To'rt element - "xalkogen" (ya'ni "mis tug'ish") VI guruhning asosiy kichik guruhini boshqaradi (yangi tasnifga ko'ra - 16-guruh) davriy tizim. Oltingugurt, tellur va selendan tashqari ular kislorodni ham o'z ichiga oladi. Keling, Yerdagi eng keng tarqalgan elementning xususiyatlarini, shuningdek, kisloroddan foydalanish va ishlab chiqarishni batafsil ko'rib chiqaylik.
Elementlarning ko'pligi
Bog'langan shaklda kislorod suvning kimyoviy tarkibiga kiradi - uning ulushi taxminan 89% ni tashkil qiladi, shuningdek, barcha tirik mavjudotlar - o'simliklar va hayvonlarning hujayralari tarkibiga kiradi.
Havoda kislorod O2 shaklida erkin holatda bo'lib, uning tarkibining beshdan bir qismini egallaydi va ozon shaklida - O3.
Jismoniy xususiyatlar
Kislorod O2 rangsiz, ta'msiz va hidsiz gazdir. Suvda ozgina eriydi. Qaynash nuqtasi Selsiy bo'yicha 183 daraja sovuq. Suyuq holda kislorod ko'k rangga ega, qattiq holatda esa ko'k rangli kristallar hosil qiladi. Kislorod kristallarining erish nuqtasi Selsiy bo'yicha 218,7 daraja sovuq.
Kimyoviy xossalari
Qizdirilganda, bu element ko'plab oddiy moddalar, ham metallar, ham metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishadi, shu bilan birga oksidlar deb ataladigan moddalarni - kislorod bilan elementlarning birikmalarini hosil qiladi. unda elementlarning kislorod bilan kirishi oksidlanish deyiladi.
Masalan,
4Na + O2= 2Na2O
2. Vodorod periksni katalizator vazifasini bajaradigan marganets oksidi ishtirokida qizdirilganda parchalanishi orqali.
3. Kaliy permanganatning parchalanishi orqali.
Sanoatda kislorod ishlab chiqarish quyidagi usullar bilan amalga oshiriladi:
1. Texnik maqsadlar uchun kislorod havodan olinadi, unda odatdagi tarkibi taxminan 20% ni tashkil qiladi, ya'ni. beshinchi qism. Buning uchun havo birinchi navbatda yondiriladi, suyuq kislorod miqdori taxminan 54%, suyuq azot - 44% va suyuq argon - 2% bo'lgan aralashma olinadi. Keyinchalik, bu gazlar suyuq kislorod va suyuq azotning qaynash nuqtalari orasidagi nisbatan kichik intervaldan foydalangan holda distillash jarayoni bilan ajratiladi - mos ravishda minus 183 va minus 198,5 daraja. Ma'lum bo'lishicha, azot kisloroddan oldin bug'lanadi.
Zamonaviy uskunalar har qanday tozalik darajasidagi kislorod ishlab chiqarishni ta'minlaydi. Suyuq havoni ajratish natijasida olinadigan azot uning hosilalarini sintez qilishda xom ashyo sifatida ishlatiladi.
2. kislorodni juda sof darajada ham beradi. Bu usul boy resurslarga va arzon elektr energiyasiga ega mamlakatlarda keng tarqaldi.
Kislorodni qo'llash
Kislorod butun sayyoramiz hayotidagi eng muhim elementdir. Atmosferada mavjud bo'lgan bu gaz hayvonlar va odamlar tomonidan iste'mol qilinadi.
Kislorodni olish inson faoliyatining tibbiyot, metalllarni payvandlash va kesish, portlatish, aviatsiya (odamlarning nafas olishi va dvigatellarning ishlashi uchun), metallurgiya kabi sohalari uchun juda muhimdir.
Jarayonda iqtisodiy faoliyat inson kislorodi ko'p miqdorda iste'mol qilinadi - masalan, yonish paytida har xil turlari yoqilg'i: tabiiy gaz, metan, ko'mir, o'tin. Bu jarayonlarning barchasida u hosil bo'ladi.Shu bilan birga, tabiat quyosh nuri ta'sirida yashil o'simliklarda sodir bo'ladigan fotosintez orqali bu birikmaning tabiiy bog'lanish jarayonini ta'minlagan. Ushbu jarayon natijasida glyukoza hosil bo'ladi, keyinchalik o'simlik o'z to'qimalarini qurish uchun foydalanadi.
Kislorod Mendeleyev davriy tizimining deyarli barcha elementlari bilan birikmalarga kiradi.
Har qanday moddaning kislorod bilan reaksiyasiga oksidlanish deyiladi.
Ushbu reaktsiyalarning aksariyati issiqlikni chiqarishni o'z ichiga oladi. Oksidlanish reaktsiyasi paytida yorug'lik chiqarilsa, u yonish deb ataladi. Biroq, har doim ham chiqarilgan issiqlik va yorug'likni sezish mumkin emas, chunki ba'zi hollarda oksidlanish juda sekin davom etadi. Oksidlanish reaktsiyasi tez sodir bo'lganda issiqlik ajralib chiqishini sezish mumkin.
Har qanday oksidlanish natijasida - tez yoki sekin - ko'p hollarda oksidlar hosil bo'ladi: metallar, uglerod, oltingugurt, fosfor va boshqa elementlarning kislorod bilan birikmalari.
Ehtimol, siz temir tomlar qanday qoplanganini bir necha marta ko'rgansiz. Ularni yangi temir bilan qoplashdan oldin, eskisi pastga tashlanadi. Jigarrang tarozilar - zang - temir bilan birga erga tushadi. Bu temir oksidi gidrati bo'lib, u asta-sekin, bir necha yillar davomida kislorod, namlik va karbonat angidrid ta'sirida temirda hosil bo'ladi.
Zangni temir oksidining suv molekulasi bilan birikmasi deb hisoblash mumkin. U bo'shashgan tuzilishga ega va temirni yo'q qilishdan himoya qilmaydi.
Temirni yo'q qilishdan himoya qilish uchun - korroziya - odatda bo'yoq yoki boshqa korroziyaga chidamli materiallar bilan qoplangan: sink, xrom, nikel va boshqa metallar. Ushbu metallarning alyuminiy kabi himoya xususiyatlari, ularning oksidlarining nozik barqaror plyonkasi bilan qoplanganligiga asoslanadi, bu esa qoplamani keyingi yo'q qilishdan himoya qiladi.
