Ano ang oxygen? oxygen compounds

Oxygen (O) - non-metallic kemikal na elemento ng pangkat 16 (sa pamamagitan) ng periodic table. Ito ay isang walang kulay, walang lasa at walang amoy na gas na kinakailangan para sa mga buhay na organismo - mga hayop na i-convert ito sa carbon dioxide, at halaman na gumagamit CO ₂ bilang isang carbon pinagmulan, at O ₂ ay ibinalik sa kapaligiran. Oxygen ay bumubuo ng isang tambalang reacting sa halos anumang iba pang mga elemento, at displaces kemikal elemento ng pakikipag-usap sa bawat isa. Sa maraming kaso, ang mga proseso ay sinamahan ng release ng init at liwanag. Ang pinaka-mahalagang tambalan ng oxygen ay tubig.

Kasaysayan ng pagtuklas

Sa 1772, ang Suweko botika Carl Wilhelm Scheele unang nagpakita na ang naturang oxygen pagtanggap nito sa pamamagitan ng heating nitrate potassium oxide, mercury, pati na rin ang maraming iba pang mga sangkap. Nang nakapag-iisa sa kanya sa 1774, ang Ingles kimiko Dzhozef Pristli natuklasan kemikal na sangkap sa pamamagitan ng thermal agnas ng mercury oxide at nai-publish ang kanyang mga natuklasan sa parehong taon, tatlong taon bago Scheele publication. Sa mga nakaraang taon 1775-1780 ang Pranses botika Antuan Lavuaze bigyang-kahulugan ang papel na ginagampanan ng oxygen sa paghinga at pagkasunog, discarding ang phlogiston theory, karaniwang tinanggap sa oras. Ito ay nabanggit para sa kanyang ugali upang bumuo ng acids kapag isinama sa iba't-ibang mga sangkap at tinawag Oxygene elemento, na sa Griyego ay nangangahulugan "ay nakabuo ng acid".

pagkalat

Ano ang oxygen? Accounting para sa 46% sa pamamagitan ng bigat ng ang crust, ito ay ang pinaka-karaniwang mga elemento nito. Ang halaga ng oxygen sa kapaligiran ay 21% sa pamamagitan ng lakas ng tunog at ang bigat ng kanyang 89% sa seawater.

Sa bato na elemento na kasama ng metal at di-metal bilang ang oxides na acidic (hal, sulfur, carbon, aluminyo, at posporus) o pangunahing (kaltsyum, magnesiyo at bakal) at bilang isang asin-tulad ng compounds na maaaring ma-itinuturing na nabuo mula sa acid at mga pangunahing oxides tulad ng sulfates, carbonates, silicates, phosphates at aluminates. Kahit na ang mga ito ay marami, ngunit ang mga solids ay hindi maaaring magsilbi bilang pinagmumulan ng oxygen, tulad ng bond cleavage na may metal element atoms enerhiya consumption masyadong.

Mga tampok

Kung ang oxygen temperatura sa ibaba -183 ° C, ito ay nagiging maputla asul na likido, at sa -218 ° C - solid. Pure O ₂ ay 1.1 beses na mas mabigat kaysa sa hangin.

Sa panahon paghinga hayop at ilang mga bakterya ubusin oxygen mula sa kapaligiran at recycled carbon dioxide, samantalang sa berde planta potosintesis sa presensya ng liwanag ng araw absorb carbon dioxide at bitawan ang libreng oxygen. Halos ang buong O ₂ sa kapaligiran ay nagawa sa pamamagitan ng potosintesis.

Sa 20 ° C para sa tungkol sa 3 bahagi sa pamamagitan ng lakas ng tunog ng oxygen dissolved sa 100 mga bahagi ng tubig-tabang, isang maliit na mas mababa kaysa sa - sa seawater. Ito ay kinakailangan para sa paghinga ng mga isda at iba pang marine life.

Natural oxygen ay isang halo ng tatlong stable isotopes ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0037%), at ¹⁸ O (0204%). Mayroong ilang mga artipisyal na ginawa radioactive isotopes. Karamihan sa kanila ay matagalan ay ¹⁵ O (half-life 124) na kung saan ay ginagamit para sa pag-aaral ng paghinga in mammals.

allotrope

Ang isang mas malinaw na ideya ng kung ano oxygen, payagan upang makakuha ng kanyang dalawang allotropic form, may dalawang atomo (O ₂₎ at triatomic (O _3, ozone). Properties may dalawang atomo form na iminumungkahi na ang anim na mga electron panagutin atoms at dalawang mananatiling unpaired, na nagdudulot sa paramagnetism ng oxygen. Tatlong atom ozone molecule ay hindi matatagpuan sa isang tuwid na linya.

