Химични свойства на кислорода. Оксиди - Хипермаркет на знанието

КИСЛОРОД (лат. Oxygenium), O, химичен елемент от VI група на късата форма (16-та група на дългата форма) на периодичната система, принадлежи към халкогените; атомен номер 8, атомна маса 15,9994. Естественият кислород се състои от три изотопа: 16 O (99,757%), 17 O (0,038%) и 18 O (0,205%). Преобладаването на най-леките изотопи 16 O в сместа се дължи на факта, че ядрото на атома 16 O се състои от 8 протона и 8 неутрона. Равният брой протони и неутрони определя високата енергия на тяхното свързване в ядрото и най-голямата стабилност на ядрата 16 O в сравнение с останалите. Изкуствено се получават радиоизотопи с масови числа 12-26.

История справка.Кислородът е получен независимо през 1774 г. от K. Scheele (чрез калциниране на калиеви нитрати KNO 3 и натриев NaNO 3, манганов диоксид MnO 2 и други вещества) и J. Priestley (чрез нагряване на оловен тетроксид Pb 3 O 4 и живачен оксид HgO). По-късно, когато се установява, че кислородът е част от киселините, А. Лавоазие предлага името oxygène (от гръцки όχύς - кисел и γεννάω - раждам, следователно Руско име"кислород").

разпространение в природата.Кислородът е най-често срещаният химичен елемент на Земята: съдържанието на химически свързан кислород в хидросферата е 85,82% (главно под формата на вода), в земната кора - 49% от теглото. Известни са повече от 1400 минерала, които съдържат кислород. Сред тях преобладават минерали, образувани от соли на кислородсъдържащи киселини (най-важните класове са естествени карбонати, естествени силикати, естествени сулфати, естествени фосфати) и скали на тяхна основа (например варовик, мрамор), както и различни естествени оксиди, естествени хидроксиди и скали.скали (например базалт). Молекулярният кислород е 20,95% от обема (23,10% от масата) земна атмосфера. Атмосферният кислород има биологичен произход и се образува в зелени растениясъдържащи хлорофил от вода и въглероден диоксид по време на фотосинтеза. Количеството кислород, отделено от растенията, компенсира количеството кислород, изразходван в процесите на гниене, горене и дишане.

Кислородът - биогенен елемент - е част от най-важните класове естествени органични съединения (протеини, мазнини, нуклеинови киселини, въглехидрати и др.) и част от неорганичните съединения на скелета.

Имоти. Структурата на външната електронна обвивка на кислородния атом 2s 2 2p 4; в съединенията показва степени на окисление -2, -1, рядко +1, +2; Електроотрицателност на Полинг 3,44 (най-електроотрицателният елемент след флуора); атомен радиус 60 pm; радиусът на O 2 йона е -121 pm (координационно число 2). В газообразно, течно и твърдо състояние кислородът съществува под формата на двуатомни O 2 молекули. Молекулите O 2 са парамагнитни. Съществува и алотропна модификация на кислорода - озон, състоящ се от триатомни O 3 молекули.

В основно състояние кислородният атом има четен брой валентни електрони, два от които са несдвоени. Следователно, кислородът, който няма нискоенергиен вакантен d-опбитал, в повечето химични съединениядвувалентен. В зависимост от природата химическа връзкаи вида на кристалната структура на съединението, координационното число на кислорода може да бъде различно: O (атомен кислород), 1 (например O 2, CO 2), 2 (например H 2 O, H 2 O 2 ), 3 (например H 3 O +), 4 (например Be и Zn оксоацетати), 6 (например MgO, CdO), 8 (например Na 2 O, Cs 2 O). Поради малкия радиус на атома, кислородът може да образува силни π връзки с други атоми, например с кислородни атоми (O 2, O 3), въглерод, азот, сяра и фосфор. Следователно за кислорода една двойна връзка (494 kJ/mol) е енергийно по-благоприятна от две прости връзки (146 kJ/mol).