Himoya qoplamalari metall oksidlanish jarayonini sezilarli darajada sekinlashtiradi.
Tabiatda yonish kabi sekin oksidlanish jarayonlari doimo sodir bo'ladi.
Yog'och, somon, barglar va boshqalarni chirishda organik moddalar bu moddalarning bir qismi bo'lgan uglerodning oksidlanish jarayonlari mavjud. Issiqlik juda sekin chiqariladi va shuning uchun odatda sezilmaydi.
Ammo ba'zida bunday oksidlanish jarayonlari o'zlari tezlashadi va yonish jarayoniga kiradi.
Ho'l pichanda o'z-o'zidan yonish kuzatilishi mumkin.
Ko'p miqdorda issiqlik va yorug'lik chiqishi bilan tez oksidlanish nafaqat yog'och, kerosin, shamlar, moy va uglerodni o'z ichiga olgan boshqa yonuvchan materiallarning yonishi, balki temirning yonishi paytida ham kuzatilishi mumkin.
Kavanozga bir oz suv quying va uni kislorod bilan to'ldiring. Keyin kavanozga temir spiral qo'ying, uning oxirida yonib turgan parcha o'rnatiladi. Parcha va uning ortidagi spiral yorqin alanga bilan yonib, yulduzsimon uchqunlarni har tomonga sochadi.
Bu temirning kislorod bilan tez oksidlanish jarayonidir. U yuqori haroratda boshlandi, bu yonish parchasini berdi va temirning yonishi paytida chiqarilgan issiqlik tufayli spiralning to'liq yonishigacha davom etadi.
Bundan juda ko'p issiqlik borki, yonish paytida hosil bo'lgan oksidlangan temirning zarralari oq rangda porlaydi va idishni yorqin yoritadi.
Temirning yonishi paytida hosil bo'lgan shkalaning tarkibi namlik borligida havoda temirning sekin oksidlanishi paytida zang shaklida hosil bo'lgan oksidning tarkibidan bir oz farq qiladi.
Birinchi holda, oksidlanish magnit temir rudasining bir qismi bo'lgan temir oksidiga (Fe 3 O 4) o'tadi; ikkinchisida 2Fe 2 O 3 ∙ H 2 O formulasiga ega bo'lgan jigarrang temir rudasiga juda o'xshash oksid hosil bo'ladi.
Shunday qilib, oksidlanish jarayoni sodir bo'lgan sharoitga qarab, kislorod tarkibida bir-biridan farq qiladigan turli xil oksidlar hosil bo'ladi.
Masalan, uglerod kislorod bilan birgalikda ikkita oksidni beradi - uglerod oksidi va karbonat angidrid. Kislorod etishmasligi bilan uglerodning to'liq yonishi yotoqxonada uglerod oksidi deb ataladigan uglerod oksidi (CO) hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. To'liq yonish karbonat angidridni hosil qiladi, yoki karbonat angidrid(CO2).
Kislorod etishmasligi sharoitida yonayotgan fosfor fosfor angidridini (P 2 O 3) va ortiqcha bo'lsa - fosfor angidridini (P 2 O 5) hosil qiladi. Har xil yonish sharoitlarida oltingugurt oltingugurtli (SO 2) yoki oltingugurt (SO 3) angidridini ham berishi mumkin.
Sof kislorodda yonish va boshqa oksidlanish reaktsiyalari tezroq boradi va yakunlanadi.
Nima uchun yonish havoga qaraganda kislorodda kuchliroq davom etadi?
Toza kislorod bormi? maxsus xususiyatlar havoda kislorod yo'qmi? Albatta yo'q. Ikkala holatda ham bir xil xususiyatlarga ega bo'lgan kislorodga egamiz. Faqat havo bir xil hajmdagi sof kisloroddan 5 marta kam kislorodni o'z ichiga oladi va qo'shimcha ravishda kislorod havoda kislorod bilan aralashadi. katta miqdorda azot, bu nafaqat o'zini yoqmaydi, balki yonishni ham qo'llab-quvvatlamaydi. Shuning uchun, agar havo kislorodi to'g'ridan-to'g'ri olov yonida ishlatilsa, uning yana bir qismi azot va yonish mahsulotlari orqali o'tishi kerak. Shunday qilib, kislorodli atmosferada kuchliroq yonish uning yonish joyiga tezroq etkazib berilishi bilan izohlanishi mumkin. Bunday holda, kislorodni yonayotgan modda bilan birlashtirish jarayoni yanada baquvvat bo'lib, ko'proq issiqlik chiqariladi. Yonayotgan moddaga vaqt birligida qancha ko'p kislorod etkazib berilsa, alanga qanchalik yorqinroq bo'lsa, harorat shunchalik yuqori bo'ladi va yonish shunchalik kuchli bo'ladi.
Kislorodning o'zi yonadimi?
Tsilindrni oling va uni teskari aylantiring. Tsilindr ostiga vodorod naychasini qo'ying. Vodorod havodan engilroq bo'lgani uchun u silindrni to'liq to'ldiradi.
Tsilindrning ochiq qismiga yaqin joyda vodorodni yoqing va uning ichiga olov orqali shisha trubka kiriting, bu orqali gazsimon kislorod oqib o'tadi. Naychaning oxiriga yaqin joyda vodorod bilan to'ldirilgan tsilindr ichida jimgina yonib ketadigan olov yonadi. Yonayotgan kislorod emas, balki naychadan chiqadigan oz miqdordagi kislorod ishtirokida vodorod.
Vodorodning yonishi natijasida nima hosil bo'ladi? Olingan oksid nima?
Vodorod suvga oksidlanadi. Darhaqiqat, kondensatsiyalangan suv bug'larining tomchilari asta-sekin silindrning devorlariga joylasha boshlaydi. 1 kislorod molekulasi 2 vodorod molekulasining oksidlanishiga boradi va 2 ta suv molekulasi hosil bo'ladi (2H 2 + O 2 → 2H 2 O).
Agar kislorod naychadan sekin oqib chiqsa, u vodorod atmosferasida butunlay yonib ketadi va tajriba muammosiz o'tadi.
