§ 10. Озон

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Який склад молекули озону?

Хімічна формула озону — $O_3$, тобто його молекула містить три атоми Оксигену.

Які властивості озону?

Озон — нестійкий блакитний газ із різким запахом, отруйний навіть у невеликих дозах. Має бактерицидну дію та поглинає ультрафіолет. Хімічно він схожий на кисень, але значно активніший і легко окиснює інші речовини.

Як можна перетворити кисень на озон?

Штучно озон отримують, пропускаючи кисень через озонатор під впливом електричного розряду. У природі він утворюється під час грози від блискавок або під дією космічної радіації.

Змоделюйте в зошиті або на власній електронній сторінці ці перетворення за допомогою моделей частинок і складіть відповідні хімічні рівняння.

Щоб зобразити утворення озону, намалюйте три пари сполучених кульок (молекули $O_2$). Під дією енергії вони утворюють дві групи по три кульки (молекули $O_3$).
Рівняння реакції: $3O_2 = 2O_3$

Для моделювання розпаду зобразіть групу з трьох кульок ($O_3$), яка ділиться на пару ($O_2$) та одну окрему кульку (атом $O$).
Стадії розпаду:

1. $O_3 = O_2 + O$
2. $O + O_3 = 2O_2$

Висловте гіпотезу стосовно того, що відбувається з молекулами озону в цих реакціях.

Озон діє як потужний окисник. Його молекула легко віддає один атом Оксигену, стаючи стійкою молекулою кисню.

Складіть хімічні рівняння обох стадій і сумарне рівняння реакції утворення озону з кисню.

Рівняння стадій та загальний процес утворення озону:

Перша стадія (дисоціація кисню):
$O_{2} = 2O$

Друга стадія (утворення озону):
$O + O_{2} = O_{3}$

Сумарне рівняння:
$3O_{2} = 2O_{3}$

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які речовини руйнують озоновий шар.

Озоновий шар руйнують фреони (хлорфлуорвуглеводні), галони, оксиди нітрогену ($NO_x$), метилбромід та тетрахлорометан.

За матеріалами з інтернету довідайтеся про озонування води — сучасний спосіб її знезараження перед спрямуванням у водогін. З’ясуйте, які переваги має цей спосіб порівняно з хлоруванням води.

Озонування дієвіше за хлорування знищує бактерії та віруси. Воно не залишає запаху і присмаку, не утворює токсичних сполук та збагачує воду киснем.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про озон — просту речовину Оксигену.

Озон ($O_{3}$) — алотропна модифікація Оксигену, що виникає під дією електрики або ультрафіолету. Це активний блакитний газ із бактерицидними властивостями. У стратосфері він виконує захисну функцію, блокуючи шкідливе сонячне випромінювання.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Приклад запитання: «Чому озон, який у стратосфері є життєво необхідним захисником, вважається небезпечним забруднювачем у приземному шарі атмосфери?»
Оцінка відповіді: Відповідь неповна, якщо в ній не вказана токсичність газу для дихання. Озон — сильний окисник, отруйний у високих концентраціях, оскільки руйнує тканини легенів.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ. ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

99. У лабораторії з кисню одержали суміш кисню з озоном. Маса суміші обох газів виявилася: а) більшою за масу використаного кисню; б) меншою за масу використаного кисню; в) такою самою, що й маса використаного кисню. Укажіть правильну відповідь.

Правильна відповідь: в). За законом збереження маси, вага реагентів дорівнює вазі продуктів реакції ($3O_2 \rightarrow 2O_3$).

100. У скільки разів молекула озону важча за молекулу кисню?

У 1,5 раза.
Розрахунок:
$M_r(O_3) = 16 \cdot 3 = 48$.
$M_r(O_2) = 16 \cdot 2 = 32$.
Співвідношення: $\dfrac{48}{32} = 1.5$.

ПОМІРКУЙМО

101. Чому, на вашу думку, озон є шкідливим газом, хоча його молекули, як і молекули кисню, складаються з атомів Оксигену?

Шкода озону полягає в його високій окиснювальній активності. Молекула $O_3$ легко втрачає атомарний кисень, який агресивно руйнує органіку та живі клітини (легені, слизові оболонки).

102. Скориставшись інтернетом, продовжте речення: «Використання побутового озонатора дає змогу …».

«Використання побутового озонатора дає змогу …» очищувати повітря від мікробів і грибків, нейтралізувати запахи та знезаражувати воду й продукти від хімікатів.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

103. Обчисліть масову частку озону в його суміші з киснем, якщо молекул озону в ній уп’ятеро менше, ніж молекул кисню.

Нехай $\nu(O_3) = 1$ моль. Тоді кисню в 5 разів більше: $\nu(O_2) = 5$ моль.

1. Маса компонентів:
   $m(O_3) = 1 \cdot 48 = 48 \text{ г}$
   $m(O_2) = 5 \cdot 32 = 160 \text{ г}$
2. Маса суміші:
   $m_{\text{суміші}} = 48 + 160 = 208 \text{ г}$
3. Масова частка озону:
   $w(O_3) = \dfrac{48}{208} \approx 0.231$

Відповідь: 23,1 %.

СТВОРЮЙМО ПРОЄКТ

104. Скориставшись інтернетом, підготуйте повідомлення на тему: «Відкриття і перші дослідження озону».

Короткий зміст: У 1785 році Мартінус ван Марум відчув характерний запах біля електричних машин. У 1840 році Крістіан Фрідріх Шенбейн виділив цей газ і назвав його «озон» (від грец. «пахучий»). У 1865 році Жак-Луї Соре довів, що молекула складається з трьох атомів Оксигену ($O_3$). Перші дослідження вивчали його сильні окиснювальні та бактерицидні властивості.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

105. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Озон — Ozone
• Проста речовина — Simple substance
• Кисень — Oxygen
• Озоновий шар — Ozone layer
• Озонатор — Ozonizer
• Ультрафіолетові промені — Ultraviolet rays
• Монреальський протокол — Montreal Protocol
• Бактерицидні властивості — Bactericidal properties

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

106. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.