Mi az oxigén? oxigén-vegyületek

Oxigén (O) -, nem-fémes kémiai elem a csoport 16 (VIa), a periódusos rendszer. Ez egy színtelen, íztelen és szagtalan gáz szükséges élő szervezetek - állatok, amelyek átalakítani azt a szén-dioxid, és a növények hasznosítani a CO ₂ szénforrásként, és az O ₂ visszakerül a légkörbe. Oxigén vegyületet képez reagáló gyakorlatilag bármely más elemet, és kiszorítja a kémiai elemek a kommunikáció egymással. Sok esetben ezek a folyamatok kísérik megjelenése a hő és fény. A legfontosabb vegyület az oxigén a víz.

A felfedezések története

1772-ben, a svéd kémikus Carl Wilhelm Scheele első igazolták, hogy az ilyen oxigén fogadásához melegítéssel nitrát , kálium-oxid, higany, valamint számos egyéb anyagok. Függetlenül tőle 1774-ben az angol kémikus Dzhozef Pristli felfedezte a kémiai elem termikus bontásával higany-oxid és megjelent megállapításait ugyanabban az évben, három évvel azelőtt Scheele kiadványt. Azokban az években 1775-1780 a francia kémikus Antuan Lavuaze értelmezni szerepét az oxigén a levegőt, és égő, elöntve a flogisztonelmélet, általánosan elfogadott idején. Meg kell jegyezni, kialakulására való hajlama savakkal kombinálva különböző anyagok és az úgynevezett Oxygène elem, mely görögül „generált sav”.

prevalenciája

Mi az oxigén? Elszámolása 46 tömeg% a kéreg, ez a leggyakoribb eleme is. A oxigén mennyiségét a légkörben 21 térfogat%, és a súlya a 89% a tengervízben.

A kőzetek elem kombinálható a fémek és nem-fémek, mint az oxidok, amelyek savas (például kén, szén, alumínium, és foszfor) vagy bázikus (kalcium, magnézium, vas), és mint egy sószerű vegyületek, amelyek úgy tekinthetők, mint állítunk elő a savból és bázikus oxidok, így például a szulfátok, karbonátok, szilikátok, foszfátok és aluminátok. Annak ellenére, hogy számos, de ezek a szilárd anyagok nem szolgálhat oxigén-forrásokkal, például a kötés hasítása fém atomjait energiafogyasztás is.

Jellemzők

Ha az oxigén alatti hőmérsékleten -183 ° C-on, úgy válik világoskék folyadék, és -218 ° C - szilárd anyag formájában. Pure O ₂ 1,1-szerese a levegőnél nehezebb.

Közben a légzés állatokban és egyes baktériumokban oxigént fogyasztanak a légkör és újrahasznosított szén-dioxid, míg zöld növény a fotoszintézis a napfény jelenlétében szén-dioxidot, és engedje szabad oxigén. Majdnem az egész O ₂ a légkörben által termelt fotoszintézis.

20 ° C-on körülbelül 3 térfogatrész oxigént oldunk 100 rész friss vizet, egy kicsit kevesebb, mint - a tengervízben. Szükséges, hogy a légzés a halak és más tengeri élőlényeket.

Természetes oxigén keveréke három stabil izotópok ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0,037%), és a ¹⁸ O (0,204%). Számos mesterségesen előállított radioaktív izotópokat. Legtöbbjük hosszú élettartamú ¹⁵ O (felezési ideje 124), amelyet a tanulmányozására légzés emlősökben.

allotrope

A világosabb ötlet, hogy mi az oxigén, lehetővé teszi, hogy megkapjuk a két allotropic formája, kétatomos (O ₂₎ és háromatomos (O _3, ózon). Tulajdonságok kétatomos formában azt sugallják, hogy a hat elektronok kötődnek tartalmaz és két maradnak párosítatlan, ami a paramágnesesség oxigén. Három atom ózon molekulák nem található az egyik egyenes vonal.

Az ózon lehet összhangban előállított egyenlet: 3O ₂ → 2O _3.