Парамагнетизмът на O 2 молекулите се обяснява с наличието на два несдвоени електрона с паралелни спинове в двойно изродени антисвързващи π* орбитали. Тъй като има четири електрона повече в свързващите орбитали на молекулата, отколкото в разхлабващите орбитали, редът на връзката в O 2 е 2, т.е. връзката между кислородните атоми е двойна. Ако при фотохимично или химическо действие два електрона с противоположни завъртания се появят на една и съща π * орбитала, възниква първото възбудено състояние, разположено с 92 kJ / mol по-високо в енергия от основното състояние. Ако при възбуждане на кислороден атом два електрона заемат две различни π* орбитали и имат противоположни спинове, възниква второ възбудено състояние, чиято енергия е с 155 kJ/mol по-висока от тази на основното състояние. Възбуждането е придружено от увеличаване на междуатомните О-О разстояния: от 120.74 pm в основно състояние до 121.55 pm за първо и до 122.77 pm за второ възбудено състояние, което от своя страна води до отслабване O-O връзкии до повишаване на реактивността на кислорода. И двете възбудени състояния на O 2 молекулата играят важна роля в окислителните реакции в газовата фаза.

Кислородът е газ без цвят, мирис и вкус; t pl -218,3 ° С, t kip -182,9 ° С, плътност на газообразен кислород 1428,97 kg / dm 3 (при 0 ° С и нормално налягане). Течният кислород е бледосиня течност, твърдият кислород е синьо кристално вещество. При 0 °C топлопроводимостта е 24,65-10 -3 W/(mK), моларният топлинен капацитет при постоянно налягане е 29,27 J/(mol K), диелектричната проницаемост на газообразния кислород е 1,000547, а тази на течния кислород е 1,491. Кислородът е слабо разтворим във вода (3,1% кислород по обем при 20°C), лесно разтворим в някои органофлуорни разтворители, като перфлуородекалин (4500% кислород по обем при 0°C). Значително количество кислород се разтваря от благородни метали: сребро, злато и платина. Разтворимостта на газ в разтопено сребро (2200% по обем при 962 ° C) рязко намалява с понижаване на температурата, следователно, когато се охлажда във въздуха, сребърната стопилка "кипи" и се пръска поради интензивното отделяне на разтворен кислород.

Кислородът е силно реактивен, силен окислител: той взаимодейства с повечето прости вещества при нормални условия, главно с образуването на съответните оксиди (много реакции, които протичат бавно при стайна и по-ниски температури, са придружени от експлозия и отделяне на голямо количество топлина при нагряване). Кислородът взаимодейства при нормални условия с водород (образува се вода H 2 O; смесите на кислород с водород са експлозивни - вижте Детониращ газ), при нагряване - със сяра (серен диоксид SO 2 и серен триоксид SO 3), въглерод (въглероден оксид CO , въглероден диоксид CO 2), фосфор (фосфорни оксиди), много метали (метални оксиди), особено лесно с алкални и алкалоземни метали (предимно метални пероксиди и супероксиди, като бариев пероксид BaO 2, калиев супероксид KO 2). Кислородът взаимодейства с азота при температури над 1200 °C или когато е изложен на електрически разряд (образува се азотен оксид NO). Косвено се получават кислородни съединения с ксенон, криптон, халогени, злато и платина. Кислородът не образува химични съединения с хелий, неон и аргон. Течният кислород също е силен окислител: памучната вата, импрегнирана с него, незабавно изгаря при запалване, някои летливи органични вещества са способни на самозапалване, когато са на разстояние няколко метра от отворен съд с течен кислород.

Кислородът образува три йонни форми, всяка от които определя свойствата на отделен клас химични съединения: O 2 - супероксиди (формалното състояние на окисление на кислородния атом е -0,5), O 2 - пероксидни съединения (степента на окисление на кислородният атом е -1, например водороден пероксид H 2 O 2), O 2- - оксиди (степен на окисление на кислородния атом -2). Положителни степени на окисление +1 и +2 кислород проявява съответно във флуоридите О 2 F 2 и OF 2. Кислородните флуориди са нестабилни, те са силни окислители и флуориращи реагенти.

