На собна температура, хемиската активност на кислородот. Историја на откривање. Оксидација

Хемиски својства на кислородот. Оксиди

Овој параграф зборува за:

> за реакциите на кислородот со едноставни и комплексни супстанции;
> за реакциите на соединенија;
> за соединенијата наречени оксиди.

Хемиските својства на секоја супстанција се манифестираат во хемиски реакциисо негово учество.

Кислородот е еден од најактивните неметали. Но, во нормални услови реагира со малку супстанции. Неговата реактивност значително се зголемува со зголемување на температурата.

Реакции на кислород со едноставни материи.

Кислородреагира, по правило, кога се загрева, со повеќето неметали и речиси со сите метали.

Реакција со јаглен (јаглерод). Познато е дека јагленот загреан во воздух на висока температура се запали. Ова укажува на хемиска реакција на супстанцијата со кислород. Топлината ослободена за време на овој процес се користи, на пример, за загревање куќи во руралните области.

Главниот производ на согорувањето на јагленот е јаглерод диоксид. Неговиот хемиска формула- CO 2 . Јагленот е мешавина од многу супстанции. Масовната фракција на јаглерод во него надминува 80%. Претпоставувајќи дека јагленот се состои само од јаглеродни атоми, ја пишуваме соодветната хемиска равенка:

т
C + O 2 = CO 2.

Јаглеродот формира едноставни материи - графит и дијамант. Тие имаат заедничко име - јаглерод - и реагираат со кислород кога се загреваат според даденото хемиска равенка 1 .

Реакциите во кои една супстанција се формира од повеќе супстанции се нарекуваат реакции на соединенија.

Реакција со сулфур.

Оваа хемиска трансформација се случува кога секој запали кибрит; сулфурот е дел од неговата глава. Во лабораторија, реакцијата на сулфур со кислород се врши во аспиратор. Мала количина на сулфур ( светло жолт правили кристали) се загреваат во железна лажица. Супстанцијапрво се топи, а потоа се запали како резултат на интеракција со кислородот во воздухот и гори со едвај забележлив син пламен (сл. 56, б). Се појавува лут мирис на производот од реакцијата - сулфур диоксид (овој мирис го мирисаме во моментот кога ќе се запали кибрит). Хемиска формуласулфур диоксид е SO 2, а равенката на реакцијата е
т
S + O 2 = SO 2.

Ориз. 56. Сулфур (а) и неговото согорување во воздух (б) и во кислород (в)

1 Во случај на недоволно кислород, се формира друго Јаглерод соединение со Кислород- јаглерод моноксид
т
CO: 2C + O 2 = 2CO.

Ориз. 57. Црвен фосфор (а) и негово согорување во воздух (б) и во кислород (в)

Ако лажица со запален сулфур се стави во сад со кислород, тогаш сулфурот ќе изгори со посветлен пламен отколку во воздухот (сл. 56, в). Ова може да се објасни со фактот дека има повеќе молекули на O 2 во чистиот кислород отколку во воздухот.

Реакција со фосфор. Фосфорот, како сулфурот, гори поинтензивно во кислородот отколку во воздухот (сл. 57). Производот од реакцијата е бел солидна- фосфор(\/) оксид (неговите мали честички формираат чад):
т
P + O 2 -> P 2 0 5 .

Претворете го дијаграмот на реакцијата во хемиска равенка.

Реакција со магнезиум.

Претходно оваа реакција беше користена фотографида се создаде силно осветлување („магнезиум блиц“) при фотографирање. ВО хемиска лабораторијаСоодветниот експеримент се изведува на следниов начин. Со метална пинцета земете ја лентата од магнезиум и запалете ја на воздух. Магнезиумот гори со блескав бел пламен (Слика 58, б); Не можете да го погледнете! Од реакцијата се добива бела цврста материја. Ова е соединение на магнезиум со кислород; неговото име е магнезиум оксид.

Ориз. 58. Магнезиум (а) и негово согорување во воздух (б)

Напишете равенка за реакција на магнезиум со кислород.

Реакции на кислород со сложени супстанции. Кислородот може да комуницира со некои соединенија што содржат кислород. На пример, јаглерод моноксид CO согорува во воздухот за да формира јаглерод диоксид:

т
2CO + O 2 = 2C0 2.

Ние спроведуваме многу реакции на кислород со сложени супстанции во Секојдневниот живот, согорување на природен гас (метан), алкохол, дрво, хартија, керозин итн. Кога тие горат, се формира јаглерод диоксид и водена пареа:
т
CH4 + 20 2 = CO 2 + 2H2O;
метанот
т
C 2 H 5 OH + 30 2 = 2C0 2 + 3H 2 O.
алкохол

Оксиди.

Производите од сите реакции дискутирани во параграфот се бинарни соединенија на елементи со кислород.

Соединението формирано од два елементи, од кои едниот е кислород, се нарекува оксид.

Општата формула на оксидите е EnOm.

Секој оксид има хемиско име, а некои се исто така традиционални или тривијални 1 имиња (Табела 4). Хемиското име на оксидот се состои од два збора. Првиот збор е името на соодветниот елемент, а вториот е зборот „оксид“. Ако некој елемент има променлива валентност, може да формира неколку оксиди. Нивните имиња треба да бидат различни. За да го направите ова, по името на елементот, означете ја (без вовлекување) во римски бројки во загради вредноста на неговата валентност во оксидот. Пример за такво сложено име е оксидот на купрум(II) (се изговара купум-два-оксид).

Табела 4

1 Терминот доаѓа од латинскиот збор trivialis - обичен.

заклучоци

Кислородот е хемиски активна супстанција. Тој е во интеракција со повеќето едноставни, како и сложени супстанции. Производите од таквите реакции се соединенија на елементи со кислород - оксиди.

Реакциите во кои една супстанција се формира од повеќе супстанции се нарекуваат реакции на соединенија.

?
135. Како се разликуваат реакциите на соединение и разложување?

136. Претвори ги шемите на реакција во хемиски равенки:

а) Li + O 2 -> Li 2 O;
N2 + O 2 -> НЕ;

б) SO2 + O2 -> SO3;
CrO + O 2 -> Cr 2 O 3.

137. Изберете од дадените формули оние што одговараат на оксидите:

O 2, NaOH, H 2 O, HCI, I 2 O 5, FeO.

138. Наведете хемиски имиња на оксидите со следните формули:

НЕ, Ti 2 O 3, Cu 2 O, MnO 2, CI 2 O 7, V 2 O 5, CrO 3.

Имајте предвид дека елементите што ги формираат овие оксиди имаат променлива валентност.

139. Запиши ги формулите: a) plumbum(I\/) оксид; б) хром(III) оксид;
в) хлор(I) оксид; г) азот(I\/) оксид; д) осмиум(\/III) оксид.

140. Дополни ги формулите на едноставни материи во шемите на реакција и состави хемиски равенки:

а) ... + ... -> CaO;

б) НЕ + ... -> НЕ 2; ... + ... -> Како 2 O 3 ; Mn 2 O 3 + ... -> MnO 2.

141. Напишете ги равенките на реакцијата со помош на кои можете да извршите такви „синџири“ на трансформации, т.е., да добиете секунда од првата супстанција, а трета од втората:

а) C -> CO -> CO 2;
б) P -> P 2 0 3 -> P 2 0 5 ;
в) Cu -> Cu 2 O -> CuO.

142.. Запишете ги равенките за реакциите кои настануваат кога ацетон (CH 3) 2 CO и етер (C 2 H 5) 2 O горат во воздухот. Производите од секоја реакција се јаглерод диоксид и вода.

143. Масовниот удел на кислородот во ЕО 2 оксид е 26%. Идентификувајте го елементот Е.

144. Две колби се полнат со кислород. Откако ќе се затворат, во едната колба се согорува вишокот магнезиум, а во другата вишокот сулфур. Во која колба е формиран вакуум? Објаснете го вашиот одговор.