Kislorod bilan ta'minlashni shunchalik ko'paytirish kerakki, u to'liq yonib ketishga vaqt topolmaydi, uning bir qismi vodorod va kislorod aralashmasidan cho'ntaklar hosil bo'lgan olovdan tashqariga chiqadi va alohida mayda chaqnashlar paydo bo'ladi, portlashlarga o'xshaydi.
Kislorod va vodorod aralashmasi portlovchi gazdir. Agar siz portlovchi gazga o't qo'ysangiz, kuchli portlash sodir bo'ladi: kislorod vodorod bilan birlashganda, suv olinadi va yuqori harorat rivojlanadi. Suv bug'lari va uning atrofidagi gazlar juda kengayib, katta bosim hosil qiladi, bunda nafaqat shisha tsilindr, balki undan bardoshli idish ham osongina portlashi mumkin. Shuning uchun portlovchi aralashma bilan ishlash alohida e'tibor talab qiladi.
Kislorodning yana bir qiziqarli xususiyati bor. U ba'zi elementlar bilan kombinatsiyaga kirib, peroksid birikmalarini hosil qiladi.
olib kelamiz xarakterli misol. Vodorod, siz bilganingizdek, bir valentli, kislorod ikki valentli: 2 vodorod atomi 1 kislorod atomi bilan birlashishi mumkin. Bu suv hosil qiladi. Suv molekulasining tuzilishi odatda H - O - H shaklida tasvirlangan. Agar suv molekulasiga yana 1 ta kislorod atomi biriktirilsa, u holda vodorod peroksid hosil bo'ladi, uning formulasi H 2 O 2.
Ikkinchi kislorod atomi bu birikmaga qayerga kiradi va u qanday bog'lar bilan bog'langan? Ikkinchi kislorod atomi, go'yo, birinchisining vodorod atomlaridan biri bilan bog'lanishini buzadi va ular o'rtasida bo'ladi va shu bilan hosil bo'ladi. H-O-O-N ulanishi. Xuddi shu tuzilishda natriy peroksid (Na-O-O-Na), bariy peroksid mavjud.
Peroksid birikmalarining xarakteristikasi bitta valentlik bilan o'zaro bog'langan 2 kislorod atomining mavjudligi. Demak, 2 ta vodorod atomi, 2 ta natriy atomi yoki 1 bariy atomi oʻzlariga ikkita valentlik (-O-)li 1 kislorod atomini emas, balki oʻzaro bogʻlanish natijasida atigi ikkita erkin atomga ega boʻlgan 2 ta atomni biriktirishi mumkin. valentliklar (-O- HAQIDA-).
Vodorod periksni suyultirilgan sulfat kislotaning natriy peroksid (Na 2 O 2) yoki bariy peroksid (BaO 2) ta'sirida olish mumkin. Bariy peroksiddan foydalanish qulayroqdir, chunki sulfat kislota unga ta'sir qilganda, bariy sulfatning erimaydigan cho'kmasi hosil bo'ladi, undan vodorod periks filtrlash orqali osongina ajratiladi (BaO 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 O 2).
Vodorod peroksid, ozon kabi, beqaror birikma bo'lib, suvga va kislorod atomiga parchalanadi, bu ajralib chiqish vaqtida yuqori oksidlovchi kuchga ega. Past haroratlarda va qorong'uda vodorod periksning parchalanishi sekin kechadi. Va qizdirilganda va yorug'likda bu juda tez sodir bo'ladi. Qum, kukunli marganets dioksidi, kumush yoki platina ham vodorod peroksidning parchalanishini tezlashtiradi, shu bilan birga ular o'zgarishsiz qoladi. O'zlari o'zgarmagan holda faqat kimyoviy reaksiya tezligiga ta'sir qiladigan moddalar katalizatorlar deyiladi.
Agar siz pastki qismida katalizator - marganets dioksidi kukuni bo'lgan shishaga ozgina vodorod periksni quysangiz, vodorod periksning parchalanishi kislorod pufakchalari chiqishini sezishingiz mumkin bo'lgan tezlikda davom etadi.
Turli birikmalarni oksidlash qobiliyati nafaqat gazsimon kislorodga, balki u tarkibiga kiradigan ba'zi birikmalarga ham ega.
Vodorod periks yaxshi oksidlovchi vositadir. Turli bo'yoqlarni oqartiradi va shuning uchun ipak, mo'yna va boshqa mahsulotlarni oqartirish texnologiyasida qo'llaniladi.
Vodorod periksning turli mikroblarni o'ldirish qobiliyati uni dezinfektsiyalash vositasi sifatida ishlatishga imkon beradi. Vodorod periksidi yaralarni yuvish, yuvish va stomatologik amaliyotda qo'llaniladi.
Kuchli oksidlovchi xususiyatlarga ega Nitrat kislota(HNO3). Agar nitrat kislotaga bir tomchi turpentin qo'shilsa, yorqin chaqnash hosil bo'ladi: turpentinning bir qismi bo'lgan uglerod va vodorod ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan tez oksidlanadi.
Nitrat kislota bilan namlangan qog'oz va matolar tezda yo'q qilinadi. Ushbu materiallardan tayyorlangan organik moddalar nitrat kislota bilan oksidlanadi va o'z xususiyatlarini yo'qotadi. Agar nitrat kislotaga namlangan qog'oz yoki mato qizdirilsa, oksidlanish jarayoni shunchalik tezlashadiki, chaqnash paydo bo'lishi mumkin.
Nitrat kislota nafaqat organik birikmalarni, balki ba'zi metallarni ham oksidlaydi. Mis konsentrlangan nitrat kislota taʼsirida birinchi boʻlib mis oksidigacha oksidlanadi, nitrat kislotadan azot dioksidini chiqaradi, soʻngra mis oksidi mis nitratiga aylanadi.
Nafaqat nitrat kislota, balki uning ayrim tuzlari ham kuchli oksidlovchi xususiyatga ega.