Ozone ay maaaring ginawa alinsunod sa mga equation: 3O ₂ → 2O _3.

Ang proseso ay endothermic (nangangailangan ng enerhiya); conversion ng ozone pabalik sa may dalawang atomo lang oxygen nag-aambag sa ang pagkakaroon ng transition metal o ang kanilang mga oxides. Pure oxygen ay convert sa ozone sa pamamagitan ng pagkilos ng electric glow discharge. Ang reaksyon ay nangyayari rin sa pagsipsip ng ultraviolet light na may isang wavelength ng tungkol sa 250 nm. Ang paglitaw ng proseso na ito sa itaas na kapaligiran ay nag-aalis radiation na magiging mapanganib sa buhay sa ibabaw ng Earth. Masangsang na amoy ng osono ay naroroon sa loob ng bahay na may isang sparking mga de-koryenteng kagamitan tulad ng generators. Gas na ito ay mapusyaw na asul. Nito density sa 1658 beses na mas malaki kaysa sa hangin, at may isang simula ng pagkulo ng -112 ° C sa atmospera presyon.

Ozone - malakas na oxidizing agent na may kakayahang pag-convert ng asupre dioxide, trioxide, sulfide sa sulpate, yodido, yodo (Analytical pamamaraan para sa pagbibigay ng kanyang pagtatasa) pati na rin ang maraming oxygen-naglalaman ng organic compound derivatives tulad ng aldehydes at acids. Conversion ng mga hydrocarbons na may ozone mula sa automobile tambutso gases sa mga acids at aldehydes ay ang sanhi ng smog. Sa industriya, ozone ay ginagamit bilang isang kemikal reactant, disinfectant para sa dumi sa alkantarilya paggamot, tubig pagdalisay at pagpapaputi ng tela.

mga paraan ng paghahanda

Proseso para sa paggawa ng oxygen ay depende sa kung magkano ang gas ay kinakailangan upang makatanggap. Laboratory pamamaraan para sa mga sumusunod:

1. Thermal agnas ng ilang mga asing-gamot tulad ng potasa klorato o potassium nitrate:

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

Potasa klorato agnas catalyzed sa pamamagitan ng paglipat metal oxides. Dahil madalas na ginagamit mangganeso dioxide (pyrolusite, MnO _2). katalista Ang pinabababa ang temperatura na kailangan para sa oxygen ebolusyon, 400-250 ° C.

2. Marawal na kalagayan ng oxides metal sa ilalim ng pagkilos ng temperatura:

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

Scheele at Priestley para sa chemical element na ginamit compound (oxide), oxygen at mercury (II).

3. Ang thermal agnas ng peroxides metal o hydrogen peroxide:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + Baso _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Ang unang pang-industriya mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng oxygen mula sa kapaligiran o para sa produksyon ng hydrogen peroxide nakasalalay sa mga pormasyon ng isang oksido ng barium peroxide.

4. Elektrolisis ng tubig na may maliit na admixtures ng asing-gamot o acids na nagbibigay ng pagpapadaloy ng electric kasalukuyang:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

pang-industriya produksyon

Kung kinakailangan upang makakuha ng malaking halaga ng oxygen ay ginagamit fractional paglilinis ng likidong hangin. Sa mga pangunahing mga bahagi ng hangin ito ay ang pinakamataas na simula ng pagkulo, at samakatuwid, bilang kung ihahambing sa nitrogen at ang mas madaling matuyo argon. Ang proseso ay gumagamit ng isang paglamig gas sa panahon paglawak nito. Ang pangunahing yugto ng operasyon tulad ng sumusunod:

• air-filter upang alisin ang solid particle;
• kahalumigmigan at carbon dioxide ay inalis sa pamamagitan ng pagsipsip sa alkali;
• hangin ay compress at ang compression init ay inalis sa pamamagitan ng maginoo pamamaraan ng paglamig;
• pagkatapos ito ay pumasok sa likid matatagpuan sa loob ng silid;
• bahagi ng compressed gas (sa isang presyon ng tungkol sa 200 ATM) sa Pinapalawak silid, paglamig ng likawin;
• pinalawak na pagbalik ng gas sa tagapiga at dumaan sa ilang mga yugto ng compression at kasunod na paglawak, kung saan sa -196 ° C, ang mga naka ay nagiging likido;
• heated liquid paglilinis unang liwanag hindi gumagalaw gases, at pagkatapos ay nitrogen at likido oxygen na labi. Maramihang fractionation gumagawa ng isang produkto sapat na dalisay (99.5%) para sa pinaka-industriya na application.

