Урок в 8 классе

Учитель МБОУ «СОШ №20»

Шляк Е.Е.

1. Элемент кислород находится в VI группе, главной подгруппе, II периоде, порядковый номер №8,

Ar = 1 6.

2. Строение атома:

P 1 1 = 8; n 0 1 = 8; ē = 8

валентность II , степень окисления -2

(редко +2; +1; -1).

3. Входит в состав оксидов, оснований, солей, кислот, органических веществ, в том числе живых организмов- до 65% по массе.

16.06.17

4. В земной коре его 49% по массе, в гидросфере – 89 % по массе.

5. В составе воздуха (в виде простого вещества) – 20-21% по объёму.

Состав воздуха:

О 2 – 20-21 %; N 2 – 78 %; CO 2 – 0,03 %,

остальное приходится на инертные газы, пары воды, примеси.

Кислород является самым распространённым элементом нашей планеты. По весу на его долю приходится примерно половина общей массы всех элементов земной коры.

16.06.17

Строение озона

• Обе связи O-O в молекуле озона имеют одинаковую длину 1,272 Å.
• Угол между связями составляет 116,78°.
• Центральный атом кислорода sp²-гибридизован, имеет одну неподелённую пару электронов.
• Молекула полярна.

Строение озона

• Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 г., вошёл в словари в конце XIX века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 г.
• Образование озона проходит по обратимой реакции:
• 3O2 + 68 ккал/моль ←→ 2O3.

Газ - без цвета, вкуса и запаха; в 100 V H 2 O растворяется 3 V O 2 (н.у.);

t  кип= -183  С; t  пл = -219  C ; d по воздуху = 1,1.

При давлении 760 мм. рт.ст. и температуре

– 183  С кислород сжижается

Физические свойства озона

• Озон — состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

Взаимодействие веществ с кислородом называется окислением.

С кислородом реагируют все элементы, кроме Au , Pt , He , Ne и Ar , во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород - окислитель.

1. Неустойчив: O 3  O 2 + O

2. Сильный окислитель: 2KI + O 3 + H 2 O  2KOH + I 2 + O 2

Обесцвечивает красящие вещества, отражает УФ - лучи, уничтожает микроорганизмы.

С неметаллами

C + O 2  CO 2

S + O 2  SO 2

2H 2 + O 2  2H 2 O

Со сложными веществами

4 FeS 2 + 11 O 2  2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2

2H 2 S + 3O 2  2SO 2 + 2H 2 O

CH 4 + 2O 2  CO 2 + 2H 2 O

С металлами

2 Mg + O 2  2 MgO

2Cu + O 2 – t   2CuO

Химические свойства озона

• Озон — мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород .
• 2 Cu + 2 H3O + O3 → 2 Cu + 3 H2O + O2

NO2 + O3 → NO3 + O2

• Озон реагирует с углеродом при нормальной температуре с образованием двуокиси углерода:
• C + 2 O3 → CO2 + 2 O2

Озон реагирует с водородом с образованием воды и кислорода:

O3 + H2 → H2O + O2

H2S + O3 → SO2 + H2O

H2S + O3 → S + O2 + H2O

3 H2S + 4 O3 → 3 H2SO4

Озон может участвовать в реакциях горения, при этом температуры горения выше, чем с двухатомным кислородом:

3 C4N2 + 4 O3 → 12 CO + 3 N2

Озон превращает цианиды во много раз менее токсичные цианаты:

CN + O3 → CNO + O2

Озон может полностью разлагать мочевину  :

2CO + O3 → N2+ CO2 + 2 H2O

Промышленный способ (перегонка жидкого воздуха).

Лабораторный способ (разложение некоторых кислородосодержащих веществ)

2KClO 3 – t  ;MnO2  2KCl + 3O 2 

2H 2 O 2 – MnO2  2H 2 O + O 2 

Получение 3 O 2  2 O 3

Во время грозы (в природе), (в лаборатории) в озонаторе

Озон получают из кислорода; при этом необходимо затратить внешнюю энергию (тепловую, электрическую, излучение). Реакция протекает по уравнению

3О2 + 69 ккал 2 O 3.

