Kio estas oksigeno? oksigeno komponaĵoj

Oksigeno (O) - ne-metala kemia elemento de la grupo 16 (VIA) de la perioda tabelo. Estas senkolora, sengusta kaj sen odoro gaso bezonata por vivantaj organismoj - bestoj kiuj konverti ĝin en karbona dioksido, kaj plantoj kiuj uzas _CO2 kiel karbona fonto, kaj _O2 estas redonita al la atmosfero. Oksigeno formas komponaĵon reagante kun preskaŭ ajna alia elemento, kaj anstataŭas la kemiaj elementoj de komunikado kun la alia. En multaj kazoj, ĉi tiuj procezoj estas akompanitaj de la liberigo de varmo kaj lumo. La plej grava komponaĵo de oksigeno estas akvo.

Historio de malkovro

En 1772, la sveda kemiisto Carl Wilhelm Scheele unua montris ke tiaj oksigeno ricevi ĝin per hejtado de nitrato de kalio oksido, hidrargo, kaj ankaŭ multaj aliaj substancoj. Sendepende de tiu, en 1774, la angla apotekisto Dzhozef Pristli malkovris la kemian elementon de termika malkomponaĵo de hidrargo rusto kaj eldonis liajn malkovrojn en la sama jaro, tri jaroj antaŭ Scheele publikigo. En la jaroj 1775-1780 la franca kemiisto Antuan Lavuaze interpretis la rolon de oksigeno en la spiron kaj brulanta, forĵetante la phlogiston teorio, komune akceptita tiutempe. Ĝi estas konata pro lia tendenco formi acidoj kiam kombinita kun diversaj substancoj kaj vokis Oxygène elemento, kiu en la greka signifas "generita acida".

prevalencia

Kio estas oksigeno? Librotenado por 46% en pezo de la ŝelo, ĝi estas la plej ofta elemento de ĝi. La kvanto de oksigeno en la atmosfero estas 21% en volumo kaj la pezo de lia 89% en marakvo.

En rokoj elemento kombinita kun la metalojn kaj ne-metalojn kiel la oksidoj, kiuj estas acida (ekz, sulfuro, karbono, aluminio, kaj fosforo) aŭ baza (kalcio, magnezio kaj fero) kaj kiel salo-kiel komponaĵoj kiu povas esti konsiderata kiel formata de la acida kaj bazaj oksidoj kiel ekzemple sulfatoj, karbonatoj, silikatoj, fosfatoj kaj aluminates. Kvankam estas multnombraj, sed tiuj solidoj povas servi kiel oksigeno fontoj, kiel ligo fendiĝon kun metala elemento atomoj energia konsumo ankaŭ.

trajtoj

Se la oksigeno temperaturo sub -183 ° C, ĝi iĝas pala blua likva, kaj je -218 ° C - solida. Pura _O2 estas 1.1 fojojn pli peza ol aero.

Dum spirante bestoj kaj iuj bakterioj konsumas oksigenon de la atmosfero kaj reciklita karbona dioksido, dum verde planto fotosintezo en ĉeesto de sunlumo sorbas karbonan dioksidon kaj liberigas libera oksigeno. Preskaŭ la tuta O ₂ en la atmosfero estas produktita de fotosintezo.

Ĉe 20 ° C dum ĉirkaŭ 3 partoj de volumeno de oksigeno solvita en 100 partoj de freŝa akvo, iom malpli ol - en marakvo. Ĝi estas necesa por spirado de fiŝoj kaj aliaj maraj vivo.

Natura oksigeno estas miksaĵo de tri stabilaj izotopoj ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^{(0,037%) kaj 18} O (0,204%). Estas pluraj nenatura radioaktivaj izotopoj. La plej multaj el ili estas longeviva estas ¹⁵ O (duoniĝotempo 124), kiu estas uzata por studi spirante en mamuloj.

allotrope

Al pli klara ideo de kio oksigeno, permesas akiri liaj du formoj alotrópicas, duatoma (Aŭ ₂₎ kaj triatomic (O _3, ozono). Propraĵoj duatoma formo sugestas, ke la ses elektronoj ligas atomoj kaj du restos neparaj, kaŭzante la paramagnetismo de oksigeno. Tri atomon molekuloj de ozono ne situas sur unu rekta linio.

Ozono povas esti produktitaj laŭ la ekvacio: 3aŭ ₂ → 2o _3.

