Ano ang antas ng oksihenasyon ng oxygen? Ang valence ng oxygen at ang antas ng oksihenasyon

Namin ang lahat ng paghinga hangin, na karaniwang binubuo ng nitrogen at oxygen molecules na may maliit na karagdagan ng iba pang mga elemento. Kaya, ang oxygen ay isa sa mga pinakamahalagang elemento ng kemikal. Bilang karagdagan, ang mga molecule nito ay umiiral sa isang malaking bilang ng mga kemikal na ginagamit sa pang-araw-araw na buhay. Upang ilarawan ang lahat ng mga ari-arian ng sangkap na ito, hindi sapat ang mga pahina at isang daang, kaya itinatakda namin ang ating sarili sa mga pangunahing katotohanan mula sa kasaysayan, pati na rin ang mga pangunahing katangian ng elemento-ang valence at antas ng oksihenasyon ng oksiheno, partikular na gravity, application, mga pangunahing pisikal na katangian.

Ang kasaysayan ng pagtuklas ng elementong kemikal

Ang opisyal na petsa ng pagbubukas para sa kemikal na sangkap na "oxygen" ay Agosto 1, 1774. Sa araw na ito na natapos ng British chemist na si J. Priestley ang kanyang eksperimento sa agnas ng mercury oxide sa isang sealed vessel. Sa pagtatapos ng eksperimento, nakatanggap ang siyentipiko ng gas na sinusuportahan ng pagkasunog. Gayunpaman, ang pagtuklas na ito ay hindi napansin kahit na ang siyentipiko mismo. Inisip ni G. Priestley na nakilala niya na hindi makilala ang isang bagong sangkap, ngunit isang mahalagang bahagi ng hangin. Sa kanyang mga resulta, ibinahagi ni Joseph Priestley ang sikat na siyentipikong Pranses at botika na si Antoine Lavoisier, na maunawaan ang hindi maaaring gawin ng Ingles. Noong 1775, natukoy ni Lavoisier na ang nagresultang "constituent part of the air" sa katunayan ay isang malayang elemento ng kemikal, at tinatawag itong oxygen, na sa wikang Griyego ay nangangahulugang "forming acid". Naniniwala si Lavoisier na ang oxygen ay nasa lahat ng mga acids. Sa dakong huli, ang mga formula ay nagmula para sa mga asido na walang mga atomo ng oxygen, ngunit ang pangalan ay pinagtibay.

Oxygen - mga tampok ng istraktura ng molecule

Ang kemikal na sangkap na ito ay isang walang kulay na gas na hindi naaamoy at lasa. Ang kemikal na formula ay O ₂ . Tinatawag ng mga chemist ang ordinaryong diatomic oxygen alinman sa "atmospheric oxygen" o "dioxygen". Ang molekula ng bagay ay binubuo ng dalawang nakatali na atoms ng oxygen. Mayroon ding mga molecule na binubuo ng tatlong atoms - O ₃ . Ang substansiya na ito ay tinatawag na ozone, mas maraming mga detalye tungkol dito ay isusulat sa ibaba. Ang isang molecule na may dalawang mga atoms ay may isang antas ng oksihenasyon ng oxygen -2, dahil naglalaman ito ng dalawang walang kapareha na may kakayahang bumubuo ng covalent bond ng isang elektron. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng agnas (paghihiwalay) ng molecule ng oxygen sa atoms ay 493.57 kJ / mol. Ito ay isang malaking halaga.

Valence at antas ng oksihenasyon ng oxygen

Sa ilalim ng valence ng isang sangkap ng kemikal , ibig sabihin namin ang kakayahang ilakip sa sarili nito ang isang tiyak na bilang ng mga atom ng isa pang sangkap ng kemikal. Ang valence ng isang oxygen atom ay dalawa. Ang valency ng molecule oxygen ay katumbas din ng dalawa, yamang ang dalawang atoms ay nakakonekta sa isa't isa at may kakayahang mag-attach sa kanilang istraktura ng isa pang atom ng isa pang tambalan, iyon ay, bumuo ng covalent bono dito. Halimbawa, ang isang molekula ng tubig na H ₂ O ay nakuha bilang isang resulta ng pagbuo ng isang covalent bond sa pagitan ng isang oxygen atom at dalawang atoms ng hydrogen.