A folyamat endoterm (energiát igényel); átalakítása ózon vissza kétatomos oxigént hozzájárul a jelenlétét átmeneti fémek vagy azok oxidjai. Tiszta oxigén alakítjuk ózon hatására elektromos parázsfény. A reakció is előfordul át abszorbeált ultraibolya fény a hullámhossza mintegy 250 nm. Az előfordulása ebben a folyamatban a felső légkörben kiküszöböli sugárzás káros lenne az élet a Föld felszíne. Szúrós szagú ózon van jelen beltéri egy szikrázó elektromos berendezések, például generátorok. Ez a gáz világoskék. A sűrűsége a 1,658-szer nagyobb, mint a levegő, és a forráspontja a -112 ° C hőmérsékleten légköri nyomáson.

Ózon - erős oxidálószer átalakítására képes a kén-dioxid, trioxid, szulfidot szulfáttá, jodid, jód (analitikai módszer biztosítása értékelését), valamint számos oxigént tartalmazó szerves vegyület-származékok, így például az aldehidek és savak. Szénhidrogének átalakítására, amelynek ózon autó kipufogó gázok ezen savak és aldehidek az oka a szmog. Az iparban, ózont alkalmazunk, mint egy kémiai reagens, fertőtlenítőszer szennyvíztisztító, víztisztítás és kelmék fehérítésére.

előállítási módszerek

Eljárás oxigén attól függ, hogy mennyi gáz van szükség, hogy megkapja. Laboratóriumi módszerek a következők:

1. Termikus bomlás számos só, például kálium-klorát vagy kálium-nitrát:

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

Kálium-klorát bomlás által katalizált átmeneti fém-oxidokat. Ehhez gyakran használják a mangán-dioxid (barnakőércre, MnO _2). A katalizátort csökkenti a hőmérsékletet szükséges oxigén fejlődés, 400-250 ° C-on

2. Lebomlás a fém-oxidok hatása alatt hőmérséklet:

• 2HgO → 2 Hg + O _2.
• 2Ag _2O → 4AG + O _2.

Scheele és Priestley erre kémiai elem használt vegyület (-oxid), az oxigén és a higany (II).

3. A termikus bomlása a fém-peroxidok, vagy hidrogén-peroxid:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H _{2SO 4} → H ₂ O ₂ + _BaSO4.
• 2H _{2O 2} → 2H _2O + O _2.

Az első ipari elválasztási módszerei a levegőből származó oxigént vagy a hidrogén-peroxid függ a kialakulása egy oxid bárium-peroxid.

4. A víz elektrolízise kis keverékei, sók vagy savak, amelyek ingerületvezetési elektromos áram:

2H _2O → 2H ₂ + O ₂

az ipari termelés

Ha szükséges, így nagy mennyiségű oxigént használunk frakcionált desztillálásával cseppfolyós levegő. A fő összetevője a levegőben, a legmagasabb forráspontja, ezért, mint nitrogénnel, és a kevésbé illékony argon. Az eljárás során a hűtőgáz során bővítése. A fő műveleti lépésekben a következők szerint:

• levegő kiszűrjük a szilárd részecskéket;
• a nedvesség és a szén-dioxidot eltávolítjuk abszorpció lúggal;
• a levegőt összenyomjuk, és a kompressziós hő, hagyományos eljárásokkal eltávolíthatók hűtés;
• Ezután belép a tekercs található a kamrában;
• része a sűrített gáz (nyomáson körülbelül 200 atm) a kamrában kitágul, hűtés a tekercs;
• expandált gáz visszatér a kompresszor és áthalad több szakaszban a kompresszió és az azt követő bővítése, miáltal -196 ° C-on, a levegő cseppfolyóssá válik;
• felmelegített folyékony desztillációs első fény inert gázokat, majd a nitrogén és a folyékony oxigén marad. Többszörös frakcionálás termel egy termék elegendően tiszta (99,5%) a legtöbb ipari alkalmazás.

Ipari felhasználásra

Kohó a legnagyobb fogyasztó tiszta oxigén a termelés magas széntartalmú acél: megszabadulni a szén-dioxid és egyéb szennyeződéseket nemfémek, így gyorsabb és könnyebb, mint a levegő.

