Čo je kyslík? zlúčeniny kyslíka

Kyslík (O) - nekovový chemický prvok zo skupiny 16 (Via) periodickej tabuľky prvkov. Je to bez farby, chuti a zápachu plynu potrebný pre živé organizmy - zvieratá, ktoré sa previedla na oxid uhličitý, a rastlín, ktoré využívajú CO ₂ ako zdroj uhlíka, a O ₂ sa vracia späť do atmosféry. Kyslík tvorí zlúčeniny reagujúce s prakticky akéhokoľvek iného prvku, a vytláča chemické prvky komunikácie medzi sebou. V mnohých prípadoch sú tieto procesy sú sprevádzané uvoľnením tepla a svetla. Najdôležitejšie zmes kyslíka je voda.

História objavu

V roku 1772, švédsky chemik Carl Wilhelm Scheele prvýkrát preukázané, že takéto kyslík, ktorý by ju od dusičnanu kúrenie oxidu draselného, ortuť, rovnako ako mnoho iných látok. Nezávisle na ňom v roku 1774, anglický chemik Dzhozef Pristli objavil chemický prvok tepelným rozkladom oxidu ortuti a zverejnil jeho poznatky v tom istom roku, teda tri roky pred vydaním Scheele. V rokoch 1775-1780 francúzsky chemik Antuan Lavuaze interpretovať úlohu kyslíka v dychu a pálenie, odhadzovať phlogiston teóriu, bežne prijímaný v tej dobe. Je potrebné poznamenať, pre jeho tendenciu tvoriť kyselín v kombinácii s rôznymi látkami a s názvom Kyslíkové prvok, ktorý v gréckej prostriedky "generovaných kyselina".

převládání

Čo je kyslík? Účtovanie 46% hmotnostných, vztiahnuté na kôry, to je najčastejší prvok nej. Množstvo kyslíka v atmosfére je 21% objemu a hmotnosti jeho 89% v morskej vode.

V skalách prvku v kombinácii s kovmi a nekovov, ako sú oxidy, ktoré sú kyslé (napr., Síry, uhlíka, hliníka a fosforu) alebo základný (vápnika, horčíka a železa), a ako zlúčeniny solí podobne, ktoré môžu byť považované za vytvorené z kyseliny a základné oxidy, ako sú sírany, uhličitany, kremičitany, fosforečnany a hlinitanov. Aj keď je veľa, ale tieto pevné látky môžu slúžiť ako zdroj kyslíka, ako väzba štiepenie s kovovým prvkom atómami spotrebu energie príliš.

rysy

V prípade, že teplota kyslíka nižšia ako -183 ° C, stáva sa svetlo modrá kvapalina, a pri teplote -218 ° C, - pevné látky. Čistý O ₂ je 1,1 krát ťažšie ako vzduch.

Pri dýchaní zvieratá a niektoré baktérie spotrebúvajú kyslík z atmosféry a recyklovaného oxidu uhličitého, zatiaľ čo v zelených rastlín fotosyntéze v prítomnosti slnečného žiarenia pohlcujú oxid uhličitý a uvoľňovať voľný kyslík. Takmer celá O ₂ v atmosfére je produkovaný fotosyntézou.

Pri teplote 20 ° C po dobu asi 3 objemových dielov kyslíka, rozpusteného v 100 dieloch pitnej vody, o niečo menej, než - v morskej vode. Je nevyhnutný pre dýchanie ryby a iné morskej fauny.

Prírodné kyslík je zmesou troch stabilných izotopov ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0037%), a ¹⁸ O (0,204%). Existuje niekoľko umelo vyrobené rádioaktívne izotopy. Väčšina z nich sú dlhé trvanie je ¹⁵ O (polčas rozpadu 124), ktorý sa používa pre štúdium dýchania u cicavcov.

allotrope

Jasnejšiu predstavu o tom, kyslíka, umožňujú získať svoje dva allotropic formy, diatomic (O _2), a troj- atómových (O _3, ozón). Vlastnosti diatomic forma naznačujú, že šesť elektróny viažu atómy a dve zostávajú nepárové, čo spôsobuje paramagnetism kyslíka. Tri molekuly atóm ozónu neležia na jednej priamke.

Ozón môže byť vyrobený v súlade s rovnicou: 3O ₂ → 2O _3.

