I - OZONOxi $(O_2)$ và ozon $(O_3)$ là hai dạng hình thù của nguyên tố oxi.
1. Cấu tạo phân tử của ozonPhân tử ozon có ba nguyên tử oxi liên kết với nhau. Nguyên tử oxi trung tâm tạo nên một liên kết cho - nhận với một trong hai nguyên tử oxi và hai liên kết cộng hóa trị với nguyên tử oxi còn lại:
2. Tính chất của ozona) Tính chất vật líOzon là chất khí, mùi đặc trưng, màu xanh nhạt. Ở nhiệt độ $-112^0C$, khí ozon hóa lỏng có màu xanh đậm. Ozon tan trong nước nhiều hơn oxi gần $16$ lần ($100 ml$ nước ở $0^0C$ hòa tan được $49 ml$ khí ozon).
b) Tính chất hóa họcTrên tầng cao của khí quyển, $O_3$ được tạo thành từ $O_2$ do ảnh hưởng của tia cực tím (UV) hoặc sự phóng điện trong cơn dông:
$3O_2 \xrightarrow{UV} 2O_3 $
$O_3$ là một trong những chất có tính oxi hóa rất mạnh và mạnh hơn $O_2$.
Thí dụ:
- $O_3$ oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ $Au$ và $Pt$). Ở điều kiện bình thường, $O_2$ không oxi hóa được $Ag$, nhưng $O_3$ oxi hóa $Ag$ thành $Ag_2O$:
$2Ag+O_3 \rightarrow Ag_2O + O_2$
- $O_3$ không oxi hóa được ion $I^-$ trong dung dịch, nhưng $O_3$ oxi hóa ion $I^-$ thành $I_2$:
$2K\overset{-1}{\mathop{I}}\,+\overset{0}{\mathop{{{O}_{3}}}}\,+{{H}_{2}}O\to \overset{0}{\mathop{{{I}_{2}}}}\,+2K\overset{-2}{\mathop{O}}\,H+\overset{0}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,$
3. Ứng dụng của ozonKhông khí chứa một lượng rất nhỏ ozon (dưới $10^{-6}\%$ theo thể tích) có tác dụng làm cho không khí trong lành. Với lượng ozon lớn hơn sẽ gây độc hại với con người.
Trong thương mại, người ta dùng ozon để tẩy trắng các loại tinh bột, dầu ăn và nhiều chất khác.
Trong đời sống, người ta dùng ozon để khử trùng nước ăn, khử mùi, bảo quản hoa quả. Trong y khoa, ozon được dùng chữa sâu răng.
II - HIĐRO PEOXIT1. Cấu tạo phân tử của hiđro peoxitHiđro peoxit (nước oxi già) có công thức phân tử là $H_2O_2$. Công thức cấu tạo của phân tử là:
Liên kết giữa các nguyên tử $H$ và nguyên tử $O$ là liên kết cộng hóa trị có cực (cặp electron chung lệch về phía nguyên tử $O$).
2. Tính chất của hiđro peoxita) Tính chất vật líHiđro peoxit là chất lỏng không màu, nặng hơn nước $(D=1,45g/cm^3)$, hóa rắn ở $-0,48^0C$, tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.
b) Tính chất hóa học- Hiđro peoxit là hợp chất ít bền, dễ bị phân hủy thành $H_2O$ và $O_2$, phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Sự phân hủy $H_2O_2$ sẽ xảy ra nhanh nếu có mặt chất xúc tác:
$2H_2O_2 \xrightarrow{xúc tác: MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow $
Phản ứng này được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm.
- Số oxi hóa của nguyên tố oxi trong $H_2O_2$ là $-1$, là số oxi hóa trung gian giữa các số oxi hóa $-2$ và $0$ của nguyên tố oxi. Vì vậy, $H_2O_2$ vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử:
$H_2O_2$ có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử. Thí dụ:
$\begin{align}
& {{H}_{2}}\overset{-1}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,+K\overset{+3}{\mathop{N}}\,{{O}_{2}}\to {{H}_{2}}\overset{-2}{\mathop{O}}\,+K\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}} \\
& {{H}_{2}}\overset{-1}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,+2K\overset{-1}{\mathop{I}}\,\to \overset{0}{\mathop{{{I}_{2}}}}\,+2K\overset{-2}{\mathop{O}}\,H \\
\end{align}$
$H_2O_2$ có tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa. Thí dụ:
$\begin{align}
& \overset{+1}{\mathop{A{{g}_{2}}}}\,O+{{H}_{2}}\overset{-1}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,\to 2\overset{0}{\mathop{Ag}}\,+{{H}_{2}}O+\overset{0}{\mathop{{{O}_{2}}}}\, \\
& 5{{H}_{2}}\overset{-1}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,+2K\overset{+7}{\mathop{Mn}}\,{{O}_{4}}+3{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\to 2\overset{+2}{\mathop{Mn}}\,S{{O}_{4}}+5\overset{0}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,+{{K}_{2}}S{{O}_{4}}+8{{H}_{2}}O \\
\end{align}$
3.Ứng dụng của hiđro peoxitHàng năm, các nước trên thế giới sản xuất được $720 000 tấn H_2O_2$ (quy ra nguyên chất).
Những ứng dụng của hiđro peoxit liên quan đến tính oxi hóa của nó:
- $28\%$ dùng làm chất tẩy trắng bột giấy.
- $20\%$ dùng chế tạo nguyên liệu tẩy trắng trong bột giặt.
- $19\%$ dùng tẩy trắng tơ sơi, lông, len, vải.
- $17\%$ dùng làm chất bảo vệ môi trường, khai thác mỏ.
- $16\%$ dùng trong các ngành công nghiệp hóa chất, khử trùng hạt giống trong nông nghiệp, chất bảo quản nước giải khát, trong y khoa dùng làm chất sát trùng (dung dịch $H_2O_2 3\%$),...