Texnikada selitra deb ataladigan kaliy, natriy, kalsiy va ammoniyning nitrat kislota tuzlari qizdirilganda parchalanib, kislorod ajralib chiqadi. Eritilgan selitrada yuqori haroratda cho'g' shunchalik kuchli yonadiki, yorqin oq yorug'lik paydo bo'ladi. Ammo, agar oltingugurt bo'lagi eritilgan selitra solingan probirkaga yonayotgan ko'mir bilan birga tashlansa, yonish shunchalik shiddat bilan davom etadi va harorat shunchalik ko'tariladiki, shisha eriy boshlaydi. Selitraning bu xususiyatlari insonga qadimdan ma'lum; u bu xususiyatlaridan foydalanib, porox yasadi.
Qora yoki tutunli porox selitra, ko'mir va oltingugurtdan tayyorlanadi. Ushbu aralashmada ko'mir va oltingugurt yonuvchan materiallardir. Kuyganda ular gazsimon karbonat angidridga (CO 2) va qattiq kaliy sulfidiga (K 2 S) aylanadi. Selitra, parchalanib, ko'p miqdorda kislorod va gazsimon azotni chiqaradi. Chiqarilgan kislorod ko'mir va oltingugurtning yonishini kuchaytiradi.
Yonish natijasida shunday yuqori harorat rivojlanadiki, hosil bo'lgan gazlar olingan porox hajmidan 2000 baravar ko'p hajmgacha kengayishi mumkin. Ammo odatda porox yoqilgan yopiq idishning devorlari gazlarning osongina va erkin kengayishiga yo'l qo'ymaydi. Katta bosim hosil bo'ladi, bu tomirni eng zaif nuqtasida buzadi. Quloqsiz portlash eshitiladi, gazlar shovqin bilan yorilib, tutun shaklida ezilgan qattiq zarralarni olib yuradi.
Shunday qilib, kaliy nitrat, ko'mir va oltingugurtdan juda katta halokatli kuchga ega bo'lgan aralashma hosil bo'ladi.
Kuchli oksidlovchi xossaga ega birikmalarga kislorodli xlor kislotalarning tuzlari ham kiradi. Bertolet tuzi qizdirilganda kaliy xlorid va atom kislorodiga parchalanadi.
Bertolet tuzi, xlorid yoki oqartirgichdan ham osonroq, ohak kisloroddan voz kechadi. Oq ohak paxta, zig'ir, qog'oz va boshqa materiallarni oqartirish uchun ishlatiladi. Xlorli ohak zaharli moddalarga qarshi vosita sifatida ham qo'llaniladi: zaharli moddalar, boshqa ko'plab murakkab birikmalar kabi, kuchli oksidlovchi moddalar bilan yo'q qilinadi.
Kislorodning oksidlovchi xossalari, uning turli elementlar bilan osongina birikishi va yuqori haroratni hosil qilgan holda yonishni kuchli qo'llab-quvvatlashi uzoq vaqtdan beri olimlarning e'tiborini tortgan. turli sohalar Fanlar. Ayniqsa, kimyogarlar va metallurglar bunga qiziqish bildirishdi. Ammo kisloroddan foydalanish cheklangan edi, chunki uni havo va suvdan olishning oson va arzon usuli yo'q edi.
Kimyogar va metallurglarga fiziklar yordamga kelishdi. Ular havodan kislorod olishning juda qulay usulini topdilar va fizik kimyogarlar uni suvdan juda ko'p miqdorda olishni o'rganishdi.
Kislorod 16-guruh elementi (eskirgan tasnifga koʻra - VI guruhning asosiy kichik guruhi), D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy tizimining ikkinchi davri, atom raqami 8. O belgisi bilan belgilanadi. Kislorod reaktiv metall bo'lmagan va xalkogen guruhining eng engil elementidir. Oddiy modda kislorod normal sharoitlar- rangi, ta'mi va hidi bo'lmagan gaz, uning molekulasi ikkita kislorod atomidan iborat (formula O2), shu sababli u dioksigen deb ham ataladi]. Suyuq kislorod och ko'k rangga ega, qattiq kislorod esa ochiq ko'k kristallardir.
Kislorodning boshqa allotropik shakllari mavjud, masalan - normal sharoitda gaz ko'k rang molekulasi uchta kislorod atomidan iborat bo'lgan o'ziga xos hid bilan (formula O3).
Tabiatda topilishi.Tabiiy kislorod 3 ta barqaror o16, o17, o18 izotoplaridan iborat.
Oddiy modda o2 shaklidagi kislorod atmosfera havosining bir qismidir = 21% Bog'langan holda kislorod elementi ko'plab organik moddalarning turli minerallari suvining ajralmas qismidir.
QABUL ETILADI. Hozirgi vaqtda sanoatda kislorod havodan olinadi. Kislorodni olishning asosiy sanoat usuli kriogen distillashdir. Membran texnologiyasiga asoslangan kislorodli qurilmalar ham yaxshi ma'lum va sanoatda muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Laboratoriyalarda taxminan 15 MPa bosim ostida po'lat tsilindrlarda etkazib beriladigan sanoat kislorod ishlatiladi.
Kichik miqdordagi kislorodni kaliy permanganat KMnO4 ni isitish orqali olish mumkin:
2KMNO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Vodorod peroksid H2O2 ning marganets (IV) oksidi ishtirokida katalitik parchalanish reaktsiyasi ham qo'llaniladi:
2H2O2 =MnO2=2H2O + O2
Kislorodni kaliy xlorat (bertolet tuzi) KClO3 ning katalitik parchalanishi orqali olish mumkin:
2KClO3 = 2KCl + 3O2
Kislorod olishning laboratoriya usullariga ishqorlarning suvli eritmalarini elektroliz qilish usuli, shuningdek simob (II) oksidining parchalanishi (t = 100 ° C da) kiradi:
Suv osti kemalarida u odatda odam tomonidan chiqarilgan natriy peroksid va karbonat angidridning reaktsiyasi natijasida olinadi:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
KIMYOVIY ST_VA. Kuchli oksidlovchi vosita, deyarli barcha elementlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, oksidlarni hosil qiladi. Oksidlanish darajasi -2. Qoida tariqasida, oksidlanish reaktsiyasi issiqlik chiqishi bilan davom etadi va harorat oshishi bilan tezlashadi (qarang. Yonish). Xona haroratida sodir bo'ladigan reaktsiyalarga misol:
4Li + O2 = 2Li2O
Maksimal oksidlanish darajasi bo'lmagan elementlarni o'z ichiga olgan birikmalarni oksidlaydi:
Ko'pgina organik birikmalarni oksidlaydi:
CH3CH2OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O
Muayyan sharoitlarda organik birikmaning engil oksidlanishini amalga oshirish mumkin:
CH3CH2OH +O2 = CH3COOH + H2O
Kislorod Au va inert gazlardan (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) tashqari barcha oddiy moddalar bilan bevosita (normal sharoitda, qizdirilganda va/yoki katalizatorlar ishtirokida) reaksiyaga kirishadi; galogenlar bilan reaktsiyalar elektr razryad yoki ultrabinafsha nurlanish ta'sirida sodir bo'ladi. Oltin oksidlari va og'ir inert gazlar (Xe, Rn) bilvosita olingan. Kislorodning boshqa elementlar bilan barcha ikki elementli birikmalarida kislorod oksidlovchi vosita rolini o'ynaydi, ftorli birikmalar bundan mustasno (quyida # kislorod ftoridlariga qarang).