Ang oxygen ay matatagpuan sa marami sa mga kilalang chemical compounds. Mayroong kahit isang hiwalay na uri ng mga kemikal na compounds - oxides. Ang mga ito ay mga sangkap na nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng halos anumang elemento ng kemikal na may oxygen. Ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa oksido ay -2. Gayunpaman, sa ilang mga compounds ang indicator na ito ay maaaring naiiba. Ito ay inilarawan sa mas detalyado sa ibaba.

Pisikal na mga katangian ng oxygen

Normal diatomic oxygen ay isang gas na walang kulay, amoy, at lasa. Sa normal na estado, ang density nito ay 1.42897 kg / m3. Ang bigat ng 1 litro ng sangkap ay bahagyang mas mababa sa 1.5 gramo, iyon ay, sa dalisay na anyo, ang oxygen ay mas mabigat kaysa sa hangin. Kapag pinainit, ang molecule ay naghihiwalay sa mga atom.

Kapag ang temperatura ng medium ay bumababa hanggang -189.2 ° C, ang oxygen ay nagbabago sa istraktura nito mula sa gaseous to liquid. Sa parehong oras, ang pagkulo ay nangyayari. Kapag bumababa ang temperatura sa -218.35 ° C, ang istraktura ay nagbabago mula sa likido hanggang sa mala-kristal. Sa ganitong temperatura, ang oxygen ay may anyo ng mala-bughaw na kristal.

Sa temperatura ng kuwarto, ang oxygen ay mahina na natutunaw sa tubig - isang litro ng mga ito ang nagtatakda ng 31 mililitro ng oxygen. Solubility sa iba pang mga sangkap: 220 ML bawat 1 litro ng ethanol, 231 ML bawat 1 litro ng acetone.

Mga kemikal na katangian ng oxygen

Ang isang buong Talmud ay maaaring nakasulat tungkol sa mga kemikal na katangian ng oxygen. Ang pinakamahalagang ari-arian ng oxygen ay oksihenasyon. Ang substansiya na ito ay isang napakalakas na oxidant. Ang oxygen ay nakikipag-ugnayan sa halos lahat ng kilalang elemento mula sa periodic table. Bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, nabuo ang mga oxide, gaya ng tinalakay nang mas maaga. Ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa compounds sa iba pang mga elemento ay karaniwang -2. Ang mga halimbawa ng mga naturang compound ay tubig (H ₂ O), carbon dioxide (CO ₂ ), kaltsyum oksido, lithium oksido, atbp. Ngunit mayroong isang tiyak na kategorya ng mga oxide na tinatawag na peroxides o peroxides. Ang kanilang kakaiba ay sa mga compound na ito ay mayroong peroxide group na "-O-O-". Ang grupong ito ay binabawasan ang mga oxidative properties ng O ₂ , kaya ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa peroxide ay -1.

Kasabay ng aktibong alkali na mga metal, ang mga porma ng oxygen ay superoxide o superexide. Ang isang halimbawa ng mga pormasyong ito ay:

• Potassium superoxide (KO ₂ );
• Rubidium superoxide (RbO ₂ ).

Ang kanilang kakaiba ay ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa superoxides ay -1/2.

Sa kumbinasyon ng mga pinaka-aktibong chemical elemento - fluorine, fluorides ay nakuha. Ang mga ito ay sasabihin sa ibaba.

Ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon ng oxygen sa compounds

Depende sa sangkap na kung saan nakikipag-ugnayan ang oxygen, mayroong pitong grado ng oksihenasyon ng oxygen:

1. -2 sa oxides at organic compounds.
2. -1 sa peroxides.
3. -1/2 sa superoxide.
4. -1/3 - sa mga inorganic ozonides (wasto para sa triatomic oxygen - ozone).
5. +1/2 sa mga asing-gamot ng oxygen cation.
6. +1 sa oxygen monofluoride.
7. +2 - sa difluoride ng oksiheno.

