Кисень — досить поширена в природі речовина. Достатньо пригадати, що повітря на 1/5 складається з нього. Ця алотропна модифікація Оксигену відіграє важливу роль у процесах дихання, горіння, обміну речовин та енергії, виробництві металів тощо.

Порівняно з киснем озону в природі значно менше. Невеликі його порції утворюються в повітрі з кисню під час блискавок, а також у результаті окиснення смоли хвойних дерев. Тому його наявність відчувається в повітрі після грози та під час перебування у хвойному лісі. Медики радять використовувати лікувально-профілактичну дію озону хвойних лісів. Тож похід до соснового лісу, крім естетичного, має ще й оздоровче значення.

ОЗОНОВИЙ ШАР І ЙОГО ЗНАЧЕННЯ. У верхніх шарах атмосфери на відстані 20-40 км від поверхні Землі міститься унікальний озоновий шар. Його існування пов'язують з перетворенням кисню на озон під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Озоновий шар виконує роль своєрідного фільтру, що затримує ультрафіолетове й електромагнітне випромінювання Сонця, небезпечне для здоров'я людини й усього живого.

Нині на товщину озонового шару негативно впливає господарська діяльність людини. Зважаючи на це, у науці з'явилася гіпотеза про руйнування озонового шару, суть якої полягає в тому, що через викиди в атмосферу шкідливих речовин, зокрема фреону — флуоровмісної органічної сполуки, що міститься в аерозольних упаковках багатьох речовин, охолоджувальних системах холодильників тощо, озоновий шар тоншає. У ньому утворюються так звані озонові дірки й захисна дія шару погіршується.

Виявивши вперше в 1985 р. озонову дірку великих розмірів над Антарктидою, учені забили на сполох. У 1987 р. з метою збереження озонового шару завдяки припиненню виробництва речовин, що його руйнують, був прийнятий Монреальський протокол, до якого приєднався й СРСР. У 1991 р. Україна підтвердила свою правонаступність цьому рішенню.

АЛОТРОПНІ МОДИФІКАЦІЇ КАРБОНУ. Поширеними природними алотропними модифікаціями Карбону є алмаз (мал. 32, а) і графіт (мал. 33, а). Ці речовини відрізняються між собою не кількісним складом молекул, як у кисню та озону, а будовою кристалів, тобто розміщенням атомів у вузлах кристалічних ґраток.

У кристалі алмазу щодо будь-якого атома Карбону чотири сусідніх атоми розташовані в кутах правильного тетраедра (мал. 32, б), усі зв'язки між атомами у кристалічних ґратках рівноцінні, а відстані однакові. Завдяки такому розташуванню атомів Карбону алмаз має високу твердість, тому його використовують для різання і шліфування скла та металів, буріння гірських порід (алмазні різці, свердла, шліфувальні круги). Алмаз прозорий, безбарвний, не проводить електричного струму, дуже добре заломлює світло. Спеціально оброблені алмази називають діамантами, що високо цінуються в ювелірній справі.

Мал. 32. Алмаз (а) і модель його кристалічних ґраток (б)

У природі вільний Карбон трапляється здебільшого у вигляді графіту й дуже рідко — у вигляді окремих кристалів алмазу. Нині налагоджено промислове виробництво синтетичних алмазів. У Києві функціонує Інститут надтвердих матеріалів імені В. М. Бакуля. Учені цього інституту в 1961 р. здійснили синтез штучних алмазів із графіту. Пріоритетними розробками інституту є одержання великих за розмірами монокристалів синтетичних алмазів, шліфувальних порошків із синтетичних алмазів, надтвердих матеріалів для виготовлення надміцних інструментів, які використовують під час різання та буріння тощо. Інструменти, виготовлені зі штучних алмазів, не поступаються виготовленим із природних алмазів, проте вони набагато дешевші.

Графіт істотно відрізняється за властивостями від алмазу. Він непрозорий, темно-сірого кольору, з металічним блиском, масний на дотик і досить м'який. На відміну від алмазу, графіт проводить електричний струм і тепло тому, що у його кристалічних ґратках між шарами атомів Карбону відсутні міцні зв'язки.

У межах одного шару атоми Карбону об'єднані в шестиатомні кільця (мал. 33, б).

Мал. 33. Графіт і вироби з нього (а), модель кристалічних ґраток графіту (б)

Зв'язки в межах одного шару набагато сильніші, аніж з атомами сусіднього шару, до того ж відстань між шарами вдвічі більша порівняно з відстанями між атомами в межах одного шару. Завдяки такій будові кристалічних ґраток графіт легко розщеплюється на лусочки. Це вам добре відомо з власного досвіду, адже за незначного натискання на олівець його графітовий стержень залишає напис на папері. На цій властивості базується змащування рухомих частин машин і механізмів графітом задля зменшення сили тертя між ними.

Завдяки електропровідності графіт використовують у хімічній промисловості як матеріал для електродів, а завдяки теплопровідності — у теплообмінниках.

Сажа, деревне вугілля також утворені атомами Карбону (так званий аморфний вуглець), проте вони не належать до самостійних алотропних модифікацій Карбону, а є дуже дрібними різнозорієнтованими кристаликами графіту.

Наявність у Карбону алотропних модифікацій — графіту й алмазу — зумовлена різним розташуванням атомів у їхніх кристалічних ґратках.