Молекулярният кислород е слаб лиганд и се добавя към някои Fe, Co, Mn, Cu комплекси. Сред такива комплекси най-важен е железният порфирин, който е част от хемоглобина, протеин, който осъществява преноса на кислород в тялото на топлокръвни животни.

Биологична роля. Кислородът, както в свободна форма, така и като част от различни вещества (например ензими оксидаза и оксидоредуктаза), участва във всички окислителни процеси, протичащи в живите организми. В резултат на това в процеса на живот се изразходва голямо количество енергия.

Касова бележка. В индустриален мащаб кислородът се произвежда чрез втечняване и фракционна дестилация на въздух (вижте Разделяне на въздуха в статията), както и чрез електролиза на вода. В лабораторни условия кислородът се получава чрез разлагане чрез нагряване на водороден пероксид (2P 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2), метални оксиди (например живачен оксид: 2HgO \u003d 2Hg + O 2), соли на кислород- съдържащи окислителни киселини (например калиев хлорат : 2KlO 3 \u003d 2KCl + 3O 2, калиев перманганат: 2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2), чрез електролиза на воден разтвор на NaOH. Газообразният кислород се съхранява и транспортира в стоманени бутилки, боядисани в синьо, при налягане 15 и 42 MPa, течният кислород - в метални съдове на Дюар или в специални резервоари.

Приложение. Техническият кислород се използва като окислител в металургията (вижте например Кислородно-конверторния процес), при газопламъчната обработка на метали (вижте например рязане с кислородно гориво), в химическа индустрияв производството на изкуствени течни горива, смазочни масла, азотна и сярна киселини, метанол, амоняк и амонячни торове, метални пероксиди и др. Чистият кислород се използва в кислородни дихателни апарати за Космически кораби, подводници, при изкачване на големи височини, извършване на подводна работа, за медицински цели в медицината (вижте статията Кислородна терапия). Течният кислород се използва като окислител за ракетни горива по време на взривяване. Предлага се водни емулсии на разтвори на газообразен кислород в някои органофлуорни разтворители да се използват като изкуствени кръвни заместители (например перфторан).

Лит.: Saunders N. Oxygen и наелементи от група 16. Oxf., 2003; Дроздов А. А., Зломанов В. П., Мазо Г. Н., Спиридонов Ф. М. Неорганична химия. М., 2004. Т. 2; Шрайвър Д., Аткинс П. Неорганична химия. М., 2004. Т. 1-2.

Кислородът е елемент от главната подгрупа на шеста група, втори период от периодичната система на химичните елементи, с атомен номер 8. Означава се със символа O (лат. Oxygenium). Кислородът е реактивен неметал и е най-лекият елемент от групата на халкогена. Простото вещество кислород (CAS номер: 7782-44-7) при нормални условия е газ без цвят, вкус и мирис, чиято молекула се състои от два кислородни атома (формула O 2), поради което се нарича още диоксиген. Течният кислород има светлосин цвят, а твърдият кислород е светлосини кристали.
Има и други алотропни форми на кислорода, например озон (CAS номер: 10028-15-6) - при нормални условия газът син цвятсъс специфична миризма, чиято молекула се състои от три кислородни атома (формула O 3).

История на откритията

Официално се смята, че кислородът е открит от английския химик Джоузеф Пристли на 1 август 1774 г. чрез разлагане на живачен оксид в херметически затворен съд (Пристли насочва слънчевите лъчи към това съединение с помощта на мощна леща).
2HgO (t) → 2Hg + O 2

