Kas ir skābekļa? savienojumi ar skābekli

Oxygen (O) - no grupas, kas 16 (Via) periodiskās tabulas nemetāla ķīmiskais elements. Tas ir bezkrāsains, bez garšas un smaržas gāzes nepieciešami dzīvajiem organismiem - dzīvniekus, kas pārvērš to par oglekļa dioksīdu, un augi, kas izmanto CO ₂ kā oglekļa avotu, un O ₂ ir atpakaļ atmosfērā. Oxygen veido savienojumu reakcijai ar gandrīz jebkuru citu elementu, un izspiež ķīmisko elementu komunikāciju ar otru. Daudzos gadījumos šie procesi ir pievienots atbrīvot siltuma un gaismas. Svarīgākais Savienojums saskaņā ar skābekli, ir ūdens.

Vēsture atklāšana

In 1772, Zviedrijas ķīmiķis Carl Wilhelm Scheele pirmais pierādīts, ka šādi skābekli saņem to, sildīšana nitrāta kālija oksīda, dzīvsudraba, kā arī daudzas citas vielas. Neatkarīgi no viņu 1774, angļu ķīmiķis Dzhozef Pristli atklāja ķīmisko elementu termiski sadaloties dzīvsudraba oksīda un publicē savus secinājumus tajā pašā gadā, trīs gadus pirms Scheele publikācijas. Turpmākajos gados 1775-1780 franču ķīmiķis Antuan Lavuaze interpretē lomu skābekļa elpu un dedzināšana, izmetot flogistons, vispārpieņemti tajā laikā. Tā ir pazīstama ar savu tendenci veidot skābes apvienojumā ar dažādām vielām un sauc Oxygene elementu, kas grieķu valodā nozīmē "ģenerē skābes".

izplatība

Kas ir skābekļa? Uzskaite 46% no garozas masas, tas ir visizplatītākais no tā elements. Ar skābekli atmosfērā summa ir 21% no tilpuma, un tā 89% no svara jūras ūdenī.

In ieži elements apvienojumā ar metālu un nemetālu kā oksīdu, kas ir skābi (piemēram, sēra, oglekļa, alumīnija, un fosfora) vai bāzes (kalcija, magnija un dzelzs) un kā tā sāls līdzīgu savienojumu, ko var uzskatīt par veidojas no skābes un pamata oksīdi, piemēram, sulfātiem, karbonātiem, silikātiem, fosfātiem un aluminātiem. Lai gan tie ir daudz, bet šīs cietām vielām , nevar kalpot par skābekļa avotus, kā obligāciju šķelšana ar metāla elementu atomiem enerģijas patēriņu too.

funkcijas

Ja skābekļa temperatūra zem -183 ° C, tas kļūst gaiši zilā šķidruma, un pie -218 ° C - cieta. Pure O ₂ ir 1,1 reizes smagāka par gaisu.

Laikā elpošanas dzīvniekus un dažas baktērijas patērē skābekli no atmosfēras un pārstrādāta oglekļa dioksīdu, bet zaļā augu fotosintēzi klātbūtnē saules gaismas absorbē oglekļa dioksīdu un atbrīvot bez skābekļa. Gandrīz visa O ₂ atmosfērā tiek ražots ar fotosintēzi.

Pie 20 ° C apmēram 3 daļās pēc tilpuma izšķīdušā skābekļa 100 daļās svaiga ūdens, nedaudz mazāk kā - jūras ūdenī. Tas ir nepieciešams elpošanai zivju un citu jūras dzīvi.

Natural skābeklis ir maisījums no trim stabilo izotopu ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0,037%), un ¹⁸ O (0,204%). Ir vairāki mākslīgi ražoti radioaktīvie izotopi. Lielākā daļa no tiem ir ilgs mūžs ir ¹⁵ O (pussabrukšanas 124), kas tiek izmantots, lai mācās elpošana zīdītājiem.

allotrope

Skaidrāku priekšstatu par to, ko skābekli, ļauj saņemt savus divus allotropic veidiem, divatomu (O _2), un triatomic (O _3, ozona). Īpašības no diviem atomiem sastāvošs forma liecina, ka seši elektroni saistās atomi un divi paliek nepāra, izraisot paramagnetism skābekļa. Trīs atoms ozona molekulas neatrodas uz vienas taisnes.

Ozons var ražot saskaņā ar vienādojumu: 3O ₂ → 2O _3.