Kislorod kislorod atomining oksidlanish darajasi rasmiy ravishda -1 ga teng bo'lgan peroksidlarni hosil qiladi.
Misol uchun, peroksidlar yonish orqali hosil bo'ladi ishqoriy metallar kislorodda:
2Na + O2 = Na2O2
Ba'zi oksidlar kislorodni o'zlashtiradi:
2BaO + O2 = 2BaO2
A. N. Bax va K. O. Engler tomonidan ishlab chiqilgan yonish nazariyasiga ko'ra, oksidlanish oraliq peroksid birikmasi hosil bo'lishi bilan ikki bosqichda sodir bo'ladi. Ushbu oraliq birikmani ajratib olish mumkin, masalan, yonayotgan vodorod alangasi muz bilan sovutilganda, suv bilan birga vodorod periks hosil bo'ladi:
Superoksidlarda kislorod rasmiy ravishda -½ oksidlanish darajasiga ega, ya'ni ikkita kislorod atomiga bitta elektron (O-2 ioni). Yuqori bosim va haroratda peroksidlarning kislorod bilan o'zaro ta'siri natijasida olinadi:
Na2O2 + O2 = 2NaO2
Kaliy K, rubidiy Rb va seziy Cs kislorod bilan reaksiyaga kirishib, superoksid hosil qiladi:
Noorganik ozonidlar kislorodning oksidlanish darajasi rasmiy ravishda -1/3 ga teng bo'lgan O-3 ionini o'z ichiga oladi. Ozonning gidroksidi metall gidroksidlariga ta'siridan olinadi:
2KOH + 3O3 = 2KO3 + H2O +2O2
O2+ dioksigenil ionida kislorod rasmiy ravishda +½ oksidlanish darajasiga ega. Reaktsiya orqali oling:
PtF6 +O2 = O2PtF6
Kislorod ftoridlari Kislorod diftorid, OF2 kislorod oksidlanish darajasi +2, ftorni ishqor eritmasidan o'tkazish yo'li bilan olinadi:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + H2O + OF2
Kislorod monoflorid (Dioksidiftorid), O2F2, beqaror, kislorodning oksidlanish darajasi +1. Ftor va kislorod aralashmasidan -196 C haroratda porlashda olingan:
Ftorning kislorod bilan aralashmasidan ma'lum bir bosim va haroratda porlash oqimini o'tkazib, yuqori kislorod ftoridlari O3F2, O4F2, O5F2 va O6F2 aralashmalari olinadi.
Kvant-mexanik hisob-kitoblar triflorohidroxoniy ionining (inglizcha) OF3+ barqaror mavjudligini taxmin qiladi. Agar bu ion haqiqatan ham mavjud bo'lsa, unda kislorodning oksidlanish darajasi +4 bo'ladi.
Kislorod nafas olish, yonish va parchalanish jarayonlarini qo'llab-quvvatlaydi.
Erkin shaklda element ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud: O2 va O3 (ozon). 1899 yilda Per Kyuri va Mariya Sklodovska-Kyuri tomonidan o'rnatilganidek, ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida O2 O3 OZONE ga o'tadi. Ozon uch atomli O3 molekulalaridan tashkil topgan kislorodning allotropik modifikatsiyasidir. Oddiy sharoitlarda - ko'k gaz. Suyultirilganda u indigo suyuqligiga aylanadi. Qattiq shaklda u quyuq ko'k, deyarli qora kristallardir.
CHEM.CB-VA Ozon kuchli oksidlovchi vosita bo'lib, ikki atomli kislorodga qaraganda ancha reaktivdir. Deyarli barcha metallarni (oltin, platina va iridiydan tashqari) oksidlaydi. yuqori darajalar oksidlanish. Ko'p metall bo'lmaganlarni oksidlaydi. Reaktsiya mahsuloti asosan kisloroddir.