Първоначално обаче Пристли не осъзнава, че е открил ново просто вещество, той вярва, че е изолирал една от съставните части на въздуха (и нарича този газ „дефлогистиран въздух“). Пристли съобщава за откритието си на изключителния френски химик Антоан Лавоазие. През 1775 г. А. Лавоазие установява, че кислородът е интегрална частвъздух, киселини и се срещат в много вещества.
Няколко години по-рано (през 1771 г.) шведският химик Карл Шееле получава кислород. Той калцинира селитра със сярна киселина и след това разлага получения азотен оксид. Шееле нарича този газ "огнен въздух" и описва откритието си в книга, публикувана през 1777 г. (именно защото книгата е публикувана по-късно, отколкото Пристли обявява откритието си, последният се смята за откривател на кислорода). Шееле също съобщава за своя опит на Лавоазие.
Важен етап, допринесъл за откриването на кислорода, е работата на френския химик Питър Байен, който публикува работа за окисляването на живака и последващото разлагане на неговия оксид.
Накрая А. Лавоазие най-накрая разбра естеството на получения газ, използвайки информация от Пристли и Шеле. Неговата работа беше от голямо значение, тъй като благодарение на нея теорията за флогистона, която доминираше по това време и възпрепятстваше развитието на химията, беше съборена. Лавоазие провежда експеримент върху изгарянето на различни вещества и опровергава теорията за флогистона, като публикува резултатите за теглото на изгорелите елементи. Теглото на пепелта надвишава първоначалното тегло на елемента, което дава право на Лавоазие да твърди, че по време на горенето, химическа реакция(окисляване) на веществото, във връзка с това се увеличава масата на първоначалното вещество, което опровергава теорията за флогистона.
По този начин заслугата за откриването на кислорода всъщност се споделя от Пристли, Шееле и Лавоазие.

произход на името

Думата кислород (наречена в началото на XIXвек все още „киселинност“), появата му на руски език до известна степен се дължи на М. В. Ломоносов, който въвежда, заедно с други неологизми, думата „киселина“; по този начин думата "кислород", от своя страна, е била калка на термина "кислород" (на френски oxygène), предложен от А. Лавоазие (от други гръцки ὀξύς - "кисел" и γεννάω - "раждам"), което се превежда като „генерираща киселина“, което се свързва с първоначалното му значение - „киселина“, което преди това означаваше оксиди, които се наричат ​​оксиди според съвременната международна номенклатура.

Касова бележка

Понастоящем в промишлеността кислородът се получава от въздуха. Основният промишлен метод за получаване на кислород е криогенната дестилация. Кислородните инсталации, базирани на мембранна технология, също са добре известни и се използват успешно в промишлеността.
В лабораториите се използва промишлен кислород, доставян в стоманени бутилки под налягане около 15 MPa.
Малки количества кислород могат да бъдат получени чрез нагряване на калиев перманганат KMnO 4:
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Използва се и реакцията на каталитично разлагане на водороден пероксид H 2 O 2:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Катализаторът е манганов диоксид (MnO 2) или парче суров зеленчук (съдържат ензими, които ускоряват разграждането на водородния прекис).
Кислородът може да се получи чрез каталитично разлагане на калиев хлорат (бертолетна сол) KClO 3:
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2

Лабораторните методи за получаване на кислород включват метода на електролиза на водни разтвори на основи.

Физични свойства

При нормални условия кислородът е газ без цвят, вкус и мирис.
1 литър от него има маса 1,429 г. Той е малко по-тежък от въздуха. Слабо разтворим във вода (4,9 ml/100g при 0°C, 2,09 ml/100g при 50°C) и алкохол (2,78 ml/100g при 25°C). Разтваря се добре в разтопено сребро (22 обема O 2 в 1 обем Ag при 961 ° C). Той е парамагнитен.
При нагряване на газообразния кислород настъпва неговата обратима дисоциация на атоми: при 2000 °C - 0,03%, при 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99,5%.
Течният кислород (точка на кипене −182,98 °C) е бледосиня течност.
Твърд кислород (точка на топене -218,79 ° C) - сини кристали.

Химичният елемент кислород може да съществува под формата на две алотропни модификации, т.е. образува две прости вещества. И двете вещества имат молекулярна структура. Един от тях има формула O 2 и се нарича кислород, т.е. същото като името на химичния елемент, с който се образува.

