Методы получения озона:
1. Озон образуется при действии на кислород электрического разряда или ультрафиолетового излучения:
,
;
Процесс самопроизвольно не протекает, протекает при непрерывной затрате энергии.
В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения, на высоте 15 – 25 км его концентрация достигает 27% (по массе). Озоновый слой защищает живые организмы от действия жесткого ультрафиолетового излучения и поглощает инфракрасное излучение Земли, препятствуя ее охлаждению. Следовательно, озоновый слой играет большую роль в обеспечении жизни на Земле. Озоновые дыры образовываются за счет продуктов жизнедеятельности человека (NO, CCl2F2). Эти вещества взаимодействуют с озоном:
Соединения кислорода
Большое практическое значение имеет пероксид водорода Н2О2. Степень окисления каждого атома кислорода в молекуле пероксида равна –1. Молекула пероксида водорода состоит из двух гидроксогрупп ОН–, связанных кислородным (пероксидным) мостиком. Связь О – О является структурным фрагментом всех пероксидов. Пространственное строение молекулы пероксида водорода обусловлено взаимным отталкиванием между неподеленными парами электронов атома кислорода и электронами связи О – Н.
Молекула Н2О2
– полярна
(
).
Между молекулами пероксида водорода
возникает прочная водородная связь,
приводящая к ассоциации молекул. В
обычных условиях пероксид водорода
Н2О2
– бесцветная
вязкая жидкость с высокой температурой
кипения (
С,
С).
Пероксид водорода смешивается с водой
в любых отношениях за счет образования
новых водородных связей. В лабораториях
обычно используются 3%-ные и 30%-ные
растворы пероксида водорода (30%-ный
раствор называют пергидролем).
Химические свойства
1. Кислотно-основные свойства
В водных растворах
пероксид водорода – слабая кислота
(
):
I.
II.
Пероксида металлов (Na2O2, BaO2, Li2O2 и аммония), которые получены при действии концентрированного раствора пероксида водорода на гидроксиды, рассматривают как соли этой слабой кислоты.
2. Окислительно-восстановительные свойства.
Оба атома кислорода в Н2О2 находятся в промежуточной степени окисления –1, поэтому пероксид водорода может проявлять окислительные и восстановительные свойства:
(окислитель)
(восстановитель)
Пероксид водорода – сильный окислитель, при его восстановлении образуется вода или ОН–. Окислительные свойства пероксидов выражены сильнее, чем восстановительные.
Например:
В
В
Окислительные свойства наиболее ярко выражены в кислой и нейтральных средах.
Пероксид водорода – слабый восстановитель, реагирует с сильными окислителями. В этих реакциях выделяется свободный кислород. Например:
В
В
Восстановительные свойства наиболее ярко выражены в щелочной среде.
3. Пероксид водорода – гетерогенный окислитель. Например:
4. Так как связи в молекуле пероксида водорода неравноценны, то вещество крайне неустойчиво. Пероксид водорода самопроизвольно диспропорционирует даже в разбавленных растворах с образованием Н2О и кислорода:
,
;
Пероксид с высокой концентрацией разлагается со взрывом, поэтому в него добавляют ингибитор (Na4P2O7), разбавленный пероксид сравнительно устойчив и разлагается под действием катализатора (MnO2, ионы d-элементов Cu2+, Fe3+, Mn2+, платина, серебро, хлорид ионы, некоторые белки).
Пероксид водорода используют для отбеливания бумаги, кожи, текстильных материалов, как окислитель ракетного топлива. Растворы пероксида водорода применяются в качестве дезинфицирующего средства.
Кислоты, содержащие пероксидную группу, называют пероксокислотами. Например, пероксосерная кислота H2SO5, пероксодисерная кислота H2S2O8.
Так же как пероксид водорода пероксокислоты неустойчивы и проявляют сильные окислительные свойства. При гидролизе пероксокислот образуется пероксид водорода:
