ออกซิเจนจะเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีด้วย คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของออกซิเจน การผลิตออกซิเจนในระดับอุตสาหกรรม

คำนิยาม

เหล็ก- องค์ประกอบของกลุ่มที่แปดในช่วงที่สี่ของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมีโดย D. I. Mendeleev

และเลขเล่มคือ 26 สัญลักษณ์คือ Fe (ภาษาละติน "ferrum") หนึ่งในเรื่องที่พบบ่อยที่สุดใน เปลือกโลกโลหะ (อันดับสองรองจากอะลูมิเนียม)

คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็ก

เหล็กเป็นโลหะสีเทา ในรูปแบบบริสุทธิ์จะค่อนข้างอ่อน อ่อนตัวได้ และมีความหนืด การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ระดับพลังงาน– 3d 6 4s 2 . ในสารประกอบของเหล็ก เหล็กจะมีสถานะออกซิเดชัน “+2” และ “+3” จุดหลอมเหลวของเหล็กคือ 1539C เหล็กทำให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบ: α- และ γ-เหล็ก อันแรกมีโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางลำตัว ส่วนอันที่สองมีตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้า α-เหล็กมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ในช่วงอุณหภูมิสองช่วง: ต่ำกว่า 912 และตั้งแต่ 1394C จนถึงจุดหลอมเหลว เหล็ก γ ระหว่าง 912 ถึง 1394C มีความเสถียร

สมบัติทางกลของเหล็กขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ - มีองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยมากด้วยซ้ำ เหล็กแข็งมีความสามารถในการละลายองค์ประกอบหลายอย่างในตัวเอง

คุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก

ในอากาศชื้น เหล็กจะเกิดสนิมอย่างรวดเร็วเช่น เคลือบด้วยเหล็กออกไซด์ไฮเดรตสีน้ำตาลซึ่งเนื่องจากความเปราะบางจึงไม่ป้องกันเหล็กจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในน้ำเหล็กจะกัดกร่อนอย่างรุนแรง เมื่อเข้าถึงออกซิเจนได้มากจะเกิดรูปแบบไฮเดรตของเหล็ก (III) ออกไซด์:

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

เมื่อขาดออกซิเจนหรือเข้าถึงได้ยากจะเกิดออกไซด์ผสม (II, III) Fe 3 O 4:

3เฟ + 4H 2 O (โวลต์) ↔ เฟ 3 O 4 + 4H 2

เหล็กละลายในกรดไฮโดรคลอริกทุกความเข้มข้น:

เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2

การละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจางเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน:

เฟ + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

ใน โซลูชั่นเข้มข้นกรดซัลฟูริกออกซิไดซ์เหล็กเป็นเหล็ก (III):

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

อย่างไรก็ตามในกรดซัลฟิวริกซึ่งมีความเข้มข้นเกือบ 100% เหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟและแทบไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ เกิดขึ้น ในสารละลายเจือจางและมีความเข้มข้นปานกลาง กรดไนตริกเหล็กละลาย:

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

ที่กรดไนตริกความเข้มข้นสูง การละลายจะช้าลงและธาตุเหล็กจะกลายเป็นสารเฉื่อย

เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ เหล็กทำปฏิกิริยากับสารธรรมดา ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับฮาโลเจน (โดยไม่คำนึงถึงประเภทของฮาโลเจน) เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับโบรมีนเกิดขึ้นที่ความดันไอที่เพิ่มขึ้นในภายหลัง:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

3เฟ + 4I 2 = เฟ 3 ฉัน 8

ปฏิกิริยาของเหล็กกับซัลเฟอร์ (ผง) ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสก็เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน:

6เฟ + ยังไม่มีข้อความ 2 = 2เฟ 3 ยังไม่มีข้อความ;

2Fe + P = เฟ 2 P;

3Fe + P = เฟ 3 ป.

เหล็กสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น คาร์บอนและซิลิกอนได้:

3เฟ + ค = เฟ 3 ค;

ท่ามกลางปฏิกิริยาระหว่างปฏิกิริยาของเหล็กกับสารเชิงซ้อน บทบาทพิเศษปฏิกิริยาต่อไปนี้ การเล่น - เหล็กสามารถลดโลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านขวาจากสารละลายเกลือ (1) ลดสารประกอบเหล็ก (III) (2):

เฟ + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

เฟ + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2)

เหล็กที่ความดันสูงจะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่ไม่ก่อให้เกิดเกลือ - CO เพื่อสร้างสารที่มีองค์ประกอบที่ซับซ้อน - คาร์บอนิล - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 และ Fe 3 (CO) 12

เหล็กในกรณีที่ไม่มีสิ่งเจือปนจะมีความเสถียรในน้ำและในสารละลายอัลคาไลเจือจาง

รับธาตุเหล็ก

วิธีการหลักในการรับเหล็กคือจากแร่เหล็ก (ออกไซด์, แมกนีไทต์) หรืออิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ (ในกรณีนี้จะได้เหล็ก "บริสุทธิ์" นั่นคือเหล็กที่ไม่มีสิ่งเจือปน)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย

ขั้นแรกให้ทำเกล็ดเหล็ก Fe 3 O 4 ที่มีน้ำหนัก 10 กรัมด้วยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 150 มล. (ความหนาแน่น 1.1 กรัม/มิลลิลิตร) โดยมีเศษส่วนมวลของไฮโดรเจนคลอไรด์ 20% จากนั้นจึงเติมธาตุเหล็กส่วนเกินลงในสารละลายที่ได้ กำหนดองค์ประกอบของสารละลาย (เป็น % โดยน้ำหนัก)

สารละลาย

ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาตามเงื่อนไขของปัญหา: 8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2) เมื่อทราบความหนาแน่นและปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก คุณจะพบมวลของมัน: ม. โซล (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); ม. โซล (HCl) = 150×1.1 = 165 ก. ลองคำนวณมวลของไฮโดรเจนคลอไรด์: ม.(HCl) = ม. โซล (HCl) ×ω(HCl)/100%; ม.(HCl) = 165×20%/100% = 33 ก. มวลโมลาร์ (มวลหนึ่งโมล) ของกรดไฮโดรคลอริก คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. เมนเดเลเยฟ – 36.5 กรัม/โมล มาหาปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์: โวลต์(HCl) = ม.(HCl)/M(HCl); โวลต์(HCl) = 33/36.5 = 0.904 โมล มวลโมลาร์ (มวลหนึ่งโมล) ตามมาตราส่วน คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. เมนเดเลเยฟ – 232 กรัม/โมล มาหาปริมาณของสสาร: โวลต์(เฟ 3 O 4) = 10/232 = 0.043 โมล ตามสมการที่ 1 v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8 ดังนั้น v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0.344 mol จากนั้นปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์ที่คำนวณโดยสมการ (0.344 โมล) จะน้อยกว่าปริมาณที่ระบุในคำชี้แจงปัญหา (0.904 โมล) เพราะฉะนั้น, กรดไฮโดรคลอริกมากเกินไปและจะเกิดปฏิกิริยาอีกอย่างหนึ่ง: เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3) ให้เรากำหนดปริมาณของสารเฟอร์ริกคลอไรด์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาแรก (เราใช้ดัชนีเพื่อแสดงปฏิกิริยาเฉพาะ): v 1 (FeCl 2):v(Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 โมล; โวลต์ 1 (FeCl 3):v(เฟ 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 โมล ให้เราตรวจสอบปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยา 1 และปริมาณของเหล็ก (II) คลอไรด์ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0.904 – 0.344 = 0.56 โมล; โวลต์ 3 (FeCl 2): ​​​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 โมล ให้เราตรวจสอบปริมาณของสาร FeCl 2 ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 2 จำนวนรวมของสาร FeCl 2 และมวลของมัน: โวลต์ 2 (FeCl 3) = โวลต์ 1 (FeCl 3) = 0.086 โมล; โวลต์ 2 (FeCl 2): ​​​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 โมล; โวลต์รวม (FeCl 2) = โวลต์ 1 (FeCl 2) + โวลต์ 2 (FeCl 2) + โวลต์ 3 (FeCl 2) = 0.043 + 0.129 + 0.28 = 0.452 โมล; m(FeCl 2) = v ผลรวม (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0.452 × 127 = 57.404 กรัม ให้เรากำหนดปริมาณของสารและมวลของเหล็กที่เข้าสู่ปฏิกิริยา 2 และ 3: โวลต์ 2 (เฟ): โวลต์ 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0.043 โมล; v 3 (เฟ): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 โมล; โวลต์ ผลรวม (Fe) = โวลต์ 2 (เฟ) + โวลต์ 3 (เฟ) = 0.043+0.28 = 0.323 โมล; m(Fe) = v ผลรวม (Fe) ×M(Fe) = 0.323 ×56 = 18.088 กรัม ลองคำนวณปริมาณของสารและมวลของไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยา 3: v(H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 โมล; ม.(H 2) = v(H 2) ×M(H 2) = 0.28 × 2 = 0.56 ก. จงหามวลของสารละลายที่ได้ m’ โซล และ เศษส่วนมวล FeCl 2 ในนั้น: ม. โซล = ม. โซล (HCl) + ม.(เฟ 3 O 4) + ม.(เฟ) – ม.(H 2);