Друго просто вещество, образувано от кислород, се нарича озон. Озонът, за разлика от кислорода, се състои от триатомни молекули, т.е. има формула O 3 .
Тъй като основната и най-разпространена форма на кислород е молекулярният кислород O 2, първо ще го разгледаме Химични свойства.

Химичният елемент кислород е на второ място по електроотрицателност сред всички елементи и отстъпва само на флуора. В тази връзка е логично да се предположи високата активност на кислорода и наличието на почти изключително окислителни свойства в него. Всъщност списъкът от прости и сложни вещества, с които кислородът може да реагира, е огромен. Все пак трябва да се отбележи, че тъй като в молекулата на кислорода има силна двойна връзка, повечето реакции с кислород изискват използването на топлина. Най-често е необходимо силно нагряване в самото начало на реакцията (запалване), след което много реакции протичат независимо без подаване на топлина отвън.

Сред простите вещества само благородните метали (Ag, Pt, Au), халогените и инертните газове не се окисляват от кислород.

Сярата изгаря в кислород, за да образува серен диоксид:

Фосфорът, в зависимост от излишъка или липсата на кислород, може да образува както фосфорен (V) оксид, така и фосфорен (III) оксид:

Взаимодействието на кислорода с азота протича при изключително тежки условия, тъй като енергиите на свързване в молекулите на кислорода и особено на азота са много високи. Високата електроотрицателност на двата елемента също допринася за сложността на реакцията. Реакцията започва само при температури над 2000 o C и е обратима:

Не всички прости веществареагирайки с кислорода, образувайки оксиди. Така например натрият, изгаряйки в кислород, образува пероксид:

и калият е супероксид:

Най-често, когато сложни вещества се изгарят в кислород, се образува смес от оксиди на елементите, образували първоначалното вещество. Например:

Въпреки това, когато азотсъдържащите органични вещества се изгарят в кислород, вместо азотен оксид се образува молекулярен азот N2. Например:

Когато хлорните производни се изгарят в кислород, вместо хлорни оксиди се образува хлороводород:

Химични свойства на сярата

Сярата като химичен елемент може да съществува в няколко алотропни модификации. Разграничаване на ромбична, моноклинна и пластична сяра. Моноклинната сяра може да се получи чрез бавно охлаждане на ромбична сярна стопилка, докато пластмасата, напротив, се получава чрез рязко охлаждане на сярна стопилка, която преди това е била доведена до кипене. Пластмасовата сяра има рядко свойство на еластичност за неорганичните вещества - тя е в състояние обратимо да се разтяга под действието на външна сила, връщайки се в първоначалната си форма, когато този ефект бъде прекратен. Ромбичната сяра е най-стабилна при нормални условия и всички други алотропни модификации преминават в нея с времето.

Ромбичните молекули на сярата се състоят от осем атома, т.е. неговата формула може да бъде записана като S 8 . Въпреки това, тъй като химичните свойства на всички модификации са доста сходни, за да не се затруднява писането на реакционните уравнения, всяка сяра просто се обозначава със символа S.

Сярата може да взаимодейства както с прости, така и със сложни вещества. При химични реакции той проявява както окислителни, така и редуциращи свойства.

Окислителните свойства на сярата се проявяват, когато тя взаимодейства с метали, както и с неметали, образувани от атоми на по-малко електроотрицателен елемент (водород, въглерод, фосфор):

Като редуциращ агент сярата действа при взаимодействие с неметали, образувани от повече електроотрицателни елементи (кислород, халогени), както и сложни вещества с изразена окислителна функция, например концентрирана сярна и азотна киселина:

Сярата също взаимодейства по време на кипене с концентрирани водни разтвори на основи. Взаимодействието протича според типа диспропорционалност, т.е. сярата едновременно понижава и повишава степента на окисление.

Един от основни елементина нашата планета е кислород. Химичните свойства на това вещество му позволяват да участва в биологични процеси, а повишената активност прави кислорода важен участник във всички известни химични реакции. В свободно състояние това вещество присъства в атмосферата. В свързано състояние кислородът е част от минерали, скали и сложни вещества, които изграждат различни живи организми. Общото количество кислород на Земята се оценява на 47% от общата маса на нашата планета.

