Oxigenul reactioneaza cu peste 2

Ministerul Educației și Științei

Caracteristici generale ale oxigenului.

OXIGEN (lat. Oxygenium), O (a se citi "o"), un element chimic cu numărul atomic 8 15.9994 masă atomică. Oxigenul sistemului periodic localizat în a doua perioadă, în grupul VIA.

Oxigenul naturală este format din trei amestecuri stabile cu numere de izotopi radioactivi de masă 16 (predomină în amestec, ea în ea 99.759% în greutate) 17 (0,037%) și 18 (0,204%). Raza de oxigen neutru atom 0.066 nm. Configurația stratului exterior de neutru 2s2r4 electron atom neexcitat oxigen. Energia de ionizare consistentă a atomului de oxigen și 35.118 13.61819 eV, afinitate de electroni 1.467 eV. Raza O2 - ion la diferite numere de coordonare de la 0,121 nm (numărul de coordonare 2) până la 0128 nm (numărul de coordonare 8). Compușii prezintă un număr de oxidare -2 (valență II), și, rareori, -1 (valență I). Pe o scală electronegativitate Pauling de oxigen de 3,5 (a doua mare metaloid după fluor).

Forma liberă de oxigen - gaz fără culoare, miros și gust.

Caracteristici structura moleculei O2. oxigenul atmosferic este format din molecule diatomice. Distanta interatomică într-o moleculă de O2 0.12074 nm. oxigen molecular (gazos și lichid) - substanță paramagnetică în fiecare moleculă de O2 are doi electroni nepereche. Acest fapt poate fi explicat prin faptul că molecula de pe fiecare din cele două orbitalii antibonding este un electron nepereche.

O2 energie molecula de disociere la atomii destul de mare și este 493.57 kJ / mol.

Proprietăți fizice și chimice

Proprietăți fizice și chimice: în forma liberă a găsit sub forma a două modificări ale O2 (un „normal“ de oxigen) și O3 (ozon). O2 - gaz este incolor și inodor. În condiții normale, densitatea gazului de oxigen de 1.42897 kg / m 3. Fierberea oxigen lichid (lichid are o culoare albastră) este -182,9 ° C. La temperaturi de la -218,7 ° C la -229,4 ° C există un grilaj solid centrat pe oxigen cubic (-modification), la temperaturi de la -229,4 ° C până la -249,3 ° C --modification cu un grilaj hexagonală la temperaturi sub -249,3 ° C - cubi de modificare. La presiune ridicată și temperaturi scăzute și alte modificări obținute oxigen solid.

La 20 ° C solubilitatea O2 a gazului. 3,1 ml per 100 ml apă, 22 ml per 100 ml etanol, 23,1 ml per 100 ml de acetonă. Există lichid organic cu fluor (de exemplu, perftorbutiltetragidrofuran), în care solubilitatea oxigenului este semnificativ mai mare.

Rezistența ridicată de legături chimice între atomii din molecula O2 duce la faptul că, la temperatura camerei oxigen gazos chimic destul de maloaktiven. În natură, ea vine încet în timpul proceselor de conversie se dezintegreze. In plus, oxigenul la temperatura camerei, este capabil să reacționeze cu hemoglobina din sânge (mai precis cu hem fier II) care asigură transferul de oxigen de la plămâni la alte organe.

Cu multe substante de oxigen interactionează fără încălzire, pentru metale exemplu, alcaline și alcalino-pământoase (formate oxizi de Li2 O, CaO și altele corespunzătoare. Peroxizi tip Na2 O2, BaO2 și colab. Și superoxid tip KO2. RbO2 și colab.), Cauze formarea ruginii de pe suprafețele de produse din oțel. Fără încălzire, oxigenul reacționează cu fosfor alb, cu anumite aldehide și alte substanțe organice.

Când este încălzit, chiar și un pic, activitatea chimică a crește oxigen dramatic. Când sunt aprinse, acesta reacționează cu explozia de hidrogen, metan și alte gaze combustibile, cu un număr mare de compuși simpli și complecși. Este cunoscut faptul că atunci când este încălzit într-o atmosferă de oxigen sau în aer, mulți compuși simpli și complecși sunt arse, formarea de diferiți oxizi, cum ar fi:

Dacă un amestec de oxigen și hidrogen stocat într-un vas de sticlă, la temperatura camerei, reacția exotermă de formare a apei

Se rulează extrem de lent; prin calcul, primele picături de apă ar trebui să apară în vasul de aproximativ un milion de ani. Cu toate acestea, atunci când se face un vas cu un amestec din aceste gaze, platină sau paladiu (care joacă rolul de catalizator), iar reacția are loc atunci când sunt aprinse cu o explozie.