2Cu2+ + 2H3O+ + O3 = 2Cu3+ + 3H2O + O2
Ozon oksidlarning oksidlanish darajasini oshiradi:
NO + O3 = NO2 + O2
Bu reaksiya xemiluminesans bilan birga kechadi. Azot dioksidi nitrat angidridga oksidlanishi mumkin:
2NO2 + O3 = N2O5 + O2
Ozon normal haroratda uglerod bilan reaksiyaga kirishib, karbonat angidrid hosil qiladi:
2C +2O3 = 2CO2 + O2
Ozon ammoniy tuzlari bilan reaksiyaga kirishmaydi, ammo ammiak bilan reaksiyaga kirishib ammiakli selitra hosil qiladi:
2NH3 + 4O3 = NH4NO3 + 4O2 + H2O
Ozon vodorod bilan reaksiyaga kirishib, suv va kislorod hosil qiladi:
O3 + H2 = O2 + H2O
Ozon sulfidlar bilan reaksiyaga kirishib sulfatlar hosil qiladi:
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2
Ozondan foydalanish mumkin sulfat kislota elementar oltingugurt va oltingugurt dioksididan:
S + H2O + O3 = H2SO4
3SO2 + 3H2O + O3 = 3H2SO4
Ozondagi barcha uchta kislorod atomlari qalay xlorid bilan reaksiyaga kirishishi mumkin xlorid kislotasi va ozon:
3SnCl2 + 6HCl + O3 = 3SnCl4 + 3H2O
Gaz fazasida ozon vodorod sulfidi bilan reaksiyaga kirishib, oltingugurt dioksidi hosil qiladi:
H2S + O3 = SO2 + H2O
IN suvli eritma Vodorod sulfidi bilan ikkita raqobatlashuvchi reaktsiyalar sodir bo'ladi, biri elementar oltingugurt hosil bo'lishi bilan, ikkinchisi sulfat kislota hosil bo'lishi bilan:
H2S + O3 = S + O2 + H2O
3H2S + 4O3 = 3H2SO4
Yodning sovuq suvsiz perklorik kislotadagi eritmasini ozon bilan davolash orqali yod (III) perxlorat olinishi mumkin:
I2 + 6HClO4 +O3 = 2I(ClO4)3 + 3H2O
Qattiq nitril perxloratni gazsimon NO2, ClO2 va O3 reaksiyasi orqali olish mumkin:
2NO2 + 2ClO2 + 2O2 = 2NO2ClO4 + O2
Ozon yonish reaktsiyalarida ishtirok etishi mumkin, yonish harorati ikki atomli kislorodga qaraganda yuqori:
3C3N2 + 4O3 = 12CO + 3N2
Ozon ichkariga kirishi mumkin kimyoviy reaksiyalar va past haroratlarda. 77 K (-196 ° C) da atomik vodorod ozon bilan reaksiyaga kirishib, superoksid radikalini hosil qiladi, ikkinchisi dimerlanadi:
H + O3 = HO2. +O
2HO2. = H2O2 +O2
Ozon tarkibida O3-anion bo'lgan noorganik ozonidlar hosil qilishi mumkin. Ushbu birikmalar portlovchi va faqat past haroratlarda saqlanishi mumkin. Barcha ishqoriy metallarning ozonidlari (Frantsiyadan tashqari) ma'lum. KO3, RbO3 va CsO3 ni tegishli superoksidlardan olish mumkin:
KO2 + O3 = KO3 + O2
Kaliy ozonidni kaliy gidroksididan boshqa yo'l bilan olish mumkin:
2KOH + 5O3 = 2KO3 + 5O2 + H2O
NaO3 va LiO3 suyuq ammiak NH3 tarkibidagi CsO3 ning Na+ yoki Li+ ionlari boʻlgan ion almashinadigan qatronlarga taʼsirida olinishi mumkin:
CsO3 + Na+ = Cs+ + NaO3
Ammiakdagi kaltsiy eritmasini ozon bilan davolash kaltsiy emas, balki ammoniy ozonid hosil bo'lishiga olib keladi:
3Ca + 10NH3 + 7O3 = Ca * 6NH3 + Ca(OH)2 + Ca(NO3)2 + 2NH4O3 + 3O2 + 2H2O
Ozondan marganetsni suvdan filtrlash orqali ajratish mumkin bo'lgan cho'kma hosil qilish uchun ishlatish mumkin:
2Mn2+ + 2O3 + 4H2O = 2MnO(OH)2 + 2O2 + 4H+
Ozon zaharli siyanidlarni kamroq xavfli siyanatlarga aylantiradi:
CN- + O3 = CNO- + O2
Ozon karbamidni butunlay parchalashi mumkin:
(NH2)2CO + O3 = N2 + CO2 + 2H2O
Ozonning o'zaro ta'siri organik birikmalar past haroratlarda faollashtirilgan yoki uchinchi darajali uglerod atomi bilan mos keladigan gidrotrioksidlarga olib keladi.
QABUL ETILADI. Ozon atom kislorodining chiqishi bilan birga keladigan ko'plab jarayonlarda hosil bo'ladi, masalan, peroksidlarning parchalanishi, fosforning oksidlanishi va boshqalar.
Sanoatda u havo yoki kisloroddan ozonizatorlarda elektr razryad ta'sirida olinadi. O3 O2 ga qaraganda osonroq suyultiriladi va shuning uchun ajratish oson. Tibbiyotda ozon terapiyasi uchun ozon faqat toza kisloroddan olinadi. Qattiq ultrabinafsha nurlanish bilan havo nurlantirilganda ozon hosil bo'ladi. Xuddi shu jarayon atmosferaning yuqori qatlamlarida sodir bo'ladi, bu erda, ta'siri ostida quyosh radiatsiyasi ozon qatlamini shakllantirish va saqlash.
Laboratoriyada ozonni sovutilgan konsentrlangan sulfat kislotani bariy peroksid bilan reaksiyaga kiritish orqali olish mumkin:
3H2SO4 + 3BaO2 = 3BaSO4 + O3 + 3H2O
Peroksidlar kislorod atomlari bir-biriga bog'langan murakkab moddalardir. Peroksidlar kislorodni osongina chiqaradi. Noorganik moddalar uchun peroksid atamasidan foydalanish tavsiya etiladi, organik moddalar uchun esa bugungi kunda rus tilida peroksid atamasi ko'pincha ishlatiladi. Ko'pgina organik moddalarning peroksidlari portlovchi (aseton peroksid), xususan, efirlar kislorod ishtirokida uzoq vaqt davomida yoritilganda fotokimyoviy yo'l bilan osongina hosil bo'ladi. Shuning uchun, distillashdan oldin, ko'plab efirlar (dietil efir, tetrahidrofuran) peroksidlarning yo'qligi uchun sinovni talab qiladi.
Peroksidlar hujayradagi oqsil sintezini sekinlashtiradi.
Tuzilishiga qarab peroksidlar, superoksidlar va noorganik ozonidlar farqlanadi. Ikkilik yoki shaklida noorganik peroksidlar murakkab birikmalar deyarli barcha elementlar uchun ma'lum. Ishqoriy peroksidlar va ishqoriy tuproq metallari suv bilan reaksiyaga kirishib, tegishli gidroksid va vodorod peroksid hosil qiladi.
Organik peroksidlar dialkil peroksidlar, alkil gidroperoksidlar, diasil peroksidlar, asil gidroperoksidlar (peroksokarboksilik kislotalar) va siklik peroksidlarga bo'linadi. Organik peroksidlar termal jihatdan beqaror va ko'pincha portlovchidir. Organik sintez va sanoatda erkin radikallar manbalari sifatida ishlatiladi
Galogenidlar (galoidlar) - galogenlarning boshqa kimyoviy elementlar yoki radikallar bilan birikmalari. Bunday holda, birikmaga kiritilgan halogen elektronegativ bo'lishi kerak; Shunday qilib, brom oksidi halid emas.
