Az oxigén kémiai reakcióba lép vele. Az oxigén fizikai és kémiai tulajdonságai. Oxigéntermelés ipari méretekben

MEGHATÁROZÁS

Vas- D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerének negyedik periódusának nyolcadik csoportjának eleme.

A bágyadt szám pedig 26. A szimbólum Fe (latin „ferrum”). Az egyik legelterjedtebb fém a földkéregben (az alumínium után a második helyen áll).

A vas fizikai tulajdonságai

A vas egy szürke fém. Tiszta formájában meglehetősen puha, képlékeny és képlékeny. Elektronikus konfiguráció külső energia szint- 3d 6 4s 2. Vegyületeiben a vas „+2” és „+3” oxidációs állapotot mutat. A vas olvadáspontja 1539 C. A vas két kristálymódosulatot képez: α- és γ-vasat. Az első egy köbös test-központú rács, a második - egy köbös arc-központú rács. Az α-vas termodinamikailag két hőmérsékleti tartományban stabil: 912 °C alatt és 1394 °C-tól az olvadáspontig. 912 és 1394C között a γ-vas stabil.

A vas mechanikai tulajdonságai a tisztaságától függenek - még nagyon kis mennyiségű egyéb elem tartalmától is. A tömör vas képes önmagában sok elemet feloldani.

A vas kémiai tulajdonságai

A vas gyorsan rozsdásodik nedves levegőn; hidratált vas-oxid barna virágzata borítja, amely lazasága miatt nem védi meg a vasat a további oxidációtól. A vas erősen korrodál a vízben; bőséges oxigén hozzáféréssel a vas(III)-oxid hidratált formái képződnek:

2Fe + 3 / 2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Oxigénhiány vagy nehéz hozzáférés esetén vegyes oxid (II, III) Fe 3 O 4 képződik:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

A vas bármilyen koncentrációban oldódik sósavban:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

A híg kénsavban való feloldódás hasonlóan megy végbe:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

V koncentrált oldatok A kénsav vas vas (III) oxidálódik:

2Fe + 6H 2SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

A kénsavban azonban, amelynek koncentrációja megközelíti a 100%-ot, a vas passzívvá válik, és gyakorlatilag nem lép fel kölcsönhatás. Híg és közepesen tömény oldatban salétromsav a vas feloldódik:

Fe + 4HNO 3 = Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Magas salétromsavkoncentráció esetén az oldódás lelassul, a vas passzívvá válik.

Más fémekhez hasonlóan a vas is reakcióba lép egyszerű anyagokkal. A vas kölcsönhatásba lép a halogénekkel (a halogén típusától függetlenül) hevítéskor lép fel. A vas és a bróm kölcsönhatása az utóbbi megnövekedett gőznyomása mellett történik:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

A vas kölcsönhatása kénnel (por), nitrogénnel és foszforral hevítéskor is fellép:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2P;

3Fe + P = Fe 3P.

A vas képes reagálni nemfémekkel, például szénnel és szilíciummal:

3Fe + C = Fe 3 C;

A vas komplex anyagokkal való kölcsönhatási reakciói közül különleges szerepet a következő reakciók játszódnak le - a vas képes redukálni a tőle jobbra lévő működési vonalban lévő fémeket, sóoldatokból (1), a vas (III) vegyületeket (2) redukálni:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

A vas megemelt nyomáson reagál egy nem sóképző oxiddal - CO, és összetett összetételű anyagokat képez - karbonilokat - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 és Fe 3 (CO) 12.

A vas szennyeződések hiányában vízben és híg lúgoldatokban stabil.

Vasat szerezni

A vas előállításának fő módja vasércből (hematit, magnetit) vagy sói oldatainak elektrolízise (ebben az esetben "tiszta" vasat kapnak, azaz szennyeződések nélküli vasat).

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat

A 10 g tömegű vasmaradékot először 150 ml sósavoldattal (sűrűsége 1,1 g/ml) kezeltük 20%-os hidrogén-klorid tömeghányaddal, majd a kapott oldathoz feleslegben vasat adtunk. . Határozza meg az oldat összetételét (tömeg%-ban).

Megoldás

Írjuk fel a reakcióegyenleteket a feladat feltételének megfelelően: 8HCl + Fe 3O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). A sósavoldat sűrűségének és térfogatának ismeretében megtalálhatja a tömegét: m szol (HCl) = V (HCl) × ρ (HCl); m szol (HCl) = 150 × 1,1 = 165 g. Számítsuk ki a hidrogén-klorid tömegét: m (HCl) = m szol (HCl) x ω (HCl) / 100%; m (HCl) = 165 × 20% / 100% = 33 g. A sósav moláris tömege (1 mól tömege), a D.I. kémiai elemek táblázata alapján számítva. Mengyelejev - 36,5 g / mol. Határozzuk meg a hidrogén-klorid anyag mennyiségét: v (HCl) = m (HCl) / M (HCl); v (HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. A skála moláris tömege (egy mól tömege), a D.I. kémiai elemek táblázata alapján számítva. Mengyelejev - 232 g / mol. Határozzuk meg a vízkőanyag mennyiségét: v (Fe 3O 4) = 10/232 = 0,043 mol. Az 1. egyenlet szerint v (HCl): v (Fe 3 O 4) = 1:8, ezért v (HCl) = 8 v (Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Ekkor az egyenlettel számított klóranyag mennyisége (0,344 mol) kisebb lesz, mint a probléma feltételében jelzett (0,904 mol). Ennélfogva, sósav feleslegben van, és egy másik reakció lép fel: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Határozzuk meg az első reakció eredményeként keletkező vas-kloridok anyagának mennyiségét (a konkrét reakciót indexekkel jelöljük): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2O 3) = 1: 1 = 0,043 mol; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Határozzuk meg az 1. reakcióban nem reagáló hidrogén-klorid mennyiségét és a 3. reakció során keletkezett vas(II)-klorid anyag mennyiségét: v rem (HCl) = v (HCl) - v 1 (HCl) = 0,904 - 0,344 = 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol. Határozzuk meg a 2. reakció során keletkezett FeCl 2 anyag mennyiségét, a FeCl 2 anyag teljes mennyiségét és tömegét: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol; v összeg (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m (FeCl 2) = v összeg (FeCl 2) × M (FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. Határozzuk meg az anyag mennyiségét és a vas tömegét, amely a 2. és 3. reakcióba lépett: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,043 mol; v3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v3 (Fe) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol; v összeg (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043 + 0,28 = 0,323 mol; m (Fe) = v összeg (Fe) × M (Fe) = 0,323 × 56 = 18,088 g. Számítsuk ki a 3. reakcióban felszabaduló anyag mennyiségét és hidrogén tömegét: v (H2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol; m (H2) = v (H2) × M (H2) = 0,28 × 2 = 0,56 g. Határozzuk meg a kapott oldat tömegét m 'sol és tömeghányad FeCl 2 benne: m'sol = m szol (HCl) + m (Fe 3O 4) + m (Fe) - m (H 2);

