Какво е кислород? кислородни съединения

Кислород (О) - неметални химичен елемент от групата 16 (Via) на Периодичната таблица. Това е необходимо за живите организми безцветен, без мирис, вкус и газ - животни, които го превръщат в въглероден диоксид, и растения, които използват СО ₂ като източник на въглерод, и О ₂ се връща в атмосферата. Кислород образува съединение реагира с почти всеки друг елемент, и измества химичните елементи за комуникация един с друг. В много случаи тези процеси са съпроводени от отделянето на топлина и светлина. Най-важното съединение на кислород е вода.

История на откриването

През 1772 г. шведски химик Карл Вилхелм Шееле първо показа, че като кислород получаването чрез нагряване нитрат калиев оксид, живак, както и много други вещества. Независимо от него през 1774 г., на английски химик Dzhozef Pristli открит химическия елемент от термично разлагане на живачен окис и се публикува откритията си в една и съща година, три години преди Шеле публикуване. В годините 1775-1780 на френския химик Antuan Lavuaze тълкува ролята на кислорода в дъха и изгарянето, като се отстраняват теорията за флогистон, общоприето по онова време. Трябва да се отбележи за тенденцията за образуване на киселини, когато се комбинира с различни вещества и нарича Oxygène елемент, който в гръцки означава "генерирани киселина".

преобладаване

Какво е кислород? Отчитане на 46% от теглото на земната кора, тя е най-разпространеният елемент от него. Количеството на кислород в атмосферата е 21% от обема и теглото на неговата 89% в морска вода.

В скали елемент в комбинация с метали и неметали като оксиди, които са киселинни (например, сяра, въглерод, алуминий и фосфор) или основни (калций, магнезий и желязо) и като сол-подобни съединения, които могат да се разглеждат като образувана от киселина и основни оксиди като сулфати, карбонати, силикати, фосфати и алуминати. Въпреки че те са многобройни, но тези твърди частици не могат да служат като кислородни източници, като разцепване връзка с метален елемент атоми потреблението на енергия също.

Удобства

Ако температурата на кислород под -183 ° С, става бледо синьо течност, и при -218 ° С - твърдо вещество. Pure O ₂ е 1.1 пъти по-тежък от въздуха.

По време на дишане животни и някои бактерии консумират кислород от атмосферата и рециклиран въглероден двуокис, като в зелено растение фотосинтеза в присъствието на слънчева светлина абсорбира въглероден диоксид и освобождава свободен кислород. Почти цялата О ₂ в атмосферата се произвежда чрез фотосинтеза.

При 20 ° С за около 3 обемни части на кислород, разтворен в 100 части на прясна вода, малко по-малко от - в морска вода. Той е необходим за дишане на риба и други морски живот.

Природен кислород е смес от три стабилни изотопи ¹⁶ О (99,759%), ¹⁷ О ^(0037%), и ¹⁸ О (0204%). Има няколко изкуствено произведени радиоактивни изотопи. Повечето от тях са дълголетен е ¹⁵ O (период на полуразпад 124), която се използва за изучаване на дишането при бозайниците.

allotrope

По-ясна представа за това, което кислород, оставя се да се получи двата алотропна форма, двуатомен (O ₂₎ и триатомен (О _3, озон). Информацията двуатомен форма показват, че шестте електроните свързват атома и два остават несдвоен, причинявайки парамагнетизъм на кислород. Три атом озон молекули не са разположени на една права линия.

Озонът може да бъде получено в съответствие с уравнението: 3O ₂ → 2О _3.

Процесът е ендотермичен (изисква енергия); превръщане на озон обратно в двуатомен кислород допринася за присъствието на преходни метали или техни оксиди. Чист кислород се превръща в озон чрез действието на електрически тлеещ разряд. Реакцията се случва при абсорбиране на ултравиолетова светлина с дължина на вълната от около 250 нм. Появата на този процес в горните слоеве на атмосферата елиминира радиация, че би било вредно за живот на повърхността на Земята. Остра миризма на озон присъства на закрито със запалителна електрическо оборудване като генератори. Този газ е светло синьо. плътност на по 1,658 пъти по-големи от въздуха, и има точка на кипене от -112 ° С при атмосферно налягане.

Озонът - силен окислител способни на превръщане на серен диоксид, триоксид, сулфид до сулфат, йодид, йод (аналитичен метод за осигуряване на своята оценка), както и много производни на органични съединения, съдържащи кислород, като например алдехиди и киселини. Превръщането на въглеводороди с озон от коли отработените газове в тези киселини и алдехиди е причина за смог. В промишлеността, озон се използва като химически реагент, дезинфектант за пречистване на отпадъчни води, пречистване на водата и избелване на тъкани.

методи за получаване

Метод за производство на кислород зависи от това колко газ се изисква да получат. Лабораторни методи за следното:

1. Термично разлагане на някои соли като калиев хлорат или калиев нитрат:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

Калиев хлорат разлагане катализирана от преходен метални оксиди. За това често се използва манганов диоксид (pyrolusite, МпО _2). Катализаторът намалява времето, необходимо за отделяне на кислород температура 400-250 ° С

2. Разграждане на металните оксиди под действието на температура:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2ag _2О → 4Ag + O _2.