Popel P. P., Kryklya L. S., Хемија: Пидрух. за 7 одделение загалносвит. навч. затворање - К.: ВЦ „Академија“, 2008. - 136 стр.: ил.

Содржина на лекцијата преглед на лекцијата и придружна рамка за презентација на лекцијата интерактивни технологииакцелераторски наставни методи Вежбајте тестови, тестирање онлајн задачи и вежби работилници за домашни задачи и прашања за обука за дискусии на час Илустрации видео и аудио материјали фотографии, слики, графикони, табели, дијаграми, стрипови, параболи, изреки, крстозбори, анегдоти, шеги, цитати Додатоци апстракти измамник листови совети за љубопитни статии (MAN) литература основни и дополнителен речник на термини Подобрување на учебниците и лекциите корекција на грешки во учебникот, замена на застарените знаења со нови Само за наставници календарски планови програми за учењенасоки

Содржината на статијата

КИСЛОРОД, O (оксигениум), хемиски елемент од подгрупата VIA на периодниот систем на елементи: O, S, Se, Te, Po - член на семејството на халкогени. Ова е најчестиот елемент во природата; неговата содржина во атмосферата на Земјата е 21% (вол.), во земјината кораво форма на врски прибл. 50% (тежина) и во хидросферата 88,8% (тежина).

Кислородот е неопходен за постоење на живот на земјата: животните и растенијата консумираат кислород за време на дишењето, а растенијата ослободуваат кислород преку фотосинтеза. Живата материја содржи врзан кислород не само во телесните течности (во крвните клетки итн.), туку и во јаглехидратите (шеќер, целулоза, скроб, гликоген), масти и протеини. Глините, карпите, се состојат од силикати и други неоргански соединенија што содржат кислород како што се оксиди, хидроксиди, карбонати, сулфати и нитрати.

Историска референца.

Првите информации за кислородот станаа познати во Европа од кинеските ракописи од 8 век. На почетокот на 16 век. Леонардо да Винчи објави податоци поврзани со хемијата на кислородот, сè уште не знаејќи дека кислородот е елемент. Реакциите за додавање кислород се опишани во научни трудови S. Geils (1731) и P. Bayen (1774). Истражувањето на K. Scheele во 1771–1773 година за интеракцијата на металите и фосфорот со кислородот заслужува посебно внимание. Џ. Пристли го пријавил откривањето на кислородот како елемент во 1774 година, неколку месеци по извештајот на Бајен за реакциите со воздухот. Името оксигениум („кислород“) му било дадено на овој елемент кратко време по неговото откритие од Пристли и доаѓа од грчките зборови што значат „производител на киселина“; ова се должи на заблудата дека кислородот е присутен во сите киселини. Објаснувањето за улогата на кислородот во процесите на дишење и согорување, сепак, припаѓа на А. Лавоазие (1777).

Структурата на атомот.

Секој природен атом на кислород содржи 8 протони во јадрото, но бројот на неутрони може да биде 8, 9 или 10. Најчестиот од трите изотопи на кислород (99,76%) е 16 8 O (8 протони и 8 неутрони) . Содржината на друг изотоп, 18 8 O (8 протони и 10 неутрони), е само 0,2%. Овој изотоп се користи како ознака или за идентификација на одредени молекули, како и за спроведување биохемиски и медицинско-хемиски студии (метод за проучување на нерадиоактивни траги). Третиот нерадиоактивен кислороден изотоп 17 8 O (0,04%) содржи 9 неутрони и има масен број 17. Откако масата на јаглеродниот изотоп 12 6 C беше усвоена од Меѓународната комисија како стандардна атомска маса во 1961 година, Просечна тежина атомска масакислород стана еднаков на 15,9994. До 1961 година, хемичарите сметаа дека стандардната единица за атомска маса е атомската маса на кислород, која се претпоставува дека е 16.000 за мешавина од три природни изотопи на кислород. Физичарите го зеле масениот број на изотопот на кислородот 16 8 O како стандардна единица за атомска маса, така што на физичката скала просечната атомска маса на кислород била 16,0044.

Атомот на кислород има 8 електрони, со 2 електрони на внатрешно ниво и 6 електрони на надворешно ниво. Затоа, во хемиските реакции, кислородот може да прифати до два електрони од донаторите, градејќи ја својата надворешна обвивка до 8 електрони и формирајќи вишок негативен полнеж.

Молекуларен кислород.

Како и повеќето други елементи, чии атоми немаат 1-2 електрони за да ја завршат надворешната обвивка од 8 електрони, кислородот формира двоатомска молекула. Овој процес ослободува многу енергија (~ 490 kJ/mol) и, соодветно, истото количество енергија мора да се потроши за обратен процес на дисоцијација на молекулата во атоми. Јачината на врската O-O е толку висока што на 2300 ° C само 1% од молекулите на кислород се дисоцираат во атоми. (Забележително е дека за време на формирањето на молекулата на азот N2, јачината на N–N врската е уште поголема, ~ 710 kJ/mol.)

Електронска структура.

ВО електронска структурамолекулата на кислородот не е реализирана, како што може да се очекува, распределбата на електроните во октет околу секој атом, но има неспарени електрони, а кислородот покажува својства типични за таква структура (на пример, тој е во интеракција со магнетно поле, се парамагнетни).

Реакции.

Под соодветни услови, молекуларниот кислород реагира со речиси секој елемент освен со благородните гасови. Меѓутоа, во собни услови, само најактивните елементи реагираат со кислород доволно брзо. Многу е веројатно дека повеќето реакции се случуваат само по дисоцијација на кислородот во атомите, а дисоцијацијата се случува само на многу високи температури. Сепак, катализаторите или другите супстанции во системот за реакција може да ја поттикнат дисоцијацијата на O2. Познато е дека алкалните (Li, Na, K) и алкалните земјени метали (Ca, Sr, Ba) реагираат со молекуларен кислород за да формираат пероксиди:

Прием и апликација.

Поради присуството на слободен кислород во атмосферата, најмногу ефективен методнеговото извлекување е втечнување на воздухот од кој се отстрануваат нечистотиите, CO 2, прашината итн. хемиски и физички методи. Цикличниот процес вклучува компресија, ладење и проширување, што доведува до втечнување на воздухот. Со бавно зголемување на температурата (метод на фракционална дестилација), прво испаруваат благородните гасови (најтешките за втечнување) од течниот воздух, потоа азот, а останува течниот кислород. Како резултат на тоа, течниот кислород содржи траги од благородни гасови и релативно голем процент на азот. За многу апликации овие нечистотии не се проблем. Меѓутоа, за да се добие кислород со екстремна чистота, процесот на дестилација мора да се повтори. Кислородот се складира во резервоари и цилиндри. Се користи во големи количини како оксидатор за керозин и други горива во ракети и вселенски летала. Челичната индустрија користи кислороден гас за да дува низ стопеното железо користејќи го методот Бесемер за брзо и ефикасно отстранување на нечистотиите C, S и P. Кислородната експлозија произведува челик побрзо и поквалитетно од експлозијата со воздух. Кислородот се користи и за заварување и сечење метали (оксиацетиленски пламен). Кислородот се користи и во медицината, на пример, за збогатување на респираторната средина на пациентите со отежнато дишење. Кислородот може да се добие на различни начини хемиски методи, а некои од нив се користат за добивање на мали количини чист кислород во лабораториската пракса.

Електролиза.

Еден од методите за производство на кислород е електролиза на вода која содржи мали додатоци на NaOH или H 2 SO 4 како катализатор: 2H 2 O ® 2H 2 + O 2. Во овој случај, се формираат мали водородни нечистотии. Со помош на уред за испуштање, трагите од водород во мешавината на гас повторно се претвораат во вода, чии пареи се отстрануваат со замрзнување или адсорпција.

