Oxigén reakcióba lép, mint 2

Az Oktatási Minisztérium és a tudomány

Általános jellemzői oxigént.

Oxigén (lat. Oxygenium), O (olvasni "o"), egy kémiai elem atomi száma 8 15,9994 atomtömeg. A periódusos rendszer oxigén található, a második időszakban a VIA csoportban.

A természetes oxigén áll három stabil nuklid keverékeket tömegszáma 16 (A keverékben túlsúlyban, akkor az ott 99,759 tömeg%) 17 (0,037%), és 18 (0,204%). Sugara semleges oxigénatom 0,066 nm. A konfiguráció a külső réteg a semleges elektron 2s2r4 gerjesztett oxigénatom. Energia következetes ionizációs az oxigénatom és a 35,118 13,61819 eV, elektron-affinitása 1,467 eV. Radius O2 - ion eltérő koordinációs számú származó 0,121 nm (a koordinációs száma 2) 0,128 nm (a koordinációs száma 8). A találmány szerinti vegyületek egy oxidációs száma -2 (vegyérték II), és ritkán, -1 (vegyérték I). Egy skálán Pauling elektronegativitása oxigén 3,5 (második legnagyobb nemfémes után fluoratom).

A szabad forma az oxigén - gáz nélkül színe, szaga és íze.

Jellemzők O2 molekula szerkezetét. légköri oxigén áll kétatomos molekulák. A atomközi távolsági egy molekulában O2 0,12074 nm. Molekuláris oxigént (gáznemű és folyékony) - paramágneses anyag minden molekulája O2 két páratlan elektronja. Ez a tény lehet az a tény magyarázza, hogy a molekula mind a két antibonding pályák egyike párosítatlan elektront.

O2 molekula disszociációs energia inkább az atomok magas és 493,57 kJ / mól.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Fizikai és kémiai tulajdonságok: a szabad formában megtalálható formájában két módosításában O2 (egy „normális” oxigén) és O3 (ózon). O2 - gáz színtelen és szagtalan. Normális körülmények között, az oxigén gáz sűrűsége 1,42897 kg / m 3. forráspontú folyékony oxigént (folyadék egy kék szín) van -182,9 ° C-on Hőmérsékleten származó -218,7 ° C és -229,4 ° C van egy szilárd oxigén központú köbös rács (módosulatban), hőmérsékleten származó -229,4 ° C és -249,3 ° C --modification egy hatszögletű rács és alatti hőmérsékleten -249,3 ° C - köbös-módosítás. A megemelt nyomáson és alacsony hőmérsékleten, valamint egyéb módosítások kapott szilárd oxigén.

20 ° C-on való oldhatóságának O2 gáz. 3,1 ml per 100 ml víz, 22 ml per 100 ml etanolban, 23,1 ml per 100 ml acetont. Vannak fluortartalmú szerves folyadék (például, perftorbutiltetragidrofuran), amelyben a az oxigén oldhatósága lényegesen magasabb.

A nagy szilárdságú kémiai kötések közötti atomok az O2 molekula vezet az a tény, hogy a szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú oxigén kémiailag elég maloaktiven. A természetben, jön lassan bomlani átalakítás során folyamatokat. Ezen túlmenően, az oxigén szobahőmérsékleten képes reagálni a vér hemoglobin (pontosabban a hem vas II), amely a transzfer az oxigén a tüdőből a más szervekben.

Sok anyaggal oxigént kölcsönhatásba melegítés nélkül, például alkáli- és alkáliföldfémek (képződött megfelelő oxidok Li2 O, CaO és mások. Peroxidok írja Na2 O2, BaO2 et al. És szuperoxidok írja KO2. RbO2 et al.), Okai rozsda kialakulását felületeken acéltermékek. Anélkül, fűtés, oxigén reakcióba lép fehér foszfort, bizonyos aldehidek és más szerves anyagok.

Amikor fűtött, még egy kicsit, a kémiai aktivitása oxigén drámaian megnő. Amikor lángra, ez reagál a robbanás a hidrogén, metán és más éghető gázok, egy nagyszámú egyszerű és komplex vegyületek. Ismeretes, hogy ha melegítjük, majd oxigénatmoszférában, vagy a levegőben, számos egyszerű és komplex vegyületeket égett, a formáció a különböző oxidok, mint például:

Ha a keverék az oxigén és hidrogén tároltuk üvegedényben szobahőmérsékleten, az exoterm reakció a víz képződés

Ez fut rendkívül lassan számítással, az első csepp vizet meg kell jelennie a hajó körülbelül egy millió év. Azonban, amikor, hogy egy hajó, amelynek ezen gázok keverékévei, platina vagy palládium (amelynek szerepét a katalizátor), és a reakció lefolyását, ha lángra egy robbanás.