La procezo estas endoterma (postulas energion); konvertiĝo de ozono reen en duatoma oksigeno kontribuas al la ĉeesto de la metaloj de transiro aŭ siaj oksidoj. Pura oksigeno estas konvertita en ozono de la ago de elektra ardo elfluon. La reago ankaŭ okazas sur absorción de transviola lumo kun ondolongo de proksimume 250 nm. La aperon de ĉi tiu procezo en la supra atmosfero forigas radiado kiu estus malutila por la vivo sur la surfaco de la Tero. Pika odoro de ozono ĉeestas endome kun ekfunkciigado elektra ekipaĵo kiel ekzemple generatoroj. Tiu gaso estas lumo blua. Lia denseco je 1.658 fojoj pli granda ol la aero, kaj havas punkton de bolado de -112 ° C ĉe atmosfera premo.

Ozono - forta oxidante kapablas konverti sulfura dioksido, trióxido, sulfuro al sulfato, yoduro, jodo (analiza metodo por provizi lian taksadon) kaj ankaŭ multaj oksigeno-enhavantaj organika substanco derivaĵoj kiel ekzemple aldehidoj kaj acidoj. Konvertiĝo de hidrokarbonoj kun ozono de aŭto gasoj de ellasilo en tiuj acidoj kaj aldehidoj estas la kaŭzo de la smog. En industrio, ozono estas uzita kiel kemia reactivo, desinfectante por kloakaĵo traktadon, akvo purigado kaj decoloración de ŝtofoj.

metodoj de preparado

Procezo por produkti oksigenon dependas de kiom gaso estas bezonata por ricevi. Laboratorio metodoj por la jenaj:

1. Termika putriĝo de iuj saloj kiel ekzemple kalio clorato aŭ nitrato de kalio:

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

Kalio clorato malkomponaĵo katalizita de transiro metalo oksidoj. Pro tio ofte uzata dióxido de mangano (pyrolusite, MnO _2). La katalizilo malaltigas la temperaturon postulata por oksigeno evoluado, de 400 al 250 ° C.

2. Degenero de la metalo oksidoj sub la ago de temperaturo:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2AG ₂ O → 4AG + O _2.

Scheele kaj Priestley por tiu kemia elemento uzata kombinaĵo (rusto), oksigeno kaj hidrargo (II).

3. La termika malkomponaĵo de la metalo peróxidos aŭ hidrogeno peróxido:

• 2BaO + _O2 → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• Bao ₂ + H ₂ SUB ₄ → H2 _O2 + BaSO _4.
• 2H ₂ Aŭ ₂ → 2H ₂ O + O _2.

La unuaj industriaj metodoj por apartigo de oksigeno de la atmosfero aŭ por la produktado de hidrogeno peróxido dependas la formado de rusto de bario peróxido.

4. Elektrolizo de akvo kun malgranda admixtures de saloj aŭ acidoj kiuj provizas alkonduko de elektra fluo:

2H ₂ O → 2H ₂ + Aŭ ₂

industria produktado

Se necese akiri grandajn kvantojn de oksigeno estas uzataj destilación frakciita de likva aero. El la ĉefaj komponantoj de aero havas la plej altan punkton de bolado, kaj tial, kompare kun nitrogeno kaj la malpli flamiĝemaj argono. La procezo uzas malvarmigo gaso dum ĝia vastiĝo. La ĉefaj etapoj de operacio tiel:

• aero estas filtrita por forigi solidaj eroj;
• humideco kaj karbona dioksido estas forigitaj por absorción en alkalaj;
• aero kunpremas kaj la compresión varmo estas forigita per konvencia proceduroj malvarmigo;
• tiam ĝi eniras en la bobeno situas ene de la ĉambro;
• parto de la kunpremita gaso (je premo de 200 atm) en la ĉambro ekspansiiĝas, malvarmigante la bobeno;
• vastigita gaso revenas al la compresor kaj pasas tra pluraj stadioj de compresión kaj postaj vastiĝo, per je -196 ° C, la aero iĝas likva;
• hejtita likva destilación unua lumo inertaj gasoj, poste nitrogeno kaj likva oksigeno restaĵoj. Multoblaj frakciigon produktas produkton sufiĉe pura (99,5%) por la plimulto industriaj aplikoj.