Термичка дисоцијација.

Важен лабораториски метод за производство на кислород, предложен од J. Priestley, е термичкото разложување на оксидите на тешките метали: 2HgO ® 2Hg + O 2 . За да го направи ова, Пристли ги фокусирал сончевите зраци на прав од жива оксид. Познати лабораториски методе исто така термичка дисоцијација на оксо соли, на пример калиум хлорат во присуство на катализатор - манган диоксид:

Манган диоксидот, додаден во мали количини пред калцинирањето, овозможува одржување на потребната температура и стапката на дисоцијација, а самиот MnO 2 не се менува во текот на процесот.

Се користат и методи за термичко распаѓање на нитрати:

како и пероксиди на некои активни метали, на пример:

2BaO 2 ® 2BaO + O 2

Последниот метод своевремено беше широко користен за извлекување на кислород од атмосферата и се состоеше од загревање на BaO во воздух додека не се формира BaO 2, проследено со термичко распаѓање на пероксидот. Методот на термичко распаѓање останува важен за производство на водород пероксид.

НЕКОИ ФИЗИЧКИ СВОЈСТВА НА КИСИЛОРОТ
Атомски број	8
Атомска маса	15,9994
Точка на топење, °C	–218,4
Точка на вриење, °C	–183,0
Густина
тврдо, g/cm 3 (на т pl)	1,27
течност g/cm 3 (на ткип)	1,14
гасовити, g/dm 3 (на 0°C)	1,429
воздушен роднина	1,105
критична a, g/cm 3	0,430
Критична температура a, °C	–118,8
Критички притисок a, atm	49,7
Растворливост, cm 3 /100 ml растворувач
во вода (0°C)	4,89
во вода (100°C)	1,7
во алкохол (25°C)	2,78
Радиус, Å	0,74
ковалентен	0,66
јонски (O 2-)	1,40
Потенцијал за јонизација, В
прво	13,614
второ	35,146
Електронегативност (F=4)	3,5
a Температура и притисок при кои густината на гасот и течноста се исти.

Физички својства.

Кислородот во нормални услови е гас без боја, мирис и вкус. Течниот кислород има бледо сина боја. Цврстиот кислород постои во најмалку три кристални модификации. Кислородниот гас е растворлив во вода и веројатно формира слаби соединенија како што се O2HH2O, а можеби и O2H2H2O.

Хемиски својства.

Како што веќе беше споменато, хемиската активност на кислородот е одредена од неговата способност да се дисоцира во атоми на О, кои се многу реактивни. Само најактивните метали и минерали реагираат со O 2 со висока стапка на ниски температури. Најактивните алкални (IA подгрупи) и некои земјеноалкални (IIA подгрупи) метали формираат пероксиди како NaO 2 и BaO 2 со O 2 . Другите елементи и соединенија реагираат само со производот на дисоцијација О2. Под соодветни услови, сите елементи, со исклучок на благородните гасови и металите Pt, Ag, Au, реагираат со кислород. Овие метали формираат и оксиди, но кога посебни услови.

Електронската структура на кислородот (1s 2 2s 2 2p 4) е таква што на атомот O треба да формира стабилен надворешен електронска обвивкадва електрони до надворешното ниво, формирајќи O 2– јон. Во оксиди алкални металисе формира претежно јонска врска. Може да се претпостави дека електроните на овие метали се речиси целосно привлечени кон кислородот. Во оксидите на помалку активни метали и неметали, преносот на електрони е нецелосен, а густината на негативното полнење на кислородот е помалку изразена, така што врската е помалку јонска или повеќе ковалентна.

Кога металите се оксидираат со кислород, се ослободува топлина, чија големина е во корелација со јачината на врската M–O. При оксидацијата на некои неметали се апсорбира топлина, што укажува на нивните послаби врски со кислородот. Таквите оксиди се термички нестабилни (или помалку стабилни од оксидите со јонски врски) и често се многу реактивни. Табелата ги прикажува за споредба енталпиите на формирање на оксидите на најтипичните метали, преодни металии неметали, елементи од подгрупите А- и Б (знакот минус значи ослободување на топлина).

Може да се извлечат неколку општи заклучоци за својствата на оксидите:

1. Температурите на топење на оксидите на алкалните метали се намалуваат со зголемување на атомскиот радиус на металот; Значи, т pl (Cs 2 O) t pl (Na 2 O). Оксидите во кои преовладува јонската врска имаат повисоки точки на топење од точките на топење на ковалентни оксиди: т pl (Na 2 O) > т pl (SO 2).

2. Оксидите на реактивни метали (IA–IIIA подгрупи) се термички постабилни од оксидите на преодните метали и неметалите. Оксидите на тешките метали во највисока состојба на оксидација при термичка дисоцијација формираат оксиди со пониски состојби на оксидација (на пример, 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0.5O 2 ® 2Hg 0 + O 2). Таквите оксиди во високи оксидациски состојби можат да бидат добри оксидирачки агенси.

3. Најактивните метали реагираат со молекуларен кислород при покачени температури за да формираат пероксиди:

Sr + O 2 ® SrO 2 .

4. Оксидите на активните метали формираат безбојни раствори, додека оксидите на повеќето преодни метали се обоени и практично нерастворливи. Водните раствори на метални оксиди покажуваат основни својства и се хидроксиди кои содржат OH групи, а неметалните оксиди во водените раствори формираат киселини што го содржат јонот H +.

5. Металите и неметалите од А-подгрупите формираат оксиди со состојба на оксидација што одговара на бројот на групата, на пример, Na, Be и B формираат Na 1 2 O, Be II O и B 2 III O 3, и не- метали IVA–VIIA од подгрупите C, N, S, Cl формираат C IV O 2, N V 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7. Групниот број на елемент е во корелација само со максималната состојба на оксидација, бидејќи се можни оксиди со пониски оксидациски состојби на елементите. Во процесите на согорување на соединенија, типични производи се оксидите, на пример:

2H 2 S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O

Супстанциите што содржат јаглерод и јаглеводородите, кога малку се загреваат, оксидираат (согоруваат) до CO 2 и H 2 O. Примери за такви супстанции се горивата - дрво, масло, алкохоли (како и јаглерод - јаглен, кокс и јаглен). Топлината од процесот на согорување се користи за производство на пареа (а потоа електрична енергија или оди во електрани), како и за греење на куќи. Типични равенки за процесите на согорување се:

а) дрво (целулоза):

(C6H10O5) n + 6nО 2 ® 6 n CO2+5 n H 2 O + топлинска енергија

б) нафта или гас (бензин C 8 H 18 или природен гас CH 4):

2C 8 H 18 + 25O 2 ® 16CO 2 + 18H 2 O + топлинска енергија

CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O + топлинска енергија

C 2 H 5 OH + 3O 2 ® 2CO 2 + 3H 2 O + топлинска енергија

г) јаглерод (јаглен или јаглен, кокс):

2C + O 2 ® 2CO + топлинска енергија

2CO + O 2 ® 2CO 2 + топлинска енергија

Голем број на соединенија кои содржат C-, H-, N-, O и со висока резерва на енергија се исто така предмет на согорување. Кислородот за оксидација може да се користи не само од атмосферата (како во претходните реакции), туку и од самата супстанција. За да започне реакција, доволно е мало активирање на реакцијата, како што е удар или тресење. Во овие реакции, производите од согорувањето се исто така оксиди, но сите тие се гасовити и брзо се шират на високата крајна температура на процесот. Затоа, таквите супстанции се експлозивни. Примери на експлозиви се тринитроглицерин (или нитроглицерин) C 3 H 5 (NO 3) 3 и тринитротолуен (или TNT) C 7 H 5 (NO 2) 3.