Aparuta NO reacționează apoi cu oxigenul pentru a forma un gaz brun (dioxid de azot):

Oxigen direct în orice nemetalice condiții, nu reacționează cu halogen, metal - cu metale nobile argint, aur, platină și altele.

Compușii binare de oxigen în care starea de oxidare a atomilor de oxigen este egal cu 2, denumit oxizi (numele anterior - oxizi). Exemple de oxizi: monoxid de carbon (IV) CO2, oxid de sulf (VI) SO3. cupru oxid (I) Cu2 O, alumina Al2 O3. oxid de mangan (VII) Mn2 O7.

Oxigenul formează, de asemenea, un compus în care starea de oxidare egală cu -1. Acest - peroxizi (nume vechi - peroxid), de exemplu, peroxid de hidrogen H2 O2. BaO2 peroxid de bariu. peroxid de sodiu, Na2 O2 și altele. rest peroxid conținută în acești compuși - O - O -. Cu metale alcaline active, cum ar fi potasiu, oxigenul poate forma superoxid, de exemplu, KO2 (superoxid de potasiu), RbO2 (rubidiu superoxid). Starea de oxidare superoxid -1/2 oxigen. Se poate observa faptul că de multe ori formula superoxid înregistrată ca K2 O4. RB2 O4, etc.

oxigen activ Top formează un compus de fluor metaloid în stările de oxidare pozitive. Astfel, într-un compus de O2 F2 starea de oxidare cu oxigen 1 și compusul O2 F - +2. Acești compuși nu fac parte din oxizi și fluoruri. fluoruri de oxigen poate fi sintetizat numai indirect, de exemplu, fluor F2 care acționează pentru a dilua soluții apoase de KOH.

Istoria descoperirii oxigenului, precum azotul, asociat continuând timp de mai multe secole, studiul aerului atmosferic. Faptul că aerul în natură nu este omogenă și include părți, una dintre care susține arderea și respirația, iar celălalt - nu, știa încă din secolul al 8-lea alchimistul chinez Mao Hoa, și mai târziu în Europa - Leonardo da Vinci. În 1665, om de știință britanic R. Hooke a scris că aerul este format din gaz de conținut în nitrat, dar și din gazul inactiv constituie o mare parte a aerului. Faptul că aerul conține un element care susține viața în secolul al 18-lea a fost cunoscut de mulți chimiști. farmacist suedez și chimist Karl Sheele a început să studieze compoziția aerului în 1768. Pe parcursul celor trei ani este descompus de nitrat de încălzire (KNO3. NaNO3) și alte substanțe și au primit „aer de foc“ de sprijin de respirație și de ardere. Dar rezultatele experimentelor lor Scheele făcute publice numai în 1777 în cartea „Chemical Treatise pe aer și foc.“ In 1774, British J. Priest și naturalist. Priestley încălzire "mercur ars" (oxid de mercur HgO) a primit o susținere a gazelor de ardere. În timp ce la Paris, Priestley, care nu știa că gazul a primit o parte din aer, a raportat descoperirea lui Lavoisier și alți oameni de știință. Prin acest timp a fost deschis și azot. In 1775, Lavoisier a concluzionat că aerul normală conține două gaze - gaz necesar pentru respirație și gaz comburant și „caracterul opus“ - azot. Lavoisier a numit ardere de sprijin oxygene de gaz - «acizi care formează“ (din Oxys grecești - acide și gennao - dau naștere ;. rusești de aici numele de «oxigen»), din moment ce este apoi crede că toți acizii conțin oxigen. Acesta a fost mult timp cunoscut faptul ca acizii pot fi atât oxigenate și fără oxigen, dar numele dat elementului de Lavoisier, au rămas neschimbate. Timp de aproape o jumătate de secol 1/16 din masa unui atom de oxigen servește ca unitate de comparație între o masă atomi diferiți și utilizate în caracterizarea numerică a maselor atomice ale diferitelor elemente (așa-numita scara de oxigen maselor atomice).

Chiar mai mult oxigen pur poate fi obținut prin electroliza soluțiilor apoase de alcalii (NaOH sau KOH) sau săruri ale acizilor conținând oxigen (soluție de sulfat de sodiu utilizat în mod normal Na2SO4). În laborator, o cantitate mică de oxigen foarte pur poate fi obținut prin încălzirea KMnO4 permanganat de potasiu:

Mai mult oxigen pur produs prin descompunerea H2 O2 peroxid de hidrogen în prezența unor cantități catalitice de solid dioxid de mangan MnO2.

2N2O2 = 2H2O + O2.