27. § AZ OXIGÉN KÉMIAI TULAJDONSÁGAI. KOMBINÁCIÓS REAKCIÓ

A bekezdés tanulmányozása segít:

· Nevezze meg az összetételt, és mondjon példákat oxidokra;

Jellemez Kémiai tulajdonságok oxigén;

· Állítsa fel az oxigén részvételével zajló reakcióegyenleteket;

· Megkülönböztetni a bomlási és az összetett reakciókat;

Ismertesse az összetett reakciók lényegét!

Tudja, hogy az anyagok kémiai tulajdonságai abban rejlik, hogy képesek kölcsönhatásba lépni más anyagokkal. A kölcsönhatás azzal zárul, hogy a reagensek részét képező szerkezeti részecskékből a reakciótermékek szerkezeti részecskéi képződnek. Az oxigén részvételével ilyen folyamatok sok egyszerű és összetett anyaggal is végbemennek. Ez okot ad arra, hogy az oxigént hatóanyagnak nevezzük.

AZ OXIGÉN Kölcsönhatása EGYSZERŰ ANYAGOKKAL.

1. Kölcsönhatás szénnel. Hevíts fel szenet egy alkohollámpa lángján, és tedd egy oxigénnel teli lombikba. A szén gyorsan kiég anélkül, hogy korom és füst képződne (87. ábra, a), és a lombik falai felmelegednek. Öntsön mészvizet egy lombikba, zavaros lesz. Ez pedig azt bizonyítja, hogy megjelent a korábban oxigént tartalmazó lombik szén-dioxid.

A fény és hő felszabadulása azt jelzi, hogy égés történt, ami kémiai jelenségre utal:

С + О 2 = СО 2 - szén-dioxid vagy szén(IV)-oxid (1)

2. Kölcsönhatás hidrogénnel. Állítsunk világító gyufát egy száraz hidrogénnel töltött kémcsőre. Azonnal tompa tapsot hallunk. A hidrogén ugyanis azonnal – robbanásszerűen – reagál az oxigénnel. A vízcseppek megjelenése a száraz kémcső falán meggyőző bizonyíték ennek az anyagnak a képződésére:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O - víz vagy hidrogén-oxid (2)

3. Kénnel való kölcsönhatás. Egy égető kanálba 1/3 ként töltünk, alkohollámpa lángjára öntjük, és addig folytatjuk, amíg a kén elolvad és égni kezd. Ezután adjunk hozzá egy kanalat a lombikhoz oxigénnel. A kén azonnal élénkkék lánggal fellobban, a lombik megtelik kén-dioxiddal (87. ábra, b):

S + O 2 = SO 2 - kén-dioxid vagy kén(IV)-oxid (3)

Ezt a reakciót a kén-dioxid éles specifikus szagának megjelenése kíséri.

4. Kölcsönhatás magnéziummal. Gyújtsuk fel a magnéziumszalagot, és gyorsan megég, vakító lánggal:

2Mg + O 2 = 2MgO magnézium-oxid (4)

Ennek a kémiai reakciónak a látható jele a fény megjelenése.

5. Kölcsönhatás a vassal. Próbáljunk meg a magnéziumhoz hasonlóan egy vékony vastűt elégetni. Ezt a levegőben nem fogjuk tudni megtenni. Nézzük meg, hogy kiég-e a tű egy oxigénnel teli lombikban. A kísérlet biztonságos lefolytatása érdekében fedje le a lombik alját egy réteg homokkal. Egy vékony tűt azzal a részével, ahol a szem található, zavartalanul egy fapálcikába szúrunk, és a tű hegyére gyufát szúrunk. Közvetlenül a gyufa meggyújtása után lassan helyezze be a tűt a lombikba oxigénnel. A vas gyorsan meggyullad, a szilveszteri csillagszóróra emlékeztető, fényes szikrák által képződött reakciótermék különböző irányokba szóródik (87. ábra, c). A tűből egy kis megolvadt golyó marad a rögzítés helyén. A lombik oldalait felmelegítjük. Ezt a kémiai jelenséget a következő reakcióegyenlet közvetíti:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 vaskő (b)

A reakciót fény és hő felszabadulása kíséri.

6. Kölcsönhatás rézzel. Tartsuk a rézlapot néhány percig a szellemlámpa lángja fölött. Megfigyeljük, hogyan jelenik meg a vörösréz szín helyett a fekete:

2Cu + O 2 = 2CuO - réz(II)-oxid (c)

A reakciót színváltozás kíséri.

AZ OXIDOK FOGALMA. Az összes említett reakcióban az elem bináris vegyületei oxigénnel - oxidok - keletkeztek.

Az egyszerű ill összetett anyagok oxidok? Magyarázza meg a választ.

Rizs. 87. Szén (a), kén (6) és vas (c) elégetése oxigénben

Ön már tudja, hogy az oxidok az elemek oxigénnel alkotott bináris vegyületei, és tudja, hogyan kell meghatározni egy kémiai elem vegyértékét egy oxidban. Ezt a 18. bekezdésre hivatkozva lehet felidézni.

A vas és az oxigén kölcsönhatásának terméke - vaskő Fe 3 O 4 - az oxigén különleges bináris vegyülete. Két oxidból - FeO és Fe 2 O 3 -ból áll.

Határozzuk meg mindkét oxid képletével. melyekben a Ferum fémelem kétértékű, és melyikben háromértékű.

KOMBINÁCIÓS REAKCIÓ. A hat vizsgált példa mindegyikében az volt a közös, hogy a két anyag közül az egyik keletkezett. Az ilyen reakciókat összetett reakcióknak nevezzük.

Azokat a reakciókat, amelyekben egy anyag két vagy több anyagból képződik, összetett reakcióknak nevezzük.