Оксидите на металите или неметалите со пониски состојби на оксидација на елементот реагираат со кислородот за да формираат оксиди високи степениоксидација на овој елемент:

Природните оксиди, добиени од руди или синтетизирани, служат како суровини за производство на многу важни метали, на пример, железо од Fe 2 O 3 (хематит) и Fe 3 O 4 (магнетит), алуминиум од Al 2 O 3 (алумина ), магнезиум од MgO (магнезија). Оксидите на лесни метали се користат во хемиската индустрија за производство на алкалии или бази. Калиум пероксид KO 2 има необична употреба бидејќи во присуство на влага и како резултат на реакција со неа ослободува кислород. Затоа, KO 2 се користи во респираторите за производство на кислород. Влагата од издишаниот воздух ослободува кислород во респираторот, а KOH апсорбира CO 2. Производство на CaO оксид и калциум хидроксид Ca(OH) 2 – големо производство во керамика и цементна технологија.

Вода (водороден оксид).

Важноста на водата H 2 O и во лабораториската пракса за хемиски реакции и во животните процеси бара посебно разгледување на оваа супстанца ВОДА, МРАЗ И ПАРЕ. Како што веќе беше споменато, при директна интеракција на кислородот и водородот под услови, на пример, се случува празнење на искра, експлозија и формирање на вода и се ослободува 143 kJ/(mol H 2 O).

Молекулата на водата има речиси тетраедрална структура, аголот H–O–H е 104° 30°. Врските во молекулата се делумно јонски (30%) и делумно ковалентни со висока густина на негативен полнеж на кислородот и, соодветно, позитивни полнежи на водород:

Поради високата јачина на врските H–O, водородот тешко се одвојува од кислородот и водата е многу слаба киселински својства. Многу својства на водата се одредуваат со распределбата на трошоците. На пример, молекулата на вода формира хидрат со метален јон:

Водата му дава еден електронски пар на акцепторот, кој може да биде H +:

Оксоаниони и оксокации

– честички кои содржат кислород и имаат резидуален негативен (оксоанјони) или резидуален позитивен (оксокации). О 2-јонот има висок афинитет (висок реактивност) на позитивно наелектризираните честички од типот H +. Наједноставниот претставник на стабилните оксоаниони е хидроксидниот јон OH –. Ова ја објаснува нестабилноста на атомите со висока густина на полнеж и нивна делумна стабилизација како резултат на додавање на честичка со позитивен полнеж. Затоа, кога активен метал (или неговиот оксид) делува на вода, се формира OH–, а не O 2–:

2Na + 2H 2 O ® 2Na + + 2OH – + H 2

Na 2 O + H 2 O ® 2Na + + 2OH -

Покомплексните оксоаниони се формираат од кислород со метален јон или неметална честичка која има голем позитивен полнеж, што резултира со честичка со низок полнеж која е постабилна, на пример:

°C се формира темно виолетова цврста фаза. Течниот озон е малку растворлив во течен кислород, а 49 cm 3 O 3 се раствораат во 100 g вода на 0 ° C. Во однос на хемиските својства, озонот е многу поактивен од кислородот и е втор само по O, F 2 и OF 2 (кислород дифлуорид) по оксидирачки својства. При нормална оксидација се формираат оксид и молекуларен кислород O 2. Кога озонот делува на активните метали под посебни услови, се формираат озониди од составот K + O 3 –. Озонот се произведува индустриски за посебни намени, тој е добро средство за дезинфекција и се користи за прочистување на водата и како белило, ја подобрува состојбата на атмосферата во затворените системи, ги дезинфицира предметите и храната и го забрзува зреењето на житарките и овошјето. Озонизаторот често се користи во хемиска лабораторија за да се произведе озон потребен за некои методи. хемиска анализаи синтеза. Гумата лесно се уништува дури и кога е изложена на ниски концентрации на озон. Во некои индустриски градови, значителните концентрации на озон во воздухот доведуваат до брзо влошување на гумените производи доколку не се заштитени со антиоксиданси. Озонот е многу токсичен. Постојаното вдишување воздух, дури и при многу ниски концентрации на озон, предизвикува главоболки, гадење и други непријатни состојби.

Кислородот се карактеризира со висока хемиска активност. Многу супстанции реагираат со кислород на собна температура. На пример, свежото парче јаболко брзо добива кафеава боја; тоа се случува поради хемиски реакции помеѓу органските материи содржани во јаболкото и кислородот содржан во воздухот. Кислородот обично реагира со едноставни материи кога се загрева. Ставете јаглен во метална лажица за согорување, загрејте го црвено-жешко во пламенот на ламба за алкохол и спуштете го во сад со кислород. Го набљудуваме светлото согорување на јаглен во кислород. Јагленот е едноставна супстанција формирана од елементот јаглерод. Реакцијата на кислород со јаглерод произведува јаглерод диоксид:

Вреди да се напомене дека многу хемикалии имаат тривијални имиња. Јаглерод диоксиде тривијално име за супстанција. Во секојдневниот живот се користат тривијални имиња на супстанции, многу од нив имаат античко потекло. На пример, сода бикарбона, бертоле сол. Меѓутоа, секоја хемиска супстанција има и систематско хемиско име, чиешто составување е регулирано со меѓународни правила - систематска хемиска номенклатура.

Така, јаглерод диоксидот има систематско име јаглерод моноксид (IV).

Јаглерод диоксидот е сложена супстанција, бинарно соединение кое содржи кислород. Во лажица за согорување се става сулфур и се загрева. Сулфурот се топи, па се запали. Во воздухот, сулфурот гори со блед, речиси незабележлив, син пламен. Ајде да додадеме сулфур во сад со кислород - сулфурот гори со светло син пламен. Реакцијата на сулфур со кислород произведува сулфур диоксид:

Сулфур диоксидот, како и јаглерод диоксидот, спаѓа во групата на оксиди. Ова е сулфур оксид(IV) е безбоен гас со лут, лут мирис. Сега да додадеме запален црвен фосфор во сад со кислород. Фосфорот гори со силен, блескав пламен. Садот се полни со бел чад. Белиот чад е производ на реакција, мали цврсти честички Фосфор (V) оксид:

4P + 5O2 = 2P2O5

Не само неметалите можат да согорат во кислород. Металите исто така реагираат енергично со кислородот. На пример, магнезиумот гори во кислородот и воздухот со заслепувачки бел пламен. Производ за реакција - магнезиум оксид:

2Mg + O2 = 2MgO

Ајде да се обидеме да го согориме железото во кислород. Загрејте челична жица во пламенот на ламба за алкохол и брзо спуштете ја во сад со кислород. Железото согорува во кислород и произведува многу искри. Супстанцијата добиена како резултат на реакцијата се нарекува железен оксид:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

Сноповите искри што се создаваат кога гори светилка се објаснуваат со согорувањето на железен прав, кој е дел од овие пиротехнички производи. По разгледуваните реакции, може да се извлечат важни заклучоци: кислородот реагира и со метали и со неметали; Често овие реакции се придружени со согорување на супстанции. Производите од реакциите на кислородот со едноставни материи се оксиди. Ве молиме имајте предвид дека кога кислородот е во интеракција со едноставни супстанции - метали и неметали - се формираат сложени супстанции - оксиди. Овој тип на хемиска реакција се нарекува сложени реакции.

Сложена реакција - реакција како резултат на која се формираат посложени супстанции од две или повеќе помалку сложени супстанции

Интеракција на кислород со сложени супстанции

Кислородот може да реагира и со сложени материи. Како пример, разгледајте ја реакцијата што се јавува при согорување на гас за домаќинство, која се состои од метан CH4.Врз основа на согорувањето на метан во горилникот на шпоретот, можеме да заклучиме дека реакцијата продолжува со ослободување на енергија во форма на топлина и светлина. Кои се производите од оваа реакција?