Oxigenul produs la un puternic (mai mare de 600 ° C) NaNO3 nitrat de sodiu calcinarea.

când este încălzit niște oxizi superioare:

Anterior, oxigenul a fost obținut KClO3 descompunerea clorat de potasiu, în prezența unor cantități catalitice de dioxid de mangan MnO2.

Cu toate acestea bertoletova forme de săruri amestecuri explozive, astfel încât să se obțină oxigenul în care nu sunt acum utilizate laboratoarele. Desigur, acum nimeni nu s-ar fi folosit pentru a produce calcinarea oxigen oxid de mercur HgO, au fost formate în această reacție, oxigenul este contaminat cu vapori de mercur otrăvitoare.

Sursa de oxigen în nave spațiale, submarine și m. P. Spațiu închis este un amestec de peroxid de sodiu Na2 O2 și KO2 superoxid de potasiu. În reacția acestor compuși cu oxigen de dioxid de carbon eliberat:

Dacă utilizați un amestec de Na2 O2 și KO2. combinate într-un raport molar de 1: 1, apoi pentru fiecare mol de dioxid de carbon absorbit din aer, va fi lansat 1 mol de oxigen, astfel încât compoziția aerului nu se va schimba datorită absorbției de oxigen în timpul emisiilor de respiratie si CO2.

Utilizarea oxigenului este foarte diversă. Cantitatea principală de oxigen din aerul utilizat în metalurgie. Oxigen (în loc de aer) explozie în furnale poate crește în mod semnificativ viteza procesului de furnal pentru a salva cocs și de fier pentru a obține cea mai bună calitate. insuflarea de oxigen în convertoare de oxigen utilizate cu redistribuirea fierului în oțel. oxigen pur sau aer îmbogățit cu oxigen este utilizat la prepararea multor alte metale (cupru, nichel, plumb și altele.). Oxigenul este utilizat la tăierea și sudarea metalelor. Atunci când acest lucru se folosește „balon“ de oxigen. Cilindrul de oxigen poate fi presurizat până la 15 MPa. Baloane pentru oxigen sunt vopsite în albastru.

oxigen lichid - un agent oxidant puternic, este folosit ca un component propulsor. oxigen lichid impregnată sunt ușor materiale, cum ar fi rumegușul, lână, praf de carbon și alții oxidat. (Acești compuși se numesc oxyliquit) sunt folosite ca explozive utilizate, de exemplu, atunci când se stabilesc drumurile din munți.

Oxigenul din atmosfera Pământului a început să se acumuleze, ca urmare a organismelor fotosintetice primare au apărut, probabil, aproximativ 2,8 miliarde. Cu ani în urmă. Se crede că în urmă cu doi miliarde de ani, atmosfera este conținută deja aproximativ 1% oxigen .; treptat, reducerea de la oxidare și transformându-se în aproximativ 400 de milioane. ani în urmă a dobândit o compoziție modernă. Prezența oxigenului în atmosferă este determinată în mare măsură de natura evoluției biologice. Aerobic (cu O2) metabolismul anaerob a apărut mai târziu (fără participarea O2), dar că reacția de oxidare biologică, mai bine decât procesele energetice vechi de fermentare și glicoliză, furnizează organismelor vii cea mai mare parte din energia aveau nevoie de ele. Excepțiile sunt anaerobi, de exemplu, obligatorii ai niște paraziți, la care oxigenul este o otravă. Utilizarea oxigenului cu un potențial redox ridicat, ca acceptor de electroni finală în enzimele lanțului respirator a condus la un mecanism biochimic de tipuri de respiratie moderne. Acest mecanism oferă organismelor aerobe de energie.

Oxigenul - element de bază biogene, care este parte a tuturor substanțelor moleculare majore care asigură structura și funcțiile celulelor - proteine, acizi nucleici, glucide, lipide, precum și o multitudine de molecule mici. Fiecare oxigen plantă sau animal mult mai mult decât orice alt element (o medie de aproximativ 70%). țesutul muscular uman conține 16% oxigen, tesutul osos - 28,5%; numai corpul uman mediu (greutate corporală de 70 kg) a conținut 43 kg oxigen. La animale si oameni, oxigenul pătrunde în principal prin intermediul sistemului respirator (fără oxigen) și apă (oxigen legat). nevoia organismului de oxigen este determinat de nivelul (intensitate) al metabolismului, care depinde de zona de masă și de suprafață corporală, vârsta, sexul, regimul alimentar, condițiile de mediu și altele. Ecology ca o caracteristică a energiei raport importantă a determinat o respirație totală (procese totale adică de oxidare) comunitare organismelor la biomasa totală.