Annak érdekében, hogy a vizsgált példák után ne legyen az a benyomása, hogy csak egyszerű anyagok kombinálhatók, példákat adunk a reakcióegyenletekre egy komplex és egyszerű anyag; két összetett anyag:

2CO + O 2 = 2CO 2 (7)

Na 2 O + ЅO 3 = Na 3 SO 4 - nátrium-szulfát (8)

Mint látható, a kombinációs reakcióknál az a lényeg, hogy egy reakciótermék képződjön, és a reagensek lehetnek összetett és egyszerű anyagok is, de ezeknek két vagy többnek kell lennie.

Foglaljuk össze a tanultakat:

AZ OXIGÉN Kölcsönhatása KOMPLEX ANYAGOKKAL. Kölcsönhatás metánnal. Minden alkalommal, amikor az emberek meggyújtanak egy gáztűzhelyet, az emberek kémiai reakciót hajtanak végre a metán CH 4 (a fő összetevő földgáz) és oxigén:

Ehhez a kémiai jelenséghez két fizikai jelenség társul, a fény és a hő. Áramlása során a konyhában az oxigéntartalom csökken, a szén-dioxid pedig éppen ellenkezőleg, nő. Ezért helyesen járnak el azok, akik kiszellőztetik a konyhát, nyitva tartják az ablakot, és elektromos páraelszívót szerelnek fel.

Az oxigén kölcsönhatása kénhidrogénnel H 2 S. hidrogén-szulfid, vagy hidrogén-szulfid is ég az oxigénben. Elegendő mennyiségű oxigénhez a reakciót a már ismert kén-dioxid és víz képződése kíséri:

2H 2S + 3O 2 = 2 ЅO 2 + 2H 2 O (10)

A glükóz C 6 H 12 O 6 teljes oxidációja. A puszta tény, hogy egy személy legfeljebb 5-7 percig élhet légzés nélkül, arra utal, hogy az oxigén rendkívül fontos a szervezet számára. Elgondolkozott már valaha az oxigén funkcióiról a szervezetünkben? Végül is a napi adag nem olyan kicsi - körülbelül 700 g.

A tudósok azt vizsgálták, hogy sok reakció megy végbe oxigén részvételével a szervezetben. Különösen a glükóz, amely élelmiszerrel kerül az emberi szervezetbe, szintén reagál az oxigénnel. A kölcsönhatás enzimek (katalizátorok) jelenlétében megy végbe, és szén-dioxid és víz képződésével ér véget. Ez a következő általános reakcióegyenlettel fejezhető ki:

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 = 6СО 2 + 6Н 2 О (11)

Az összes vizsgált példában, függetlenül attól, hogy egy egyszerű vagy összetett anyag kölcsönhatásba lép az oxigénnel, a reagensek részét képező elemek oxidjai képződnek. Egy összetett anyag oxigénnel való nem teljes kölcsönhatásával azonban egyszerű anyag is képződhet. Például az oxigén és a hidrogén-szulfid Н 2 S fenti kölcsönhatása kén és víz képződésével fordulhat elő, ha oxigénhiányt vesznek fel:

2H 2S + O 2 = 2S + 2H 2O (12)

Az oxigén hozzátartozik hatóanyagok... Könnyen kölcsönhatásba lép egyszerű és összetett anyagokkal. E reakciók termékei oxidok.

Malacpersely művelt

A bekezdés elején elhangzott, hogy a legtöbb egyszerű anyag kölcsönhatásba lép az oxigénnel. Ebbe a többségbe nem tartozó fémek például az arany Au, a platina Pt, ezért ezeket nemesfémeknek nevezzük. A nemfémek közül a hélium He, a neon Ne, az argon Ar, a kripton Kr, a xenon Xe és a radon Rn „közömbös” vagy tehetetlen az oxigénnel szemben. Ezért ezeket a gáznemű anyagokat összefoglaló néven inert gázoknak nevezzük.

A tudományban sokáig úgy gondolták, hogy az inert gázok nem lépnek kölcsönhatásba semmilyen anyaggal. Az elmúlt fél évszázad során azonban sikerült egyes vegyületeiket, köztük az oxigénnel történő kinyerést, bár nem inert gáz oxigénnel való kombinálásával, hanem más módszerekkel.

1. Miből készülnek az oxidok? Mondjon példákat oxidokra!

2. Ismertesse az oxigén kémiai tulajdonságait!

3. Milyen reakciókat nevezünk összetett reakcióknak? Adj rá példákat.

4. Mi a különbség a bomlás és az összetett kémiai reakciók között?

5. Írja le a bekezdés szövegéből az Ön számára új anyagok képleteit és neveit!

6. A bekezdés szövegében található oxidok képleteinek felhasználásával határozza meg, hogy közülük melyik a legkisebb és melyik a legnagyobb tömegarányú oxigén!

7. Írja fel a reakcióegyenleteket a megadott sémák szerint:

a) Ba + O 2 -> BaO

b) PbS + О 2 -> РbО + SO 2

c) Cu + O 2 -> CuO

d) HgS + O 2 -> Hg + SO 2

8. Írja fel az oxigén reakcióinak egyenleteit:

a) ammónia NH3, ha a képződött oxid nitrogén vegyértéke 2;

6) cink-szulfid ZnS, ha a képződött oxidban a kén vegyértéke megegyezik a IV.

Keresse meg az inert gázok elhelyezkedését D. I. Mengyelejev kémiai elemek periódusos rendszerében.

Bevezetés

Minden nap beszívjuk a levegőt, amire annyira szükségünk van. Gondolkoztál már azon, hogy miből, vagy inkább milyen anyagokból áll a levegő? A legtöbb nitrogént (78%) tartalmaz, ezt követi az oxigén (21%) és az inert gázok (1%). Bár az oxigén nem alkotja a levegő legalapvetőbb részét, enélkül a légkör alkalmatlan lenne az életre. Neki köszönhetően létezik élet a Földön, mert a nitrogén együtt és külön-külön is pusztító az emberre nézve. Vessünk egy pillantást az oxigén tulajdonságaira.

Az oxigén fizikai tulajdonságai

A levegőben lévő oxigént nem lehet könnyen megkülönböztetni, mivel normál körülmények között íz-, szín- és szagtalan gáz. De az oxigén lehetséges mesterségesen lefordítani másra aggregált állapotok... Tehát -183 o C-on folyékony lesz, és -219 o C-on megkeményedik. De szilárd és folyékony oxigént csak az ember szerezhet be, és a természetben csak azokban létezik gáz halmazállapotú... így néz ki (fotó). A szilárd pedig olyan, mint a jég.