Tulad ng nakikita natin, ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon ng oxygen ay nakakamit sa oxides at organic compounds, at sa fluorides mayroon itong positibong antas. Hindi lahat ng uri ng pakikipag-ugnayan ay maaaring isagawa nang natural. Ang ilang mga compounds ay nangangailangan ng mga espesyal na kondisyon, halimbawa: mataas na presyon, mataas na temperatura, exposure sa mga bihirang compounds na halos hindi natagpuan sa kalikasan. Isaalang-alang natin ang pangunahing koneksyon ng oxygen na may iba pang mga kemikal na elemento: oxides, peroxides at fluorides.

Pag-uuri ng oxides ayon sa mga katangian ng acid-base

Mayroong apat na uri ng oksido:

• Basic;
• Acid;
• Neutral;
• Amphoteric.

Ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa mga compounds ng mga species na ito ay -2.

• Ang mga pangunahing oxides ay compounds na may mga metal na may mababang antas ng oksihenasyon. Karaniwan, kapag nakikipag-ugnayan sa mga acids, nakuha ang kaukulang asin at tubig.
• Acid oxides - oxides ng nonmetals na may mataas na antas ng oksihenasyon. Kapag ang tubig ay idinagdag sa kanila, isang asido ay nabuo.
• Ang mga neutral na oksido ay mga compound na hindi pumapasok sa reaksyon sa mga acids o sa mga base.
• Ang amphoteric oxides ay mga compounds na may mga metal na may mababang electronegativity. Sila, depende sa mga pangyayari, ay nagpapakita ng mga katangian ng parehong acidic at pangunahing oxides.

Peroxides, ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa hydrogen peroxide at iba pang mga compounds

Ang peroxides ay tinatawag na oxygen compounds na may alkali metals. Nakuha ang mga ito sa pamamagitan ng pagsunog ng mga metal na ito sa oxygen. Ang mga peroxide ng mga organic compound ay sobrang paputok. Maaari rin silang makuha sa pamamagitan ng pagsipsip sa oksido ng oxygen. Mga halimbawa ng mga peroxide:

• Hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ );
• Barium peroxide (BaO ₂ );
• Sodium peroxide (Na ₂ O ₂ ).

Ang lahat ng ito ay nagkakaisa sa pamamagitan ng katotohanan na naglalaman ang mga ito ng oxygen group -OO-. Bilang isang resulta, ang oxygen oksihenasyon sa peroxides ay -1. Ang isa sa mga pinaka sikat na compounds sa -OO- group ay hydrogen peroxide. Sa ilalim ng normal na kondisyon ang tambalang ito ay isang maputla asul na likido. Sa pamamagitan ng mga kemikal na katangian nito, ang hydrogen peroxide ay mas malapit sa mahina acid. Dahil ang -OO- bono sa compound ay mahina matatag, kahit na sa temperatura ng kuwarto ang hydrogen peroxide solusyon ay maaaring decomposed sa tubig at oxygen. Ito ang pinakamalakas na oxidizer, gayunpaman, kapag nakikipag-ugnayan sa mas malakas na oxidants, ang mga katangian ng pagbawas ng ahente ay lamang hydrogen peroxide. Ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa hydrogen peroxide, tulad ng sa iba pang mga peroxide, ay -1.

Ang iba pang mga uri ng peroxides ay:

• Superperoxides (superoxides, kung saan ang oksihenasyon ay may oksihenasyon -1/2);
• Ang mga inorganic na ozonides (mataas na di-matatag na compound na may isang anion ng ozone sa kanilang istraktura);
• Ang mga organikong ozonide (mga compound na nasa kanilang istraktura na isang -OOO-bond).