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Производите на реакцијата се оксиди: јаглерод диоксид (јаглерод (IV) моноксид) и вода (водороден оксид). Од реакцијата на кислородот со минералот пирит FeS2 (важен минерал на железо и сулфур) се добиваат оксиди на сулфур и железо. Реакцијата се јавува кога се загрева:

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

Оксидација - согорување и бавна оксидација

Согорување- Ова е првата хемиска реакција со која човекот се запознал. Оган... Дали е можно да се замисли нашето постоење без оган? Тој влезе во нашите животи и стана неразделен од него. Без оган, човекот не може да готви храна или челик; без него, транспортот е невозможен. Огнот стана наш пријател и сојузник, симбол на славни дела, добри дела и сеќавање на минатото.

Од хемиска гледна точка, согорувањее хемиска реакција придружена со ослободување на проток на врели гасови и енергија во форма на топлина и светлина. Можеме да кажеме дека кислородот, реагирајќи со едноставни супстанции, ги оксидира:

Едноставна супстанција + Кислородна оксидација → Производи на оксидација (оксиди) + Енергија.

Оксидацијата на супстанциите не може да биде придружена со согорување, односно ослободување на пламен. Таквите процеси се нарекуваат бавна оксидација. Бавната оксидација е процес на постепена интеракција на супстанции со кислород, со бавно ослободување на топлина, не придружено со согорување. На пример, јаглерод диоксидот се формира не само при согорување на јаглерод во кислород, туку и при бавна оксидација органска материјакислород во воздухот (гниење, распаѓање).

Резиме на статијата:

Во реакцијата на едноставни материи со кислород, се формираат оксиди
Реакциите на едноставни супстанции со кислород обично се случуваат кога се загреваат
Реакциите на едноставни материи со кислород се соединени реакции
Тривијалните имиња на хемиските супстанции не го одразуваат хемискиот состав на супстанциите, тие се користат во секојдневната практика, многу од нив се развиле историски
Систематските имиња на хемиските супстанции го одразуваат хемискиот состав на супстанцијата и одговараат на меѓународната систематска номенклатура
Сложена реакција е реакција како резултат на која од две или повеќе помалку сложени супстанции се формираат посложени супстанции.
Кислородот е способен да реагира со сложени супстанции
Согорувањето е хемиска реакција придружена со ослободување на енергија во форма на топлина и светлина
Бавна оксидација е процес на постепена интеракција на супстанции со кислород, со бавно ослободување на топлина, не придружено со согорување

Процесите на согорување и дишење долго време го привлекуваат вниманието на научниците. Првите индикации дека не целиот воздух, туку само „активен“ дел од него поддржува согорување, се пронајдени во кинески ракописи од 8 век. Многу подоцна, Леонардо да Винчи (1452-1519) го сметал воздухот како мешавина од два гаса, од кои само еден се троши за време на согорувањето и дишењето. Конечното откритие на двете главни компоненти на воздухот - азот и кислород, кои направија ера во науката, се случи дури на крајот на 18 век. Кислородот беше добиен речиси истовремено од K. Scheele (1769-70) со калцинирање на шалитра (KNO 3, NaNO 3), манган диоксид MnO 2 и други супстанции и J. Priestley (1774) со загревање на црвено олово Pb 3 O 4 и живин оксид HgO. Во 1772 година, Д. Радерфорд го открил азот. Во 1775 година, А. Лавоазие, откако извршил квантитативна анализа на воздухот, открил дека тој „се состои од два (гасови) со различна и, така да се каже, спротивна природа“, односно од кислород и азот. Врз основа на опсежни експериментални истражувања, Лавоазие правилно ги објасни согорувањето и дишењето како процеси на интеракција на супстанции со кислород. Бидејќи кислородот е дел од киселините, Лавоазие го нарече кислород, односно „киселински формирач“ (од грчкиот oxys - кисело и gennao - раѓам; оттука Руско име„кислород“).

Распределба на кислород во природата.Кислородот е најчестиот хемиски елемент на Земјата. Врзаниот кислород сочинува околу 6/7 од масата на водната обвивка на Земјата - хидросферата (85,82% по маса), речиси половина од литосферата (47% по маса) и само во атмосферата, каде што кислородот е во слободен државата, дали го зазема второто место (23 ,15% по маса) по азот.

Кислородот исто така е на прво место по бројот на минерали што ги формира (1364); Од минералите кои содржат кислород преовладуваат силикати (фелдспат, мика и други), кварц, железни оксиди, карбонати и сулфати. Живите организми содржат во просек околу 70% кислород; тој е дел од повеќето најважни органски соединенија (протеини, масти, јаглени хидрати и сл.) и во составот на неорганските соединенија на скелетот. Улогата на слободниот кислород е исклучително важна во биохемиските и физиолошките процеси, особено во дишењето. Со исклучок на некои анаеробни микроорганизми, сите животни и растенија ја добиваат енергијата потребна за живот преку биолошка оксидација на различни материи со помош на кислород.

Целата маса на слободен кислород на Земјата настана и е зачувана благодарение на виталната активност на зелените растенија на копното и Светскиот океан, кои ослободуваат кислород во процесот на фотосинтеза. На површината на земјата, каде што се случува фотосинтеза и доминира слободен кислород, се формираат остро оксидирачки услови. Напротив, во магмата, како и во длабоките хоризонти на подземните води, во тињата на морињата и езерата, во мочуриштата, каде што нема слободен кислород, се формира редуцирачка средина. Редокс процесите кои вклучуваат кислород ја одредуваат концентрацијата на многу елементи и формирањето на минерални наоѓалишта - јаглен, нафта, сулфур, железни руди, бакар итн. Промените во циклусот на кислород се прават со економската активностлице. Во некои индустриски развиени земји, согорувањето на горивото троши повеќе кислород отколку што се произведува од растенијата за време на фотосинтезата. Вкупно, околу 9,10,9 тони кислород се трошат годишно во светот за согорување на гориво.

Изотопи, атом и молекула на кислород.Кислородот има три стабилни изотопи: 16 O, 17 O и 18 O, чија просечна содржина е, соодветно, 99,759%, 0,037% и 0,204% од вкупниот број на атоми на кислород на Земјата. Острата доминација на најлесниот од нив, 16 O, во мешавината на изотопи се должи на фактот што јадрото на атомот 16 O се состои од 8 протони и 8 неутрони. И таквите јадра, како што следува од теоријата на атомското јадро, се особено стабилни.

Според положбата на кислородот во периодниот системод елементите на Менделеев, електроните на атомот на кислород се наоѓаат во две обвивки: 2 на внатрешната и 6 на надворешната (конфигурација 1s 2 2s 2 2p 4). Бидејќи надворешната обвивка на атомот на кислород е неполнета и потенцијалот за јонизација и афинитетот на електроните се 13,61 и 1,46 eV, соодветно, атомот на кислород во хемиските соединенија обично добива електрони и има негативен ефективен полнеж. Напротив, соединенијата во кои електроните се одвојуваат (поточно, се повлекуваат) од атомот на кислород се исклучително ретки (како, на пример, F 2 O, F 2 O 3). Претходно, само врз основа на положбата на кислородот во периодниот систем, на атомот на кислород во оксидите и во повеќето други соединенија му беше доделен негативен полнеж (-2). Сепак, како што покажуваат експерименталните податоци, јонот O 2- не постои ниту во слободна состојба ниту во соединенија, а негативниот ефективен полнеж на атомот на кислород речиси никогаш значително не го надминува единството.