Az oxigén fizikai tulajdonságai egy egyszerű anyag molekulájának szerkezetét is jelentik. Az oxigénatomok két ilyen anyagot képeznek: oxigént (O 2) és ózont (O 3). Az alábbiakban egy oxigénmolekula modellje látható.

Oxigén. Kémiai tulajdonságok

Az első dolog, amivel kezdeni kell kémiai jellemzése elem - pozíciója D.I.Mengyelejevben. Tehát az oxigén a 6. csoport 2. periódusában van fő alcsoport szám alatt 8. Az övé atomtömeg- 16 amu, ez nem fém.

V szervetlen kémia más elemekkel alkotott bináris vegyületeit külön oxidokká egyesítették. Oxigén képződhet kémiai vegyületek fémekkel és nemfémekkel egyaránt.

Beszéljünk a laboratóriumokban való beszerzésről.

Kémiai úton oxigént nyerhetünk kálium-permanganát, hidrogén-peroxid, berthollet-só, aktív fém-nitrátok és nehézfém-oxidok lebontásával. Minden egyes módszer alkalmazásakor vegye figyelembe a reakcióegyenleteket.

1. Víz elektrolízis:

H 2 O 2 = H 2 O + O 2

5. Nehézfém-oxidok (pl. higany-oxid) lebontása:

2HgO = 2Hg + O 2

6. Aktív fém-nitrátok (pl. nátrium-nitrát) lebontása:

2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2

Oxigén alkalmazása

Elkészültünk a kémiai tulajdonságokkal. Itt az ideje, hogy beszéljünk az oxigén emberi életben való felhasználásáról. Elektromos és hőerőművek tüzelőanyagának elégetéséhez van szükség. Öntöttvasból és fémhulladékból acél készítésére, fém hegesztésére és vágására használják. Oxigén szükséges a tűzoltók maszkjaihoz, a búvárhengerekhez, felhasználják a vas- és színesfémkohászatban, sőt robbanóanyag-gyártásban is. Az élelmiszeriparban is az oxigén ún táplálék kiegészítő E948. Úgy tűnik, nincs olyan iparág, ahol használják, de az orvostudományban ez játssza a legfontosabb szerepet. Ott "orvosi oxigénnek" hívják. Annak érdekében, hogy az oxigén alkalmas legyen a használatra, elősűrítik. Az oxigén fizikai tulajdonságai összenyomhatóvá teszik. Hasonló formában ezekhez hasonló hengerekben tárolják.

Intenzív terápiában és olyan berendezésekben végzett műveletekben használják, amelyek fenntartják a létfontosságú folyamatokat a beteg páciens testében, valamint bizonyos betegségek kezelésében: dekompresszió, a gyomor-bél traktus patológiái. Segítségével az orvosok nap mint nap sok életet mentenek meg. Vegyi és fizikai tulajdonságok az oxigén hozzájárul ahhoz, hogy olyan széles körben használják.

Az oxigén bolygónk egyik legfontosabb eleme. Ennek az anyagnak a kémiai tulajdonságai lehetővé teszik, hogy részt vegyen a biológiai folyamatokban, és a megnövekedett aktivitás miatt az oxigén az összes ismert kémiai reakció jelentős résztvevője. Szabad állapotban ez az anyag jelen van a légkörben. Kötött állapotban az oxigén a különféle élő szervezeteket alkotó ásványok, kőzetek, összetett anyagok része. A Földön található oxigén teljes mennyiségét bolygónk teljes tömegének 47%-ára becsülik.

Oxigén megjelölés

A periódusos rendszerben az oxigén a táblázat nyolcadik celláját foglalja el. Nemzetközi neve oxigenium. A kémiai nyilvántartásokban a latin "O" betűvel jelölik. Az atomi oxigén a természetes környezetben nem fordul elő, részecskéi páros gázmolekulákat alkotnak, amelyek molekulatömege 32 g / mol.

Levegő és oxigén

A levegő több, a Földön elterjedt gáz keveréke. A legtöbb benne légtömeg nitrogén - 78,2 térfogat% és 75,5 tömeg%. Az oxigén csak a második helyet foglalja el térfogat tekintetében - 20,9%, tömeg szerint - 23,2%. A harmadik hely a nemesgázoknak van fenntartva. A többi szennyeződés - szén-dioxid, vízgőz, por stb. - a teljes légtömegnek csak egy százalékának töredékét foglalja el.

A természetes oxigén teljes tömege három izotóp keveréke - 16 O, 17 O, 18 O. Ezen izotópok százalékos aránya az oxigén teljes tömegében 99,76%, 0,04% és 0,2%.

Az oxigén fizikai és kémiai tulajdonságai

Egy liter levegő tömege normál körülmények között 1,293 g Ha a hőmérséklet -140 C-ra csökken, a levegő színtelen, átlátszó folyadékká válik. Az alacsony forráspont ellenére a levegő bent tartható folyékony halmazállapot még szobahőmérsékleten is. Ehhez a folyadékot egy úgynevezett Dewar edénybe kell helyezni. A folyékony oxigénbe való merítés radikálisan megváltoztatja a tárgyak normál tulajdonságait.

Az etil-alkohol és sok gáz szilárd tárggyá válik, a higany kemény és képlékeny lesz, a gumigolyó pedig elveszti rugalmasságát és a legkisebb ütés hatására is összeomlik.

Az oxigén vízben oldódik, bár kis mennyiségben - tengervíz 3-5% oxigént tartalmaz. De már ilyen kis mennyiségű gáz is létrehozta a halak, puhatestűek és különféle tengeri élőlények létezését, amelyek oxigént kapnak a vízből saját életfenntartó folyamataik támogatására.

Az oxigénatom szerkezete

Az oxigén leírt tulajdonságait elsősorban ennek az elemnek a belső szerkezete magyarázza.

Az oxigén a hatodik elemcsoport fő alcsoportjába tartozik. periodikus rendszer... Az elem külső elektronfelhőjében hat elektron található, amelyek közül négy p-pályát foglal el, a maradék kettő pedig s-pályán helyezkedik el. Ilyen belső szerkezet magas energiaköltségeket okoz, amelyek célja az elektronikus kötések megszakítása - az oxigénatom könnyebben kölcsönöz két hiányzó elektront a külső pályára, mint átadni a hatot. Ezért az oxigén kovalensége a legtöbb esetben egyenlő kettővel. Két szabad elektronnak köszönhetően az oxigén könnyen kétatomos molekulákat képez, amelyekre nagy kötési erősség jellemző. Csak akkor, ha az alkalmazott energia meghaladja a 498 J/mol értéket, a molekulák szétesnek és atomos oxigén képződik. Ennek az elemnek a kémiai tulajdonságai lehetővé teszik, hogy az összes ismert anyaggal reagáljon, kivéve a héliumot, a neont és az argont. A kölcsönhatás sebessége a reakció hőmérsékletétől és az anyag természetétől függ.