Обозначаване на кислород

В периодичната система кислородът заема осмата клетка на тази таблица. Международното му име е oxygenium. В химическите записи се обозначава с латинската буква "О". В естествената среда атомарният кислород не се среща, неговите частици се комбинират, за да образуват сдвоени газови молекули, чието молекулно тегло е 32 g / mol.

Въздух и кислород

Въздухът е смес от няколко често срещани газа на Земята. Най-много във въздушната маса на азота - 78,2% обемни и 75,5% тегловни. Кислородът заема едва второ място по обем - 20,9%, а по маса - 23,2%. Третото място е отредено на благородните газове. Останалите примеси - въглероден диоксид, водна пара, прах и др. - заемат само части от процента от общата въздушна маса.

Цялата маса на естествения кислород е смес от три изотопа - 16 O, 17 O, 18 O. Процентът на тези изотопи в общата маса на кислорода е съответно 99,76%, 0,04% и 0,2%.

Физични и химични свойства на кислорода

Един литър въздух при нормални условия тежи 1,293 г. Когато температурата падне до -140⁰С, въздухът се превръща в безцветна прозрачна течност. Въпреки ниската точка на кипене може да се съхранява въздух течно състояниедори при стайна температура. За да направите това, течността трябва да се постави в така наречения съд на Дюар. Потапянето в течен кислород коренно се променя редовни имотиелементи.

Кислородът се разтваря във вода, макар и в малки количества - морската вода съдържа 3-5% кислород. Но дори такова малко количество от този газ постави основата за съществуването на риби, миди и различни морски организми, които получават кислород от водата, за да поддържат собствените си процеси за поддържане на живота.

Структурата на кислородния атом

Описаните свойства на кислорода се обясняват предимно с вътрешната структура на този елемент.

Кислородът принадлежи към основната подгрупа на шестата група елементи на периодичната система. Във външния електронен облак на елемента има шест електрона, четири от които заемат p-орбитали, а останалите два са разположени в s-орбитали. Такива вътрешна структурапричинява големи енергийни разходи, насочени към разрушаване на електронни връзки - за кислородния атом е по-лесно да заеме два липсващи електрона на външна орбитала, отколкото да се откаже от своите шест. Следователно ковалентността на кислорода в повечето случаи е равна на две. Благодарение на два свободни електрона, кислородът лесно образува двуатомни молекули, които се характеризират с висока якост на връзката. Само при приложена енергия над 498 J/mol молекулите се разпадат и се образува атомарен кислород. Химичните свойства на този елемент му позволяват да реагира с всички известни вещества, с изключение на хелий, неон и аргон. Скоростта на взаимодействие зависи от температурата на реакцията и от природата на веществото.

Химични свойства на кислорода

ОТ различни веществакислородът влиза в реакции на образуване на оксиди и тези реакции са характерни както за металите, така и за неметалите. Кислородните съединения с металите се наричат ​​основни оксиди - класически примери са магнезиевият оксид и калциевият оксид. Взаимодействието на металните оксиди с водата води до образуването на хидроксиди, потвърждаващи активните химични свойства на кислорода. С неметалите това вещество образува киселинни оксиди - например серен триоксид SO 3. Когато този елемент взаимодейства с вода, се получава сярна киселина.

Химическа активност

Кислородът взаимодейства директно с по-голямата част от елементите. Изключение правят златото, халогените и платината. Взаимодействието на кислорода с някои вещества се ускорява значително в присъствието на катализатори. Например, смес от водород и кислород реагира в присъствието на платина дори при стайна температура. С оглушителен взрив сместа се превръща в обикновена вода, важна част от която е кислородът. Химичните свойства и високата активност на елемента обясняват отделянето на голямо количество светлина и топлина, така че химичните реакции с кислород често се наричат ​​изгаряне.

Изгарянето в чист кислород е много по-интензивно, отколкото във въздуха, въпреки че количеството топлина, отделена по време на реакцията, ще бъде приблизително същото, но процесът протича много по-бързо поради липсата на азот и температурата на горене става по-висока.