Uzo en industrio

Metalurgio estas la plej granda konsumanto de pura oksigeno por la produktado de alta-karbona ŝtalo: forigi la dióxido de karbono kaj aliaj malpuraĵoj ne metaloj por pli rapide kaj pli facile ol per aero.

Wastewater oksigeno promeso por pli efika trakto de likva efluente ol en aliaj kemiaj procezoj. Ĝi estas ĉiam pli grava en fermitaj malŝparo cindrigo sistemoj uzante pura O _2.

La tiel nomataj misilo oxidante estas likva oksigeno. Pura _O2 Tiu estas uzata sur submarŝipojn kaj en la subnaĝado sonorilon.

En la kemia industrio, oksigeno anstataŭita ordinara aero en la produktado de substancoj kiel ekzemple acetileno, rusto de etileno kaj metanolo. Medicina aplikoj inkludas uzon de oksigeno gason en la cxambroj inhaladores kaj bebo inkubatoroj. anestezon gaso riĉigita kun oksigeno provizas vivo subteno dum ĝenerala anestezo. Sen tiu kemia elemento povis ekzisti kelkaj industrioj kiuj uzas fornoj. Tion oksigeno.

La kemiaj proprietoj kaj reago

Grandaj valoroj de elektrona afineco kaj elektronegativeco de oksigeno estas tipaj komponantoj kiuj eksponi metala ecoj. Ĉiuj komponaĵoj havas negativajn oksigeno oksidiĝa. Kiam du elektrono orbitales plenigis, formis O ^2- jono. La peróxidos (Aŭ ₂ ^2-) supozas ke ĉiu atomo havas akuzo de -1. Tiu posedaĵo de akcepti elektronojn de tuta aŭ parta transdono kaj determinas oksidiga agento. Kiam la agento reagas kun la substanco, donante de elektronoj, lia propra stato de oxidación malpliigas. La ŝanĝo (malpliigi) en la oksigenon oksidiĝa de nulo al -2 nomita reakiro.

Sub normalaj kondiĉoj la elemento formas dihydric kaj trihydric komponaĵoj. Krome, ekzistas ege malstabila molekuloj chetyrehatomnye. En duatoma formo du neparaj elektronoj estas lokita sur la nonbonding orbitoj. Tion konfirmas gaso paramagnética konduto.

Intensa reagemo estas foje klarigis ozono supozo, ke unu el la tri atomoj estas en la "atoma" stato. Reagante tiu atomo estas disociado de la O _3, lasante molekula oksigeno.

_O2 molekulo en normala temperaturoj kaj media premo malforte reakciaj. La atoma oksigeno estas multe pli aktiva. La energio de disociación (Aŭ ₂ → 2o) estas signifa kaj 117,2 kcal mol.

ligojn

C tia ne metaloj kiel hidrogeno, karbono, sulfuro, oksigeno, formas grandan teritorion de kovalente ligita kunmetaĵoj, inkluzive de Nemetalo oksidoj kiel akvo (H ₂ Aŭ), sulfura dioksido (SO ₂₎ kaj karbona dioksido _(CO2); organikaj kombinaĵoj kiel ekzemple alkoholoj, aldehidoj kaj acidaj carboxílicos; komunaj acidoj kiel ekzemple karbonata _{(H2 CO3),} sulfata acido (H ₂ SUB ₄₎ kaj nítrico (HNO _3); kaj la responda saloj kiel ekzemple sulfato de natrio (Na ₂ SO _4), natrio karbonaton (Na ₂ CO ₃₎ kaj natrio nitrato (nano _3). Oksigeno ĉeestas en la formo de O ^2- jono en la kristalstrukturo de solida metalo oksidoj, kiel ekzemple kombinaĵo (rusto), oksigeno kaj CaO de kalcio. Metalo superóxido (KO ₂₎ enhavas jono _O2 ^-, dum metala peróxidos (Bao ₂₎ enhavas jono _O2 ^2-. oksigeno komponaĵoj ĝenerale havas -2 oksidiĝa.

Key ecoj

Fine ni listigas la ĉefaj proprietoj de oksigeno:

• Elektronika agordo: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atomnumero: 8.
• Atoma maso: 15,9994.
• Bolpunkto: -183,0 ° C.
• Frostopunkto: -218,4 ° C.
• Denseco (se la oksigeno premo estas 1 atm je 0 ° C): 1.429 g / l.
• oksidiĝa de -1, -2, +2 (en komponaĵoj kun fluoro).