Az oxigén kémiai tulajdonságai

Különféle anyagokkal az oxigén oxidképződési reakciókba lép be, és ezek a reakciók fémekre és nemfémekre egyaránt jellemzőek. A fémekkel alkotott oxigénvegyületeket bázikus oxidoknak nevezzük. klasszikus példa magnézium-oxidként és kalcium-oxidként szolgál. A fém-oxidok vízzel való kölcsönhatása hidroxidok képződéséhez vezet, amelyek megerősítik az oxigén aktív kémiai tulajdonságait. A nem fémekkel ez az anyag képződik savas oxidok- például kén-trioxid SO 3. Amikor ez az elem kölcsönhatásba lép a vízzel, kénsavat kapnak.

Kémiai aktivitás

Az oxigén közvetlenül kölcsönhatásba lép az elemek túlnyomó többségével. Ez alól kivételt képez az arany, a halogén és a platina. Az oxigén kölcsönhatása egyes anyagokkal katalizátorok jelenlétében nagymértékben felgyorsul. Például hidrogén és oxigén keveréke platina jelenlétében még szobahőmérsékleten is reagál. Egy fülsiketítő robbanással a keverék közönséges vízzé alakul, amelynek fontos összetevője az oxigén. Az elem kémiai tulajdonságai és nagy aktivitása magyarázza a felszabadulást egy nagy szám fény és meleg tehát kémiai reakciók oxigénnel gyakran égésnek nevezik.

A tiszta oxigénben az égés sokkal intenzívebb, mint a levegőben, bár a reakció során felszabaduló hőmennyiség megközelítőleg azonos lesz, de a folyamat a nitrogén hiánya miatt sokkal gyorsabban megy végbe, és az égési hőmérséklet magasabb lesz.

Oxigéntermelés

1774-ben D. Priestley angol tudós egy ismeretlen gázt izolált a higany-oxid bomlása során. De a tudós nem társította a kibocsátott gázt a már ismert anyaggal, amely a levegő része. Csak néhány évvel később a nagy Lavoisier tanulmányozta az ebben a reakcióban nyert oxigén fizikai-kémiai tulajdonságait, és bebizonyította, hogy azonos a levegőben lévő gázzal. V modern világ az oxigént a levegőből nyerik. Laboratóriumokban ipari oxigént használok, amelyet palackokban szállítanak kb. 15 MPa nyomáson. Tiszta oxigén laboratóriumi körülmények között is nyerhető, előállításának standard módszere a kálium-permanganát hőbontása, amely a következő képlet szerint megy végbe:

Ózon termelés

Ha az elektromosságot oxigénen vagy levegőn keresztül vezetik át, akkor a légkörben jellegzetes szag jelenik meg, amely egy új anyag - ózon - megjelenését jelzi. Az ózon vegytiszta oxigénből is nyerhető. Ennek az anyagnak a képződése a következő képlettel fejezhető ki:

Ez a reakció önmagában nem mehet végbe – külső energiára van szükség a sikeres lezajlásához. De az ózon fordított átalakulása oxigénné spontán módon megy végbe. Az oxigén és az ózon kémiai tulajdonságai sok tekintetben különböznek egymástól. Az ózon az oxigéntől sűrűségben, olvadáspontban és forráspontban különbözik. Normál körülmények között ez a gáz kék színű és jellegzetes szagú. Az ózonnak nagyobb az elektromos vezetőképessége, és jobban oldódik vízben, mint az oxigénben. Az ózon kémiai tulajdonságait bomlási folyamata magyarázza - amikor ennek az anyagnak a molekulája lebomlik, kétatomos oxigénmolekula képződik, valamint ennek az elemnek egy szabad atomja, amely agresszíven reagál más anyagokkal. Például az ózon és az oxigén reakciója ismert: 6Ag + O 3 = 3Ag 2 O

De a közönséges oxigén még magas hőmérsékleten sem egyesül az ezüsttel.

A természetben az ózon aktív bomlása együtt jár úgynevezett ózonlyukak kialakulásával, amelyek veszélyeztetik bolygónk életfolyamatait.

A cikk tartalma

OXIGÉN, O (oxigén), kémiai elem Az elemek periódusos rendszerének VIA alcsoportjai: O, S, Se, Te, Po - a kalkogén család tagja. Ez a leggyakoribb elem a természetben, tartalma a Föld légkörében 21% (térf.), A földkéregben vegyületek formájában kb. 50 tömeg% és a hidroszférában 88,8 tömeg%.

Az oxigén elengedhetetlen a földi élethez: az állatok és a növények légzés közben fogyasztanak oxigént, a növények pedig a fotoszintézis során bocsátanak ki oxigént. Az élőanyag nem csak a testnedvek összetételében (vérsejtekben stb.), hanem a szénhidrátok (cukor, cellulóz, keményítő, glikogén), zsírok és fehérjék összetételében is tartalmaz kötött oxigént. Az agyagok és kőzetek szilikátokból és más oxigéntartalmú szervetlen vegyületekből, például oxidokból, hidroxidokokból, karbonátokból, szulfátokból és nitrátokból állnak.

Történeti hivatkozás.

Az oxigénnel kapcsolatos első információk Európában a 8. századi kínai kéziratokból váltak ismertté. A 16. század elején. Leonardo da Vinci az oxigén kémiájával kapcsolatos adatokat közölt, még nem tudta, hogy az oxigén elem. Az oxigén addíciós reakciókat a tudományos munkák S. Geils (1731) és P. Bayenne (1774). Külön figyelmet érdemelnek K. Scheele 1771–1773-ban végzett vizsgálatai a fémek és a foszfor oxigénnel való kölcsönhatására vonatkozóan. J. Priestley 1774-ben számolt be az oxigén mint elem felfedezéséről, néhány hónappal Bayen levegővel való reakciókról szóló jelentése után. Az oxigénium (oxigén) nevet nem sokkal Priestley felfedezése után kapta ez az elem, és a savtermelést jelző görög szavakból származik; ez annak a tévhitnek köszönhető, hogy oxigén minden savban jelen van. Az oxigén légzési és égési folyamatokban betöltött szerepének magyarázata azonban A. Lavoisier-é (1777).