Получаване на кислород

През 1774 г. английският учен Д. Пристли изолира неизвестен газ от реакцията на разлагане на живачен оксид. Но ученият не свързва отделящия се газ с вече известното вещество, което е част от въздуха. Само няколко години по-късно учи великият Лавоазие физикохимични свойствакислород, получен в тази реакция, и доказа своята идентичност с газа, който е част от въздуха. AT модерен святкислородът се получава от въздуха. В лабораториите използвам промишлен кислород, който се доставя в бутилки при налягане около 15 MPa. Чист кислород може да се получи и в лаборатория, стандартният метод за получаването му е термично разлагане на калиев перманганат, което протича по формулата:

Получаване на озон

Ако електричеството премине през кислород или въздух, тогава в атмосферата ще се появи характерна миризма, предвещаваща появата на ново вещество - озон. Озонът може да се получи и от химически чист кислород. Образуването на това вещество може да се изрази с формулата:

Тази реакция не може да протече самостоятелно - за нейното успешно завършване е необходима външна енергия. Но обратната трансформация на озона в кислород става спонтанно. Химичните свойства на кислорода и озона се различават по много начини. Озонът се различава от кислорода по плътност, точка на топене и точка на кипене. При нормални условия този газ е син на цвят и има характерна миризма. Озонът има по-висока електропроводимост и е по-разтворим във вода от кислорода. Химичните свойства на озона се обясняват с процеса на неговото разпадане - когато молекула от това вещество се разлага, се образува двуатомна молекула кислород плюс един свободен атом от този елемент, който агресивно реагира с други вещества. Например, известна е реакцията на взаимодействие на озон и кислород: 6Ag + O 3 \u003d 3Ag 2 O

Но обикновеният кислород не се свързва със среброто дори при високи температури.

В природата активното разпадане на озона е изпълнено с образуването на така наречените озонови дупки, които застрашават жизнените процеси на нашата планета.

Може би сред всички известни химически елементи кислородът заема водеща роля, защото без него появата на живот на нашата планета просто би била невъзможна. Кислородът е най-разпространеният химичен елемент на Земята, който представлява 49% от общата маса земната кора. Той също така е част от земната атмосфера, състава на водата и състава на повече от 1400 различни минерала, като базалт, мрамор, силикат, силициев диоксид и др. Приблизително 50-80% от общата маса на тъканите, както животински, така и растения, се състои от кислород. И, разбира се, ролята му за дишането на всички живи същества е добре известна.

История на откриването на кислорода

Хората не разбраха веднага природата на кислорода, въпреки че първите предположения, че някакъв химичен елемент е основата на въздуха, се появиха още през 8 век. Но в това далечно време не е имало нито подходящи технически средства за неговото изследване, нито възможност да се докаже съществуването на кислород като газ, отговорен, наред с други неща, за процесите на горене.

Откриването на кислорода става само хилядолетие по-късно, през 18 век, благодарение на съвместна работаняколко учени.

• През 1771 г. шведският химик Карл Шееле експериментално изследва състава на въздуха и установява, че въздухът се състои от два основни газа: единият от тези газове е азот, а вторият е самият кислород, въпреки че по това време самото име „кислород“ е имало още не се появи в науката..
• През 1775 г. френският учен А. Лувазие дава името на открития от Шеле газ - кислород, което също е кислород на латински, самата дума "кислород" означава "произвеждащ киселини".
• Година преди официалния "имен ден на кислорода", през 1774 г., английският химик Пристли за първи път получава чист кислород чрез разлагане на живачен оксид. Неговите експерименти затвърждават откритието на Шееле. Между другото, самият Шееле също се опита да получи чист кислород чрез нагряване на селитра, но не успя.
• Повече от век по-късно, през 1898 г., английският физик Джоузеф Томпсън за първи път накара обществеността да мисли, че запасите от кислород могат да свършат поради интензивните емисии на въглероден диоксид в атмосферата.
• През същата година руският биолог Климент Тимирязев, изследовател, открива свойството на растенията да отделят кислород.

