الأكسجين Oلديه عدد ذري ​​8 ، يقع في المجموعة الفرعية الرئيسية (المجموعة الفرعية أ) السادسالمجموعة في الفترة الثانية. في ذرات الأكسجين ، توجد إلكترونات التكافؤ في مستوى الطاقة الثاني ، والذي يحتوي فقط على س- و صمداري. هذا يستبعد إمكانية انتقال ذرات O إلى حالة مثارة ، وبالتالي فإن الأكسجين في جميع المركبات يُظهر تكافؤًا ثابتًا يساوي II. تتمتع ذرات الأكسجين بشحنة كهربائية عالية ، دائمًا ما تكون سالبة الشحنة في المركبات (سو = -2 أو -1). الاستثناء هو فلوريد OF 2 و O 2 F 2.

بالنسبة للأكسجين ، حالات الأكسدة هي -2 ، -1 ، +1 ، +2 معروفة

الخصائص العامة للعنصر

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة على الأرض ، حيث يمثل أقل بقليل من نصف ، 49٪ من الكتلة الكلية لقشرة الأرض. يتكون الأكسجين الطبيعي من 3 نظائر مستقرة 16 O و 17 O و 18 O (يسود 16 O). الأكسجين جزء من الغلاف الجوي (20.9٪ من حيث الحجم ، 23.2٪ بالكتلة) ، والماء وأكثر من 1400 معدن: السيليكا والسيليكات والألومينوسيليكات والرخام والبازلت والهيماتيت والمعادن الأخرى و الصخور. يشكل الأكسجين 50-85٪ من كتلة الأنسجة النباتية والحيوانية ، لأنه موجود في البروتينات والدهون والكربوهيدرات التي تشكل الكائنات الحية. دور الأكسجين في التنفس وعمليات الأكسدة معروف جيدًا.

الأكسجين قابل للذوبان نسبيًا في الماء - 5 أحجام في 100 حجم من الماء. ومع ذلك ، إذا مر كل الأكسجين المذاب في الماء إلى الغلاف الجوي ، فسيشغل حجمًا ضخمًا - 10 ملايين كيلومتر مكعب (n.c.). هذا يعادل 1٪ تقريبًا من إجمالي الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي. يرجع تكوين الغلاف الجوي للأكسجين على الأرض إلى عمليات التمثيل الضوئي.

اكتشفه السويدي K. Scheele (1771 - 1772) والإنجليزي J. Priestley (1774). الأول يستخدم تسخين الملح الصخري ، والثاني - أكسيد الزئبق (+2). تم إعطاء الاسم من قبل A. Lavoisier ("الأكسجين" - "ولادة الأحماض").

في شكل حريوجد في تعديلين متآصلين - الأكسجين "العادي" O 2 والأوزون O 3.

هيكل جزيء الأوزون

3O 2 \ u003d 2O 3-285 كيلو جول
يشكل الأوزون في الستراتوسفير طبقة رقيقة تمتص عظمضار بيولوجيا الأشعة فوق البنفسجية.
أثناء التخزين ، يتحول الأوزون تلقائيًا إلى أكسجين. كيميائيا ، الأكسجين O 2 أقل نشاطا من الأوزون. تبلغ كهرسلبية الأكسجين 3.5.

الخصائص الفيزيائية للأكسجين

O 2 - غاز عديم اللون والرائحة والمذاق ، m.p. –218.7 درجة مئوية ، ص. -182.96 درجة مئوية ، مغناطيسي.

سائل O 2 أزرق ، صلب - من اللون الأزرق. O 2 قابل للذوبان في الماء (أفضل من النيتروجين والهيدروجين).

الحصول على الأكسجين

1. الطريقة الصناعية- تقطير الهواء السائل والتحليل الكهربائي للماء:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. يتم إنتاج الأكسجين في المختبر عن طريق:
1- التحليل الكهربائي القلوي محاليل مائيةأو المحاليل المائية للأملاح المحتوية على الأكسجين (Na 2 SO 4 ، إلخ.)

2 - التحلل الحراري لبرمنجنات البوتاسيوم KMnO 4:
2KMnO 4 \ u003d K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2 ،

ملح Berthollet KClO 3:
2KClO 3 \ u003d 2KCl + 3O 2 (محفز MnO 2)

أكسيد المنغنيز (+4) MnO 2:
4MnO 2 \ u003d 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C) ،

3MnO 2 \ u003d 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 درجة مئوية) ،

بيروكسيد الباريوم BaO 2:
2BaO 2 \ u003d 2BaO + O 2

3. تحلل بيروكسيد الهيدروجين:
2H 2 O 2 \ u003d H 2 O + O 2 (محفز MnO 2)

4. تحلل النترات:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

على ال سفن الفضاءوالغواصات ، يتم الحصول على الأكسجين من خليط من K 2 O 2 و K 2 O 4:
2K 2 O 4 + 2H 2 O \ u003d 4KOH + 3O 2
4KOH + 2CO 2 \ u003d 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

المجموع:
2K 2 O 4 + 2CO 2 \ u003d 2K 2 CO 3 + 3O 2

عند استخدام K 2 O 2 ، يبدو رد الفعل العام كما يلي:
2K 2 O 2 + 2CO 2 \ u003d 2K 2 CO 3 + O 2

إذا قمت بخلط K ​​2 O 2 و K 2 O 4 بكميات متساوية من الضرس (أي متساوي المولي) ، فسيتم إطلاق مول واحد من O 2 لكل 1 مول من ثاني أكسيد الكربون الممتص.