Murakkab tarkibidagi halogenga ko'ra, galogenidlar ftoridlar, xloridlar, bromidlar, yodidlar va astatidlar deb ham ataladi. Kumush galogenidlari plyonkali kumush halid fotografiyasining ommaviy tarqalishi tufayli bu nom bilan mashhur.
Galogenlarning o'zaro birikmalari intergalidlar yoki intergalogen birikmalar deb ataladi (masalan, yod pentaflorid IF5).
Galogenidlarda halogen mavjud salbiy kuch oksidlanish sodir bo'ladi va element ijobiydir.
Galid ioni manfiy zaryadlangan halogen atomidir.
TA'RIF
Kislorod- davriy jadvalning sakkizinchi elementi. Belgilanishi - lotincha "oksigenium" dan O. Ikkinchi davrda, VIA guruhida joylashgan. Metall bo'lmaganlarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 8 ga teng.
Kislorod er qobig'ida eng ko'p tarqalgan elementdir. Erkin holatda u atmosfera havosida joylashgan bo'lib, u suv, minerallar, toshlar va o'simlik va hayvon organizmlari qurilgan barcha moddalarning bir qismidir. Kislorodning massa ulushi er qobig'i taxminan 47% ni tashkil qiladi.
Oddiy modda sifatida kislorod rangsiz, hidsiz gazdir. U havodan biroz og'irroq: normal sharoitda 1 litr kislorodning massasi 1,43 g, 1 litr havo esa 1,293 g. Kislorod oz miqdorda bo'lsa ham suvda eriydi: 0 o C da 100 hajm suv 4,9, 20 o C da - 3,1 hajm kislorod eriydi.
Kislorodning atom va molekulyar og'irligi
TA'RIF
Qarindosh atom massasi A r modda atomining molyar massasi 1/12 ga bo'lingan molyar massa uglerod atomi-12 (12 C).
Atom kislorodining nisbiy atom massasi 15,999 amu.
TA'RIF
Nisbiy molekulyar og'irlik M r uglerod-12 atomining (12 C) molyar massasining 1/12 qismiga ishora qilingan molekulaning molyar massasi.
Bu o'lchamsiz kattalikdir.Ma'lumki, kislorod molekulasi ikki atomli - O 2 . Kislorod molekulasining nisbiy molekulyar og'irligi quyidagilarga teng bo'ladi:
M r (O 2) \u003d 15,999 × 2 ≈32.
Kislorodning allotropiyasi va allotropik modifikatsiyalari
Kislorod ikkita allotropik modifikatsiya shaklida mavjud bo'lishi mumkin - kislorod O 2 va ozon O 3 ( jismoniy xususiyatlar yuqorida tavsiflangan kislorod).
Da normal sharoitlar ozon gazdir. Kuchli sovutish orqali kisloroddan ajratilishi mumkin; ozon kondensatsiyalanadi (-111,9 o C) qaynaydigan ko'k rangli suyuqlikka aylanadi.
Ozonning suvda eruvchanligi kislorodnikiga qaraganda ancha yuqori: 0 o C da 100 hajm suv 49 hajm ozonni eritadi.
Kisloroddan ozon hosil bo'lishini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:
3O 2 \u003d 2O 3 - 285 kJ.
Kislorodning izotoplari
Ma'lumki, tabiatda kislorod uchta izotop 16 O (99,76%), 17 O (0,04%) va 18 O (0,2%) shaklida bo'lishi mumkin. Ularning massa raqamlari mos ravishda 16, 17 va 18 ga teng. Kislorod izotopi 16 O atomining yadrosida sakkiz proton va sakkiz neytron, 17 O va 18 O izotoplarida esa mos ravishda bir xil miqdordagi proton, to'qqiz va o'n neytron mavjud.
Kislorodning massa soni 12 dan 24 gacha bo'lgan o'n ikkita radioaktiv izotopi mavjud bo'lib, ulardan eng barqaror izotopi 15 O, yarimparchalanish davri 120 s.
kislorod ionlari
Kislorod atomining tashqi energiya darajasida valentlikka ega bo'lgan oltita elektron mavjud:
1s 2 2s 2 2p 4 .
Kislorod atomining tuzilishi quyida ko'rsatilgan:
Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida kislorod valentlik elektronlarini yo'qotishi mumkin, ya'ni. ularning donori bo'lib, musbat zaryadlangan ionlarga aylanadi yoki boshqa atomdan elektronlarni qabul qiladi, ya'ni. ularning qabul qiluvchisi bo'lib, manfiy zaryadlangan ionlarga aylanadi:
O 0 +2e → O 2-;
Taxminan 0 -1e → Taxminan 1+.
Kislorodning molekulasi va atomi
Kislorod molekulasi ikkita atomdan iborat - O 2 . Kislorod atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
Yer qobig'i 50% kisloroddan iborat. Element minerallarda tuzlar va oksidlar shaklida ham mavjud. Tarkibga bog'langan kislorod kiradi (elementning ulushi taxminan 89%). Kislorod barcha tirik organizmlar va o'simliklar hujayralarida ham mavjud. Kislorod havoda erkin holatda O₂ va uning allotropik modifikatsiyasi ozon O₃ shaklida bo'lib, tarkibining beshdan bir qismini egallaydi.
Kislorodning fizik va kimyoviy xossalari
Kislorod O₂ rangsiz, ta'msiz va hidsiz gazdir. Suvda ozgina eriydi, (-183) °C haroratda qaynaydi. Suyuqlik shaklidagi kislorod ko'k rangga ega, qattiq shaklda element ko'k kristallarni hosil qiladi. Kislorod (-218,7) ° S haroratda eriydi.
Xona haroratida suyuq kislorodQizdirilganda kislorod turli xil oddiy moddalar (metalllar va metall bo'lmaganlar) bilan reaksiyaga kirishadi, natijada oksidlar - elementlarning kislorod bilan birikmalari hosil bo'ladi. Kimyoviy elementlarning kislorod bilan oʻzaro taʼsiri oksidlanish reaksiyasi deyiladi. Reaksiya tenglamalariga misollar:
4Na + O₂= 2Na₂O
S + O₂ = SO₂.