Az atom szerkezete.

Bármely természetes oxigénatom atommagjában 8 proton van, de a neutronok száma 8, 9 vagy 10 lehet. A három oxigénizotóp közül a leggyakoribb (99,76%) a 16 8 O (8 proton és 8 neutron). Egy másik izotóp, a 18 8 O (8 proton és 10 neutron) tartalma mindössze 0,2%. Ezt az izotópot jelölőként vagy bizonyos molekulák azonosítására, valamint biokémiai és orvosi-kémiai kutatásokra (nem radioaktív nyomok tanulmányozására szolgáló módszer) használják. A harmadik nem radioaktív oxigénizotóp, a 17 8 O (0,04%) 9 neutront tartalmaz, tömegszáma 17. Miután a Nemzetközi Bizottság 1961-ben a 12 6 C szénizotóp tömegét standard atomtömegként elfogadta, a Az oxigén súlyozott átlagos atomtömege 15 9994 lett. 1961-ig a kémikusok az atomtömeg szabványos mértékegységét az oxigén atomtömegének tekintették, három természetes oxigénizotóp 16 000-nek megfelelő keverékére vonatkoztatva. A fizikusok a 16 8 O oxigénizotóp tömegszámát vették az atomtömeg standard mértékegységének, ezért a fizikai skálán az oxigén átlagos atomtömege 16,0044 volt.

Az oxigénatomban 8 elektron van, ebből 2 elektron a belső szinten, és 6 elektron a külső szinten. Ezért a kémiai reakciókban az oxigén legfeljebb két elektront tud fogadni a donoroktól, külső héját 8 elektronig kiegészítve, és felesleges negatív töltést képez.

Molekuláris oxigén.

A legtöbb más elemhez hasonlóan, amelyek atomjaiból 1-2 elektron hiányzik ahhoz, hogy a 8 elektronból álló külső héj teljes legyen, az oxigén kétatomos molekulát alkot. Ebben a folyamatban sok energia szabadul fel (~ 490 kJ / mol), és ennek megfelelően ugyanannyi energiát kell fordítani a molekula atomokká történő disszociációjának fordított folyamatára. Az O-O kötés olyan erős, hogy 2300 °C-on az oxigénmolekulák mindössze 1%-a disszociál atomokká. (Figyelemre méltó, hogy az N 2 nitrogénmolekula kialakulásakor az N-N kötés erőssége még nagyobb, ~710 kJ/mol.)

Elektronikus szerkezet.

Az oxigénmolekula elektronszerkezetében, ahogy az várható is, az elektronok oktett általi eloszlása ​​az egyes atomok körül nem valósul meg, de vannak párosítatlan elektronok, és az oxigén az ilyen szerkezetre jellemző tulajdonságokat mutat (pl. mágneses mező lévén paramágnes).

Reakciók.

Megfelelő körülmények között a molekuláris oxigén a nemesgázokon kívül szinte minden elemmel reagál. Szobakörülmények között azonban csak a legaktívabb elemek reagálnak elég gyorsan az oxigénnel. Valószínűleg a legtöbb reakció csak az oxigén atomokká történő disszociációja után megy végbe, és a disszociáció csak nagyon magas hőmérsékleten megy végbe. A katalizátorok vagy más anyagok azonban a reagáló rendszerben elősegíthetik az O 2 disszociációját. Ismeretes, hogy az alkáli (Li, Na, K) és alkáliföldfémek (Ca, Sr, Ba) reakcióba lépnek a molekuláris oxigénnel peroxidokat képezve:

Átvétel és jelentkezés.

A légkörben található szabad oxigén miatt a legtöbb hatékony módszer elszívása a levegő cseppfolyósítása, amelyből eltávolítják a szennyeződéseket, CO 2 -t, port stb. kémiai és fizikai módszerek... A ciklikus folyamat magában foglalja a kompressziót, a hűtést és az expanziót, ami a levegő cseppfolyósodásához vezet. Lassú hőmérséklet-emelkedéssel (frakcionált desztillációs módszer) a folyékony levegőből a nemesgázok (a legnehezebben cseppfolyósíthatók) elpárolognak, majd nitrogén és folyékony oxigén marad. Ennek eredményeként a folyékony oxigén nyomokban nemesgázokat tartalmaz, és viszonylag nagy százalék nitrogén. Sok alkalmazásnál ezek a szennyeződések nem zavarják. A nagy tisztaságú oxigén eléréséhez azonban a desztillációs folyamatot meg kell ismételni. Az oxigént tartályokban és hengerekben tárolják. Nagy mennyiségben használják kerozin és egyéb üzemanyagok oxidálószereként rakétákban és űrhajókban. Az acélipar gázhalmazállapotú oxigént fogyaszt az olvadt vason keresztül a Bessemer-módszerrel, hogy gyorsan és hatékonyan távolítsa el a C, S és P szennyeződéseket. Az oxigénfúvással készült acél gyorsabban és jobb minőségben készül, mint a légfúvás. Az oxigént fémek hegesztésére és vágására is használják (oxigén-acetilén láng). Az oxigént a gyógyászatban is használják, például a légszomjban szenvedő betegek légzőkörnyezetének gazdagítására. Az oxigént különféle módon lehet nyerni kémiai módszerek, és ezek egy részét kis mennyiségű tiszta oxigén előállítására használják a laboratóriumi gyakorlatban.

Elektrolízis.

Az oxigén előállításának egyik módja a víz elektrolízise, ​​amely katalizátorként kis mennyiségű NaOH-t vagy H 2 SO 4-et tartalmaz: 2H 2 O ® 2H 2 + O 2. Ebben az esetben kis hidrogén-szennyeződések képződnek. Kisütőberendezés segítségével a gázelegyben lévő hidrogénnyomok ismét vízzé alakulnak, amelynek gőzeit fagyasztással vagy adszorpcióval távolítják el.

Termikus disszociáció.

Az oxigén előállításának egyik fontos laboratóriumi módszere, amelyet J. Priestley javasolt, a nehézfém-oxidok hőbontása: 2HgO ® 2Hg + O 2. Priestley ehhez a higany-oxid porra fókuszálta a napsugarakat. Jól ismert laboratóriumi módszer az oxosók, például a kálium-klorát termikus disszociációja is katalizátor - mangán-dioxid - jelenlétében:

A kalcinálás előtt kis mennyiségben hozzáadott mangán-dioxid lehetővé teszi a kívánt hőmérséklet és disszociációs sebesség fenntartását, maga a MnO 2 pedig nem változik a folyamat során.