Šis process ir endoterma (nepieciešama enerģija); konversija ozona atpakaļ divatomu skābekļa veicina klātbūtni pārejas metālu vai to oksīdiem. Pure skābeklis tiek pārvērsta ozonu, iedarbojoties ar elektrisko mirdzizlādi. Reakcija notiek arī pēc uzsūkšanās ultravioleto gaismu ar viļņu garumu aptuveni 250 nm. Šī procesa augšējā atmosfēras parādība novērš starojumu, kas būtu kaitīga dzīvi uz Zemes virsmas. Asa smarža ozona ir klāt telpās ar aizdedzes elektroiekārtu, piemēram, ģeneratoru. Šī gāze ir gaiši zilā krāsā. Tās blīvums 1,658 reizes lielāks nekā gaisā, un viršanas temperatūra ir -112 ° C atmosfēras spiediena.

Ozons - spēcīgs oksidētājs spēj pārveidot sēra dioksīdu, trioksīds, sulfīda uz sulfāts, jodīda, jodu (Analīzes metode, lai sniegtu novērtējumu), kā arī daudzas skābekli saturošu organisko savienojumu atvasinājumus, tādus kā aldehīdu un skābēm. Pārveidošana no ogļūdeņražiem ar ozona no automobiļu izplūdes gāzu šajās skābēm un aldehīdi ir iemesls smogu. Rūpniecībā, ozona izmanto kā ķīmisko reaģentu, dezinfekcijas notekūdeņu attīrīšanas, ūdens attīrīšanas un balināšana audumu.

gatavošanas metodes

Process, kas ražo skābekli ir atkarīgs no tā, cik daudz gāzes ir nepieciešams, lai saņemtu. Laboratorijas metodes šādi:

1. Termiskā sadalīšanās Dažu sāļu, piemēram, kālija hlorāts vai kālija nitrāts:

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

Kālija hlorāts sadalīšanās katalizē ar pārejas metālu oksīdu. Par šo bieži izmanto mangāna dioksīdu (piroluzīta, MTO _2). Katalizators pazemina temperatūru, kas nepieciešama skābekļa attīstību, no 400 līdz 250 ° C temperatūrā

2. degradēšanās metāla oksīdu saskaņā ar darbības temperatūras:

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

Scheele un Priestley par šo ķīmisko elementu izmanto savienojuma (oxide), skābekļa un dzīvsudraba (II).

3. termiskā sadalīšanās no metāla peroksīdu vai ūdeņraža peroksīdu:

• 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.

Pirmie rūpnieciski metodes atdalīšanai skābekli no atmosfēras vai ražošanai ūdeņraža peroksīda atkarīga no veidošanos oksīda bārija peroksīdu.

4. Elektrolīze no ūdens ar nelielu piejaukumu sāļus vai skābes, kas nodrošina vadītspēju no elektrisko strāvu:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

rūpnieciskā ražošana

Ja nepieciešams, lai iegūtu lielu daudzumu skābekļa, tiek izmantoti, frakcionēti destilējot šķidru gaisu. No galvenajām sastāvdaļām gaisu tas ir augstākais vārīšanās punktu, un līdz ar to, salīdzinot ar slāpekli un mazāk gaistošo argonu. Process izmanto dzesēšanas gāzi tās paplašināšanas laikā. Galvenie posmi ekspluatācijas šādi:

• gaiss tiek filtrēts, lai atdalītu cietās daļiņas;
• mitrums un oglekļa dioksīds tiek noņemta ar absorbcijas sārmu;
• gaiss tiek saspiests un kompresijas siltums tiek noņemta ar parastajām procedūrām dzesēšanas;
• tad tas stājas spoli, kas atrodas kamerā;
• daļa no saspiesta gāze (pie spiediena, kas ir aptuveni 200 atm) kamerā izplešas, dzesēšanas spole;
• paplašināts gāzes atgriežas pie kompresora un iet cauri vairākiem posmiem kompresijas un pēc tam izplešanās, ar ko pie -196 ° C, gaisa kļūst šķidrs;
• apgaismots šķidrā destilācija pirmais gaismas inertās gāzes, tad slāpekļa un šķidrā skābekļa atliekas. Vairāki frakcionēšana ražo preci pietiekami tīru (99,5%), vairumam rūpnieciskiem lietojumiem.

Lietošana rūpniecībā

Metalurģija ir lielākais patērētājs tīru skābekli, lai ražotu augstas oglekļa tērauda: atbrīvoties no oglekļa dioksīda un citu piemaisījumu nonmetals lai ātrāk un vieglāk nekā ar gaisu.