Въпреки че растенията отделят кислород в атмосферата, проблемът, поставен от Томпсън за възможна липса на кислород в бъдеще, остава актуален в наше време, особено във връзка с интензивното обезлесяване (доставчици на кислород), замърсяването околен свят, изгаряне на отпадъци и други. Повече за това писахме в предишен брой. проблемите на околната средамодерност.

Значението на кислорода в природата

Именно наличието на кислород, комбиниран с вода, доведе до факта, че животът на нашата планета стана възможен. Както отбелязахме по-горе, основните доставчици на този уникален газ са различни растения, включително най-голямото количество кислород, отделено от подводните водорасли. Те произвеждат кислород и някои видове бактерии. Кислородът в горните слоеве на атмосферата образува озонов слой, който предпазва всички жители на Земята от вредното ултравиолетово слънчево лъчение.

Структурата на молекулата на кислорода

Молекулата на кислорода се състои от два атома, химическата формула е O 2. Как се образува кислородна молекула? Механизмът на неговото образуване е неполярен, с други думи, поради социализацията на всеки атом от електрон. Връзката между молекулите на кислорода също е ковалентна и неполярна, но е двойна, тъй като всеки от кислородните атоми има два несдвоени електрона на външно ниво.

Ето как изглежда молекулата на кислорода, поради своите характеристики тя е много стабилна. За мнозина с нейното участие са необходими специални условия: отопление, високо налягане, използване на катализатори.

Физични свойства на кислорода

• На първо място, кислородът е газ, който съставлява 21% от въздуха.
• Кислородът няма нито цвят, нито вкус, нито мирис.
• Може да се разтвори в органична материя, се абсорбират от въглища и прахове.
• - Точката на кипене на кислорода е -183 С.
• Плътността на кислорода е 0,0014 g / cm3

Химични свойства на кислорода

Основното химическо свойство на кислорода е, разбира се, неговата поддръжка за горене. Тоест във вакуум, където няма кислород, огънят не е възможен. Ако обаче тлееща факла се спусне в чист кислород, тогава тя ще светне с нова сила. Изгарянето на различни вещества е окислително-възстановителен химичен процес, при който кислородът играе ролята на окислител. Окислителите са вещества, които "отнемат" електрони от редуциращи вещества. Отлично окислителни свойствакислород се дължи на външната му електронна обвивка.

Валентната обвивка на кислорода е разположена близо до ядрото и в резултат на това ядрото привлича електрони към себе си. Кислородът също се нарежда на второ място след флуора по скалата за електроотрицателност на Полинг, поради тази причина, влизайки в химични реакции с всички други елементи (с изключение на флуора), кислородът действа като отрицателен окислител. И само като реагира с флуор, кислородът има положителен окислителен ефект.

И тъй като кислородът е вторият най-мощен окислител сред всички химични елементи на периодичната таблица, това определя и неговите химични свойства.

Получаване на кислород

За получаване на кислород в лабораторни условия се използва методът на термична обработка на пероксиди или соли на киселинни киселини. Под действието на висока температура те се разлагат с отделяне на чист кислород. Кислородът може да се получи и с помощта на водороден пероксид, дори 3% разтвор на пероксид моментално се разлага под действието на катализатор, освобождавайки кислород.

2KC l O 3 \u003d 2KC l + 3O 2 - така изглежда химическата реакция за получаване на кислород.

Също така в промишлеността електролизата на водата се използва като друг начин за производство на кислород, по време на който водните молекули се разлагат и отново се освобождава чист кислород.

Използването на кислород в промишлеността

В индустрията кислородът се използва активно в области като:

• Металургия (при заваряване и рязане на метали).
• Лекарството.
• Селско стопанство.
• Като ракетно гориво.
• За пречистване и дезинфекция на вода.
• Синтез на някои химични съединения, включително експлозиви.

Видео за кислород

И в заключение образователно видеоотносно кислорода.