الخواص الكيميائية للأكسجين

يدعم الأكسجين الاحتراق. حرق - ب عملية أكسدة سريعة لمادة ما ، مصحوبة بالإفراز عدد كبيرالدفء والضوء. لإثبات أن القارورة تحتوي على الأكسجين ، وليس بعض الغازات الأخرى ، من الضروري خفض شظية مشتعلة في القارورة. في الأكسجين ، تشتعل شظية مشتعلة بشكل مشرق. يعتبر احتراق المواد المختلفة في الهواء عملية أكسدة للاختزال يكون فيها الأكسجين هو العامل المؤكسد. العوامل المؤكسدة هي المواد التي "تزيل" الإلكترونات من المواد المختزلة. يمكن تفسير الخصائص المؤكسدة الجيدة للأكسجين بسهولة من خلال هيكل غلافه الإلكتروني الخارجي.

يقع غلاف التكافؤ للأكسجين في المستوى الثاني - قريب نسبيًا من النواة. لذلك ، فإن النواة تجذب الإلكترونات بقوة إلى نفسها. على غلاف التكافؤ من الأكسجين 2s 2 2p 4هناك 6 إلكترونات. وبالتالي ، هناك إلكترونان مفقودان قبل الثمانية ، والتي يسعى الأكسجين إلى قبولها من غلاف الإلكترون لعناصر أخرى ، والدخول في تفاعلات معها كعامل مؤكسد.

الأكسجين لديه ثاني سلبيّة كهربية (بعد الفلور) على مقياس بولينج. لذلك ، في الغالبية العظمى من مركباته مع عناصر أخرى ، يحتوي الأكسجين نفيدرجة الأكسدة. عامل مؤكسد أقوى من الأكسجين هو جاره فقط في هذه الفترة - الفلور. لذلك ، فإن مركبات الأكسجين مع الفلور هي الوحيدة التي يكون للأكسجين فيها حالة أكسدة إيجابية.

لذا ، فإن الأكسجين هو ثاني أقوى عامل مؤكسد بين جميع العناصر. النظام الدوري. ترتبط معظم خصائصه الكيميائية المهمة بهذا.
تتفاعل جميع العناصر مع الأكسجين ، باستثناء Au و Pt و He و Ne و Ar ؛ في جميع التفاعلات (باستثناء التفاعل مع الفلور) ، يعتبر الأكسجين عامل مؤكسد.

يتفاعل الأكسجين بسهولة مع المعادن الأرضية القلوية والقلوية:

4Li + O 2 → 2Li 2 O ،

2K + O 2 → K 2 O 2 ،

2Ca + O 2 → 2CaO ،

2Na + O 2 → Na 2 O 2 ،

2K + 2O 2 → K 2 O 4

مسحوق الحديد الناعم (ما يسمى بالحديد التلقائي الاشتعال) يشتعل تلقائيًا في الهواء ، ويشكل Fe 2 O 3 ، ويحترق سلك الفولاذ في الأكسجين إذا تم تسخينه مسبقًا:

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

مع غير المعادن (الكبريت ، الجرافيت ، الهيدروجين ، الفوسفور ، إلخ) ، يتفاعل الأكسجين عند التسخين:

S + O 2 → SO 2 ،

C + O 2 → CO 2 ،

2H 2 + O 2 → H 2 O ،

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5 ،

Si + O 2 → SiO 2 ، إلخ.

تقريبًا جميع التفاعلات التي تشتمل على الأكسجين O 2 طاردة للحرارة ، مع استثناءات نادرة ، على سبيل المثال:

N 2 + O 2 → 2NO-Q

يحدث هذا التفاعل عند درجة حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية أو في تفريغ كهربائي.

الأكسجين قادر على أكسدة المواد المعقدة ، على سبيل المثال:

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (أكسجين زائد) ،

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (نقص الأكسجين) ،

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (بدون محفز) ،

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (في وجود محفز Pt) ،

CH 4 (ميثان) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O ،

4FeS 2 (بيريت) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

المركبات التي تحتوي على ديوكسيجينيل كاتيون O 2 + معروفة ، على سبيل المثال ، O 2 + - (التوليف الناجح لهذا المركب دفع N. Bartlett لمحاولة الحصول على مركبات من الغازات الخاملة).

الأوزون

الأوزون أكثر نشاطًا كيميائيًا من الأكسجين O 2. لذلك ، فإن الأوزون يؤكسد اليوديد - أيونات I - في محلول Kl:

O 3 + 2Kl + H 2 O \ u003d I 2 + O 2 + 2KOH

الأوزون شديد السمية ، وخصائصه السامة أقوى من كبريتيد الهيدروجين على سبيل المثال. ومع ذلك ، في الطبيعة ، يعمل الأوزون ، الموجود في الطبقات العالية من الغلاف الجوي ، كحامي لجميع أشكال الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس. رفيع طبقة الأوزونيمتص هذا الإشعاع ولا يصل إلى سطح الأرض. هناك تقلبات كبيرة في سمك وطول هذه الطبقة بمرور الوقت (ما يسمى بثقوب الأوزون) ، ولم يتم توضيح أسباب هذه التقلبات بعد.

استخدام الأكسجين O 2: تكثيف عمليات إنتاج الحديد والصلب ، في صهر المعادن غير الحديدية ، كمؤكسد في الصناعات الكيميائية المختلفة ، لدعم الحياة في الغواصات ، كمؤكسد لوقود الصواريخ (الأكسجين السائل) ، في الطب ، في لحام وقطع المعادن.