Szennyvíztisztító oxigént ígéretet hatékonyabb kezelésére folyékony szennyvizek, mint más kémiai folyamatok. Ez egyre fontosabbá válik zárt hulladékégető rendszerek alkalmazásával tiszta O _2.

Az úgynevezett rakéta oxidáló folyékony oxigén. Pure O ₂ Ezt használják tengeralattjárók és a búvárharangot.

A vegyiparban, az oxigén helyébe közönséges levegő a termelés az anyagok, mint például az acetilén, etilén-oxid és a metanol. Orvosi alkalmazások közé az oxigén gáz a kamrákban inhaláló és a baba inkubátorok. altatógáz oxigénnel dúsított nyújt életfenntartó általános érzéstelenítés során. E nélkül a kémiai elem lett volna képes létezni számos iparágban használó kemencék. Ez az, amit az oxigént.

A kémiai tulajdonságok és a reakció

A nagy értékek az elektron-affinitása és elektronegativitása oxigén tipikus komponensek mutatnak fémes tulajdonságokat. Minden vegyületek negatív oxigén oxidációs állapotban. Amikor két elektron pályák töltött, kialakítva O ^2- ion. A peroxidok (O ₂ ^2-) feltételezi, hogy minden egyes atom a töltés -1. Ez a tulajdonság az elfogadó elektronok egy teljes vagy részleges átviteli és meghatározza egy oxidálószer. Ha a szer reakcióba lép az anyag, elektron donor, saját oxidációs állapotban csökken. A változás (csökkenése) az oxigén oxidációs állapotban nulláról -2 úgynevezett helyreállítást.

Normál körülmények között az elem képez két- és háromértékű vegyületek. Ezen kívül vannak olyan rendkívül instabil molekulák chetyrehatomnye. A kétatomos formában két párosítatlan elektront található a nem kötő pályák. Ezt támasztja alá az a gáz paramágneses viselkedését.

Intenzív reaktivitás néha magyarázható ózon feltételezés, hogy az egyik a három atom van a „atomi” állapotban. Reagálva ez az atom elkülönül a O _3, így a molekuláris oxigént.

O ₂ molekula normál hőmérsékleten és környezeti nyomáson gyengén reaktív. A atomos oxigén sokkal aktívabb. A disszociációs energia (O ₂ → 2O) jelentős, és 117,2 kcal mol.

kapcsolatok

C, például nemfémes elemek például a hidrogén, szén, kén, oxigén, alkot egy nagy választéka kovalensen kötött vegyületek, beleértve a nemfémes oxidok, mint például a víz (H ₂ O), kén-dioxid (SO ₂₎ és a szén-dioxid (CO _2); szerves vegyületek, mint például alkoholok, aldehidek és karbonsavak; közös savak, mint például szénsav _{(H2 CO3),} kénsav (H _{2SO 4)} és a nitrogén-(HNO _3); és a megfelelő sók, például nátrium-szulfát (Na _{2SO 4),} nátrium-karbonát (Na _{2CO 3)} és a nátrium-nitrát (NaNO _3). Oxigén van jelen formájában O ^2- ion a kristályszerkezetben a szilárd fém-oxidok, mint például a vegyület (-oxid), az oxigén és a CaO kalcium. Fém szuperoxid (KO ₂₎ tartalmaznak ion O ₂ ^-, míg a fém-peroxidok (BaO ₂₎ tartalmaznak ion O ₂ ^2-. oxigén-vegyületek általában egy -2 oxidációs állapotban.

Legfontosabb tulajdonságai

Végül felsoroljuk a főbb tulajdonságait oxigén:

• Electron konfiguráció: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atomic száma: 8.
• Atomtömeg: 15,9994.
• Forráspont: -183,0 ° C
• Olvadáspont: -218,4 ° C
• Sűrűség (Ha az oxigén nyomása 1 atm 0 ° C-on): 1,429 g / l.
• oxidációs állapota -1, -2, +2 (vegyületekben fluorral).