Scheele и Priestley за този химичен елемент се използва съединение (оксид), кислород и живак (II).

3. термичното разлагане на метални пероксиди или водороден прекис:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → Н 2О ₂ + BaSO _4.
• 2Н 2О ₂ → 2Н _2О + O _2.

Първите промишлени методи за отделяне на кислород от атмосферата или за производството на водороден пероксид зависят от образуването на оксид на бариев пероксид.

4. електролиза на вода с малки примеси на соли или киселини, които осигуряват провеждане на електрически ток:

2Н _2О → 2Н ₂ + O ₂

промишленото производство

Ако е необходимо, за да се получат големи количества кислород се използват фракционна дестилация на течен въздух. От основните компоненти на въздуха има най-високата точка на кипене, и следователно, в сравнение с азот и по-малко летливи аргон. Процесът използва охлаждащ газ по време на неговото разширяване. Основните етапи на работа, както следва:

• въздух се филтрува за отстраняване на твърди частици;
• влага и въглероден диоксид се отстранява чрез абсорбция в алкален;
• въздух се пресова и се загрява на компресия се отстранява чрез конвенционални процедури за охлаждане;
• след това влиза в бобината разположен в камерата;
• част от компресирания газ (при налягане от около 200 атм) в разширява камера, охлаждане на бобина;
• разширен газ се връща в компресора и преминава през няколко етапа на компресия и последващо разширяване, при което при -196 ° С, въздухът става течност;
• отопляеми течни дестилация първо леки инертни газове, след азот и течен кислород остава. Множествена фракциониране произвежда продукт, достатъчно чист (99.5%) за повечето индустриални приложения.

Използване в промишлеността

Металургия е най-големият потребител на чист кислород за производството на високо-въглеродна стомана: да се отърве от неметали от въглероден двуокис и други примеси, така че по-бързо и по-лесно, отколкото с въздух.

Пречиствателни кислород обещание за по-ефективно лечение на отпадна течност, отколкото в други химични процеси. Става все по-важно в системите за затворени за изгаряне на отпадъци с помощта на чист O _2.

Така нареченият ракета окислител е течен кислород. Pure O ₂ Това се използва за подводници и в камбаната гмуркане.

В химическата промишленост, кислород заменя обикновен въздух в производството на вещества като ацетилен, етилен оксид и метанол. Медицински приложения включват употребата на кислород газ в инхалаторите за камери и кувьози. анестетичен газ, обогатена с кислород осигурява поддръжка живот по време на обща анестезия. Без този химичен елемент са били в състояние да съществуват редица индустрии, които използват пещи. Това е, което кислород.

химичните свойства и реакцията на

Големи стойности на електрон афинитет и Електроотрицателност на кислород са типични компоненти, които имат метални свойства. Всички съединения имат отрицателен състояние кислород окисление. Когато пълни два електронни орбитали, образуван О ^2- йон. На пероксиди (O ^{₂₎ 2-} приема, че всеки атом има заряд от -1. Това свойство на приема електрони от пълен или частичен предаване и определя окислител. Когато агентът взаимодейства с веществото, електронен донор, собствен окислено състояние намалява. Промяната (намаление) на състоянието на кислород окисление от нула до -2 нарича възстановяване.

При нормални условия на елемент образува двувалентни и тривалентни съединения. В допълнение, има изключително нестабилни молекули chetyrehatomnye. В двуатомен форма две несвоен електрони се намират на необвързващи орбитите. Това се потвърждава и от поведението на газ парамагнитен.

Интензивно реактивност понякога се обяснява озон предположение, че един от трите атоми е в "атомен" състояние. Взаимодействие този атом е отделена от О _3, оставяйки молекулен кислород.

О ₂ молекула при нормални температура и налягане на околната среда слабо реактивоспособни. Атомното кислородът е много по-активни. Енергията на дисоциация (O ₂ → 2О) е значително и 117.2 ккал мол.

връзки

С такива неметали като водород, въглерод, сяра, кислород, образува голям диапазон от ковалентно свързани съединения, включително неметални оксиди като вода (Н _2О), серен диоксид (SO ₂₎ и въглероден диоксид _(СО2); органични съединения като алкохоли, алдехиди и карбоксилни киселини; общите киселини като въглена _{(Н2 CO3),} сярна киселина (H ₂ SO ₄₎ и азотна (HNO _3); и съответните соли като натриев сулфат (Na ₂ SO _4), натриев карбонат (Na ₂ СО ₃₎ и натриев нитрат (NaNO _3). Кислородът е във формата на О ^2- йон в кристалната структура на твърди метални оксиди, такива като съединение (оксид), кислород и СаО на калций. Метални супероксид (КО ₂₎ съдържа йон О ₂ ^-, докато метални пероксиди (Bao ₂₎ съдържат йон O ₂ ^2-. кислородни съединения обикновено имат -2 окисляване състояние.

Ключови свойства

Накрая са изброени основните свойства на кислород:

• Електрон конфигурация: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Атомна номер: 8.
• Атомна маса: 15.9994.
• Точка на кипене: -183,0 ° С
• Точка на топене: -218,4 ° С
• Плътност (ако налягането на кислорода е 1 атмосфера при 0 ° С): 1429 грам / л.
• окисление на -1, -2, 2 (в съединения с флуор).