§ 27. คุณสมบัติทางเคมีของออกซิเจน ปฏิกิริยาการรวมกัน

การศึกษาย่อหน้านี้จะช่วยคุณ:

· ตั้งชื่อองค์ประกอบและยกตัวอย่างออกไซด์

· แสดงลักษณะเฉพาะ คุณสมบัติทางเคมีออกซิเจน;

· สร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจน

· แยกความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาการสลายตัวและปฏิกิริยาสารประกอบ

อธิบายสาระสำคัญของปฏิกิริยาผสม

คุณรู้ไหมว่าคุณสมบัติทางเคมีของสารคือความสามารถในการโต้ตอบกับสารอื่น ปฏิสัมพันธ์สิ้นสุดลงด้วยการก่อตัวของอนุภาคโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจากอนุภาคโครงสร้างที่เป็นส่วนหนึ่งของรีเอเจนต์ ด้วยการมีส่วนร่วมของออกซิเจน กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นกับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนหลายชนิด นี่เป็นเหตุให้เรียกออกซิเจนว่าเป็นสารออกฤทธิ์

ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับสารธรรมดา

1. ปฏิกิริยากับคาร์บอน อุ่นถ่านหินด้วยเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ แล้วเติมลงในขวดที่เต็มไปด้วยออกซิเจน ถ่านหินเผาไหม้อย่างรวดเร็วโดยไม่เกิดเขม่าหรือควัน (รูปที่ 87, a) และผนังขวดก็ร้อนขึ้น เทน้ำมะนาวลงในขวดก็จะขุ่น และนี่เป็นการพิสูจน์ว่าในขวดซึ่งก่อนหน้านี้บรรจุออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์.

การปล่อยแสงและความร้อนบ่งบอกว่าเกิดการเผาไหม้ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางเคมี:

C + O 2 = CO 2 - คาร์บอนไดออกไซด์หรือคาร์บอน (IV) ออกไซด์ (1)

2. ปฏิกิริยากับไฮโดรเจน วางไม้ขีดไฟไว้บนหลอดทดลองแห้งที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน เราจะได้ยินเสียงปังอู้อี้ทันที เนื่องจากไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนทันที - ด้วยการระเบิด การปรากฏตัวของหยดน้ำบนผนังของหลอดทดลองแบบแห้งเป็นหลักฐานที่น่าเชื่อของการก่อตัวของสารนี้:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O - น้ำหรือไฮโดรเจนออกไซด์ (2)

3. ปฏิกิริยากับกำมะถัน เติมกำมะถันลงในช้อนสำหรับเผาสาร 1/3 เติมลงในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์แล้วคนให้เข้ากันจนกำมะถันละลายและเริ่มไหม้ หลังจากนั้นให้เติมออกซิเจนหนึ่งช้อนลงในขวด กำมะถันจะลุกเป็นไฟสีน้ำเงินสดใสทันทีขวดเต็มไปด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (รูปที่ 87, b):

S + O 2 = SO 2 - ซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ (3)

ปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับการปรากฏตัวของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่คมชัดและเฉพาะเจาะจง

4. ปฏิกิริยากับแมกนีเซียม มาจุดไฟที่แถบแมกนีเซียมแล้วมันจะลุกไหม้อย่างรวดเร็วด้วยเปลวไฟที่สว่างพราว:

2Mg + O 2 = 2MgO แมกนีเซียมออกไซด์ (4)

สัญญาณที่มองเห็นได้ของปฏิกิริยาเคมีนี้คือลักษณะของแสง

5. ปฏิกิริยากับธาตุเหล็ก มาลองเผาเข็มเหล็กบางๆ เหมือนแมกนีเซียมกันดีกว่า เราจะไม่สามารถทำเช่นนี้ในอากาศได้ เรามาตรวจสอบว่าเข็มในขวดที่เต็มไปด้วยออกซิเจนไหม้หรือไม่ เพื่อทำการทดลองอย่างปลอดภัย ให้ปิดก้นขวดด้วยชั้นทราย วางเข็มบางๆ โดยให้ส่วนที่เป็นตาอยู่ในแท่งไม้ แล้วจับคู่ที่ปลายเข็ม ทันทีหลังจากจุดไม้ขีด ให้ค่อยๆ ใส่เข็มลงในขวดที่มีออกซิเจน เหล็กจุดไฟอย่างรวดเร็วผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดจากประกายไฟที่สว่างชวนให้นึกถึงดอกไม้ไฟปีใหม่กระจัดกระจายไปในทิศทางที่ต่างกัน (รูปที่ 87, c) เข็มจะทิ้งลูกบอลเล็ก ๆ ที่ละลายไว้ ณ ตำแหน่งที่ติดไว้ ผนังของขวดร้อนขึ้น ปรากฏการณ์ทางเคมีนี้แสดงโดยสมการปฏิกิริยาต่อไปนี้:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ระดับเหล็ก (b)

ปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับการปล่อยแสงและความร้อน

6. ปฏิสัมพันธ์กับทองแดง ถือแผ่นทองแดงไว้เหนือเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์เป็นเวลาหลายนาที เราจะสังเกตว่าสีดำปรากฏแทนที่จะเป็นสีทองแดงแดงอย่างไร:

2Cu + O 2 = 2CuO - คิวรัม (II) ออกไซด์ (c)

ปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนสี

แนวคิดเรื่องออกไซด์ ในปฏิกิริยาทั้งหมดที่เพิ่งพิจารณา สารประกอบไบนารี่ของธาตุที่มีออกซิเจน - ออกไซด์ - ถูกสร้างขึ้น

เรียบง่ายหรือ สารที่ซับซ้อนรวมออกไซด์ด้วย? อธิบายคำตอบของคุณ

ข้าว. 87. การเผาไหม้ถ่านหิน (a) กำมะถัน (6) และเหล็ก (c) ในออกซิเจน

คุณรู้อยู่แล้วว่าออกไซด์เป็นสารประกอบไบนารีของธาตุที่มีออกซิเจน และคุณรู้วิธีกำหนดความจุขององค์ประกอบทางเคมีในออกไซด์ คุณสามารถจดจำสิ่งนี้ได้โดยอ้างถึงย่อหน้าที่ 18

ผลคูณของปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับออกซิเจนคือระดับเหล็ก Fe 3 O 4 - สารประกอบไบนารีพิเศษของออกซิเจน มันถูกสร้างขึ้นจากออกไซด์สองตัว - FeO และ Fe 2 O 3

กำหนดสูตรของออกไซด์ทั้งสอง โดยธาตุโลหะ Ferum นั้นมีวาเลนท์สองชนิด และธาตุโลหะคือเฟอร์รัมซึ่งมีวาเลนท์สามชนิด

ปฏิกิริยาการรวมกัน ในแต่ละตัวอย่างจากทั้งหมด 6 ตัวอย่างที่พิจารณา สิ่งที่พบบ่อยคือสารหนึ่งตัวเกิดขึ้นจากสารสองชนิด ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยาผสม

ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดสารหนึ่งชนิดจากสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปเรียกว่าปฏิกิริยาผสม

เพื่อว่าหลังจากตัวอย่างที่พิจารณาแล้ว คุณจะไม่ได้รับความรู้สึกว่ามีเพียงสารธรรมดาเท่านั้นที่สามารถรวมกันได้ เราจะยกตัวอย่างสมการปฏิกิริยาสำหรับการรวมกันของสารเชิงซ้อนและ สารง่ายๆ- สารที่ซับซ้อนสองชนิด:

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

นา 2 O + SO 3 = นา 3 SO 4 - โซเดียมซัลเฟต (8)

ดังที่เราเห็น สิ่งสำคัญสำหรับปฏิกิริยาผสมคือเกิดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาขึ้นมา และรีเอเจนต์อาจเป็นได้ทั้งสารที่ซับซ้อนและเรียบง่าย แต่ต้องมีสองอย่างขึ้นไปอย่างแน่นอน

