Физические свойства

Кислород образует двухатомную молекулу. С точки зрения метода МО ЛКАО молекула кислорода парамагнетик. Порядок связи равен 2, то есть связь между атомами кислорода двойная. По этой причине молекула кислорода устойчива. Энергия связи 498 кДж/моль (в то время как энергия одинарной связи О-О равна 210 кДж/моль), длина связи 121 пм (длина одинарной связи О-О 148 пм). Диссоциируют молекулы кислорода выше 1500 ºС.

Кислород – бесцветный газ без запаха и цвета. Конденсируется в жидкость светло-голубого цвета и твердое вещество синего цвета. Жидкий и твердый водород притягиваются магнитном, так как их молекулы парамагнитны.

Кислород мало растворим в воде: в 100 объемах воды при 0 ºС растворяется 4,89 объемов кислорода, а при 20 ºС – 3,10 объема. Хорошо растворим в неполярных растворителях.

Молекула кислорода неполярны. Молекулы кислорода слабо поляризуются (но поляризуемость выше, чем у азота), поэтому межмолекулярные связи между ними слабые. Вследствие плохой деформируемости электронной оболочки кислород имеет низкие температуры кипения и плавления: С, С.

Известны три аллотропные модификации кислорода: О₂, озон О₃, и крайне неустойчивый тетракислород О₄ (молекулы кислорода слабо ассоциируют в диамагнитные частицы О₄, в которых все электроны спарены. Но такая ассоциация незначительна. Молекулы О₄ были зафиксированы при газофазном взаимодействии катионов О₄⁺ , полученных из О₂ и О₂⁺ с парами цезия: ).

Химические свойства

Кислород обладает высокой реакционной способностью. Кислород вступает в реакцию со всеми веществами. Кислород не реагирует с благородными газами, галогенами (за исключением фтора), серебром, золотом и платиновыми металлами (кроме осмия).

1. Кислород – окислитель, вступает в реакцию с металлами и неметаллами. Например:

2. Кислород как окислитель окисляет органические и неорганические соединения:

3. Кислород – слабый восстановитель. Например, вступает в реакцию со фтором:

4. Кислород окисляется сильными окислителями:

Соли катиона оксигенила представляют собой летучие твердые вещества, неустойчивые и легко разлагающиеся водой. Изучение этих солей канадским ученым Н. Бартолеттом привело к открытию соединений благородных газов.

Озон и его свойства Физические свойства

Озон – газ голубого цвета при н.у. с резким, сильным запахом. Жидкий озон имеет фиолетово-синюю окраску, твердый – черную. Озон малорастворим в воде (1,8 объема в 100 объемах воды при 0 ºС). Молекула озона полярна ( . Так как молекула озона обладает полярностью и большой поляризуемостью, озон имеет более высокую температуру кипения, чем кислород. Температура кипения и плавления: С, С. Этим же и объясняется большая интенсивность окраски озона и лучшая его растворимость в воде.

Химические свойства

1. Озон более сильный окислитель, чем кислород (потому что связи в молекуле озона полуторные). Об этом свидетельствует сравнение электродных потенциалов для водных растворов:

В отличие от кислорода окисляет очень многие восстановители, например, подкисленный раствор йодида калия:

Химическую реакцию взаимодействия озона с йодидом калия используют для количественного определения озона.

2. Озон при обычных условиях окисляет малоактивные вещества, например серебро, ртуть и т.д.:

Как окислитель озон используется:

а) для обеззараживания воды;

б) для отбеливания;

в) бактерицидное вещество, например для дезинфекции воздуха;

г) как окислитель в органической химии.

3. Восстановительными свойствами озон не обладает. Озон способен взаимодействовать с активными металлами. При действии озона на щелочные металлы образуются озониды:

Озониды – это соединения, состоящие из положительно заряженных ионов металла и отрицательно заряженных ионов .

Прим. Озониды неустойчивы и разлагаются при хранении (КО₃ разлагается при 20 ºС за 11 дней). Термическая устойчивость увеличивается в ряду Na < K < Rb < Cs и Ca < Sr < Ba с ростом прочности кристаллической решетки.

Благодаря наличию дополнительного электрона на разрыхляющей орбитали иона связи О-О в озонидах длиннее, чем в озоне. Озониды обладают парамагнетизмом, окрашены в красный цвет. Являются сильными окислителями. В воде постепенно разлагаются:

Прим. озонид натрия взрывается при 37 ºС.