Ba'zi murakkab moddalar ham kislorod bilan o'zaro ta'sirlanib, oksidlar hosil qiladi:
CH₄ + 2O₂ \u003d CO₂ + 2H₂O
2SO + O₂ = 2SO₂
kislorod kabi kimyoviy element laboratoriya va sanoat korxonalarida olinadi. Laboratoriyada bir necha usulda:
- parchalanish (kaliy xlorat);
- modda katalizator sifatida marganets oksidi ishtirokida qizdirilganda vodorod periksni parchalanishi;
- kaliy permanganatning parchalanishi.
Kislorodning yonishi kimyoviy reaktsiyasi
Sof kislorod atmosfera kislorodida bo'lmagan maxsus xususiyatlarga ega emas, ya'ni u bir xil kimyoviy va fizik xususiyatlarga ega. Havoda bir xil hajmdagi sof kisloroddan besh baravar kam kislorod mavjud. Havoda kislorod ko'p miqdorda azot bilan aralashtiriladi, bu gaz o'zini yoqmaydi va yonishni qo'llab-quvvatlamaydi. Shuning uchun, agar olov yaqinidagi havodagi kislorod allaqachon tugagan bo'lsa, u holda kislorodning keyingi qismi azot va yonish mahsulotlarini yorib o'tadi. Binobarin, atmosferada kislorodning kuchliroq yonishi yonish joyiga kislorodning tezroq yetkazib berilishi bilan izohlanadi. Reaktsiya jarayonida kislorodni yonayotgan modda bilan birlashtirish jarayoni yanada kuchliroq amalga oshiriladi va ko'proq issiqlik chiqariladi. Yonayotgan moddaga vaqt birligida qancha kislorod etkazib berilsa, alanga shunchalik yorqinroq yonadi, harorat shunchalik yuqori bo'ladi va yonish jarayoni shunchalik kuchli bo'ladi.
Kislorodning yonish reaktsiyasi qanday sodir bo'ladi? Buni tajriba bilan tasdiqlash mumkin. Tsilindrni olib, teskari burish kerak, so'ngra silindr ostiga vodorod naychasini olib kelish kerak. Havodan engilroq bo'lgan vodorod silindrni to'liq to'ldiradi. Tsilindrning ochiq qismiga yaqin joyda vodorodni yoqish va unga olov orqali shisha naychani kiritish kerak, bu orqali gazsimon kislorod oqadi. Naychaning oxirida olov yonadi, olov esa vodorod bilan to'ldirilgan silindr ichida jimgina yonadi. Reaktsiya jarayonida kislorod emas, balki naychadan chiqadigan oz miqdordagi kislorod ishtirokida vodorod yonadi.
Vodorodning yonishi natijasida nima hosil bo'ladi va qanday oksid hosil bo'ladi? Vodorod suvga oksidlanadi. Kondensatsiyalangan suv bug'ining tomchilari asta-sekin silindrning devorlariga yotqiziladi. Ikki molekula vodorod kislorodning bir molekulasi bilan oksidlanadi va ikkita molekula suv hosil bo'ladi. Reaktsiya tenglamasi:
2N₂ + O₂ → 2N₂O
Naychadan kislorod sekin oqib chiqsa, u vodorod atmosferasida butunlay yonib ketadi va tajriba muammosiz o‘tadi.
Kislorod bilan ta'minlash shunchalik ko'payib, to'liq yonib ketishga ulgurmay qolsa, uning bir qismi vodorod va kislorod aralashmasidan cho'ntaklar hosil bo'ladigan olovdan tashqariga chiqadi va alohida, portlashga o'xshash kichik chaqnashlar paydo bo'ladi. paydo bo'ladi. Kislorod va vodorod aralashmasi portlovchi gazdir.
Portlovchi gaz yoqilganda kuchli portlash sodir bo'ladi: kislorod vodorod bilan birlashganda suv hosil bo'ladi va yuqori harorat rivojlanadi. Atrofdagi gazlar bilan suv bug'lari juda kengayadi, katta bosim paydo bo'ladi, bunda nafaqat mo'rt silindr, balki undan bardoshli idish ham yorilishi mumkin. Shuning uchun, juda ehtiyotkorlik bilan portlovchi aralashma bilan ishlash kerak.
Yonish vaqtida kislorod iste'moli
Tajriba uchun hajmi 3 litr bo'lgan shisha kristalizatorni 2/3 qismi suv bilan to'ldirish va bir osh qoshiq o'yuvchi natriy yoki kaustik kaliy qo'shish kerak. Suvni fenolftalein yoki boshqa mos bo'yoq bilan ranglang. Kichkina kolbaga qumni to'kib tashlang va oxirida paxta momig'i bilan vertikal ravishda simni joylashtiring. Konus suv bilan kristalizatorga joylashtiriladi. Paxta momig'i eritma yuzasidan 10 sm balandlikda qoladi.
Paxta to'pini spirt, moy, geksan yoki boshqa yonuvchan suyuqlik bilan ozgina namlang va uni olovga qo'ying. Yonayotgan paxta momig'ini 3 litrli shisha bilan ehtiyotkorlik bilan yoping va uni gidroksidi eritmaning yuzasiga tushiring. Yonish jarayonida kislorod suvga o'tadi va. Reaksiya natijasida shishadagi gidroksidi eritmasi ko'tariladi. Paxta momig'i tez orada chiqib ketadi. Shishani kristalizatorning pastki qismiga ehtiyotkorlik bilan qo'yish kerak. Nazariy jihatdan, shishaning 1/5 qismi to'la bo'lishi kerak, chunki havoda 20,9% kislorod mavjud. Yonish jarayonida kislorod suvga va gidroksidi tomonidan so'rilgan karbonat angidrid CO₂ ga o'tadi. Reaktsiya tenglamasi:
2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O
Amalda, barcha kislorod tugashidan oldin yonish to'xtaydi; kislorodning bir qismi gidroksidi tomonidan so'rilmaydigan uglerod oksidiga o'tadi va havoning bir qismi termal kengayish natijasida shishani tark etadi.
Diqqat! Ushbu tajribalarni o'zingiz takrorlashga urinmang!