สรุปสิ่งที่เราเรียนรู้:

ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับสารเชิงซ้อน ปฏิกิริยากับมีเทน ทุกครั้งที่มีคนจุดเตาแก๊ส พวกเขาจะทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างมีเทน CH 4 (ตัวหลัก ส่วนประกอบก๊าซธรรมชาติ) และออกซิเจน:

ปรากฏการณ์ทางเคมีนี้มาพร้อมกับปรากฏการณ์ทางกายภาพสองประการ: แสงและความร้อน ในระหว่างการไหล ปริมาณออกซิเจนในห้องครัวจะลดลง และในทางกลับกัน คาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นผู้ที่ระบายอากาศในครัว เปิดหน้าต่างไว้ และติดเครื่องดูดควันไฟฟ้าจึงทำสิ่งที่ถูกต้อง

ปฏิกิริยาของออกซิเจนกับไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S. ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ก็เผาไหม้ในออกซิเจนเช่นกัน หากมีออกซิเจนในปริมาณเพียงพอ ปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับการก่อตัวของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำที่คุณทราบอยู่แล้ว:

2H 2 ส + 3O 2 = 2 SO 2 + 2H 2 O (10)

ออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคส C 6 H 12 O 6 ความจริงที่ว่าบุคคลสามารถมีชีวิตอยู่ได้ไม่เกิน 5-7 นาทีโดยไม่ต้องหายใจบ่งบอกถึงความสำคัญอย่างยิ่งของออกซิเจนต่อร่างกาย คุณเคยคิดเกี่ยวกับการทำงานของออกซิเจนในร่างกายของเราหรือไม่? ท้ายที่สุดแล้วการบริโภครายวันก็ไม่น้อยนัก - ประมาณ 700 กรัม

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาว่ามีปฏิกิริยาหลายอย่างเกิดขึ้นในร่างกายโดยมีส่วนร่วมของออกซิเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลูโคสซึ่งเข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมกับอาหารก็ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเช่นกัน ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นเมื่อมีเอนไซม์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา) และจบลงด้วยการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยสมการปฏิกิริยาโดยรวมต่อไปนี้:

ค 6 ชม. 12 โอ 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O (11)

ในตัวอย่างทั้งหมดที่พิจารณา ไม่ว่าสารธรรมดาหรือสารเชิงซ้อนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ออกไซด์ขององค์ประกอบเหล่านั้นที่เป็นส่วนหนึ่งของรีเอเจนต์ก็จะเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อมีปฏิสัมพันธ์ที่ไม่สมบูรณ์ของสารเชิงซ้อนกับออกซิเจน จึงอาจเกิดสารเชิงเดี่ยวได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนซัลไฟด์ H2S ที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถเกิดขึ้นได้กับการก่อตัวของซัลเฟอร์และน้ำ หากมีการขาดออกซิเจน:

2H 2 ส + โอ 2 = 2S + 2H 2 โอ (12)

ออกซิเจนเป็นของ สารออกฤทธิ์- มันทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้คือออกไซด์

กระปุกออมสินสุขุม

ในตอนต้นของย่อหน้าว่ากันว่าสารธรรมดาส่วนใหญ่มีปฏิกิริยากับออกซิเจน ตัวอย่างของโลหะที่ไม่รวมอยู่ในส่วนใหญ่นี้คือทองคำ Au, แพลทินัม Pt ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าโลหะมีตระกูล ในบรรดาอโลหะ ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe และเรดอน Rn แสดง "ความไม่แยแส" หรือเฉื่อยต่อออกซิเจน ดังนั้นสารก๊าซเหล่านี้จึงเรียกรวมกันว่าก๊าซเฉื่อย

เชื่อกันมานานแล้วในทางวิทยาศาสตร์ว่าก๊าซเฉื่อยไม่มีปฏิกิริยากับสารใดๆ อย่างไรก็ตาม ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา มีความเป็นไปได้ที่จะได้รับสารประกอบบางชนิด รวมถึงสารประกอบที่มีออกซิเจน แม้ว่าจะไม่ได้ผ่านปฏิกิริยาของการรวมก๊าซเฉื่อยกับออกซิเจน แต่โดยวิธีอื่น

1. ออกไซด์ประกอบด้วยอะไรบ้าง? ขอยกตัวอย่างออกไซด์

2. อธิบายคุณสมบัติทางเคมีของออกซิเจน

3. ปฏิกิริยาใดเรียกว่าปฏิกิริยาผสม? ยกตัวอย่าง.

4. ปฏิกิริยาเคมีของการย่อยสลายและการรวมกันแตกต่างกันอย่างไร?

5. เขียนสูตรและชื่อของสารที่ใหม่สำหรับคุณจากข้อความในย่อหน้า

6. ใช้สูตรของออกไซด์ที่มีอยู่ในข้อความของย่อหน้า เพื่อพิจารณาว่าออกไซด์ใดมีค่าน้อยที่สุดและมีสัดส่วนมวลของออกซิเจนมากที่สุด

7. เขียนสมการปฏิกิริยาโดยใช้แผนภาพที่กำหนด:

ก) บา + O 2 -> เบ้า

b) PbS + O 2 -> PbO + SO 2

ค) Cu + O 2 -> CuO

ง) HgS + O 2 -> Hg + SO 2

8. เขียนสมการปฏิกิริยาของออกซิเจนด้วย:

ก) แอมโมเนียม NH3 หากความจุของไนโตรเจนในออกไซด์ที่เกิดขึ้นคือ 2;

6) ซิงค์ซัลไฟด์ ZnS หากความจุของซัลเฟอร์ในออกไซด์ที่ได้คือ IV

ค้นหาตำแหน่งของก๊าซเฉื่อยในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I.

การแนะนำ

ทุกวันเราสูดอากาศที่เราต้องการ คุณเคยคิดบ้างไหมว่าอากาศประกอบด้วยสารอะไรบ้าง? ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจน (78%) รองลงมาคือออกซิเจน (21%) และก๊าซเฉื่อย (1%) แม้ว่าออกซิเจนจะไม่ใช่ส่วนพื้นฐานที่สุดของอากาศ แต่หากไม่มีออกซิเจน บรรยากาศก็ไม่สามารถอยู่อาศัยได้ ต้องขอบคุณสิ่งนี้ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่บนโลกได้ เพราะไนโตรเจนทั้งรวมกันและแยกจากกันเป็นอันตรายต่อมนุษย์ มาดูคุณสมบัติของออกซิเจนกัน

คุณสมบัติทางกายภาพของออกซิเจน

คุณไม่สามารถแยกแยะออกซิเจนในอากาศได้ เนื่องจากภายใต้สภาวะปกติ ออกซิเจนจะเป็นก๊าซที่ไม่มีรส สี หรือกลิ่น แต่ออกซิเจนก็เป็นไปได้ ดุ้งดิ้งโอนไปยังผู้อื่น สถานะของการรวมตัว- ดังนั้นที่อุณหภูมิ -183 o C จึงกลายเป็นของเหลว และที่ -219 o C จะแข็งตัว แต่มีเพียงมนุษย์เท่านั้นที่สามารถได้รับออกซิเจนที่เป็นของแข็งและของเหลว และโดยธรรมชาติแล้วมันมีอยู่เฉพาะในนั้นเท่านั้น สถานะก๊าซ- ดูเหมือนว่านี้ (ภาพถ่าย) และอันที่แข็งก็ดูเหมือนน้ำแข็ง

คุณสมบัติทางกายภาพของออกซิเจนยังเป็นโครงสร้างของโมเลกุลของสารอย่างง่ายอีกด้วย อะตอมออกซิเจนก่อตัวเป็นสารสองชนิด: ออกซิเจน (O 2) และโอโซน (O 3) ด้านล่างเป็นแบบจำลองโมเลกุลออกซิเจน

ออกซิเจน คุณสมบัติทางเคมี

สิ่งแรกที่จะเริ่มด้วย ลักษณะทางเคมีองค์ประกอบ - ตำแหน่งใน D.I. Mendeleev ดังนั้นออกซิเจนจึงอยู่ในช่วงที่ 2 ของกลุ่มที่ 6 กลุ่มย่อยหลักที่บ้านเลขที่ 8 ของเขา มวลอะตอม- 16 อามู เป็นอโลหะ

ใน เคมีอนินทรีย์สารประกอบไบนารี่กับองค์ประกอบอื่น ๆ ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นออกไซด์ที่แยกจากกัน ออกซิเจนสามารถก่อตัวได้ สารประกอบเคมีมีทั้งโลหะและอโลหะ