Gamitin sa industriya

Metalurhiya ay ang pinakamalaking consumer ng purong oxygen para sa produksyon ng mga mataas na carbon asero: kumuha alisan ng carbon dioxide at iba pang mga impurities nonmetals para sa mas mabilis at mas madali kaysa sa hangin.

Wastewater oxygen pangako para sa mas epektibong paggamot ng likidong maagos kaysa sa iba pang mga proseso ng kemikal. Ito ay nagiging unting mahalaga sa closed sistema basura pagsunog gamit purong O _2.

Ang tinaguriang missile oksidaiser ay likido oxygen. Pure O ₂ na ito ay ginagamit sa submarines at sa diving bell.

Sa industriya ng kemikal, oxygen pinalitan ordinaryong air sa ang produksyon ng mga sangkap tulad ng asetileno, ethylene oksido at methanol. Medikal na mga aplikasyon ay kinabibilangan ng paggamit ng oxygen gas sa chamber inhalers at baby incubator. pampamanhid gas enriched na may oxygen ay nagbibigay ng buhay na suporta sa panahon ng pangkalahatang kawalan ng pakiramdam. Kung wala ang kemikal na sangkap pa magawang na umiiral ng isang bilang ng mga industriya na gumagamit ng furnaces. Iyan ay kung ano ang oxygen.

Ang kemikal na mga katangian at reaksyon

Malaking halaga ng mga electron affinity at electronegativity ng oxygen ay tipikal na mga bahagi na nagpapakita ng mga katangiang metaliko. Ang lahat ng compounds ay may negatibong oxygen oksihenasyon estado. Kapag ang dalawang electron orbital puno, nabuo O ^2- ion. Ang peroxide (O ₂ ^2-) Ipinapalagay na ang bawat atom ay may isang singil ng -1. Ito ari-arian ng pagtanggap ng mga electron sa pamamagitan ng isang kabuuang o bahagyang transmission at tumutukoy isang oxidizing agent. Kapag ang ahente reacts sa mga sangkap, elektron donor, ang sarili nitong estado oksihenasyon ay nababawasan. Ang pagbabago (pagbaba) sa oxygen oksihenasyon estado mula sa zero sa -2 tinatawag na pagbawi.

Sa ilalim ng normal na kondisyon ang elemento bumubuo ng isang dihydric at trihydric compounds. Sa karagdagan, may mga lubos na hindi matatag molecules chetyrehatomnye. Sa dalawang atomo anyo dalawang unpaired electron ay matatagpuan sa nonbonding orbital. Ito ay nakumpirma na sa pamamagitan ng gas paramagnetik pag-uugali.

Malala reaktibiti ay minsang ipinaliwanag ozone palagay na ang isa sa tatlong mga atom ay nasa "atomic" estado. Reacting atom na ito ay dissociated mula sa O _3, nag-iiwan molecular oxygen.

O ₂ Molekyul sa normal na temperatura at ambient presyon weakly reaktibo. Ang atomic oxygen ay mas aktibo. Ang paghihiwalay na enerhiya (O ₂ → 2O) ay makabuluhan at 117.2 kcal Mol.

koneksyon

C tulad nonmetals ng hydrogen, carbon, asupre, oxygen, ay bumubuo ng isang malaking hanay ng covalently nakagapos compounds, kabilang ang di-metal oxides tulad ng tubig (H ₂ O), sulfur dioxide (SO ₂₎ at carbon dioxide (CO _2); organic compounds tulad ng alcohols, aldehydes at carboxylic acids; karaniwang acids tulad ng karbon _{(H2 CO3),} sulpuriko acid (H ₂ SO ₄₎ at nitric (HNO _3); at ang katumbas na asing-gamot tulad ng sosa sulpate (Na ₂ SO _4), sosa karbonat (Na ₂ CO ₃₎ at sosa nitrayd (nano _3). Oxygen ay naroroon sa anyo ng O ^2- ion sa kristal na istraktura ng solid metal oxides, tulad ng compound (oxide), oxygen at Cao ng kaltsyum. Metal superoxide (KO ₂₎ naglalaman ng ion O ₂ ^-, habang metal peroxide (Bảo ₂₎ naglalaman ng ion O ₂ ^2-. oxygen compounds sa pangkalahatan ay may isang -2 oxidation state.

key katangian

Sa wakas namin ilista ang mga pangunahing katangian ng oxygen:

• configuration Electron: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atomic number: 8.
• Atomic mass: 15.9994.
• Boiling point: -183,0 ° C.
• Temperatura ng pagkatunaw: -218,4 ° C.
• Density (kung ang oxygen presyon ay 1 atm sa 0 ° C): 1,429 g / l.
• oksihenasyon estado ng -1, -2, 2 (sa compounds na may fluorine).