Во нормални услови, молекулата на кислородот е дијатомска (O 2); во тивко електрично празнење, се формира и триатомска молекула О 3 - озон; при високи притисоци молекулите на O 4 се наоѓаат во мали количини. Електронска структураО 2 е од голем теоретски интерес. Во основната состојба, молекулата О2 има два неспарени електрони; „Обичната“ класика не е применлива за неа структурна формула O=O со две двоелектронски врски. Сеопфатно објаснување на овој факт е дадено во рамките на теоријата на молекуларните орбитали. Енергијата на јонизација на молекулата на кислородот (O 2 - e → O 2 +) е 12,2 eV, а афинитетот на електроните (O 2 + e → O 2 -) е 0,94 eV. Дисоцијацијата на молекуларниот кислород во атоми на обична температура е занемарлива, станува забележлива само на 1500°C; на 5000°C, молекулите на кислород се речиси целосно дисоцирани во атоми.

Физички својства на кислородот.Кислородот е безбоен гас кој се кондензира на -182,9°C и нормален притисок во бледо сина течност, која се зацврстува на -218,7°C, формирајќи сини кристали. Густината на кислородниот гас (при 0°C и нормален притисок) е 1,42897 g/l. Критичната температура на кислородот е доста ниска (T crit = -118,84°C), односно пониска од онаа на Cl 2, CO 2, SO 2 и некои други гасови; Т крит = 4,97 Mn/m2 (49,71 на). Топлинска спроводливост (на 0°C) 23,86·10 -3 W/(m·K). Моларен топлински капацитет (на 0°C) во J/(mol K) C p = 28,9, C v = 20,5, C p / C v = 1,403. Диелектричната константа на гасовитиот кислород е 1,000547 (0°C), течноста 1,491. Вискозитет 189 ppm (0°C). Кислородот е малку растворлив во вода: на 20°C и 1 atm, 0,031 m3 вода се раствора во 1 m3, а на 0°C - 0,049 m3 кислород. Добри апсорбери на цврст кислород се платина црна и активен јаглен.

Хемиски својства на кислородот.Се формира кислород хемиски соединенијасо сите елементи освен лесните инертни гасови. Бидејќи е најактивниот (по флуорот) неметал, кислородот директно комуницира со повеќето елементи; исклучоци се тешки инертни гасови, халогени, злато и платина; нивните врски со кислородот се добиваат индиректно. Речиси сите реакции на кислород со други супстанции - реакции на оксидација - се егзотермни, односно се придружени со ослободување на енергија. Кислородот реагира екстремно бавно со водородот на нормални температури; над 550°C оваа реакција се јавува експлозивно:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O.

Кислородот реагира многу бавно со сулфур, јаглерод, азот и фосфор во нормални услови. Како што се зголемува температурата, брзината на реакцијата се зголемува и при одредена температура на палење карактеристична за секој елемент, започнува согорувањето. Реакцијата на азот со кислород, поради посебната јачина на молекулата N2, е ендотермична и станува забележлива само над 1200°C или при електрично празнење: N2 + O2 = 2NO. Кислородот активно ги оксидира речиси сите метали, особено алкалните и земноалкалните метали. Активноста на интеракцијата помеѓу металот и кислородот зависи од многу фактори - состојбата на металната површина, степенот на мелење и присуството на нечистотии.

Во процесот на интеракција на супстанција со кислород, улогата на водата е исклучително важна. На пример, дури и ова активен метал, како и калиумот, не реагира со кислород целосно без влага, туку се запали во кислород на обични температури во присуство на дури и незначителни количества водена пареа. Се проценува дека до 10% од целиот произведен метал се губи годишно како резултат на корозија.

Оксидите на некои метали, додавајќи кислород, формираат соединенија на пероксид кои содржат 2 или повеќе меѓусебно поврзани атоми на кислород. Така, пероксидите Na 2 O 2 и BaO 2 вклучуваат пероксид јон O 2 2-, супероксиди NaO 2 и СО 2 - јон O 2 - и озониди NaO 3, СО 3, RbO 3 и CsO 3 - јон O 3 -. Кислородот реагира егзотермично со многу сложени супстанции. Така, амонијакот согорува во кислород во отсуство на катализатори, реакцијата се одвива според равенката: 4NH 3 + ZO 2 = 2N 2 + 6H 2 O. Оксидацијата на амонијакот со кислород во присуство на катализатор произведува NO (овој процес се користи во производството азотна киселина). Од особено значење е согорувањето на јаглеводороди (природен гас, бензин, керозин) - најважниот извор на топлина во секојдневниот живот и индустријата, на пример CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O. Интеракцијата на јаглеводородите со кислородот лежи во основата на многу од најважните производствени процеси - како што е, на пример, таканаречената конверзија на метан спроведена за производство на водород: 2CH 4 + O 2 + 2H 2 O = 2CO 2 + 6H 2. Многу органски соединенија (јаглеводороди со двојни или тројни врски, алдехиди, феноли, како и терпентин, масла за сушење и други) енергично додаваат кислород. Оксидација со кислород хранливи материиво клетките служи како извор на енергија за живите организми.

Добивање кислород.Постојат 3 главни начини за добивање кислород: хемиски, електролиза (електролиза на вода) и физички (одвојување на воздухот).

Хемискиот метод бил измислен порано од другите. Кислородот може да се добие, на пример, од бертолеовата сол KClO3, која се распаѓа при загревање, ослободувајќи O 2 во количина од 0,27 m 3 на 1 kg сол. Бариум оксидот BaO, кога ќе се загрее на 540°C, прво го апсорбира кислородот од воздухот, формирајќи BaO 2 пероксид, а при последователно загревање на 870°C, BaO 2 се распаѓа, ослободувајќи чист кислород. Може да се добие и од KMnO 4, Ca 2 PbO 4, K 2 Cr 2 O 7 и други материи со загревање и додавање катализатори. Хемискиот метод за производство на кислород е ниска продуктивност и скап, нема индустриско значење и се користи само во лабораториска пракса.

Методот на електролиза се состои од поминување на константа електрична струјапреку вода, во која е додаден раствор од натриум хидроксид NaOH за да се зголеми неговата електрична спроводливост. Во овој случај, водата се распаѓа на кислород и водород. Кислородот се собира во близина на позитивната електрода на електролизаторот, а водородот се собира во близина на негативната електрода. На овој начин, кислородот се произведува како нуспроизвод во производството на водород. За да се добијат 2 m 3 водород и 1 m 3 кислород, се трошат 12-15 kWh електрична енергија.

Одвојувањето на воздухот е главниот метод за добивање кислород во модерната технологија. Многу е тешко да се одвои воздухот во неговата нормална гасовита состојба, така што воздухот прво се втечнува, а потоа се дели на неговите составни делови. Овој метод на добивање кислород се нарекува раздвојување на воздухот со помош на методот на длабоко ладење. Прво, воздухот се компресира со компресор, а потоа, откако ќе помине низ разменувачи на топлина, се шири во експандер машина или вентил за гас, како резултат на што се лади на температура од 93 K (-180 ° C) и се врти во течен воздух. Понатамошното одвојување на течниот воздух, кој се состои главно од течен азот и течен кислород, се заснова на разликата во точката на вриење на неговите компоненти [T bap O 2 90,18 K (-182,9 ° C), t bap N 2 77,36 K (- 195,8 ° В)]. Со постепеното испарување на течниот воздух, првенствено се испарува азот, а преостанатата течност се повеќе се збогатува со кислород. Со повеќекратно повторување на сличен процес на дестилаторските табли на столбовите за одвојување на воздухот, се добива течен кислород со потребната чистота (концентрација). СССР произведува мали (неколку литри) и најголеми светски постројки за одвојување на воздухот на кислород (35.000 m 3 / h кислород). Овие инсталации произведуваат технолошки кислород со концентрација од 95-98,5%, технички кислород со концентрација од 99,2-99,9% и почист, медицински кислород, произведувајќи производи во течна и гасовита форма. Потрошувачка електрична енергијасе движи од 0,41 до 1,6 kW h/m 3.

Кислородот може да се добие и со одвојување на воздухот со методот на селективна пробивање (дифузија) низ мембранските прегради. Воздухот под висок притисок се пренесува преку флуоропластични, стаклени или пластични прегради, чија структурна решетка е способна да поминува молекули на некои компоненти и да задржува други.