Tento proces je endotermický (vyžaduje energiu); Premena ozónu späť do diatomic kyslíka prispieva k prítomnosti prechodných kovov alebo ich oxidov. Čistý kyslík je premenený na ozón pôsobením elektrického tlejivý výboja. Reakcia tiež dochádza pri absorpcii ultrafialového svetla s vlnovou dĺžkou asi 250 nm. Výskyt tohto procesu v hornej atmosfére eliminuje žiarenie, ktoré by boli škodlivé pre život na povrchu Zeme. Štipľavý zápach ozónu je prítomné v interiéri s iskrenie elektrických zariadení, ako sú generátory. Tento plyn je svetlo modrá. Jeho hustota pri 1,658 krát väčšia, než je vzduch, a má teplotu varu -112 ° C a pri atmosférickom tlaku.

Ozón - silný oxidant schopný premeniť oxid siričitý, oxid, sulfid sodný, jodid, jód (analytická metóda pre zaistenie svoje hodnotenie), rovnako ako mnoho kyslíkatej organické zlúčeniny obsahujúce deriváty, ako sú aldehydy a kyselín. Konverzia uhľovodíkov ozónu z automobilovej výfukových plynov v týchto kyselín a aldehydov je príčinou smogu. V priemysle sa ozón používa ako chemické reakčné činidlo, dezinfekčný prostriedok na čistenie odpadových vôd, čistenie a bielenie tkanín.

spôsoby prípravy

Spôsob výroby kyslíka závisí na tom, koľko plynu je nutné prijať. Laboratórne metódy pre nasledujúce:

1. Tepelný rozklad niektorých solí, ako chlorečnan draselný a dusičnan draselný:

• 2KCL ₃ → 2KCL + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

Draselný chlorečnan rozklad katalyzovanou oxidov prechodových kovov. K tomuto sa často používa oxid manganičitý (burel, MnO _2). Katalyzátor znižuje teplotu potrebnú pre vývoj kyslíka, od 400 do 250 ° C,

2. Degradácia oxidy kovov za pôsobenia teploty:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2Ag _2O → 4AG + O _2.

Scheele a Priestley tohto chemického prvku použitá zlúčenina (oxid), kyslík a ortuti (II).

3. Tepelný rozklad peroxidov kovov alebo peroxid vodíka:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + _BaSO4.
• 2H _{2O 2} → 2H ₂ O + O _2.

Prvé priemyselné spôsoby oddeľovanie kyslíka z atmosféry, alebo na výrobu peroxidu vodíka závisí na tvorbe oxidu peroxidu bárnatého.

4. elektrolýzou vody s malými prímesou soli alebo kyseliny, ktoré poskytujú vedenia elektrického prúdu:

2H _2O → 2H ₂ + O ₂

priemyselná výroba

Ak je to nutné pre získanie veľkého množstva kyslíka sa používajú frakčnej destilácie kvapalného vzduchu. Z hlavných zložiek vzduchu, má najvyšší bod varu, a preto sa v porovnaní s dusíkom a menej prchavé argónom. Tento proces využíva chladiaceho plynu pri jeho expanzii. Hlavné fázy prevádzky nasledujúcim spôsobom:

• vzduch sa filtruje, aby sa odstránili pevné častice;
• vlhkosť a oxid uhličitý sa odstráni absorpcie v alkalickom prostredí;
• vzduch je stlačený a kompresný teplo sa odvádza bežným spôsobom chladenia;
• potom vstúpi do cievky umiestnenej vo vnútri komory;
• časť stlačeného plynu (pri tlaku asi 200 MPa) v komore expanduje, chladiace cievku;
• expandovaný plyn sa vracia do kompresora a prechádza niekoľkých fázach kompresie a následnej expanzie, pričom pri teplote -196 ° C, vzduch sa stáva kvapalina;
• ohriata kvapalina destilácia prvý ľahké inertné plyny, potom dusík a kvapalný kyslík zvyšky. Viacnásobné frakcionácie vytvára produkt dostatočne čistý (99,5%), pre väčšinu priemyselných aplikácií.

Použitie v priemysle

Metalurgia je najväčším spotrebiteľom čistého kyslíka pre výrobu vysoko-uhlíková oceľ: zbaviť sa oxidu uhličitého a iných nečistôt kožušiny tak rýchlejšie a jednoduchšie, než sa vzduchom.