เรามาพูดถึงการนำมันไปใช้ในห้องปฏิบัติการกันดีกว่า

ในทางเคมี ออกซิเจนสามารถรับได้จากการสลายตัวของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เกลือเบอร์โทไลต์ ไนเตรตของโลหะออกฤทธิ์และออกไซด์ โลหะหนัก- ให้เราพิจารณาสมการปฏิกิริยาเมื่อใช้แต่ละวิธีเหล่านี้

1. กระแสไฟฟ้าของน้ำ:

เอช 2 โอ 2 = เอช 2 โอ + โอ 2

5. การสลายตัวของออกไซด์ของโลหะหนัก (เช่น ปรอทออกไซด์):

2HgO = 2Hg + O2

6. การสลายตัวของไนเตรตโลหะที่ใช้งานอยู่ (เช่นโซเดียมไนเตรต):

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

การใช้ออกซิเจน

เรามีคุณสมบัติทางเคมีเสร็จแล้ว ถึงเวลาพูดคุยเกี่ยวกับการใช้ออกซิเจนในชีวิตมนุษย์แล้ว จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าไฟฟ้าและพลังความร้อน ใช้เพื่อให้ได้เหล็กจากเหล็กหล่อและเศษโลหะสำหรับการเชื่อมและตัดโลหะ ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับหน้ากากของนักดับเพลิง สำหรับกระบอกสูบของนักดำน้ำ และใช้ในโลหะวิทยาที่มีเหล็กและไม่ใช่เหล็ก และแม้กระทั่งในการผลิตวัตถุระเบิด อินอีกด้วย อุตสาหกรรมอาหารออกซิเจนเรียกว่า วัตถุเจือปนอาหาร E948. ดูเหมือนจะไม่มีอุตสาหกรรมใดที่ไม่ได้ใช้ แต่บทบาทที่สำคัญที่สุดคือในด้านการแพทย์ ที่นั่นเรียกว่า "ออกซิเจนทางการแพทย์" เพื่อให้ออกซิเจนมีความเหมาะสมต่อการใช้งานจึงต้องมีการบีบอัดไว้ล่วงหน้า คุณสมบัติทางกายภาพของออกซิเจนหมายความว่าสามารถบีบอัดได้ ในรูปแบบนี้จะถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบที่คล้ายกับสิ่งเหล่านี้

ใช้ในการดูแลผู้ป่วยหนักและระหว่างการปฏิบัติงานในอุปกรณ์เพื่อรักษากระบวนการสำคัญในร่างกายของผู้ป่วยเช่นเดียวกับในการรักษาโรคบางชนิด: การบีบอัด, พยาธิสภาพของระบบทางเดินอาหาร ด้วยความช่วยเหลือนี้ แพทย์สามารถช่วยชีวิตคนจำนวนมากได้ทุกวัน เคมีภัณฑ์และ คุณสมบัติทางกายภาพออกซิเจนมีส่วนทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในโลกของเราคือออกซิเจน คุณสมบัติทางเคมีของสารนี้ช่วยให้สามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีววิทยาและกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นทำให้ออกซิเจนมีส่วนสำคัญในปฏิกิริยาทางเคมีที่รู้จักทั้งหมด ในสถานะอิสระ สารนี้มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ ในสภาวะที่ถูกผูกมัด ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุ หิน และสารเชิงซ้อนที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตต่างๆ ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดบนโลกอยู่ที่ประมาณ 47% ของมวลทั้งหมดของโลก

การกำหนดออกซิเจน

ในตารางธาตุ ออกซิเจนจะครอบครองเซลล์ที่แปดของตารางนี้ ชื่อสากลของมันคือ oxigenium ในสัญลักษณ์ทางเคมี กำหนดด้วยอักษรละติน "O" ใน สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติออกซิเจนอะตอมมิกไม่เกิดขึ้น อนุภาคของมันรวมกันเป็นโมเลกุลของก๊าซคู่กัน ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 32 กรัมต่อโมล

อากาศและออกซิเจน

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซหลายชนิดที่พบได้ทั่วไปบนโลก มากที่สุดใน มวลอากาศไนโตรเจน - 78.2% โดยปริมาตรและ 75.5% โดยมวล ออกซิเจนอันดับที่สองในด้านปริมาตร - 20.9% และมวล - 23.2% สถานที่ที่สามถูกกำหนดให้เป็นก๊าซมีตระกูล สิ่งเจือปนที่เหลือ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ ฝุ่น ฯลฯ ครอบครองเพียงเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ในมวลอากาศทั้งหมด

มวลออกซิเจนธรรมชาติทั้งหมดเป็นส่วนผสมของไอโซโทปสามชนิดคือ 16 O, 17 O, 18 O เปอร์เซ็นต์ของไอโซโทปเหล่านี้ใน มวลรวมออกซิเจน 99.76%, 0.04% และ 0.2% ตามลำดับ

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของออกซิเจน

อากาศหนึ่งลิตรภายใต้สภาวะปกติมีน้ำหนัก 1.293 กรัม เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -140⁰C อากาศจะกลายเป็นของเหลวใสไม่มีสี แม้จะมีจุดเดือดต่ำ แต่อากาศก็สามารถกักเก็บเอาไว้ได้ สถานะของเหลวแม้ที่อุณหภูมิห้อง ในการดำเนินการนี้ ต้องวางของเหลวไว้ในขวดที่เรียกว่า Dewar การแช่ออกซิเจนเหลวจะทำให้คุณสมบัติปกติของวัตถุเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง

เอทิลแอลกอฮอล์และก๊าซหลายชนิดกลายเป็นวัตถุแข็ง ปรอทจะแข็งและอ่อนตัวได้ และลูกบอลยางจะสูญเสียความยืดหยุ่นและแตกสลายเมื่อสัมผัสเพียงเล็กน้อย

ออกซิเจนละลายในน้ำแม้ว่าจะมีปริมาณน้อยก็ตาม - น้ำทะเลมีออกซิเจน 3-5% แต่ก๊าซนี้ในปริมาณเพียงเล็กน้อยก็ก่อให้เกิดปลา หอย และสิ่งมีชีวิตในทะเลต่างๆ ที่ได้รับออกซิเจนจากน้ำเพื่อรักษากระบวนการดำรงชีวิตไว้

โครงสร้างของอะตอมออกซิเจน

คุณสมบัติที่อธิบายไว้ของออกซิเจนนั้นอธิบายได้จากโครงสร้างภายในขององค์ประกอบนี้เป็นหลัก

ออกซิเจนอยู่ในกลุ่มย่อยหลักขององค์ประกอบกลุ่มที่หก ตารางธาตุ- ในด้านภายนอก คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ธาตุหนึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอน 6 ตัว โดย 4 ตัวอยู่ในออร์บิทัล p และอีก 2 ตัวที่เหลืออยู่ในออร์บิทัล นี้ โครงสร้างภายในทำให้เกิดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจำนวนมากโดยมีจุดประสงค์เพื่อทำลายพันธะอิเล็กทรอนิกส์ - อะตอมออกซิเจนจะยืมอิเล็กตรอนที่หายไปสองตัวไปยังวงโคจรด้านนอกได้ง่ายกว่าที่จะยอมแพ้หกตัว ดังนั้นค่าโควาเลนต์ของออกซิเจนในกรณีส่วนใหญ่จึงเป็นสองเท่า ด้วยอิเล็กตรอนอิสระสองตัว ออกซิเจนจึงสร้างโมเลกุลไดอะตอมมิกได้อย่างง่ายดาย ซึ่งมีความแข็งแรงพันธะสูง เฉพาะพลังงานที่ใช้มากกว่า 498 J/mol เท่านั้นที่โมเลกุลจะสลายตัวและเกิดอะตอมออกซิเจนขึ้น คุณสมบัติทางเคมีของธาตุนี้ทำให้สามารถทำปฏิกิริยากับสารที่รู้จักได้ทั้งหมด ยกเว้นฮีเลียม นีออน และอาร์กอน อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของปฏิกิริยาและลักษณะของสาร

คุณสมบัติทางเคมีของออกซิเจน

ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิดจนเกิดเป็นออกไซด์ และปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นลักษณะของทั้งโลหะและอโลหะ สารประกอบของออกซิเจนกับโลหะเรียกว่าออกไซด์พื้นฐาน - ตัวอย่างคลาสสิกทำหน้าที่เป็นแมกนีเซียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์ ปฏิกิริยาของโลหะออกไซด์กับน้ำทำให้เกิดไฮดรอกไซด์ซึ่งยืนยันคุณสมบัติทางเคมีของออกซิเจน เมื่อสารที่ไม่ใช่โลหะเกิดขึ้น กรดออกไซด์- ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ SO 3 เมื่อองค์ประกอบนี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะได้กรดซัลฟิวริก