Гасниот кислород се складира и транспортира во челични цилиндри и приемници под притисок од 15 и 42 Mn/m2 (150 и 420 бари, соодветно, или 150 и 420 атм), течен кислород во метални Dewar садови или во специјални резервоари. Специјални цевководи се користат и за транспорт на течен и гасовит кислород. Кислородните боци се обоени во сина боја и со црна боја е напишан зборот „кислород“.

Примена на кислород.Техничкиот кислород се користи во процесите на обработка на метали со гас-пламен, во заварување, кислородно сечење, површинско стврднување, метализација и други, како и во авијацијата, на подморници итн. Технолошкиот кислород се користи во хемиската индустрија за производство на вештачки течни горива, масла за подмачкување, азотни и сулфурни киселини, метанол, амонијак и амонијак ѓубрива, метални пероксиди и други хемиски производи. Течниот кислород се користи во операциите на минирање, во млазни мотори и во лабораториската пракса како течност за ладење.

Чистиот кислород затворен во цилиндри се користи за дишење на големи надморски височини, на вселенски летови, за време на нуркање и други.Во медицината, кислородот се дава за инхалација на тешко болни пациенти, се користи за подготовка на кислород, вода и воздух (во кислородни шатори) бањи, за интрамускулна администрација итн.

Кислородот е широко користен во металургијата за интензивирање на голем број пирометалуршки процеси. Целосната или делумната замена на воздухот што влегува во металуршките единици со кислород ја промени хемијата на процесите, нивните термички параметри и технички и економски показатели. Експлозијата на кислород овозможи да се намалат загубите на топлина со издувни гасови, од кои значителен дел беше азот за време на експлозијата на воздухот. Без значајно учество во хемиските процеси, азотот го забави текот на реакциите, намалувајќи ја концентрацијата на активните реагенси во редокс средина. При прочистување со кислород, потрошувачката на гориво се намалува, квалитетот на металот се подобрува, во металуршките единици е можно да се добијат нови видови производи (на пример, згура и гасови од необичен состав за даден процес, кои наоѓаат посебни технички апликација) итн.

Првите експерименти за употреба на експлозија збогатена со кислород во производството на високи печки за топење на свинско железо и фероманган беа спроведени истовремено во СССР и Германија во 1932-33 година. Зголемената содржина на кислород во експлозијата на високата печка е придружена со големо намалување на потрошувачката на втората, додека содржината на јаглерод моноксид во гасот на високите печки се зголемува и неговата топлина на согорување се зголемува. Збогатувањето на експлозијата со кислород овозможува да се зголеми продуктивноста на високата печка, а во комбинација со гасно и течно гориво што се доставува до огништето, доведува до намалување на потрошувачката на кокс. Во овој случај, за секој дополнителен процент на кислород во експлозијата, продуктивноста се зголемува за приближно 2,5%, а потрошувачката на кокс се намалува за 1%.

Кислородот во производството на отворено огниште во СССР првпат се користел за интензивирање на согорувањето на горивото (на индустриско ниво, кислородот првпат бил користен за оваа намена во погоните Серп и Молот и Красное Сормово во 1932-33 година). Во 1933 година, тие почнаа да инјектираат кислород директно во течната бања со цел да ги оксидираат нечистотиите за време на завршниот период. Со зголемување на интензитетот на дување на топење за 1 m 3 /t на 1 час, продуктивноста на печката се зголемува за 5-10%, потрошувачката на гориво се намалува за 4-5%. Меѓутоа, при дување, металните загуби се зголемуваат. Кога потрошувачката на кислород е до 10 m 3 /t на 1 час, приносот на челик малку се намалува (до 1%). Кислородот станува се почест во производството на отворено огниште. Значи, ако во 1965 година 52,1% од челикот се топеше со помош на кислород во печки на отворено огниште, тогаш во 1970 година веќе беше 71%.

Експериментите за употреба на кислород во електричните печки во СССР започнаа во 1946 година во фабриката Електростал. Воведувањето на кислородна експлозија овозможи да се зголеми продуктивноста на печките за 25-30%, да се намали специфичната потрошувачка на енергија за 20-30%, да се подобри квалитетот на челикот и да се намали потрошувачката на електроди и некои оскудни адитиви за легирање. Снабдувањето со кислород до електричните печки се покажа како особено ефикасно во производството на нерѓосувачки челици со ниска содржина на јаглерод, чие топење е многу тешко поради карбуризирачкиот ефект на електродите. Уделот на електричниот челик произведен во СССР со користење на кислород континуирано растеше и во 1970 година изнесуваше 74,6% од вкупното производство на челик.

При топење на купола, експлозијата збогатена со кислород се користи главно за високо прегревање на леано железо, што е неопходно за производство на висококвалитетни, особено високолегирани, одлеаноци (силициум, хром, итн.). Во зависност од степенот на збогатување со кислород на купола експлозијата, потрошувачката на гориво се намалува за 30-50%, содржината на сулфур во металот се намалува за 30-40%, продуктивноста на куполата се зголемува за 80-100% и температурата на леано железо произведено од него значително се зголемува (до 1500°C) .

Кислородот стана широко распространет во обоената металургија нешто подоцна отколку во црната металургија. Експлозијата збогатена со кислород се користи во конвертирање на мати, во процесите на дестилација на згура, Ваелцинг, агломерација и во рефлективно топење на бакарни концентрати. Во производството на олово, бакар и никел, кислородната експлозија ги интензивираше процесите на топење на вратилото, ја намали потрошувачката на кокс за 10-20%, ја зголеми пенетрацијата за 15-20% и ја намали количината на флукс во некои случаи за 2-3 пати. Збогатувањето на експлозијата на воздухот со кислород до 30% при печење на концентрати на цинк сулфид ја зголеми продуктивноста на процесот за 70% и го намали обемот на издувните гасови за 30%.

§ 27. ХЕМИСКИ СВОЈСТВА НА КИСЛОРОТ. КОМБИНАЦИСКА РЕАКЦИЈА

Проучувањето на овој параграф ќе ви помогне:

· да го именува составот и да дава примери за оксиди;

· ги карактеризира хемиските својства на кислородот;

· да создава равенки за реакции кои вклучуваат кислород;

· прави разлика помеѓу реакции на распаѓање и соединение;

Објаснете ја суштината на реакциите на соединенија

Знаете дека хемиските својства на супстанциите се нивната способност да комуницираат со други супстанции. Интеракцијата завршува со формирање на структурни честички на реакционите производи од структурните честички кои биле дел од реагенсите. Со учество на кислород, таквите процеси се случуваат со многу едноставни, но и сложени супстанции. Ова дава основа да се нарече кислородот активна супстанција.

ИНТЕРАКЦИЈА НА КИСИЛОРОТ СО ЕДНОСТАВНИ СУПСТАНЦИИ.

1. Интеракција со јаглерод. Загрејте јаглен во пламенот на ламба со алкохол и додајте го во колба наполнета со кислород. Јагленот брзо гори без да формира саѓи или чад (слика 87, а), а ѕидовите на колбата се загреваат. Истурете варова вода во колбата, таа ќе стане заматена. И ова докажува дека јаглерод диоксид се појавил во колбата, која претходно содржела кислород.