Fluorides, oxygen oksihenasyon sa OF2

Ang plurayd ay ang pinaka aktibong sangkap ng lahat ng kasalukuyang kilala. Samakatuwid, ang pakikipag-ugnayan ng oxygen na may fluorine ay hindi gumagawa ng oxides, ngunit fluorides. Ang mga ito ay pinangalanan kaya dahil sa tambalang ito ay hindi oxygen, ngunit ang fluorine ay isang oxidizer. Ang mga fluoride ay hindi maaaring makuha ng natural. Naka-synthesize lamang ang mga ito, nakakuha sa pamamagitan ng pagsasamahan ng fluorine sa isang may tubig na solusyon ng KOH. Ang mga fluoride ng oxygen ay nahahati sa:

• Oxygen difluoride (NG ₂ );
• Oxygen monofluoride (O ₂ F ₂ ).

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang bawat koneksyon. Ang oxygen difluoride ay isang walang kulay na gas na may malinaw na masarap na amoy. Kapag cooled, ito condenses sa isang madilaw-dilaw likido. Sa isang likidong estado, ito ay nakakahawa sa tubig, ngunit ito ay mabuti sa hangin, fluorine at osono. Ayon sa mga kemikal na katangian nito, ang difluoride ng oxygen ay isang napakalakas na oxidant. Ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa OF2 ay +1, sa gayon sa ito compound, fluorine ay isang oxidant at oxygen ay isang pagbawas ahente. NG _{2 ay} napaka-nakakalason, sa mga tuntunin ng toxicity lumampas purong fluorine at approach phosgene. Ang pangunahing paggamit ng tambalang ito ay bilang isang oxidizing agent para sa rocket fuel, dahil ang oxygen difluoride ay hindi eksplosibo.

Ang oksiheno monofluoride sa normal na estado ay isang madilaw na solid. Kapag natutunaw, bumubuo ito ng pulang likido. Ito ang pinakamakapangyarihang oxidant, ito ay sobrang paputok kapag nakikipag-ugnay sa mga organic compound. Sa compound na ito, ang oksiheno ay nagpapakita ng mga state of oxidation ng +2, i.e., sa fluorine compound na ito, oxygen na kumikilos bilang isang pagbawas ahente, at fluorine bilang isang oxidizer.

Ozone at mga compound nito

Ang Ozone ay isang Molekyul na may tatlong atomic oxygen na konektado sa bawat isa. Sa normal na kondisyon, ito ay isang asul na gas. Kapag cooled, ito ay bumubuo ng isang malalim na asul na likido, malapit sa indigo. Sa matatag na estado ito ay kristal ng madilim na asul na kulay. Ang ozone ay may matalim na amoy, sa likas na maaaring madama sa hangin pagkatapos ng malubhang bagyo.

Ang ozone, tulad ng ordinaryong oxygen, ay isang napakalakas na oxidant. Sa pamamagitan ng mga katangian ng kemikal, nilalapitan nito ang mga malakas na asido. Kapag nakalantad sa oxides, ang osono ay nagpapataas ng kanilang oksihenasyon na estado na may release ng oxygen. Ngunit sa parehong oras, ang antas ng oksihenasyon ng oxygen ay bumababa. Sa osono, ang mga kemikal na bono ay hindi kasing lakas tulad ng sa O ₂ , kaya sa ilalim ng normal na kondisyon na walang mga pagsisikap na ginagamit, maaaring mabulok ito sa oxygen na may release ng enerhiya ng init. Kapag ang temperatura ng epekto sa molekula ng ozone ay tumataas at kapag bumaba ang presyon, ang proseso ng agnas sa diatomic oxygen na may pagpapalabas ng init ay pinabilis. Sa kasong ito, kung mayroong isang malaking nilalaman ng ozone sa espasyo, ang prosesong ito ay maaaring sinamahan ng pagsabog.

Dahil ang ozone ay isang napakalakas na oxidant at ang isang malaking halaga ng O ₂ ay liberated sa halos lahat ng mga proseso sa paglahok nito, ang ozone ay isang lubhang nakakalason na sangkap. Gayunpaman, sa itaas na layer ng atmospera, ang ozone layer ay gumaganap ng papel ng isang reflector mula sa ultraviolet radiation ng ray ng araw.