กิจกรรมทางเคมี

ออกซิเจนมีปฏิกิริยาโดยตรงกับองค์ประกอบส่วนใหญ่ ข้อยกเว้นคือทองคำ ฮาโลเจน และแพลทินัม ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับสารบางชนิดจะถูกเร่งอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยมีแพลตตินัมทำปฏิกิริยาแม้ที่อุณหภูมิห้อง ด้วยการระเบิดที่ทำให้หูหนวกส่วนผสมจะกลายเป็นน้ำธรรมดาซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญคือออกซิเจน คุณสมบัติทางเคมีและกิจกรรมที่สูงขององค์ประกอบอธิบายการแยกตัว ปริมาณมากแสงสว่างและความอบอุ่นจึงเป็นเช่นนั้น ปฏิกิริยาเคมีด้วยออกซิเจนมักเรียกว่าการเผาไหม้

การเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์เกิดขึ้นรุนแรงกว่าในอากาศมาก แม้ว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำปฏิกิริยาจะใกล้เคียงกัน แต่กระบวนการเนื่องจากไม่มีไนโตรเจน ดำเนินไปเร็วกว่ามากและอุณหภูมิการเผาไหม้จะสูงขึ้น

การได้รับออกซิเจน

ในปี ค.ศ. 1774 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ D. Priestley ได้แยกก๊าซที่ไม่รู้จักออกจากปฏิกิริยาการสลายตัวของปรอทออกไซด์ แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้เชื่อมโยงก๊าซที่ปล่อยออกมากับสารที่รู้จักอยู่แล้วซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอากาศ เพียงไม่กี่ปีต่อมา Lavoisier ผู้ยิ่งใหญ่ก็ศึกษา คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีออกซิเจนที่ได้รับจากปฏิกิริยานี้และพิสูจน์เอกลักษณ์ของมันด้วยก๊าซที่เป็นส่วนหนึ่งของอากาศ ใน โลกสมัยใหม่ออกซิเจนได้มาจากอากาศ ในห้องปฏิบัติการ ฉันใช้ออกซิเจนทางอุตสาหกรรม ซึ่งบรรจุในกระบอกสูบที่ความดันประมาณ 15 MPa ออกซิเจนบริสุทธิ์สามารถรับได้ในห้องปฏิบัติการ วิธีการมาตรฐานในการได้รับคือการสลายตัวด้วยความร้อนของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตซึ่งดำเนินการตามสูตร:

การผลิตโอโซน

หากกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านออกซิเจนหรืออากาศ กลิ่นที่มีลักษณะเฉพาะจะปรากฏขึ้นในชั้นบรรยากาศ เป็นการบ่งบอกว่ามีสารใหม่เกิดขึ้น นั่นก็คือ โอโซน โอโซนสามารถหาได้จากออกซิเจนบริสุทธิ์ทางเคมี การก่อตัวของสารนี้สามารถแสดงได้โดยสูตร:

ปฏิกิริยานี้ไม่สามารถดำเนินการได้อย่างอิสระ ต้องใช้พลังงานจากภายนอกเพื่อให้สำเร็จ แต่การแปลงโอโซนเป็นออกซิเจนแบบย้อนกลับนั้นเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ คุณสมบัติทางเคมีของออกซิเจนและโอโซนแตกต่างกันหลายประการ โอโซนแตกต่างจากออกซิเจนในด้านความหนาแน่น จุดหลอมเหลว และจุดเดือด ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซนี้จะมีสีฟ้าและมีกลิ่นเฉพาะตัว โอโซนมีค่าการนำไฟฟ้ามากกว่าและละลายในน้ำได้ดีกว่าออกซิเจน คุณสมบัติทางเคมีของโอโซนอธิบายได้จากกระบวนการสลายตัว - ในระหว่างการสลายตัวของโมเลกุลของสารนี้โมเลกุลไดอะตอมมิกของออกซิเจนจะเกิดขึ้นบวกกับอะตอมอิสระหนึ่งอะตอมขององค์ประกอบนี้ซึ่งทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับสารอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น ทราบปฏิกิริยาระหว่างโอโซนกับออกซิเจน: 6Ag+O 3 =3Ag 2 O

แต่ออกซิเจนธรรมดาไม่สามารถรวมตัวกับเงินได้แม้ในอุณหภูมิสูงก็ตาม

ในธรรมชาติการสลายตัวของโอโซนนั้นเต็มไปด้วยการก่อตัวของสิ่งที่เรียกว่าหลุมโอโซนซึ่งคุกคามกระบวนการชีวิตบนโลกของเรา

เนื้อหาของบทความ

ออกซิเจน O (ออกซิเจน) องค์ประกอบทางเคมีกลุ่มย่อย VIA ของตารางธาตุ: O, S, Se, Te, Po - สมาชิกของตระกูล chalcogen นี่เป็นองค์ประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดในธรรมชาติ โดยเนื้อหาในชั้นบรรยากาศของโลกอยู่ที่ 21% (โดยปริมาตร) ในเปลือกโลกในรูปของสารประกอบประมาณ 50% (น้ำหนัก) และในไฮโดรสเฟียร์ 88.8% (น้ำหนัก)

ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก สัตว์และพืชใช้ออกซิเจนในระหว่างการหายใจ และพืชจะปล่อยออกซิเจนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยออกซิเจนที่จับกันไม่เพียงแต่ในของเหลวในร่างกาย (ในเซลล์เม็ดเลือด ฯลฯ) แต่ยังอยู่ในคาร์โบไฮเดรต (น้ำตาล เซลลูโลส แป้ง ไกลโคเจน) ไขมัน และโปรตีน ดินเหนียว หินที่ประกอบด้วยซิลิเกตและส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีออกซิเจน สารประกอบอนินทรีย์เช่นออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ คาร์บอเนต ซัลเฟต และไนเตรต

ข้อมูลทางประวัติศาสตร์

ข้อมูลแรกเกี่ยวกับออกซิเจนกลายเป็นที่รู้จักในยุโรปจากต้นฉบับภาษาจีนของศตวรรษที่ 8 ในตอนต้นของศตวรรษที่ 16 เลโอนาร์โด ดา วินชี ตีพิมพ์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับเคมีของออกซิเจน โดยที่ยังไม่รู้ว่าออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนมีอธิบายไว้ใน งานทางวิทยาศาสตร์เอส. เกลส์ (1731) และพี. บาเยน (1774) งานวิจัยของ K. Scheele ในปี 1771–1773 เกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างโลหะและฟอสฟอรัสกับออกซิเจนสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ เจ. พรีสต์ลีย์รายงานการค้นพบออกซิเจนในฐานะธาตุในปี พ.ศ. 2317 ไม่กี่เดือนหลังจากรายงานปฏิกิริยาของบาเยนกับอากาศ ชื่อออกซิเจนเนียม (“ออกซิเจน”) ได้รับการตั้งชื่อให้กับธาตุนี้ไม่นานหลังจากการค้นพบโดยพรีสต์ลีย์ และมาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า “การผลิตกรด”; นี่เป็นเพราะความเข้าใจผิดว่ามีออกซิเจนอยู่ในกรดทุกชนิด อย่างไรก็ตาม คำอธิบายเกี่ยวกับบทบาทของออกซิเจนในกระบวนการหายใจและการเผาไหม้เป็นของ A. Lavoisier (1777)

โครงสร้างของอะตอม

อะตอมออกซิเจนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติใดๆ จะมีโปรตอน 8 ตัวในนิวเคลียส แต่จำนวนนิวตรอนอาจเป็น 8, 9 หรือ 10 ไอโซโทปที่พบมากที่สุดในสามไอโซโทปของออกซิเจน (99.76%) คือ 16 8 O (8 โปรตอนและ 8 นิวตรอน) . เนื้อหาของไอโซโทปอื่น 18 8 O (8 โปรตอนและ 10 นิวตรอน) มีเพียง 0.2% ไอโซโทปนี้ใช้เป็นฉลากหรือเพื่อระบุโมเลกุลบางชนิด เช่นเดียวกับสำหรับการศึกษาทางชีวเคมีและการแพทย์-เคมี (วิธีการศึกษาร่องรอยที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี) ไอโซโทปออกซิเจนที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีอันดับที่สาม คือ 17 8 O (0.04%) มีนิวตรอน 9 ตัวและมีเลขมวล 17 หลังจากที่มวลของไอโซโทปคาร์บอน 12 6 C ถูกนำมาใช้โดยคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศให้เป็นมวลอะตอมมาตรฐานใน พ.ศ. 2504 มวลอะตอมเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของออกซิเจนกลายเป็น 15 9994 จนถึงปี 1961 นักเคมีถือว่าหน่วยมาตรฐานของมวลอะตอมคือมวลอะตอมของออกซิเจน ซึ่งสันนิษฐานว่าเป็น 16,000 สำหรับส่วนผสมของไอโซโทปออกซิเจน 3 ไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ นักฟิสิกส์ใช้เลขมวลของไอโซโทปออกซิเจน 16 8 O เป็นหน่วยมาตรฐานของมวลอะตอม ดังนั้น ในระดับกายภาพ มวลอะตอมเฉลี่ยของออกซิเจนจึงเท่ากับ 16.0044

อะตอมออกซิเจนมี 8 อิเล็กตรอน โดย 2 อิเล็กตรอนอยู่ในระดับภายใน และ 6 อิเล็กตรอนในระดับภายนอก ดังนั้น ในปฏิกิริยาเคมี ออกซิเจนสามารถรับอิเล็กตรอนจากผู้บริจาคได้มากถึง 2 ตัว โดยสร้างเปลือกนอกเป็น 8 อิเล็กตรอนและก่อให้เกิดประจุลบส่วนเกิน

โมเลกุลออกซิเจน

เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่น ๆ ส่วนใหญ่อะตอมซึ่งขาดอิเล็กตรอน 1-2 ตัวเพื่อทำให้เปลือกนอกของอิเล็กตรอน 8 ตัวสมบูรณ์ ออกซิเจนจะก่อตัวเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิก กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานจำนวนมาก (~490 กิโลจูล/โมล) และด้วยเหตุนี้ จึงต้องใช้พลังงานในปริมาณเท่ากันสำหรับกระบวนการย้อนกลับของการแยกตัวของโมเลกุลออกเป็นอะตอม ความแข็งแรงของพันธะ O–O นั้นสูงมากจนที่อุณหภูมิ 2300° C โมเลกุลออกซิเจนเพียง 1% จะแยกตัวออกเป็นอะตอม (เป็นที่น่าสังเกตว่าในระหว่างการก่อตัวของโมเลกุลไนโตรเจน N2 ความแข็งแรงของพันธะ N–N จะสูงขึ้นไปอีกที่ ~710 kJ/mol)

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์

ในโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลออกซิเจน ดังที่คาดไว้ การกระจายตัวของอิเล็กตรอนในออคเต็ตรอบแต่ละอะตอมไม่ได้เกิดขึ้นจริง แต่มี อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และออกซิเจนแสดงคุณสมบัติตามแบบฉบับของโครงสร้างดังกล่าว (เช่น มีปฏิกิริยากับ สนามแม่เหล็กเป็นพาราแมกเนติก)

ปฏิกิริยา

ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม โมเลกุลออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบเกือบทุกชนิด ยกเว้นก๊าซมีตระกูล อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาพห้อง เฉพาะองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์มากที่สุดเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้เร็วเพียงพอ มีแนวโน้มว่าปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นหลังจากการแยกตัวของออกซิเจนออกเป็นอะตอมเท่านั้น และการแยกตัวจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารอื่นๆ ในระบบทำปฏิกิริยาสามารถส่งเสริมการแยกตัวของ O 2 ได้ เป็นที่ทราบกันว่าโลหะอัลคาไล (Li, Na, K) และอัลคาไลน์เอิร์ธ (Ca, Sr, Ba) ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนเพื่อสร้างเปอร์ออกไซด์:

ใบเสร็จรับเงินและการสมัคร

เนื่องจากมีออกซิเจนอิสระอยู่ในบรรยากาศมากที่สุด วิธีการที่มีประสิทธิภาพการสกัดคือการทำให้อากาศกลายเป็นของเหลว ซึ่งสิ่งสกปรก, CO 2, ฝุ่น ฯลฯ จะถูกกำจัดออกไป สารเคมีและ โดยวิธีการทางกายภาพ- กระบวนการแบบวนรอบประกอบด้วยการบีบอัด การทำความเย็น และการขยายตัว ซึ่งนำไปสู่การทำให้อากาศกลายเป็นของเหลว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ (วิธีการกลั่นแบบแยกส่วน) ก๊าซมีตระกูลชนิดแรก (ที่ยากที่สุดในการทำให้เป็นของเหลว) จะระเหยออกจากอากาศของเหลว จากนั้นไนโตรเจนและออกซิเจนเหลวจะยังคงอยู่ เป็นผลให้ออกซิเจนเหลวประกอบด้วยก๊าซมีตระกูลจำนวนเล็กน้อยและค่อนข้างมาก เปอร์เซ็นต์ขนาดใหญ่ไนโตรเจน สำหรับการใช้งานหลายอย่าง สิ่งเจือปนเหล่านี้ไม่ใช่ปัญหา อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง จะต้องผ่านกระบวนการกลั่นซ้ำ ออกซิเจนจะถูกเก็บไว้ในถังและกระบอกสูบ มันถูกใช้ในปริมาณมากเป็นตัวออกซิไดเซอร์สำหรับน้ำมันก๊าดและเชื้อเพลิงอื่น ๆ ในจรวดและ ยานอวกาศ- อุตสาหกรรมเหล็กใช้ก๊าซออกซิเจนเพื่อเป่าผ่านเหล็กหลอมเหลวโดยใช้วิธี Bessemer เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนของ C, S และ P อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ การระเบิดของออกซิเจนจะทำให้เหล็กผลิตได้เร็วกว่าและมีคุณภาพสูงกว่าการระเบิดด้วยอากาศ ออกซิเจนยังใช้สำหรับการเชื่อมและตัดโลหะ (เปลวไฟออกซิเจนอะเซทิลีน) ออกซิเจนยังใช้ในทางการแพทย์อีกด้วย เช่น เพื่อเพิ่มสภาพแวดล้อมทางเดินหายใจของผู้ป่วยที่มีอาการหายใจลำบาก สามารถรับออกซิเจนได้หลายวิธี วิธีการทางเคมีและบางส่วนใช้เพื่อรับออกซิเจนบริสุทธิ์จำนวนเล็กน้อยในห้องปฏิบัติการ

กระแสไฟฟ้า

วิธีหนึ่งในการผลิตออกซิเจนคืออิเล็กโทรไลซิสของน้ำที่มีการเติม NaOH หรือ H 2 SO 4 เล็กน้อยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา: 2H 2 O ® 2H 2 + O 2 ในกรณีนี้จะเกิดสิ่งสกปรกไฮโดรเจนเล็กน้อย เมื่อใช้อุปกรณ์คายประจุ ไฮโดรเจนในส่วนผสมของก๊าซจะถูกแปลงเป็นน้ำอีกครั้ง ซึ่งไอระเหยจะถูกกำจัดออกโดยการแช่แข็งหรือการดูดซับ

การแยกตัวด้วยความร้อน

วิธีการผลิตออกซิเจนในห้องปฏิบัติการที่สำคัญซึ่งเสนอโดย J. Priestley คือการสลายตัวด้วยความร้อนของออกไซด์ของโลหะหนัก: 2HgO ® 2Hg + O 2 เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พรีสต์ลีย์เน้นรังสีดวงอาทิตย์ไปที่ผงปรอทออกไซด์ มีชื่อเสียง วิธีห้องปฏิบัติการยังเป็นการแยกตัวด้วยความร้อนของเกลือออกโซเช่นโพแทสเซียมคลอเรตเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา - แมงกานีสไดออกไซด์:

แมงกานีสไดออกไซด์ที่เติมในปริมาณเล็กน้อยก่อนการเผา ช่วยให้รักษาอุณหภูมิและอัตราการแยกตัวที่ต้องการได้ และ MnO 2 เองก็ไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการ

วิธีการก็ใช้เช่นกัน การสลายตัวด้วยความร้อนไนเตรต:

รวมทั้งเปอร์ออกไซด์ของโลหะออกฤทธิ์บางชนิด เช่น

2BaO 2 ® 2BaO + O 2

วิธีหลังนี้เคยใช้กันอย่างแพร่หลายในการสกัดออกซิเจนจากบรรยากาศและประกอบด้วยการให้ความร้อน BaO ในอากาศจนเกิด BaO 2 ขึ้น ตามมาด้วยการสลายตัวด้วยความร้อนของเปอร์ออกไซด์ วิธีการสลายตัวด้วยความร้อนยังคงมีความสำคัญต่อการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

คุณสมบัติทางกายภาพบางประการของออกซิเจน
เลขอะตอม	8
มวลอะตอม	15,9994
จุดหลอมเหลว, °C	–218,4
จุดเดือด, °C	–183,0
ความหนาแน่น
แข็ง g/cm3 (ที่ ทีได้โปรด)	1,27
ของเหลว g/cm3 (ณ ทีกีบ)	1,14
ก๊าซ g/dm 3 (ที่ 0° C)	1,429
ญาติทางอากาศ	1,105
วิกฤต a, g/cm 3	0,430
อุณหภูมิวิกฤต a, °C	–118,8
ความดันวิกฤติ a, atm	49,7
ความสามารถในการละลาย cm 3 /100 มล. ของตัวทำละลาย
ในน้ำ (0° C)	4,89
ในน้ำ (100° C)	1,7
ในแอลกอฮอล์ (25° C)	2,78
รัศมี, Å	0,74
โควาเลนต์	0,66
อิออน (O 2–)	1,40
ศักยภาพไอออไนเซชัน, V
อันดับแรก	13,614
ที่สอง	35,146
อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ (F=4)	3,5
ก อุณหภูมิและความดันซึ่งมีความหนาแน่นของก๊าซและของเหลวเท่ากัน

คุณสมบัติทางกายภาพ

ออกซิเจนภายใต้สภาวะปกติ – ก๊าซไม่มีสีไม่มีกลิ่นและรสจืด ออกซิเจนเหลวมีสีฟ้าอ่อน ออกซิเจนที่เป็นของแข็งมีอยู่ในการดัดแปลงผลึกอย่างน้อยสามครั้ง ก๊าซออกซิเจนละลายได้ในน้ำและอาจก่อตัวเป็นสารประกอบอ่อน เช่น O2HH2O และอาจเป็น O2H2H2O

คุณสมบัติทางเคมี

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว กิจกรรมทางเคมีของออกซิเจนถูกกำหนดโดยความสามารถในการแยกตัวออกเป็นอะตอม O ซึ่งมีปฏิกิริยาสูง มากที่สุดเท่านั้น โลหะที่ใช้งานอยู่และแร่ธาตุทำปฏิกิริยากับ O 2 ในอัตราสูงที่ อุณหภูมิต่ำ- โลหะอัลคาไลที่มีฤทธิ์มากที่สุด (กลุ่มย่อย IA) และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทบางชนิด (กลุ่มย่อย IIA) จะเกิดเปอร์ออกไซด์ เช่น NaO 2 และ BaO 2 ที่มี O 2 ธาตุและสารประกอบอื่นๆ จะทำปฏิกิริยาเฉพาะกับผลการแยกตัวของ O2 เท่านั้น ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม องค์ประกอบทั้งหมด ยกเว้นก๊าซมีตระกูลและโลหะ Pt, Ag, Au จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน โลหะเหล่านี้ยังก่อตัวเป็นออกไซด์ แต่ภายใต้เงื่อนไขพิเศษ

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของออกซิเจน (1s 2 2s 2 2p 4) มีลักษณะที่อะตอม O นำไปใช้เพื่อสร้างโครงสร้างภายนอกที่เสถียร เปลือกอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนสองตัวขึ้นไปที่ระดับด้านนอก ก่อตัวเป็น O 2– ไอออน ในออกไซด์ โลหะอัลคาไลถูกสร้างขึ้นเป็นส่วนใหญ่ พันธะไอออนิก- สันนิษฐานได้ว่าอิเล็กตรอนของโลหะเหล่านี้ถูกดึงดูดไปยังออกซิเจนเกือบทั้งหมด ในออกไซด์ของโลหะและอโลหะที่ออกฤทธิ์น้อย การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะไม่สมบูรณ์ และความหนาแน่นประจุลบของออกซิเจนจะเด่นชัดน้อยลง ดังนั้นพันธะจึงมีไอออนิกน้อยลงหรือมีโควาเลนต์มากขึ้น

เมื่อโลหะถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งขนาดจะสัมพันธ์กับความแข็งแรงของพันธะ M–O ในระหว่างการเกิดออกซิเดชันของอโลหะบางชนิด ความร้อนจะถูกดูดซับ ซึ่งบ่งชี้ถึงพันธะที่อ่อนแอกับออกซิเจน ออกไซด์ดังกล่าวมีความไม่เสถียรทางความร้อน (หรือเสถียรน้อยกว่าออกไซด์ที่มีพันธะไอออน) และมักจะมีปริมาณสูง กิจกรรมทางเคมี- ตารางแสดงการเปรียบเทียบค่าเอนทัลปีของการก่อตัวของออกไซด์ของโลหะทั่วไป โลหะทรานซิชัน และอโลหะ องค์ประกอบของกลุ่มย่อย A- และ B (เครื่องหมายลบหมายถึงการปล่อยความร้อน)

สามารถสรุปข้อสรุปทั่วไปหลายประการเกี่ยวกับคุณสมบัติของออกไซด์ได้:

1. อุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะอัลคาไลออกไซด์จะลดลงเมื่อรัศมีอะตอมของโลหะเพิ่มขึ้น ดังนั้น, ทีกรุณา (Cs 2 O) เสื้อ pl (นา 2 O) ออกไซด์ซึ่งมีพันธะไอออนิกมากกว่า อุณหภูมิสูงอุณหภูมิหลอมเหลวมากกว่าจุดหลอมเหลวของโควาเลนต์ออกไซด์: ทีกรุณา (นา 2 O) > ทีกรุณา (ดังนั้น 2)

2. ออกไซด์ของโลหะที่เกิดปฏิกิริยา (กลุ่มย่อย IA–IIIA) มีความเสถียรทางความร้อนมากกว่าออกไซด์ของโลหะทรานซิชันและอโลหะ ออกไซด์ของโลหะหนักที่มีสถานะออกซิเดชันสูงสุดเมื่อแยกตัวด้วยความร้อนจะเกิดออกไซด์ที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่า (เช่น 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0.5O 2 ® 2Hg 0 + O 2) ออกไซด์ดังกล่าวในสถานะออกซิเดชันสูงสามารถเป็นสารออกซิไดซ์ที่ดีได้

3. โลหะที่ออกฤทธิ์มากที่สุดจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงจนเกิดเป็นเปอร์ออกไซด์:

ซีอาร์ + โอ 2 ® เอสอาร์โอ 2 .

4. ออกไซด์ของโลหะออกฤทธิ์ก่อให้เกิดสารละลายไม่มีสี ในขณะที่ออกไซด์ของโลหะทรานซิชันส่วนใหญ่จะมีสีและไม่ละลายน้ำในทางปฏิบัติ สารละลายที่เป็นน้ำของโลหะออกไซด์แสดงคุณสมบัติพื้นฐานและเป็นไฮดรอกไซด์ที่มีหมู่ OH และออกไซด์ของโลหะที่ไม่ใช่โลหะ สารละลายที่เป็นน้ำสร้างกรดที่มีไอออน H +

5. โลหะและอโลหะของกลุ่มย่อย A ก่อให้เกิดออกไซด์โดยมีสถานะออกซิเดชันที่สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มเช่น Na, Be และ B ในรูปแบบ Na 1 2 O, Be II O และ B 2 III O 3 และไม่ใช่ โลหะ IVA–VIIA ของกลุ่มย่อย C, N , S, Cl จาก C IV O 2, N V 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7 หมายเลขกลุ่มขององค์ประกอบมีความสัมพันธ์เฉพาะกับสถานะออกซิเดชันสูงสุดเท่านั้น เนื่องจากออกไซด์ที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่าขององค์ประกอบเป็นไปได้ ในกระบวนการเผาไหม้ของสารประกอบ ผลิตภัณฑ์ทั่วไปคือออกไซด์ ตัวอย่างเช่น

2H 2 S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O

สารที่มีคาร์บอนและไฮโดรคาร์บอนเมื่อถูกความร้อนเล็กน้อยจะออกซิไดซ์ (เผาไหม้) เป็น CO 2 และ H 2 O ตัวอย่างของสารดังกล่าว ได้แก่ เชื้อเพลิง - ไม้, น้ำมัน, แอลกอฮอล์ (รวมถึงคาร์บอน - ถ่านหิน, โค้กและถ่าน) ความร้อนจากกระบวนการเผาไหม้จะถูกนำไปใช้เพื่อผลิตไอน้ำ (จากนั้นเป็นไฟฟ้าหรือส่งไปยังโรงไฟฟ้า) รวมถึงการทำความร้อนให้กับโรงเรือนด้วย สมการทั่วไปสำหรับกระบวนการเผาไหม้คือ:

ก) ไม้ (เซลลูโลส):

(C6H10O5) n + 6nโอ 2 ® 6 nคาร์บอนไดออกไซด์+5 n H 2 O + พลังงานความร้อน

b) น้ำมันหรือก๊าซ (น้ำมันเบนซิน C 8 H 18 หรือก๊าซธรรมชาติ CH 4):

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

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

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

d) คาร์บอน (ถ่านหินหรือถ่านโค้ก):

2C + O 2 ® 2CO + พลังงานความร้อน

2CO + O 2 ® 2CO 2 + พลังงานความร้อน

สารประกอบที่ประกอบด้วย C-, H-, N-, O จำนวนหนึ่งซึ่งมีพลังงานสำรองสูงก็อาจเกิดการเผาไหม้ได้เช่นกัน ออกซิเจนสำหรับการเกิดออกซิเดชันสามารถใช้ได้ไม่เพียงแต่จากบรรยากาศ (เช่นในปฏิกิริยาก่อนหน้านี้) แต่ยังจากตัวสารเองด้วย ในการเริ่มต้นปฏิกิริยา การกระตุ้นปฏิกิริยาเล็กน้อย เช่น การกระแทกหรือการเขย่าก็เพียงพอแล้ว ในปฏิกิริยาเหล่านี้ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ก็เป็นออกไซด์เช่นกัน แต่ทั้งหมดนั้นเป็นก๊าซและขยายตัวอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสุดท้ายของกระบวนการที่สูง ดังนั้นสารดังกล่าวจึงเกิดการระเบิดได้ ตัวอย่างของวัตถุระเบิด ได้แก่ trinitroglycerin (หรือ nitroglycerin) C 3 H 5 (NO 3) 3 และ trinitrotoluene (หรือ TNT) C 7 H 5 (NO 2) 3

ออกไซด์ของโลหะหรืออโลหะที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่าของธาตุจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างออกไซด์ที่มีสถานะออกซิเดชันสูงของธาตุนั้น:

ออกไซด์ธรรมชาติที่ได้จากแร่หรือสังเคราะห์ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตโลหะสำคัญหลายชนิด เช่น เหล็กจาก Fe 2 O 3 (ออกไซด์) และ Fe 3 O 4 (แม่เหล็ก) อลูมิเนียมจาก Al 2 O 3 (อลูมินา ) แมกนีเซียมจาก MgO (แมกนีเซีย) มีการใช้ออกไซด์ของโลหะเบา อุตสาหกรรมเคมีเพื่อให้ได้ด่างหรือเบส โพแทสเซียมเปอร์ออกไซด์ KO 2 มีการใช้งานที่ผิดปกติเนื่องจากเมื่อมีความชื้นและผลจากปฏิกิริยาจะปล่อยออกซิเจนออกมา ดังนั้นจึงมีการใช้ KO 2 ในเครื่องช่วยหายใจเพื่อผลิตออกซิเจน ความชื้นจากอากาศที่หายใจออกจะปล่อยออกซิเจนในเครื่องช่วยหายใจ และ KOH จะดูดซับ CO 2 การผลิต CaO ออกไซด์และแคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH) 2 – การผลิตขนาดใหญ่ในเทคโนโลยีเซรามิกและซีเมนต์

น้ำ (ไฮโดรเจนออกไซด์)

ความสำคัญของน้ำ H 2 O ทั้งในการปฏิบัติในห้องปฏิบัติการสำหรับปฏิกิริยาเคมีและในกระบวนการชีวิตต้องพิจารณาเป็นพิเศษเกี่ยวกับสารนี้ น้ำ น้ำแข็ง และไอน้ำ) ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ในระหว่างปฏิกิริยาโดยตรงของออกซิเจนและไฮโดรเจนภายใต้สภาวะต่างๆ เช่น เกิดประกายไฟ การระเบิด และการก่อตัวของน้ำ และเกิดการปล่อย 143 kJ/(mol H 2 O)

โมเลกุลของน้ำมีโครงสร้างเกือบเป็นจัตุรมุข โดยมีมุม H–O–H คือ 104° 30° พันธะในโมเลกุลนั้นเป็นไอออนิกบางส่วน (30%) และโควาเลนต์บางส่วนด้วย ความหนาแน่นสูงประจุลบของออกซิเจนและประจุบวกของไฮโดรเจน:

เนื่องจากพันธะ H–O มีความแข็งแรงสูง ไฮโดรเจนจึงแยกออกจากออกซิเจนได้ยาก และน้ำจะมีค่าอ่อนมาก คุณสมบัติของกรด- คุณสมบัติหลายประการของน้ำถูกกำหนดโดยการกระจายตัวของประจุ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำก่อตัวเป็นไฮเดรตด้วยไอออนของโลหะ:

น้ำให้อิเล็กตรอนหนึ่งคู่แก่ตัวรับซึ่งอาจเป็น H +:

Oxoanions และ Oxocation

– อนุภาคที่ประกอบด้วยออกซิเจนซึ่งมีประจุลบ (oxoanions) หรือประจุบวกตกค้าง (oxocations) O 2– ไอออนมีความสัมพันธ์สูง (สูง ปฏิกิริยา) ถึงอนุภาคที่มีประจุบวกประเภท H + ตัวแทนที่ง่ายที่สุดของออกโซแอนไอออนที่เสถียรคือไฮดรอกไซด์ไอออน OH – สิ่งนี้อธิบายความไม่เสถียรของอะตอมที่มีความหนาแน่นประจุสูง และความเสถียรบางส่วนอันเป็นผลมาจากการเติมอนุภาคที่มีประจุบวก ดังนั้น เมื่อโลหะแอคทีฟ (หรือออกไซด์ของโลหะนั้น) ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิด OH– ขึ้นมา ไม่ใช่ O 2–:

2Na + 2H 2 O ® 2Na + + 2OH – + H 2

นา 2 O + H 2 O ® 2Na + + 2OH –

ออกโซไอออนที่ซับซ้อนมากขึ้นเกิดขึ้นจากออกซิเจนที่มีไอออนของโลหะหรืออนุภาคที่ไม่ใช่โลหะซึ่งมีประจุบวกมาก ส่งผลให้อนุภาคที่มีประจุต่ำมีความเสถียรมากขึ้น เช่น

°C เฟสของแข็งสีม่วงเข้มเกิดขึ้น โอโซนเหลวละลายได้เล็กน้อยในออกซิเจนเหลวและ 49 ซม. 3 O 3 ละลายในน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 0 ° C ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมี โอโซนมีความว่องไวมากกว่าออกซิเจนและ คุณสมบัติออกซิไดซ์รองจาก O, F 2 และ OF 2 เท่านั้น (ออกซิเจนไดฟลูออไรด์) ในระหว่างการออกซิเดชั่นปกติจะเกิดออกไซด์และโมเลกุลออกซิเจน O 2 เมื่อโอโซนทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์ภายใต้สภาวะพิเศษ โอโซนที่มีองค์ประกอบ K + O 3 จะถูกสร้างขึ้น โอโซนผลิตขึ้นในอุตสาหกรรมเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ เป็นสารฆ่าเชื้อที่ดีและใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์และเป็นสารฟอกขาว ทำให้บรรยากาศในบรรยากาศดีขึ้น ระบบปิดฆ่าเชื้อสิ่งของและอาหาร เร่งการสุกของธัญพืชและผลไม้ ใน ห้องปฏิบัติการเคมีโอโซนมักใช้ในการผลิตโอโซนที่จำเป็นสำหรับวิธีการบางอย่าง การวิเคราะห์ทางเคมีและการสังเคราะห์ ยางถูกทำลายได้ง่ายแม้สัมผัสกับโอโซนที่มีความเข้มข้นต่ำ ในเมืองอุตสาหกรรมบางแห่ง ความเข้มข้นของโอโซนในอากาศที่มีนัยสำคัญส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ยางเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วหากไม่ได้รับการปกป้องด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ โอโซนเป็นพิษมาก การสูดอากาศเข้าไปอย่างต่อเนื่อง แม้จะมีความเข้มข้นของโอโซนต่ำมาก ทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ คลื่นไส้ และอาการไม่พึงประสงค์อื่นๆ