Ослободувањето на светлина и топлина укажува на тоа дека се случило согорување, што е хемиски феномен:

C + O 2 = CO 2 - јаглерод диоксид или јаглерод (IV) оксид (1)

2. Интеракција со водород. Ставете запалено кибритче на сува епрувета исполнета со водород. Веднаш ќе слушнеме придушен тресок. Тоа е затоа што водородот реагира со кислородот моментално - со експлозија. Појавата на капки вода на ѕидовите на сува епрувета е убедлив доказ за формирањето на оваа супстанца:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O - вода или водороден оксид (2)

3. Интеракција со сулфур. Наполнете ја лажицата за согорување 1/3 со сулфур, додадете ја на пламенот на ламбата за алкохол и мешајте додека сулфурот не се стопи и почне да гори. После тоа, додадете лажица во колбата со кислород. Сулфурот веднаш се разгорува со светло син пламен, колбата се полни со сулфур диоксид (слика 87, б):

S + O 2 = SO 2 - сулфур диоксид или сулфур (IV) оксид (3)

Оваа реакција е придружена со појава на остар, специфичен мирис на сулфур диоксид.

4. Интеракција со магнезиум. Ајде да ја запалиме лентата со магнезиум и таа брзо ќе изгори со силен, блескав пламен:

2Mg + O 2 = 2MgO магнезиум оксид (4)

Видливиот знак на оваа хемиска реакција е појавата на светлина.

5. Интеракција со железо. Ајде да се обидеме, како магнезиум, да изгориме тенка железна игла. Нема да можеме да го правиме ова во воздух. Ајде да провериме дали гори иглата во колба исполнета со кислород. За безбедно спроведување на експериментот, покријте го дното на колбата со слој песок. Ставете тенка игла со делот каде што се наоѓа окото во дрвен стап и направете ќибрит на врвот на иглата. Веднаш по палењето на кибритот, полека внесете ја иглата во колбата со кислород. Железото брзо се запали, добиениот производ на реакција со светли искри, кои потсетуваат на новогодишните светки, се расфрла во различни страни(Сл. 87, в). Иглата остава мало стопено топче на местото каде што е закачено. Ѕидовите на колбата се загреваат. Овој хемиски феномен се изразува со следнава равенка на реакција:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 железна вага (б)

Реакцијата е придружена со ослободување на светлина и топлина.

6. Интеракција со бакар. Држете ја бакарната плоча над пламенот на ламба со алкохол неколку минути. Ќе набљудуваме како црно се појавува наместо црвено-бакарна боја:

2Cu + O 2 = 2CuO - пехар (II) оксид (в)

Реакцијата е придружена со промена на бојата.

ПОИМ НА ОКСИДИ. Во сите реакции што сега беа разгледани, беа формирани бинарни соединенија на елементот со кислород - оксиди.

Дали оксидите се едноставни или сложени супстанции? Објаснете го вашиот одговор.

Ориз. 87. Согорување на јаглен (а), сулфур (6) и железо (в) во кислород

Веќе знаете дека оксидите се бинарни соединенија на елементи со кислород и знаете како да ја одредите валентноста на хемискиот елемент во оксидот. Можете да го запомните ова со повикување на став 18.

Производот на интеракцијата на железото со кислородот е железна скала Fe 3 O 4 - специјално бинарно соединение на кислород. Се формира од два оксиди - FeO и Fe 2 O 3.

Определете ги формулите на двата оксида. во која метален елемент Ferum е двовалентен, а во некои случаи е тривалентен.

КОМБИНАЦИСКА РЕАКЦИЈА. Во секој од шесте разгледани примери, вообичаена работа беше тоа што една супстанција се формираше од две супстанции. Таквите реакции се нарекуваат реакции на соединенија.

Реакциите што резултираат со формирање на една супстанција од две или повеќе супстанции се нарекуваат реакции на соединенија.

За по разгледуваните примери да не се добие впечаток дека може да се комбинираат само едноставни супстанции, ќе дадеме примери на равенки за реакција за комбинација на сложена и едноставна супстанција; две сложени супстанции:

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

Na 2 O + SO 3 = Na 3 SO 4 - натриум сулфат (8)

Како што можете да видите, главната работа за комбинираните реакции е дека се формира еден производ на реакција, а реагенсите можат да бидат и сложени и едноставни супстанции, но сигурно мора да има две или повеќе од нив.

Ајде да резимираме што научивме:

ИНТЕРАКЦИЈА НА КИСИЛОРОТ СО КОМПЛЕКСНИ СУПСТАНЦИИ. Интеракција со метан. Секој пат кога луѓето палат шпорет на гас, тие вршат хемиска реакција помеѓу CH4 метан (главната компонента на природниот гас) и кислородот:

Овој хемиски феномен е придружен со два физички феноменисветлина и топлина. За време на неговиот проток, содржината на кислород во кујната се намалува, а јаглерод диоксидот, напротив, се зголемува. Затоа, оние кои ја проветруваат кујната, го држат прозорецот отворен и поставуваат електрични аспиратори, ја прават вистинската работа.

Интеракцијата на кислородот со водород сулфид H 2 S. Водород сулфид, или водород сулфид, исто така гори во кислородот. Ако има доволно количество кислород, реакцијата е придружена со формирање на сулфур диоксид и вода, веќе познати за вас:

2H 2 S + 3O 2 = 2 SO 2 + 2H 2 O (10)

Целосна оксидација на гликозата C 6 H 12 O 6. Самиот факт дека човекот може да живее не повеќе од 5-7 минути без дишење, укажува на екстремната важност на кислородот за телото. Дали некогаш сте размислувале за функциите на кислородот во нашето тело? Впрочем, неговиот дневен внес не е толку мал - околу 700 гр.

Научниците проучувале дека во телото се случуваат многу реакции со учество на кислород. Особено, гликозата, која влегува во човечкото тело со храна, исто така реагира со кислород. Интеракцијата се јавува во присуство на ензими (катализатори) и завршува со формирање на јаглерод диоксид и вода. Ова може да се изрази со следнава равенка на целокупната реакција:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O (11)

Во сите разгледани примери, без разлика дали проста или сложена супстанција е во интеракција со кислородот, се формираат оксиди на оние елементи кои биле дел од реагенсите. Меѓутоа, со нецелосна интеракција на сложена супстанција со кислород, може да се формира и едноставна супстанција. На пример, интеракцијата на кислородот со водород сулфид H2S дискутирана погоре може да се случи со формирање на сулфур и вода ако има недостаток на кислород:

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

Кислородот припаѓа на активни супстанции. Лесно комуницира со едноставни и сложени супстанции. Производите на овие реакции се оксиди.

Ерудитна свинче банка

На почетокот на ставот беше речено дека повеќето едноставни супстанции комуницираат со кислородот. Примери на метали кои не се вклучени во ова мнозинство се златото Au, платина Pt, поради што се нарекуваат благородни метали. Меѓу неметалите, хелиумот He, неонот Ne, аргонот Ar, криптонот Kr, ксенонот Xe и радонот Rn покажуваат „рамнодушност“ или инертност кон кислородот. Затоа, овие гасовити супстанции колективно се нарекуваат инертни гасови.

Долго време, во науката се веруваше дека инертните гасови не комуницираат со никакви супстанции. Сепак, во текот на изминатиот половина век, беше можно да се добијат некои од нивните соединенија, вклучувајќи ги и оние со кислород, иако не преку реакција на комбинирање на инертен гас со кислород, туку со други методи.

1. Од што се состојат оксидите? Наведете примери за оксиди.

2. Опишете ги хемиските својства на кислородот.

3. Кои реакции се нарекуваат сложени реакции? Наведи примери.

4. Која е разликата помеѓу хемиски реакциираспаѓање и поврзување?

5. Запишете ги од текстот на параграфот формулите и имињата на супстанциите што ви се нови.

6. Користејќи ги формулите на оксидите достапни во текстот на параграфот, одреди кој од нив има најмал, а кој најголем масен уделКислород.

7. Користејќи ги дадените дијаграми запишете ги равенките на реакцијата:

а) Ba + O 2 -> BaO

б) PbS + O 2 -> PbO + SO 2

в) Cu + O 2 -> CuO

г) HgS + O 2 -> Hg + SO 2

8. Напиши ги равенките за реакциите на кислородот со: