Строение и свойства кислорода, водорода, азота и углерода

Кислород (О₂ и О₃), как известно [17], — типичный неметаллический элемент, который плохо растворяется в воде. Молекула озона (О₃) является полярной и имеет угловую форму. Кислород очень активен. Он образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона, а также, выступая окислителем, окисляет многие органические соединения. Озон - сильнейший окислитель. Не реагирует с озоном лишь фтор, золото, платина и благородные газы. Озон используется для обеззараживания питьевой воды, дезинфекции воздуха и в химическом синтезе (озонирование). Из озона состоит одна из оболочек Земли, защищающая ее биосферу от опасного для нее излучения. В звездах по распространенности кислород занимает следующее место после водорода и гелия.

Из сказанного следует, что разновидность кислорода - озон по своему строению в какой-то мере аналогичен молекуле воды. И если вода является сильнейшим растворителем, то озон является сильнейшим окислителем (поглотителем), способным притягивать («концентрировать») электроны (и не только их).

Водород, как известно, - это газ без цвета и запаха. Он состоит из двух стабильных изотопов и одного нестабильного - радиоактивного. Водород - это самое легкое из всех веществ. Молекула водорода имеет два атома. В воде она практически нерастворима. При обычных условиях водород мало активен. При нагревании с одними веществами он может быть восстановителем («испускателем»), а с другими - окислителем («поглотителем»). Атомарный водород, в отличие от молекулярного водорода, сильный восстановитель (испускатель)- легко отдает свой единственный электрон. В результате образуется протон, радиус которого чрезвычайно мал. Поэтому он очень активно взаимодействует с электронными оболочками окружающих его атомов. Наиболее устойчивым соединением водорода, как уже было сказано, является вода. Нейтральный водород излучает на волне 21 см, которая совпадает с реликтовым излучением Вселенной.

Азот, как известно, не поддерживает дыхания и горения. Свободный азот состоит из двух атомных молекул. Это газ без цвета и запаха, химически весьма инертен, является основным компонентом воздуха, входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Азот составляет примерно 78% (по объему) воздуха, входит в состав ископаемых углей, нефти, белков растений и животных. Он плохо растворяется в воде и других растворителях. В молекуле азота два его атома прочно связаны между собой тройной связью. В обычных условиях азот взаимодействует только с никелем. При нагревании - со многими металлами и неметаллами, окисляя их (отдавая им свои электроны).

Углерод, кристаллическими модификациями которого являются алмаз и графит, при обычных условиях химически инертен, при высоких температурах является сильным восстановителем (отдает свои электроны). В соединении с кислородом углерод образует углекислый газ — СО_2., который в больших дозах для человека опасен. Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, состоящих практически из неограниченного числа атомов. Соединения углерода играют особую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Углерод широко распространен и в космосе. На Солнце он занимает четвертое место после водорода, гелия и кислорода. Уникальное свойство углерода - связываться в линейные, разветвленные и циклические цепи, состоящие практически из неограниченного числа атомов, является причиной многообразия органических веществ. В свободном состоянии он встречается, как уже было сказано, в виде алмаза и графита. Алмаз очень тверд и неэлектропроводен, а графит, наоборот, легко расслаивается и электропроводен.

Дата добавления: 2014-11-18