Módszereket is alkalmaznak termikus bomlás nitrátok:

valamint egyes aktív fémek peroxidjai, például:

2BaO 2 ® 2BaO + O 2

Ez utóbbi módszert egy időben széles körben használták oxigén kivonására a légkörből, és BaO levegőben történő melegítéséből állt, hogy BaO 2 képződjön, majd a peroxid hőbontását követte. A termikus bomlási folyamat továbbra is fontos a hidrogén-peroxid előállításához.

AZ OXIGÉN NÉHÁNY FIZIKAI TULAJDONSÁGA
Atomszám	8
Atomtömeg	15,9994
Olvadáspont, ° С	–218,4
Forráspont, ° С	–183,0
Sűrűség
szilárd anyag, g/cm3 (at t pl)	1,27
folyadék g / cm 3 (at t bála)	1,14
gáznemű, g / dm 3 (0 °C-on)	1,429
levegőhöz képest	1,105
kritikus a, g / cm3	0,430
Kritikus hőmérséklet a, ° С	–118,8
Kritikus nyomás a, atm	49,7
Oldhatóság, cm 3/100 ml oldószer
vízben (0°C)	4,89
vízben (100°С)	1,7
alkoholban (25°C)	2,78
Sugár, Å	0,74
kovalens	0,66
ionos (О 2–)	1,40
Ionizációs potenciál, V
első	13,614
második	35,146
Elektronegativitás (F = 4)	3,5
a Hőmérséklet és nyomás, amelynél a gáz és a folyadék sűrűsége azonos.

Fizikai tulajdonságok.

Oxigén normál körülmények között - színtelen gáz szagtalan és íztelen. A folyékony oxigén halványkék színű. A szilárd oxigén legalább három kristálymódosulatban létezik. Az oxigéngáz vízben oldódik, és valószínűleg törékeny vegyületeket képez, mint például az O 2 CH H 2 O és esetleg az O 2 CH 2H 2 O.

Kémiai tulajdonságok.

Mint már említettük, az oxigén reakcióképességét az határozza meg, hogy képes O atomokra disszociálni, amelyek nagyon reaktívak. Csak a legtöbbet aktív fémek az ásványok pedig nagy sebességgel reagálnak az O 2 -vel at alacsony hőmérsékletek... A legaktívabb alkáli (IA alcsoportok) és néhány alkáliföldfém (IIA alcsoport) az O 2 peroxidokkal, mint például a NaO 2 és a BaO 2 képződik. Más elemek és vegyületek csak az O 2 disszociációs termékkel reagálnak. Megfelelő körülmények között minden elem, kivéve a nemesgázokat és a fémeket Pt, Ag, Au, reagál oxigénnel. Ezek a fémek oxidokat is képeznek, de különleges körülmények között.

Az oxigén elektronszerkezete (1s 2 2s 2 2p 4) olyan, hogy az O atom stabil külsőt képez. elektronikus héj két elektron a külső szintre, az O 2– iont képezve. Főleg alkálifém-oxidokban ionos kötés... Feltételezhető, hogy ezeknek a fémeknek az elektronjait szinte teljes egészében az oxigén felé húzzák. A kevésbé aktív fémek és nemfémek oxidjaiban az elektronátmenet nem teljes, és az oxigén negatív töltéssűrűsége kevésbé kifejezett, ezért a kötés kevésbé ionos vagy inkább kovalens.

A fémek oxigénnel történő oxidációja során hő szabadul fel, melynek értéke korrelál az M – O kötés erősségével. Amikor egyes nemfémeket oxidálnak, hő elnyelődik, ami azt jelzi, hogy kevésbé erős kötéseik vannak az oxigénnel. Az ilyen oxidok termikusan instabilak (vagy kevésbé stabilak, mint az ionos kötésű oxidok), és gyakran magas kémiai tevékenység... Összehasonlításképpen a táblázat a legjellemzőbb fémek, átmeneti fémek és nemfémek oxidjainak képződési entalpiájának értékeit mutatja, az A- és B-alcsoport elemei (a mínusz jel hőleadást jelent).

Az oxidok tulajdonságairól több általános következtetés is levonható:

1. Az alkálifém-oxidok olvadáspontja a fém atomsugár növekedésével csökken; Így, t pl (Cs 2 O) t pl (Na 2 O). Az oxidok, amelyekben az ionos kötés dominál, több magas hőmérsékletek olvadáspontja, mint a kovalens oxidok olvadáspontja: t pl (Na 2 O)> t pl (SO 2).

2. A reaktív fémek oxidjai (IA – IIIA alcsoportok) termikusan stabilabbak, mint az átmeneti fémek és nemfémek oxidjai. A termikus disszociáció során a legmagasabb oxidációs állapotban lévő nehézfém-oxidok alacsonyabb oxidációs állapotú oxidokat képeznek (például 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0,5O 2 ® 2Hg 0 + O 2). Az ilyen magas oxidációs állapotú oxidok jó oxidálószerek lehetnek.

3. A legaktívabb fémek kölcsönhatásba lépnek a molekuláris oxigénnel magasabb hőmérsékleten peroxidokat képezve:

Sr + O 2 ® SrO 2.

4. Az aktív fémek oxidjai színtelen oldatot képeznek, míg a legtöbb átmenetifém oxidjai színesek és gyakorlatilag oldhatatlanok. A fémoxidok vizes oldatai bázikus tulajdonságokat mutatnak, és OH-csoportokat tartalmazó hidroxidok, valamint nem fémek oxidjai. vizes oldatok H + iont tartalmazó savakat képeznek.