ПОЛУЧЕНИЕ ОЗОНА ДЕЙСТВИЕМ ТИХОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ОЗОНАТОРАХ

Получение озона при помощи УФ облучения

Воздух, содержащий кислород или очищенный кислород пропускают через специальную камеру, где под воздействием коротковолнового УФ-облучения молекула кислорода диссоциирует на 2 атома и затем образуется озон путем слияния атома и целой молекулы кислорода (в кабинетах физиотерапии запах озона сопровождает известную многим процедуру кварцевания). Метод применяется весьма ограниченно, т.к. концентрации получаемого озона не превышают 0,1% по весу, что недостаточно для эффективной очистки и обеззараживания воды в промышленных условиях. 

Электросинтез озона в коронном разряде

Коронный разряд (корона - слабое голубовато-фиолетовое свечение) возникает в газе в сильно неоднородном электрическом поле между двумя электродами – высоковольтным и заземленным, разделенными зазором (разрядный промежуток) и диэлетриком, см. рис. Озон образуется в результате диссоциации молекулы кислорода в результате воздействия энергии электронов, движущихся между электродами через разрядный промежуток. Концентрация озона зависит от величины напряжения,его частоты, толщины диэлектрика, величины диэлектрической постоянной, а также от концентрации кислорода в рабочем газе, определяемой типом рабочего газа - осушенный или неосушенный воздух, кислород, а также давлением рабочего газа в разрядном промежутке.

ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОРОДА :

• Находит широкое применение в медицине и промышленности.
• При высотных полётах лётчиков снабжают специальными приборами с кислородом.
• При многих лёгочных и сердечных заболеваниях, а также при операциях дают вдыхать кислород из кислородных подушек.
• Кислородом в баллонах снабжают подводные лодки.
• Горение рыхлого горючего материала, пропитанного жидким кислородом, сопровождается взрывом, что даёт возможность применять кислород при взрывных работах.
• Жидкий кислород применяют в реактивных двигателях, в автогенной сварке и резке металлов, даже под водой.

Применение озона

• В качестве высокоэнергетического и вместе с тем экологически чистого окислителя в ракетной технике.
• Озонотерапия для лица – это непосредственное воздействие на причину старения кожи, «глоток свежего воздуха» для неё. Попадая в кожу, озон окисляет и нейтрализует продукты клеточного распада, обогащает клетки кислородом, усиливает обмен веществ.
• Химические свойства озона помогут при угревой болезни и других гнойных поражениях кожи инъекции озона вокруг очагов поражения или введение озоновой смеси внутрь прыщика – очень эффективный метод лечения, а главное — безопасный.
• Озон используется и при таких проблемах, как целлюлит, ожирение, растяжки кожи (стрии), рубцы.
• Озонотерапия внутривенно применяется и в качестве общеукрепляющего средства, повышающего иммунитет. Озонированный раствор всего на несколько минут в день – и вы здоровы, полны сил и бодры, что необыкновенно важно для современного работающего человека.

Озоновый слой

• В 20-50 км над поверхностью Земли в атмосфере находится слой озона - особой формы кислорода.
• Озоновым слоем называют область его наибольшего скопления в атмосфере, которая приходится на стратосферную зону.
• Жизнь на нашей планете начала стремительно развиваться только после того, как в стратосфере образовался озоновый слой, защищающий от губительного воздействия слишком высокого уровня солнечного света

. Слой атмосферы, в котором находится этот газ, называется озоносферой и простирается от 10-15 км до 50 км.

. Слой атмосферы, в котором находится этот газ, называется озоносферой и простирается от 10-15 км до 50 км.

Как появился Озоновый слой?

. Слой атмосферы, в котором находится этот газ, называется озоносферой и простирается от 10-15 км до 50 км.

Максимальная концентрация озона отмечается на высоте около 25 км, но даже там она очень мала – 5-10 молекул на миллион молекул воздуха.

Этот озон расположен выше 10 км, его называют также стратосферным, и он составляет примерно 90%

всего озона. Ниже него в атмосфере содержится

тропосферный озон.

Если все количество озона собрать при нормальных условиях (давление 760 мм.рт.ст. и температуре 20С), то толщина этого слоя составит всего 2,5-3 мм.

Почему так важно знать о защитных свойствах озонового слоя?

• Жизнь на Земле возникла только потому, что в стратосфере появился озоновый экран, который поглощает до 99% коротковолновой ультрафиолетовой радиации, поступающей от Солнца. Если бы все солнечные лучи, падая на Землю, достигали ее поверхности, то растения и животные просто поджарились бы, как на гигантской сковородке. Нам доступно менее одного процента ультрафиолета, что, однако, вызывает много проблем для организма: болезненный загар, рак кожи, проблемы со зрением, например развитие катаракты.

Озоновый слой задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жесткого УФ-излучения Солнца смертоносного «диапазона Б», поражающего все живое.

Что такое озоновая дыра

Озоновая дыра — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя.

• В 1985 г был впервые опубликован доклад о том, что над Антарктикой имеется зона, испытывающая дефицит в озоне, причем зона эта растет уже с 1980 г. Это моментально стало сенсацией, и в прессе впервые возник термин «озоновая дыра» . «Озоновая дыра» означает лишь, что ежегодное весеннее уменьшение количества озона над Антарктидой превысило норму.

Первая угроза на Земле

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование.

Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра меньших размеров.

По мнению ученых, главной причиной истощения озонового слоя в 2011 году стало действие химикатов, разрушающих озон, и необычайно холодная зима в стратосфере. При этом в тропосфере, то есть в нижнем слое атмосферы, экстремально низких температур не отмечалось, но на исчезновение озона повлияло значительное снижение температуры воздуха именно в стратосфере.

Истощение стратосферного озона происходит над полярными регионами, когда температуры падают ниже -78 ºС, уточнили ученые. При таких низких температурах в стратосфере образуются облака. На облачных частицах происходят химические реакции, которые преобразуют нейтральные промысловые газы (например, хлороводород) в активные озоноразрушающие газы. Результатом является быстрое разрушение озона под воздействием солнечного света .

Механизм образования

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона.

Есть мнение, что озон разрушается только над Антарктикой

Это неверно, уровень озона также падает во всей атмосфере. Это показывают результаты долговременных измерений концентрации озона в разных точках планеты. Вы можете посмотреть на график изменения концентрации озона над Аросой в Швейцарии слева.

О «дыре» говорят тогда, когда дефицит озона превышает 30 %. С начала 90-х годов озоновая дыра постепенно увеличивалась, и к 2000 г достигла берегов Новой Зеландии и города Пунта-Аренас в Чили. С начала тысячелетия рост ее прекратился, и сейчас ситуация определяется учеными как стабильная. По их прогнозам, при текущем уровне загрязнения атмосферы, уменьшение дыры может начаться только через 50-60 лет.

• О «дыре» говорят тогда, когда дефицит озона превышает 30 %.
• С начала 90-х годов озоновая дыра постепенно увеличивалась, и к 2000 г достигла берегов Новой Зеландии и города Пунта-Аренас в Чили. С начала тысячелетия рост ее прекратился, и сейчас ситуация определяется учеными как стабильная. По их прогнозам, при текущем уровне загрязнения атмосферы, уменьшение дыры может начаться только через 50-60 лет.
• Однако одновременно с этим отмечается и появление озоновой дыры над Арктическим регионом. Она значительно меньше, чем Антарктическая (чья площадь сравнима с площадью Северной Америки), и поэтому называется локальной. Еще одна такая же локальная дыра периодически отмечается над Центральной Азией. Уже само это сигнализирует, что появление озоновых дыр стало обычным явлением.

Сокращение озонового слоя ведет к:

Уменьшению

продуктивности растений

А при сильном сокращении – к уничтожению всего живого

Поражению роговицы

глаз и слепоте

Развитию

мутации

Резкому

увеличению

онкологических

заболевания

Почему Озоновый слой разрушается?

• Извержения вулканов.
• Деятельность человека. Использование в хозяйственной деятельности таких соединений, как ХФУ, бромистый метил, галоны, растворители, разрушающие озон, также приводят к истощению озонового слоя.
• Влияния авиации, космических ракет. Окись азота, выбрасываемая сверхзвуковыми самолетами, также влияет на стратосферный озон.

Последствия

Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи.

Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Восстановление озонового слоя

Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.

Что предпринимается по сохранению Озонового слоя?

• Договор об охране озонового слоя, защищающего все живое на Земле от смертельных доз ультрафиолетового излучения, занял ведущее место в истории международных экологических соглашений.

• Монреальский протокол: 196 стран-вывод из обращения 98% веществ, разрушающих озоновый слой.

-прекратить производство и потребление хлорфторуглеродов, галонов, четырёххлористого углерода и других гидрогенизованных соединений, разрушающих озоновый слой. (ОРВ)

Мероприятия по охране озонового слоя

Принята Венская конвенция о защите озонового слоя

1985 г

В Монреале подписан Протокол об уменьшении и прекращении применения озоноразрушающих веществ

1987 г

Получение альтернативных озонобезопасных заменителей фреонов

Значение Монреальского договора

Без Монреальского протокола и Венской конвенции, содержание ОРВ в атмосфере повысилось бы в 10 раз к 2050, что привело бы к 20 миллионам случаев рака кожи и 130 миллионам случаев катаракты глаза , не говоря об ущербе, нанесенном иммунной системе человека, фауне и сельскому хозяйству.

Некоторые из этих газов воздействуют на изменение климата. По некоторым оценкам, выведение ОРВ с 1990 года способствовало замедлению глобального потепления на 7-12 лет и каждый доллар, потраченный на озон обернулся выгодой в других областях экологии.

Наше будущее

• Чтобы концентрация разрушающих озон химических веществ упала до уровня 80-х годов, потребуется несколько десятилетий.
• Благодаря Монреальскому протоколу восстановление озонового слоя за пределами полярных регионов до уровней, существовавших до 1980-х годов, произойдет, как прогнозируется, примерно в 2030-2040 годы.

• Озоновый слой остается уязвимым, поскольку уровень содержания хлора в стратосфере остается значительным, несмотря на Монреальский протокол. Его концентрации падают медленно, поскольку соединения, разрушающие озон, относятся к крайне долгоживущим" , - сказал специалист по озону Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Пол Ньюмен (Paul Newman).
• По его словам, в отличие от Антарктики, где стабильно образуется сезонная озоновая дыра, в Арктике толщина слоя может колебаться весьма значительно. Например, в прошлом году из-за высоких температур в стратосфере уровни концентрации были достаточно высокими, тогда как в 2011 году наблюдается прямо противоположная ситуация.

• Специалист германского Института полярных и морских исследований Альфреда Вегенера (AWI) Маркус Рекс ( Markus Rex ), отметил, что снижение толщины озонового слоя, о максимуме скорости которого он сообщал в середине марта, пока продолжается.
• "Мы пока не знаем, когда это закончится, и трудно сказать, до какого уровня упадет ее концентрация - пока мы не знаем, когда будет зафиксирован минимум для этой зимы" , - сказал специалист германского Института полярных и морских исследований.

Это каждый может:

• Отказаться от лаков и остальных предметов в быту, содержащие опасные химические вещества, которые разрушают озоновый слой нашей планеты;

• Бросить курить, употреблять алкогольные напитки;

• Создание общественных организаций, например: «Мой дом - моя школа - мой двор», занимающиеся освещением проблемы, путем проведения акций, размещением информаций на сайтах, на информационных стендах и т.п.

Заключение

С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы.

Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время. 5 млрд. наших современников оказывают на природу такое же по маштабам воздействие, какое могли оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 млрд. человек.

Над миром нависла реальная угроза глобального экологического кризиса.

БЕРЕГИТЕ ЗЕМЛЮ!