Mula sa osono sa tulong ng mga instrumento sa laboratoryo lumikha ng mga organic at inorganikong ozonide. Ito ay lubhang di-matatag sa istraktura ng bagay, kaya imposible ang kanilang paglikha sa natural na kondisyon. Ang mga ozonides ay naka-imbak lamang sa mababang temperatura, dahil sa normal na temperatura sila ay lubhang paputok at nakakalason.

Ang paggamit ng oxygen at mga compound nito sa industriya

Dahil sa katotohanang natutunan ng mga siyentipiko sa ilang panahon kung anong antas ng oksihenasyon sa oxygen na ito ay nakipag-ugnayan sa ibang mga elemento, ito at ang mga compound nito ay malawakang ginagamit sa industriya. Lalo na matapos ang turboexpanders ay imbento sa gitna ng ikadalawampu siglo - aggregates na may kakayahang pag-convert ng potensyal na enerhiya ng oxygen sa isang makina. Dahil ang oxygen ay isang lubhang sunugin na substansiya, ginagamit ito sa lahat ng mga industriya kung saan kinakailangan ang apoy at init. Kapag ang pagputol at hinang na mga metal, ang mga cylinder na may naka-compress na oxygen ay ginagamit din upang palakasin ang gas welding apparatus ng gas. Ang malawak na paggamit ng oxygen sa industriya ng asero, kung saan ang isang mataas na temperatura sa mga furnace ng sabog ay pinananatili sa compressed O ₂ . Ang maximum na antas ng oksihenasyon ng oxygen ay -2. Ang katangian na ito ay aktibong ginagamit para sa produksyon ng mga oksido para sa layunin ng kanilang karagdagang pagsunog at ang pagpapalabas ng thermal energy. Liquid oxygen, osono at iba pang mga compound na naglalaman ng malaking halaga ng O _{2 ay} ginagamit bilang propellant oxidants. Oxidized sa pamamagitan ng oxygen ang ilang mga organic compounds ay ginagamit bilang mga eksplosibo.

Sa industriya ng kemikal, ang oxygen ay ginagamit bilang isang oxidizer ng mga hydrocarbons sa mga compound na naglalaman ng acid, tulad ng alcohols, acids, atbp. Sa gamot, ginagamit ito sa ilalim ng pinababang presyon upang gamutin ang mga pasyente na may mga problema sa baga, upang mapanatili ang mahalagang aktibidad ng katawan. Sa agrikultura, ang mga maliit na dosis ng dalisay na oxygen ay ginagamit para sa pag-aanak ng mga isda sa ponds, upang madagdagan ang proporsyon ng mga baka, atbp.

Ang oxygen ay isang malakas na oxidizer, kung wala ito ay imposible na magkaroon

Higit sa marami ay isinulat tungkol sa kung ano ang nagpapakita ng oksihenasyon ng oxygen kapag nagre-react sa iba't ibang mga compound at mga elemento, kung anong mga uri ng oxygen compound ang umiiral, kung anong uri ang nagbabanta sa buhay at kung saan ay hindi. Ang isa ay maaaring manatiling hindi maunawaan - kung paano, para sa lahat ng toxicity nito at mataas na antas ng oksihenasyon, ang oxygen ay isa sa mga elemento na kung saan ang buhay sa Earth ay imposible? Ang katotohanan ay ang ating planeta ay isang napaka-balanseng organismo, na partikular na inangkop sa mga sangkap na nakapaloob sa atmospheric layer. Nakikilahok ito sa isang ikot na mukhang ganito: ang isang tao at lahat ng iba pang mga hayop ay kumakain ng oxygen at gumagawa ng carbon dioxide, at ang mga halaman sa karamihan ay kumain ng carbon dioxide at gumagawa ng oxygen. Ang lahat ng bagay sa mundo ay magkakaugnay, at ang pagkawala ng isang link ng chain na ito ay maaaring humantong sa pagkalagot ng buong kadena. Hindi namin dapat kalimutan ang tungkol dito at pag-aalaga ng buhay sa buong planeta, at hindi lamang ang mga indibidwal na kinatawan nito.