5. Az A-alcsoportok fémei és nemfémei a csoportszámnak megfelelő oxidációs állapotú oxidokat képeznek, például Na, Be és B Na 1 2 O, Be II O és B 2 III O 3, és nem a C, N , S, Cl alcsoportok IVA – VIIA fémei C IV O 2, NV 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7. Egy elem csoportszáma csak a maximális oxidációs állapottal korrelál, mivel az elemek alacsonyabb oxidációs állapotú oxidjai is lehetségesek. A vegyületek égési folyamataiban az oxidok tipikus termékek, például:

2H 2S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O

A széntartalmú anyagok és szénhidrogének alacsony hevítés mellett oxidálódnak (égetik el) CO 2 -vé és H 2 O-vá. Ilyen anyagok például az üzemanyagok - fa, olaj, alkoholok (valamint a szén - szén, koksz és faszén). Az égés során keletkező hőt gőztermelésre (majd villamos energia vagy erőművekbe kerül), valamint házak fűtésére hasznosítják. Az égési folyamatok tipikus egyenletei:

a) fa (cellulóz):

(C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 ® 6 n CO 2 + 5 n H 2 O + hőenergia

b) olaj vagy gáz (benzin C 8 H 18 vagy földgáz CH 4):

2C 8 H 18 + 25O 2 ® 16CO 2 + 18H 2 O + hőenergia

CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O + hőenergia

C 2 H 5 OH + 3O 2 ® 2CO 2 + 3H 2 O + hőenergia

d) szén (szén vagy faszén, koksz):

2C + O 2 ® 2CO + hőenergia

2CO + O 2 ® 2CO 2 + hőenergia

Számos nagy energiatartalékkal rendelkező C-, H-, N-, O-tartalmú vegyület is ki van téve az égésnek. Az oxidációhoz szükséges oxigén nemcsak a légkörből (mint az előző reakciókban), hanem magából az anyagból is felhasználható. A reakció enyhe aktiválása, például sokk vagy sokk, elegendő a reakció elindításához. Ezekben a reakciókban az oxidok is égéstermékek, de mindegyik gáz halmazállapotú, és magas véghőmérsékleten gyorsan kitágul. Ezért az ilyen anyagok robbanásveszélyesek. A robbanóanyag például a trinitroglicerin (vagy nitroglicerin) C 3 H 5 (NO 3) 3 és trinitrotoluol (vagy TNT) C 7 H 5 (NO 2) 3.

Egy elem alacsonyabb oxidációs állapotú fém- vagy nemfém-oxidjai oxigénnel reagálnak, és ennek az elemnek a magas oxidációs állapotú oxidjait képezik:

Az ércekből nyert vagy szintetizált természetes oxidok nyersanyagként szolgálnak számos fontos fém előállításához, például vas Fe 2 O 3-ból (hematit) és Fe 3 O 4 (magnetit), alumínium Al 2 O 3-ból (timföld) ), magnézium MgO-ból (magnézia). A könnyűfém-oxidokat a vegyiparban lúgok vagy bázisok előállítására használják. A KO 2 kálium-peroxidot szokatlan módon használják, mivel nedvesség jelenlétében és a vele való reakció eredményeként oxigént bocsát ki. Ezért a KO 2-t légzőkészülékekben használják oxigén előállítására. A kilélegzett levegő nedvessége oxigént szabadít fel a légzőkészülékben, míg a KOH elnyeli a CO 2 -t. CaO-oxid és kalcium-hidroxid Ca (OH) 2 beszerzése - nagyüzemi gyártás a kerámia és cement technológiájában.

Víz (hidrogén-oxid).

A víz H 2 O jelentősége mind a laboratóriumi gyakorlatban a kémiai reakciókban, mind a létfontosságú folyamatokban különös figyelmet igényel erre az anyagra: VÍZ, JÉG ÉS GŐZ). Mint már említettük, az oxigén és a hidrogén közvetlen kölcsönhatása során, például szikrakisülés esetén, robbanás és víz képződik, miközben 143 kJ / (mol H 2 O) szabadul fel.

A vízmolekula csaknem tetraéderes szerkezetű, a H – O – H szöge 104° 30ў. A molekulában lévő kötések részben ionosak (30%) és részben kovalensek, nagy sűrűségű negatív töltéssel az oxigén és ennek megfelelően a hidrogén pozitív töltésével:

A H-O kötések erőssége miatt a hidrogén alig válik le az oxigénről, a víz pedig nagyon gyenge. savas tulajdonságok... A víz számos tulajdonságát a töltések eloszlása ​​határozza meg. Például egy vízmolekula egy fémionnal hidrátot képez:

A víz egy elektronpárt ad egy akceptornak, amely lehet H +:

Oxoanionok és oxokációk

- maradék negatív (oxoanionok) vagy maradék pozitív (oxokációk) töltésű oxigéntartalmú részecskék. Az ion O 2 – nagy affinitású (nagy reakcióképesség) pozitív töltésű H + típusú részecskékre. A stabil oxoanionok legegyszerűbb képviselője az OH - hidroxidion. Ez magyarázza a nagy töltéssűrűségű atomok instabilitását és részleges stabilizálódását egy pozitív töltésű részecske kapcsolódása következtében. Ezért egy aktív fém (vagy oxidja) vízre gyakorolt ​​hatására OH - képződik, nem pedig O 2-:

2Na + 2H 2O ® 2Na + + 2OH - + H 2

Na 2 O + H 2 O ® 2Na + + 2OH -

Bonyolultabb oxoanionok képződnek oxigénből egy fémionnal vagy nagy pozitív töltésű nemfémes részecskével, ami egy alacsony töltésű, nagyobb stabilitású részecskét eredményez, például:

°C-on sötétlila szilárd fázis képződik. A folyékony ózon rosszul oldódik folyékony oxigénben, és 49 cm 3 O 3 oldódik 100 g vízben 0 ° C-on. Kémiai tulajdonságait tekintve az ózon sokkal aktívabb, mint az oxigén és oxidáló tulajdonságok a második az O, F 2 és OF 2 (oxigén-difluorid) után. A normál oxidáció során oxid és molekuláris oxigén O 2 keletkezik. Különleges körülmények között az ózon aktív fémekre gyakorolt ​​hatására K + O 3 - összetételű ózonidok képződnek. Az ózont az iparban speciális célokra nyerik, jó fertőtlenítő, víztisztításra és fehérítőként használják, zárt rendszerekben javítja a légkört, fertőtleníti a tárgyakat és az élelmiszereket, gyorsítja a szemek és a gyümölcsök érését. V kémiai laboratórium az ózonizálót gyakran használják ózon előállítására, amely bizonyos kémiai elemzési és szintézismódszerekhez szükséges. A gumi még alacsony ózonkoncentráció esetén is könnyen lebomlik. Egyes ipari városokban a levegőben lévő jelentős ózonkoncentráció a gumitermékek gyors romlásához vezet, ha nem védik őket antioxidánsok. Az ózon erősen mérgező. A levegő folyamatos belélegzése még nagyon alacsony ózonkoncentráció esetén is fejfájást, hányingert és egyéb kellemetlen állapotokat okoz.