Notekūdeņu skābekļa solījums efektīvākai ārstēšanai šķidro notekūdeņu nekā citiem ķīmiskiem procesiem. Tas kļūst arvien svarīgāka slēgtās atkritumu sadedzināšanas sistēmām, kas izmanto tīru O _2.

Ts raķešu oksidētājs ir šķidrā skābekļa. Pure O ₂ To izmanto zemūdenēs un Skafandrs.

Ķīmiskajā rūpniecībā, skābeklis aizstāj parasto gaisu tādu vielu ražošanā, piemēram, acetilēns, etilēna oksīda un metanolu. Medicīnas pieteikumi ietver izmantošanu skābekļa gāzes kamerās inhalatoriem un bērnu inkubatoriem. Anestēzijas gāzu bagātināts ar skābekli nodrošina dzīvības atbalstu vispārējās anestēzijas laikā. Bez šī ķīmiskā elementa ir spējuši pastāvēt vairākas nozarēs, kas izmanto krāsnis. Tas ir tas, ko skābekli.

Ķīmiskās īpašības un reakcija

Lielas vērtības elektronu afinitāti un Elektronegativitāte skābekļa ir tipiskas sastāvdaļas, kas piemīt metāla īpašības. Visi savienojumi ir negatīva skābeklis oksidēšanās. Kad piepildīta divi elektronu orbitālēm, veidojas O ^2- jonu. The peroksīdu (O ₂ ^2-) pieņem, ka katrs atoms ir lādiņu -1. Šī īpašība pieņemt elektroni ar pilnīgu vai daļēju nosūtīšanu un nosaka oksidējošu aģentu. Ja līdzeklis reaģē ar vielu, elektronu donors, tīrā veidā oksidācijas valsts samazina. Izmaiņa (samazinājums) skābekļa oksidēšanās no nulles līdz -2 sauc atgūšana.

Normālos apstākļos elements veido dihidrofenolu un trihidrētu savienojumus. Bez tam, ir ļoti nestabilas molekulas chetyrehatomnye. Jo divatomu veidā divi nepāra elektroni atrodas uz nonbonding orbitālēs. To apstiprina gāzes paramagnētisko uzvedību.

Intensīvs reaktivitāte dažreiz paskaidroja ozona pieņēmumu, ka viens no trim atomiem ir "atomu" stāvoklī. Pakļaušanu reakcijai šo atoms ir atdalāma no O _3, atstājot molekulāro skābekli.

O ₂ molekula normālā temperatūrā un atmosfēras spiediena vāji reaktīvs. Skābekļa atomi ir daudz aktīvs. Disociācijas enerģija (O ₂ → 2O) ir nozīmīga un 117,2 kcal mol.

savienojumi

C šādas nonmetals kā ūdeņradis, oglekļa atoma, sēra atoma, skābekļa atoma, veido lielu klāstu ar kovalento saiti saistītas savienojumiem, ieskaitot nonmetal oksīdu, piemēram, ūdeni (H ₂ O), sēra dioksīda (SO ₂₎ un oglekļa dioksīda (CO _2); organiskie savienojumi, piemēram, spirti, aldehīdi un karbonskābēm; kopīgas skābes tādu kā ogļskābe _{(H2 CO3),} sērskābi (H ₂ SO ₄₎ un slāpekļa (HNO _3); un atbilstošie sāļi, piemēram, nātrija sulfātu (Na ₂ SO _4), nātrija karbonāts (Na ₂ CO ₃₎ un nātrija nitrāts (NaNO _3). Skābeklis ir klāt formā O ^2- jonu noteikšanai kristālisko struktūru cieto metālu oksīdiem, piemēram, savienojuma (oxide), skābekļa atoma un CaO kalcija. Metal superoksīda (KO ₂₎ satur jonu O ₂ ^-, kamēr metāla peroksīdu (BAO ₂₎ satur jonu O ₂ ^2-. savienojumi ar skābekli parasti ir -2 oksidēšanās.

Galvenās īpašības

Beidzot mums ir uzskaitītas galvenās īpašības skābekļa:

• Electron konfigurācija: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atomu skaits: 8.
• Atommasa: 15,9994.
• Viršanas temperatūra: -183,0 ° C.
• Kušanas temperatūra: -218,4 ° C.
• Blīvums (ja skābekļa spiediens ir 1 atm pie 0 ° C): 1,429 g / l.
• oksidēšanas stāvokļa -1, -2, +2 (savienojumos ar fluoru).