кислорода OF2. Во всех остальных соединениях степень окисления кислорода - 2. Важной особенностью строения молекулы O2 - наличие двух неспаренных электронов, что приводит к эффекту парамагнетизма, т. е. свойству молекул ориентироваться в направлении магнитного поля.

Атомы кислорода образуют двухатомную молекулу с двойной связью. В обычных условиях молекулы кислорода устойчивы и на атомы не распадаются, поэтому молекулярный кислород высокой активностью не отличается.

Кислород - активный неметалл. Он образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С галогенами, криптоном, ксеноном, золотом и металлами платиновой группы он не реагирует, и их соединения можно получить только косвенным путем. С остальными элементами кислород непосредственно взаимодействует, образуя оксиды, причем большинство реакций протекают с выделением тепла.

Так, при нагревании кислород взаимодействует с водородом, серой, углеродом, фосфором, образуя воду и оксиды:

2 Н2 + О2 = 2 Н2 О

С + O2 = СO2

S + O2 = SO2

4 Р + 5 О2 = 2 Р2 О5

С галогенами кислород в реакцию не вступает.

Очень активно взаимодействуют с кислородом щелочные и щелочноземельные металлы с образованием оксидов и пероксидов:

4 К + О2 = 2 К2 О (KO2)

Ba + O2 = BaO2

С остальными металлами кислород реагирует при нагревании, выделяя большое количество теплоты и света:

2Mg + O2 = 2MgO

Некоторые металлы в обычных условиях окисляются лишь с поверхности, так как образующаяся пленка оксида защищает металл. При повышении температуры окисление ускоряется. Например, в нормальных условиях железо окисляется довольно медленно, а при температуре красного каления (~400°C) железные стружки сгорают в кислороде:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

В кислороде горят также сложные вещества с образованием соответствующих оксидов:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O