استخدام الأوزون O 3:لتطهير مياه الشرب والصرف الصحي والهواء ، لتبييض الأقمشة.

تعريف

الأكسجين- عنصر الفترة الثانية من مجموعة VIA للنظام الدوري للعناصر الكيميائية D.I. منديليف ، برقم ذري 8. الرمز - O.

الكتلة الذرية - 16 صباحًا. جزيء الأكسجين ثنائي الذرة وله الصيغة - O 2

ينتمي الأكسجين إلى عائلة العنصر p. التكوين الإلكترونيةذرة الأكسجين 1s 2 2s 2 2p 4. الأكسجين قادر على إظهار العديد من حالات الأكسدة في مركباته: "-2" ، "-1" (في البيروكسيدات) ، "+2" (F 2 O). يتميز الأكسجين بمظهر من مظاهر ظاهرة التآصل - الوجود في شكل عدة مواد بسيطة- التعديلات المتآصلة. التعديلات المتآصلة للأكسجين هي الأكسجين O 2 والأوزون O 3.

الخواص الكيميائية للأكسجين

الأكسجين عامل مؤكسد قوي ، لأنه لإكمال المستوى الإلكتروني الخارجي ، فهو يفتقر إلى إلكترونين فقط ، ويمكن ربطهما بسهولة. من حيث التفاعل ، يأتي الأكسجين في المرتبة الثانية بعد الفلور. يشكل الأكسجين مركبات من جميع العناصر باستثناء الهيليوم والنيون والأرجون. يتفاعل الأكسجين بشكل مباشر مع الهالوجينات والفضة والذهب والبلاتين (يتم الحصول على مركباتها بشكل غير مباشر). تقريبا جميع التفاعلات التي تنطوي على الأكسجين تكون طاردة للحرارة. ميزةالعديد من التفاعلات مع الأكسجين - إطلاق كمية كبيرة من الحرارة والضوء. تسمى هذه العمليات بالاحتراق.

تفاعل الأكسجين مع المعادن. لذا الفلزات القلوية(باستثناء الليثيوم) الأكسجين يشكل بيروكسيدات أو سوبروكسيدات ، والباقي - أكاسيد. فمثلا:

4Li + O 2 = 2Li 2 O ؛

2Na + O 2 \ u003d Na 2 O 2 ؛

K + O 2 \ u003d KO 2 ؛

2Ca + O 2 \ u003d 2CaO ؛

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 ؛

2Cu + O 2 \ u003d 2CuO ؛

3Fe + 2O 2 \ u003d Fe 3 O 4.

تفاعل الأكسجين مع اللافلزات. تفاعل الأكسجين مع اللافلزات يحدث عند تسخينه ؛ جميع التفاعلات طاردة للحرارة ، باستثناء التفاعل مع النيتروجين (يكون التفاعل ماصًا للحرارة ، ويحدث عند 3000 درجة مئوية في قوس كهربائي ، في الطبيعة - مع تفريغ البرق). فمثلا:

4P + 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5 ؛

C + O 2 \ u003d CO 2 ؛

2H 2 + O 2 \ u003d 2H 2 O ؛

N 2 + O 2 ↔ 2NO - Q.

التفاعل مع المعقد مواد غير عضوية. عند الاحتراق مواد معقدةمع زيادة الأكسجين ، تتشكل أكاسيد العناصر المقابلة:

2H 2 S + 3O 2 \ u003d 2SO 2 + 2H 2 O (t) ؛

4NH 3 + 3O 2 \ u003d 2N 2 + 6H 2 O (ر) ؛

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (t ، kat) ؛

2PH 3 + 4O 2 = 2H 3 PO 4 (t) ؛

SiH 4 + 2O 2 \ u003d SiO 2 + 2H 2 O ؛

4FeS 2 + 11O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 + 8 SO 2 (t).

الأكسجين قادر على أكسدة الأكاسيد والهيدروكسيدات لمركبات ذات حالة أكسدة أعلى:

2CO + O 2 \ u003d 2CO 2 (ر) ؛

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (ر ، ع 2 يا 5) ؛

2NO + O 2 \ u003d 2NO 2 ؛

4FeO + O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 (ر).

التفاعل مع المواد العضوية المعقدة. تحترق جميع المواد العضوية تقريبًا ، حيث يتأكسد الأكسجين الجوي إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:

CH 4 + 2O 2 \ u003d CO 2 + H 2 O.

بالإضافة إلى تفاعلات الاحتراق (الأكسدة الكاملة) ، من الممكن أيضًا تفاعلات الأكسدة الجزئية أو التحفيزية ، وفي هذه الحالة يمكن أن تكون منتجات التفاعل عبارة عن كحول ، وألدهيدات ، وكيتونات ، الأحماض الكربوكسيليةومواد أخرى:

تعمل أكسدة الكربوهيدرات والبروتينات والدهون كمصدر للطاقة في الكائن الحي.

الخصائص الفيزيائية للأكسجين

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة على وجه الأرض (47٪ بالكتلة). يحتوي الهواء على 21٪ أكسجين من حيث الحجم. الأكسجين - مكونالمياه والمعادن والمواد العضوية. تحتوي الأنسجة النباتية والحيوانية على 50-85٪ أكسجين على شكل مركبات مختلفة.

