Oxygen - Caracteristicile elementului, prevalența în natură, proprietățile fizice și chimice

Oxigenul O are un număr atomic 8, este situat în subgrupul principal (subgrupă a) grupa VI în a doua perioadă. Atomii de oxigen de electroni de valență sunt plasate la nivelul energetic 2a având doar s - i p orbitali. Aceasta elimină posibilitatea de a muta atomii O în stare excitată, așa că în toți compușii de oxigen prezintă valența constantă a II. Cu electronegativitate mare, atomii de oxigen sunt întotdeauna compuși încărcați negativ (sd = -2 sau -1). Excepție - fluoruri OF2 și O2 F2.

Pentru oxidarea cu oxigen cunoscut -2, -1, +1, +2

Caracteristici generale ale elementului

Oxigen - elementul cel mai abundent pe Pământ, reprezentând mai puțin de jumătate, 49% din masa totală a scoarței terestre. Oxigenul naturală este format din trei izotopi stabili 16 O, 17 O și 18 O (16 O predomină). Oxigenul inclus în compoziția atmosferei (20,9% în volum, 23,2 în greutate) din apă și mai mult de 1400 de minerale: siliciu, silicați și aluminosilicați, marmura, bazalt, hematita și alte minerale și roci. Oxigenul este de 50-85% în greutate din țesuturi vegetale și animale, tk conținute în proteine, grăsimi și carbohidrați, care formeaza organisme vii. Rolul de oxigen bine-cunoscut pentru respiratie, pentru procesele de oxidare.

Oxigenul este relativ puțin solubil în apă - 5 volume de 100 de volume de apă. Cu toate acestea, dacă tot oxigenul dizolvat în apa a trecut în atmosferă, ar lua o mare cantitate - 10 milioane de kilometri 3 (STP). Acest lucru este egal cu aproximativ 1% oxigen în atmosferă. Educația în atmosfera terestră din cauza oxigenului in timpul fotosintezei.

Deschide Swede K. Scheele (1771 - 1772 yy) și englezul J. Priestley (1774) ... Utilajului mai întâi o încălzire azotat, al doilea - mercuric oxid (2). El a dat numele lui Lavoisier ( „oksigenium“ - „dând naștere la acid“).

În statul există liber în două modificări alotropice - O2 oxigen „obișnuită“ și O3 de ozon.

Structura moleculei de ozon

3O2 2O3 = - 285 kJ
Ozonul din stratosfera formează un strat subțire care absoarbe majoritatea radiației ultraviolete biologic dăunătoare.
La depozitarea ozonul se transformă în oxigen spontan. O2 oxigen vedere chimic este mai puțin activă decât ozonul. Electronegativitate oxigen 3.5.

Proprietăți fizice ale oxigenului

O2 - gaz este incolor, inodor și insipid, p.t. -218,7 ° C, bp. -182,96 ° C, este paramagnetic.

O2 albastru lichid, solid - albastru. O2 solubil în apă (mai bine decât azot și hidrogen).

Obținerea de oxigen

1. Procedeu industrial - distilarea electroliza aerului și a apei lichide:

2. Laboratorul de oxigen preparat:
soluții apoase alcaline 1.Elektrolizom sau soluții apoase de săruri conținând oxigen (Na2 SO4, etc.).

2. descompunerea termică a permanganat de potasiu KMnO4:
2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2 ↑,

KClO3 clorat de potasiu:
2KClO3 = 2KCl + 3O2 ↑ (catalizator MnO2)

Dacă se amestecă K2 O2 și K2 O4 în cantități echimolare (adică echimolare), per 1 mol de CO2 absorbit per mol de O2 este evidențiată.

Proprietățile chimice ale oxigenului

Oxigenul susține arderea. Arderea - procesul de oxidare rapidă substanță însoțită de eliberarea unor cantități mari de căldură și lumină. Pentru a dovedi că sticla este oxigen, și nu un alt gaz, este necesar să se reducă paiul sticla mocnit. Oxigenul mocnit intermitent așchie luminoase. Combustia aer diverse substanțe - este un proces redox în care agentul de oxidare este oxigen. Oxidanții - o substanță „sângera“ electroni din reducătoare substanțe. Proprietăți bune de oxidare a oxigenului poate fi ușor de explicat prin structura învelișului exterior de electroni.

coajă de valență de oxigen situat la nivelul 2 - relativ aproape de miezul. Prin urmare, nucleul atrage puternic electroni. Pe oxigenul de valență cochilie 2s 2 2p 4 este de 6 electroni. Prin urmare, la octetul lipsesc doi electroni, care tinde să ia oxigenul din coji de electroni ale altor elemente prin implicarea acestora în reacție ca oxidant.

Oxigenul este al doilea (după fluor) Pauling electronegativitatea la scară. Prin urmare, în marea majoritate a compușilor lor cu alte elemente de oxigen are o stare de oxidare negativă. Un agent de oxidare mai puternic decât oxigenul, este numai perioada vecin - fluor. Prin urmare, compusul de oxigen cu fluor - numai în cazul în care oxigenul are o stare de oxidare pozitivă.

Deci, oxigen - al doilea cel mai puternic comburant între toate elementele sistemului periodic. Legat de aceasta este cea mai mare parte a proprietăților sale chimice cele mai importante.
Cu oxigenul reacționează toate elementele cu excepția Au, Pt, He, Ne și Ar, în toate reacțiile (cu excepția interacțiunii cu fluor), oxigen - comburant.

Oxigenul reactioneaza usor cu metale alcaline și alcalino-pământoase:

Pulbere fină de fier (așa-numitul fier piroforic) se aprinde spontan în aer pentru a forma Fe2 O3. și sârmă de oțel arde în oxigen, în cazul în care acesta este în avans la căldură:

Cu nemetalelor (. Sulf, grafit, hidrogen, fosfor, etc.), oxigenul reacționează cu încălzire:

Aproape toate reacțiile care implică O2 oxigen sunt exoterme, cu câteva excepții, de exemplu:

Această reacție are loc la o temperatură de peste 1200 ° C sau descărcare electrică.

Oxigenul este capabil să oxideze substanța complexă, de exemplu:

2H2 S + O2 → 2S + 2H2O (deficit de oxigen)

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2 O (în prezență de catalizator Pt)

Compușii cunoscuți care conțin cationi dioksigenila O2 +. de exemplu, O2 + [PtF6] - (sinteza cu succes a acestui compus a condus N. Bartlett încearcă să obțină compuși cu gaze inerte).

Ozonul chimic mai activ decât O2 oxigen. Astfel, ozonul oxidează iodura - ioni I - Kl în soluție:

Ozonul este foarte toxic, proprietățile sale otrăvitoare sunt mai puternice decât, de exemplu, hidrogenul sulfurat. Cu toate acestea, natura ozonului conținut în straturile înalte ale atmosferei, joacă rolul de protector al vieții pe Pământ de radiațiile ultraviolete nocive ale soarelui. stratul de ozon subțire absoarbe această radiație, și nu ajunge la suprafața pământului. Există variații semnificative în grosimea și lungimea stratului în timp (așa-numita gaura de ozon) cauzează aceste oscilații nu au fost încă clarificate.

Utilizarea O2 oxigen. pentru intensificarea producției de fontă și oțel, metale neferoase din topirea, ca oxidant în diferite procese chimice, de susținere a vieții pentru nave subacvatice, ca un propulsor oxidant (oxigen lichid), în medicină, în sudare și tăiere a metalelor.

Utilizarea ozonului O3: pentru dezinfectarea apei, a apelor uzate, cu aer de băut, pentru țesături de albire.