Odpadová voda kyslík prísľubom pre efektívnejšie spracovanie kvapalného efluentu, než v iných chemických procesoch. To sa stáva v uzavretých zariadeniach na spaľovanie odpadu systémov využívajúcich čistého _O2 čoraz _{dôležitejšie.}

Takzvaný raketa okysličovadlá je kvapalný kyslík. Čistý O ₂ Používa sa na ponorkách a v potápačskom zvonu.

V chemickom priemysle, kyslík nahradzuje normálne atmosfére, vo výrobe látok, ako je acetylén, etylén oxidu a metanolu. Lekárske aplikácie zahŕňajú použitie kyslíka v komorách inhalátory a dojčenských inkubátorov. anestetický plyn obohatený kyslíkom poskytuje podporu života počas celkovej anestézie. Bez tohto chemického prvku boli schopné existovať množstvo priemyselných odvetví, ktoré používajú pece. To je to, čo kyslík.

Chemické vlastnosti a reakcie

Veľké hodnoty elektrónové afinity a elektronegativita kyslíka sú typické zložky, ktoré vykazujú kovové vlastnosti. Všetky zlúčeniny majú negatívny oxidačné kyslíka stav. Pri obsadiť dve elektrónové orbitály, tvorené O ^2- iónu. Peroxidy (O ₂ ^2), sa predpokladá, že každý atóm má náboj -1. Táto vlastnosť prijímať elektróny od úplného alebo čiastočného prenosu a určuje oxidačné činidlo. Ak je činidlo reaguje s látkou, donoru elektrónu, vlastný oxidačný stav znižuje. Zmena (zníženie) v oxidačnom stave kyslíka od nuly do -2 názvom zotavenie.

Za normálnych podmienok je prvok tvorí dvojsytného a trojmocné zlúčeniny. Okrem toho, že sú veľmi nestabilné molekuly chetyrehatomnye. V diatomic forme dva nepárové elektróny nachádza na nevazebných orbitálov. To potvrdzuje aj správanie plynu paramagnetické.

Intenzívne reaktivita je niekedy vysvetlené predpoklad, ozónu, že jedna z troch atómov je v "atómovej" stave. Reakciou tejto atóm je oddelené od O _3, pričom molekulárny kyslík.

O ₂ molekuly za normálnych teplôt a tlaku okolia slabo reaktívne. Atómový kyslík je oveľa aktívnejší. Energia disociácia (O ₂ → 2O) je významný a 117,2 kcal mol.

pripojenie

C také nekovy ako vodíka, uhlíka, síry, kyslíka, tvoria veľkú rad kovalentne viazaných zlúčenín, vrátane nekovových oxidov, ako je voda _(H2O), oxid siričitý (SO ₂₎ a oxidu uhličitého (CO _2); organické zlúčeniny, ako sú alkoholy, aldehydy a karboxylové kyseliny; bežné kyseliny, ako sú uhličité _{(H2 CO3),} kyseliny sírovej (H _{2SO 4)} a kyseliny dusičnej (HNO _3); a zodpovedajúce soli, ako je síran sodný (Na _{2SO 4),} uhličitanu sodného (Na _{2CO 3)} a dusičnanu sodného (NaNO _3). Kyslík je prítomný vo forme ^O-2- iónu v kryštálovej štruktúre tuhých oxidov kovov, ako je zlúčenina (oxid), kyslík a CaO vápnika. Kovové superoxid (KO ₂₎ obsahujú iónové O ₂ ^-, zatiaľ čo kovové peroxidy (BaO ₂₎ obsahujú iónové O ₂ ^2-. zlúčeniny kyslíka všeobecne majú stať -2 oxidácii.

kľúčové vlastnosti

Nakoniec sme zoznam hlavných vlastností kyslíka:

• Elektrónová konfigurácia: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atómové číslo: 8.
• Atómová hmotnosť: 15,9994.
• Bod varu: -183,0 ° C
• Teplota topenia: -218,4 ° C
• Hustota (v prípade, že tlak kyslíka je 1 atm pri teplote 0 ° C): 1,429 g / l.
• oxidačné stupeň -1, -2, +2 (v zlúčeninách s fluórom).