في الحالة الحرة ، يكون الأكسجين غازًا عديم اللون وعديم الطعم والرائحة ، وقابل للذوبان في الماء بشكل سيئ (3 لترات من الأكسجين تذوب في 100 لتر من الماء عند درجة حرارة 20 مئوية. الأكسجين السائل اللون الأزرق، لها خصائص بارامغناطيسية (يتم رسمها في مجال مغناطيسي).

الحصول على الأكسجين

هناك طرق صناعية ومخبرية لإنتاج الأكسجين. لذلك ، في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق تقطير الهواء السائل ، وتشمل الطرق المختبرية الرئيسية للحصول على الأكسجين تفاعلات التحلل الحراري للمواد المعقدة:

2KMnO 4 \ u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

4K 2 Cr 2 O 7 \ u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 +3 O 2

2KNO 3 \ u003d 2KNO 2 + O 2

2KClO 3 \ u003d 2KCl + 3 O 2

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

الورم في الحلق الأكسجين. وجد أنه في حالة الإجهاد ، يتمدد المزمار. وهي تقع في منتصف الحنجرة ، محدودة بثني عضلي.

هم الذين يضغطون على الأنسجة المجاورة ، مما يخلق إحساسًا بوجود كتلة في الحلق. اتساع الفجوة هو نتيجة لزيادة استهلاك الأكسجين. يساعد على التعامل مع التوتر. لذلك ، يمكن تسمية الكتلة سيئة السمعة في الحلق بالأكسجين.

العنصر الثامن من الجدول مألوف في النموذج. لكن في بعض الأحيان سائلة الأكسجين. عنصرممغنط في هذه الحالة. ومع ذلك ، سنتحدث عن خصائص الأكسجين والمزايا التي يمكن استخلاصها منها في الجزء الرئيسي.

خصائص الأكسجين

بسبب الخصائص المغناطيسية ، يتم نقل الأكسجين بمساعدة القوى القوية. إذا تحدثنا عن عنصر في حالته المعتادة ، فإنه هو نفسه قادر على تحريك الإلكترونات على وجه الخصوص.

في الواقع ، فإن الجهاز التنفسي مبني على إمكانات الأكسدة والاختزال لمادة ما. الأكسجين الموجود فيه هو المتقبل النهائي ، أي العامل المتلقي.

تعمل الإنزيمات كمانحين. المواد المؤكسدة مع الأكسجين يتم إطلاقها في بيئة خارجية. إنه ثاني أكسيد الكربون. تنتج من 5 إلى 18 لترًا في الساعة.

يخرج 50 جرامًا أخرى من الماء. لذا فإن شرب الكثير من الماء هو توصية معقولة من الأطباء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المنتجات الثانوية للتنفس هي حوالي 400 مادة. من بينها الأسيتون. يتم تعزيز إطلاقه في عدد من الأمراض ، مثل مرض السكري.

يدخل التعديل المعتاد للأكسجين ، O 2 ، في عملية التنفس. هذا جزيء ثنائي الذرة. لديها 2 إلكترون غير زوجي. كلاهما في المدارات المضادة.

لديهم شحنة طاقة أكبر من المواد اللاصقة. لذلك ، جزيء الأكسجين يتفتت بسهولة إلى ذرات. تصل طاقة التفكك إلى ما يقرب من 500 كيلوجول لكل مول.

في الجسم الحي الأكسجين - الغازبجزيئات خاملة تقريبًا. لديهم رابطة قوية بين الذرات. عمليات الأكسدة بالكاد ملحوظة. هناك حاجة إلى المحفزات لتسريع التفاعلات. في الجسم هم إنزيمات. إنها تثير تكوين الراديكاليين ، مما يثير عملية السلسلة.

يمكن أن تكون درجة الحرارة محفزًا للتفاعلات الكيميائية مع الأكسجين. يتفاعل العنصر الثامن حتى مع التسخين الطفيف. تعطي الحرارة تفاعلات مع الهيدروجين والميثان والغازات الأخرى القابلة للاحتراق.

تواصل التفاعلات مع الانفجارات. لا عجب أن واحدة من أوائل المناطيد في تاريخ البشرية انفجرت. كانت مليئة بالهيدروجين. كانت تسمى الطائرة هيندنبورغ وتحطمت في عام 1937.

يسمح التسخين للأكسجين بإنشاء روابط مع جميع عناصر الجدول الدوري ، باستثناء الغازات الخاملة ، مثل الأرجون والنيون والهيليوم. بالمناسبة ، أصبح الهيليوم بديلاً لملء المناطيد.

لا يدخل الغاز في التفاعل ، فهو مكلف فقط. لكن ، لنعد إلى بطل المقال. الأكسجين - عنصر كيميائي تتفاعل مع المعادن حتى في درجة حرارة الغرفة.

كما أنه كافٍ للتلامس مع بعض المركبات المعقدة. وتشمل الأخيرة أكاسيد النيتروجين. ولكن مع النيتروجين البسيط الأكسجين العنصر الكيميائييتفاعل فقط عند 1200 درجة مئوية.

بالنسبة لردود فعل بطل المقال مع المواد غير المعدنية ، فإن التسخين مطلوب على الأقل حتى 60 درجة مئوية. هذا يكفي ، على سبيل المثال ، للتلامس مع الفوسفور. بطل المقال يتفاعل مع اللون الرمادي بالفعل عند 250 درجة. بالمناسبة ، يتم تضمين الكبريت في عناصر المجموعة الفرعية للأكسجين. هي المجموعة الرئيسية في المجموعة السادسة من الجدول الدوري.

يتفاعل الأكسجين مع الكربون عند درجة حرارة 700-800 درجة مئوية. يشير هذا إلى أكسدة الجرافيت. هذا المعدن هو أحد الأشكال البلورية للكربون.

بالمناسبة ، الأكسدة هي دور الأكسجين في أي تفاعلات. يواصل معظمهم إطلاق الضوء والحرارة. ببساطة ، تفاعل المواد يؤدي إلى الاحتراق.

يرجع النشاط البيولوجي للأكسجين إلى قابليته للذوبان في الماء. في درجة حرارة الغرفة ، ينفصل فيها 3 ملليلتر من المادة الثامنة. يعتمد الحساب على 100 ملليلتر من الماء.

يظهر العنصر أداءً عاليًا في الإيثانول والأسيتون. يذوبون 22 جرامًا من الأكسجين. لوحظ التفكك الأقصى في السوائل المحتوية على الفلور ، على سبيل المثال ، البيرفلوروبوتيتيتراهيدروفوران. يتم إذابة ما يقرب من 50 جرامًا من العنصر الثامن لكل 100 مليلتر منه.

بالحديث عن الأكسجين المذاب ، دعنا نذكر نظائره. احتل الغلاف الجوي المرتبة 160. 99.7٪ في الهواء. 0.3٪ نظائر 170 و 180. جزيئاتها أثقل.

عند الاتصال بهم ، بالكاد يمر الماء إلى حالة بخار. فقط التعديل 160 للعنصر الثامن يرتفع في الهواء. تبقى النظائر الثقيلة في البحار والمحيطات.

ومن المثير للاهتمام ، بالإضافة إلى الغازية و الدول السائلةالأكسجين صلب. إنه ، مثل النسخة السائلة ، يتشكل عند درجات حرارة دون الصفر. بالنسبة للأكسجين المائي ، يلزم -182 درجة ، وللحجر -223 درجة على الأقل.

تعطي درجة الحرارة الأخيرة الشبكة المكعبة من البلورات. من -229 إلى -249 درجة مئوية ، يكون التركيب البلوري للأكسجين سداسيًا بالفعل. تم الحصول عليها بشكل مصطنع وتعديلات أخرى. لكن بصرف النظر عنهم درجات الحرارة المنخفضةزيادة الضغط مطلوب.

في الحالة المعتادة الأكسجين ينتمي إلى العناصرمع ذرتين ، فهو عديم اللون والرائحة. ومع ذلك ، هناك نسخة 3-ذرية لبطل المقال. هذا هو الأوزون.

لها رائحة منعشة واضحة. إنه ممتع ، لكنه سام. الاختلاف عن الأكسجين العادي هو أيضًا كتلة كبيرة من الجزيئات. تتجمع الذرات في تصريفات البرق.

لذلك ، تشعر برائحة الأوزون بعد الاستحمام. يمكنك أن تشعر برائحة و ارتفاعات عاليةمن 10 إلى 30 كيلومترًا. هناك ، يؤدي تكوين الأوزون إلى إثارة الأشعة فوق البنفسجية. تلتقط ذرات الأكسجين إشعاع الشمس وتتحد في جزيئات كبيرة. هذا ، في الواقع ، ينقذ البشرية من الإشعاع.

إنتاج الأكسجين

الصناعيين يخرجون بطل المقال من فراغ. يتم تنظيفه من بخار الماء وأول أكسيد الكربون والغبار. ثم يتم تسييل الهواء. بعد التنقية ، يبقى النيتروجين والأكسجين فقط. الأول يتبخر عند -192 درجة.

يبقى الأكسجين. لكن العلماء الروس اكتشفوا مخزنًا للعنصر السائل بالفعل. تقع في عباءة الأرض. ويسمى أيضًا الغلاف الأرضي. توجد طبقة تحت القشرة الصلبة للكوكب وفوق لبها.

تثبيت هناك علامة عنصر الأكسجينساعد في الضغط بالليزر. عملنا معه في DESY Synchrotron Center. تقع في ألمانيا. تم إجراء البحث بالاشتراك مع علماء ألمان. وقد حسبوا معًا أن محتوى الأكسجين في الطبقة المزعومة للهوس أكبر 8-10 مرات منه في الغلاف الجوي.

دعونا نوضح ممارسة حساب أنهار الأكسجين العميقة. لقد عمل الفيزيائيون مع أكسيد الحديد. بالضغط عليه وتسخينه ، تلقى العلماء جميع أكاسيد المعادن الجديدة ، التي لم تكن معروفة من قبل.

عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة تبلغ 1000 درجة وضغط جوي بمقدار 670 ألف مرة ، تم الحصول على مركب Fe 25 O 32. تم وصف ظروف الطبقات الوسطى من الغلاف الأرضي.

يترافق تفاعل تحويل الأكسيد مع إطلاق عالمي للأكسجين. يجب افتراض أن هذا يحدث أيضًا داخل الكوكب. الحديد عنصر نموذجي للعباءة.

مزيج من عنصر مع الأكسجيننموذجي أيضًا. النسخة التي تسرب غاز الغلاف الجوي من الأرض على مدى ملايين السنين وتراكم بالقرب من سطحه ليست نموذجية.

بشكل تقريبي ، شكك العلماء في الدور المهيمن للنباتات في تكوين الأكسجين. يمكن للخضر إعطاء جزء فقط من الغاز. في هذه الحالة ، يجب أن تخاف ليس فقط من تدمير النباتات ، ولكن أيضًا من تبريد قلب الكوكب.

يمكن أن يؤدي انخفاض درجة حرارة الوشاح إلى منع تكوين الأكسجين. جزء الشاملفي الغلاف الجوي ستنخفض أيضًا ، وفي نفس الوقت ستنخفض الحياة على هذا الكوكب.

السؤال عن كيفية استخراج الأكسجين من الهوس لا يستحق كل هذا العناء. من المستحيل حفر الأرض على عمق يزيد عن 7000 إلى 8000 كيلومتر. يبقى الانتظار حتى يتسرب بطل المقال إلى السطح بنفسه ويخرجه من الغلاف الجوي.

استخدام الأكسجين

بدأ الاستخدام النشط للأكسجين في الصناعة باختراع التوربيني التوسعات. ظهرت في منتصف القرن الماضي. تعمل الأجهزة على تسييل الهواء وفصله. في الواقع ، هذه منشآت للتعدين الأكسجين.

ما هي العناصر التي تتشكلدائرة "التواصل" لبطل المقال؟ أولا ، هم معادن. لا يتعلق الأمر بالتفاعل المباشر ، بل يتعلق بذوبان العناصر. يضاف الأكسجين إلى الشعلات لحرق الوقود بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

نتيجة لذلك ، تنعم المعادن بشكل أسرع ، وتختلط في السبائك. بدون الأكسجين ، على سبيل المثال ، لا غنى عن طريقة المسخن لإنتاج الفولاذ. الهواء العادي باعتباره اشتعالًا غير فعال. لا يخلو من الغاز المسال في الاسطوانات وقطع المعادن.

تم اكتشاف الأكسجين كعنصر كيميائيوالمزارعين. في شكل سائل ، تدخل المادة في كوكتيلات للحيوانات. إنهم يكتسبون الوزن بنشاط. يمكن تتبع العلاقة بين الأكسجين وكتلة الحيوانات في العصر الكربوني لتطور الأرض.

يتميز العصر بمناخ حار ووفرة النباتات وبالتالي الغاز الثامن. نتيجة لذلك ، زحفت مئويات يقل طولها عن 3 أمتار حول الكوكب. تم العثور على حفريات الحشرات. المخطط لا يزال يعمل اليوم. أعط الحيوان مكملًا ثابتًا للجزء المعتاد من الأكسجين ، ستحصل على زيادة في الكتلة البيولوجية.

يقوم الأطباء بتخزين الأكسجين في أسطوانات لإيقاف نوبات الربو. الغاز ضروري أيضًا عند التخلص من نقص الأكسجة. ما يسمى تجويع الأكسجين. يساعد العنصر الثامن أيضًا في علاج أمراض الجهاز الهضمي.

في هذه الحالة ، تصبح كوكتيلات الأكسجين دواء. في حالات أخرى ، تُعطى المادة للمرضى في وسائد مطاطية ، أو من خلال أنابيب وأقنعة خاصة.

في صناعة كيميائيةبطل المقال عامل مؤكسد. تم بالفعل ذكر ردود الفعل التي يمكن أن يشارك فيها العنصر الثامن. توصيف الأكسجينالنظر بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، في علم الصواريخ.

تم اختيار بطل المقال كمؤكسد وقود للسفن. تم التعرف على مزيج كلا التعديلين للعنصر الثامن على أنه أقوى خليط مؤكسد. أي أن وقود الصواريخ يتفاعل مع الأكسجين العادي والأوزون.

سعر الأكسجين

بطل المقال يباع في البالونات. انهم يقدموا ارتباط العنصر. بالأكسجينيمكنك شراء اسطوانات بحجم 5 ، 10 ، 20 ، 40 ، 50 لترًا. بشكل عام ، الخطوة القياسية بين الأحجام الفارغة هي 5-10 لترات. النطاق السعري للإصدار 40 لترًا ، على سبيل المثال ، يتراوح من 3000 إلى 8500 روبل.

بجانب علامات الأسعار المرتفعة ، كقاعدة عامة ، هناك مؤشر على GOST المرصود. رقمه "949-73". في الإعلانات ذات التكلفة المنخفضة للأسطوانات ، نادرًا ما يتم تسجيل GOST ، وهو أمر ينذر بالخطر.

نقل الأوكسجين في اسطوانات

من الناحية الفلسفية ، الأكسجين لا يقدر بثمن. العنصر هو أساس الحياة. ينقل الأكسجين الحديد في جميع أنحاء جسم الإنسان. مجموعة من العناصر تسمى الهيموجلوبين. نقصه هو فقر الدم.

المرض له عواقب وخيمة. أولها انخفاض المناعة. ومن المثير للاهتمام أنه في بعض الحيوانات لا يحمل الحديد أكسجين الدم. في سرطان حدوة الحصان ، على سبيل المثال ، يسلم النحاس العنصر الثامن إلى الأعضاء.

يدعم الأكسجين عمليات التنفس والاحتراق. العديد من المواد غير المعدنية تحترق في الأكسجين. على سبيل المثال ، يحترق الفحم في الهواء ، بينما يتفاعل مع الأكسجين. نتيجة لهذا التفاعل ، يتكون ثاني أكسيد الكربون وتطلق الحرارة. من المعروف أن الحرارة يشار إليها بالحرف "Q". إذا تم إطلاق الحرارة نتيجة التفاعل ، تتم كتابة "Q" في المعادلة ، إذا تم امتصاصها ، ثم "-Q".

تسمى الحرارة المنبعثة أو الممتصة أثناء تفاعل كيميائي بالحرارة تأثير تفاعل كيميائي.

ردود الفعل التي تطلق الحرارة تسمى طارد للحرارة.

ردود الفعل التي تحدث مع امتصاص الحرارة تسمى ماص للحرارة.

تفاعل الأكسجين مع اللافلزات

معادلة تفاعل احتراق الفحم في الهواء:

C O 2 \ u003d CO 2 Q

إذا قمت بحرق الفحم في وعاء به أكسجين ، فسيحترق الفحم في هذه الحالة أسرع من الهواء. أي أن معدل احتراق الفحم في الأكسجين أعلى منه في الهواء.

يحترق الكبريت أيضًا في الهواء ، وتنطلق الحرارة أيضًا. هذا يعني أن تفاعل تفاعل الكبريت مع الأكسجين يمكن أن يسمى طارد للحرارة. في أكسجين نقيالكبريت يحترق أسرع من الهواء.

معادلة تفاعل احتراق الكبريت في الأكسجين إذا تشكل أكسيد الكبريت (IV) في هذه الحالة :

S O 2 \ u003d SO 2 Q

وبالمثل ، من الممكن إجراء تفاعل احتراق الفوسفور في الهواء أو في الأكسجين. هذا التفاعل هو أيضا طارد للحرارة. معادلتها إذا كانت النتيجة أكسيد الفوسفور (V):

4P 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5 Q

تفاعل الأكسجين مع المعادن

يمكن لبعض المعادن أن تحترق في جو من الأكسجين. على سبيل المثال ، يحترق الحديد في الأكسجين لتشكيل مقياس الحديد:

3Fe 2O 2 \ u003d Fe 3 O 4 Q

لكن النحاس لا يحترق في الأكسجين ، ولكنه يتأكسد بالأكسجين عند تسخينه. في هذه الحالة يتكون أكسيد النحاس (II):

2CuO 2 = 2CuO

تفاعل الأكسجين مع المواد المعقدة

الأكسجين قادر على التفاعل ليس فقط مع المواد البسيطة ، ولكن أيضًا مع المواد المعقدة.

غاز الميثان الطبيعي يحترق في الأكسجين لتكوين أول أكسيد الكربون (IV) والماء:

CH 4 2O 2 \ u003d CO 2 2H 2 O Q

مع الاحتراق غير الكامل للميثان (في ظروف نقص الأكسجين) ، لا يتكون ثاني أكسيد الكربون ، ولكن أول أكسيد الكربون CO. أول أكسيد الكربون- مادة سامة شديدة الخطورة على الإنسان بسبب. لا يشعر الشخص بتأثيره السام ، ولكنه ينام ببطء مع فقدان الوعي.

تسمى تفاعلات المواد البسيطة والمعقدة مع الأكسجين بالأكسدة. عندما تتفاعل المواد البسيطة والمعقدة مع الأكسجين ، كقاعدة عامة ، تتشكل مواد معقدة تتكون من عنصرين ، أحدهما هو الأكسجين. هذه المواد تسمى أكاسيد.

1. مجموعة مهام وتمارين في الكيمياء: الصف الثامن: إلى كتاب مدرسي. ب. Orzhekovsky وآخرون "الكيمياء. الصف 8 / ب. Orzhekovsky، N.A. تيتوف ، ف. هيجل. - م: أستريل 2006. (ص 70-74)

2. Ushakova O.V. كتاب الكيمياء: الصف الثامن: إلى الكتاب المدرسي بقلم أ. Orzhekovsky وآخرون "الكيمياء. الصف 8 "/ O.V. أوشاكوفا ، بي. بيسبالوف ، ب. أورزيكوفسكي. تحت. إد. الأستاذ. ب. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat، 2006. (ص 68-70)

3. الكيمياء. الصف 8. بروك. للعامة المؤسسات / P.A. Orzhekovsky ، L.M. ميشرياكوفا ، م. شالاشوفا. - م: Astrel ، 2012. (§21)

4. الكيمياء: الصف الثامن: كتاب مدرسي. للعامة المؤسسات / P.A. Orzhekovsky ، L.M. ميشرياكوفا ، إل. بونتاك. M: AST: Astrel، 2005. (§28)

5. الكيمياء: غير عضوية. الكيمياء: كتاب مدرسي. ل 8 كيلو لتر. جنرال لواء inst. / جي إي. رودزيتيس ، إف جي. فيلدمان. - م: التعليم ، JSC "الكتب المدرسية في موسكو" ، 2009. (§20)

6. موسوعة للأطفال. المجلد 17. الكيمياء / الفصل. حرره V.A. فولودين ، الرائد. علمي إد. أنا لينسون. - م: أفانتا ، 2003.

8 O 1s 2 2s 2 2p 4 ؛ أ ص = 15.999 نظير: 16 س (99.759٪) ؛ 17 O (0.037٪) ؛ 18 سن (0.204٪) ؛ أ.تم - 3.5

كلارك إن قشرة الأرض 47٪ بالوزن في الغلاف المائي 85.82٪ بالوزن ؛ في الغلاف الجوي 20.95٪ من حيث الحجم.

العنصر الأكثر شيوعًا.

أشكال العثور على العنصر: أ) في شكل حر - O 2 ، O 3 ؛

ب) في شكل مقيد: O 2- الأنيونات (بشكل رئيسي)

الأكسجين عنصر نموذجي غير معدني. التكافؤ = II ؛ حالة الأكسدة -2 (باستثناء H 2 O 2 ، OF 2 ، O 2 F 2)

الخصائص الفيزيائية لـ O 2

الأكسجين الجزيئي O 2 في الظروف الطبيعيةفي حالة غازية ، ليس له لون ورائحة وطعم ، قليل الذوبان في الماء. عند التبريد العميق تحت الضغط ، يتكثف في سائل أزرق شاحب (Tbp - 183 درجة مئوية) ، والذي يتحول عند -219 درجة مئوية إلى بلورات زرقاء.

كيف تحصل على

1. يتشكل الأكسجين في الطبيعة في عملية التمثيل الضوئي mCO 2 + nH 2 O → mO 2 + Cm (H 2 O) n

2. الإنتاج الصناعي

أ) تصحيح الهواء السائل (فصل من N 2) ؛

ب) التحليل الكهربائي للماء: 2H 2 O → 2H 2 + O 2

3. في المختبر ، يتم الحصول عليها بالتحلل الحراري للأكسدة والاختزال للأملاح:

أ) 2KSlO 3 \ u003d 3O 2 + 2KCI

ب) 2KMnO 4 \ u003d O 2 + MnO 2 + K 2 MnO 4

ج) 2KNO 3 \ u003d O 2 + 2KNO 2

د) 2Cu (NO 3) O 2 \ u003d O 2 + 4NO 2 + 2CuO

ه) 2AgNO 3 \ u003d O 2 + 2NO 2 + 2Ag

4. في الغرف المغلقة بإحكام وفي جهاز التنفس المستقل ، يتم الحصول على الأكسجين من خلال التفاعل:

2Na 2 O 2 + 2СO 2 \ u003d O 2 + 2Na 2 CO 3

الخواص الكيميائية للأكسجين

الأكسجين عامل مؤكسد قوي. من حيث النشاط الكيميائي ، فهو في المرتبة الثانية بعد الفلور. يشكل مركبات مع جميع العناصر باستثناء He و Ne و Ar. يتفاعل مباشرة مع معظم المواد البسيطة في الظروف العادية أو عند التسخين ، وكذلك في وجود المحفزات (باستثناء Au ، Pt ، Hal 2 ، الغازات النبيلة). تكون التفاعلات التي تشتمل على O 2 في معظم الحالات طاردة للحرارة ، وغالبًا ما تحدث في وضع الاحتراق ، وأحيانًا في انفجار. نتيجة للتفاعلات ، تتشكل المركبات التي تحتوي فيها ذرات الأكسجين ، كقاعدة عامة ، على C.O. -2:

أكسدة الفلزات القلوية

4Li + O 2 = 2Li 2 O أكسيد الليثيوم

2Na + O 2 \ u003d Na 2 O 2 بيروكسيد الصوديوم

K + O 2 \ u003d KO 2 فوق أكسيد البوتاسيوم

أكسدة جميع المعادن باستثناء Au ، Pt

Me + O 2 = Me x O y أكاسيد

أكسدة اللافلزات ماعدا الهالوجينات والغازات النبيلة

N 2 + O 2 \ u003d 2NO - س

S + O 2 \ u003d SO 2 ؛

C + O 2 \ u003d CO 2 ؛

4P + 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5

Si + O 2 \ u003d SiO 2

أكسدة مركبات الهيدروجين من اللافلزات والمعادن

4HI + O 2 \ u003d 2I 2 + 2H 2 O

2H 2 S + 3O 2 \ u003d 2SO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + 3O 2 \ u003d 2N 2 + 6H 2 O

4NH 3 + 5O 2 \ u003d 4NO + 6H 2 O

2PH 3 + 4O 2 \ u003d P 2 O 5 + 3H 2 O

SiH 4 + 2O 2 \ u003d SiO 2 + 2H 2 O

C x H y + O 2 = CO 2 + H 2 O

MeH x + 3O 2 \ u003d Me x O y + H 2 O

أكسدة الأكاسيد والهيدروكسيدات السفلية للمعادن متعددة التكافؤ واللافلزات

4FeO + O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3

4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe (OH) 3

2SO 2 + O 2 = 2SO3

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \ u003d 4HNO 3

أكسدة الكبريتيدات المعدنية

4 مقاييس 2 + 11О 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 О 3

أكسدة المواد العضوية

الجميع مركبات العضويةيحترق عندما يتأكسد بالأكسجين الجوي.

منتجات الأكسدة عناصر مختلفةالمدرجة في جزيئاتهم هي:

بالإضافة إلى تفاعلات الأكسدة الكاملة (الاحتراق) ، من الممكن أيضًا تفاعلات الأكسدة الجزئية.

أمثلة على تفاعلات الأكسدة غير الكاملة للمواد العضوية:

1) الأكسدة التحفيزية للألكانات

2) الأكسدة التحفيزية للألكينات

3) أكسدة الكحولات

2R-CH 2 OH + O 2 → 2RCOH + 2H 2 O

4) أكسدة الألدهيدات

الأوزون

الأوزون O 3 هو عامل مؤكسد أقوى من O 2 ، لأنه أثناء التفاعل تتحلل جزيئاته لتكوين الأكسجين الذري.

O 3 النقي هو غاز أزرق ، شديد السمية.

K + O 3 \ u003d KO 3 أوزونيد البوتاسيوم ، أحمر.

PbS + 2O 3 \ u003d PbSO 4 + O 2

2KI + O 3 + H 2 O \ u003d I 2 + 2KOH + O 2

يتم استخدام رد الفعل الأخير للنوعي و تحديد الكمياتالأوزون.