Alakult NO ezután oxigénnel alkotnak egy barna gáz (nitrogén-dioxid):

A nem fémes oxigént közvetlenül bármilyen körülmények között, nem lép reakcióba a halogén, fém - nemes fémek ezüst, arany, platina és mások.

A bináris oxigén vegyületek, ahol az oxidációs állapotát oxigénatomok egyenlő 2, úgynevezett oxidok (korábbi neve - oxidok). Oxidok példái: a szén-monoxid (IV) CO2, kén-oxid (VI) SO3. réz-oxid (I) Cu2 O, alumínium-oxid AI 2O 3. mangán-oxid (VII) Mn2 O7.

Az oxigén is képezi olyan vegyület, amelyben annak oxidációs állapotát -1, annál. Ez - peroxidok (régi neve - peroxid), például hidrogén-peroxid H2 O2. bárium-peroxid BaO2. nátrium-peroxid, Na2 O2 és mások. peroxidot molekularész tartalmazza ezeket a vegyületeket - O - O -. Aktív alkáli fémek, mint például a kálium, az oxigén is képezhetnek szuperoxidok, például KO2 (kálium-szuperoxid), RbO2 (rubídium szuperoxid). A szuperoxid oxidációs állapotban -1/2 oxigént. Meg kell jegyezni, hogy gyakran a képlet szuperoxid rögzítésre K2 O4. Rb2 O4 stb

Top aktív oxigén képez nemfémes fluorvegyülettel, pozitív oxidációs állapotú. Így egy vegyületet O2 F2 oxigén oxidációs állapotban +1, és a vegyületet O2 F - +2. Ezek a vegyületek nem tartoznak a oxidok és a fluoridok. oxigén fluoridokat lehet szintetizálni csak közvetve, például fluor F2 hatású, hogy híg, vizes oldatai KOH.

A történelem a felfedezés az oxigén, valamint a nitrogén kapcsolódó folyamatos évszázadok óta a tanulmány a légköri levegő. Az a tény, hogy a levegő a természetben nem homogén és részeit foglalja magában, amelyek közül az egyik az égést és a légzés, és a többi - nem tudta, már a 8. században a kínai alkimista Mao Hoa, majd később Európában - Leonardo da Vinci. 1665-ben, a brit tudós, R. Hooke azt írta, hogy a levegő áll lévő gáz a nitrát, hanem az inaktív gáz jelentős részt a levegő. Az a tény, hogy a levegő olyan elemet tartalmaz, amely támogatja az élet a 18. században ismert volt számos vegyészek. Svéd gyógyszerész és kémikus Karl Sheele elkezdte tanulmányozni a levegő összetétele 1768-ban három éve alatt ez melegítéssel bontjuk nitrát (KNO3. NaNO3) és egyéb anyagok, és kapott „tűz levegő” alátámasztó légzés és az égés. De az eredmények a kísérletek Scheele nyilvánosságra csak 1777-ben a könyv „Chemical Értekezés a Levegő és a Tűz.” 1774-ben, British J. Priest és naturalista. Priestley fűtés „égett higany” (higany-oxid HgO) kapott égési fenntartó gáz. Míg Párizsban, Priestley, aki nem tudta, hogy a gáz megkapta a részét a levegő, számolt be a felfedezés Lavoisier és más tudósok. Ekkorra ben nyitották és a nitrogén. 1775-ben Lavoisier következtetésre jutott, hogy a normál levegőben két gáz - gáz szükséges a légzés és égést tápláló gázt és az „ellentétes karakter” - nitrogén. Lavoisier úgynevezett égési fenntartó gáz oxigén - «képző savak” (a görög oxys - savas és gennao - szül ;. Orosz innen ered a neve »oxigén«), mivel ekkor gondoljuk, hogy az összes sav tartalmaz oxigént. Régóta ismert, hogy a savak lehetnek mind az oxidált és oxigén-mentes, de a neve annak az elemnek a Lavoisier, változatlan maradt. Majdnem egy fél évszázad 1/16 tömegének oxigénatom szolgál, mint az egység közötti összehasonlítás tömegű különböző atomok és használt a számszerű jellemzésére a atomtömege különböző elemeinek (az úgynevezett skálán oxigén atomtömege).

Még a tiszta oxigén nyerhető vizes oldatok elektrolízisével a lúgok (NaOH vagy KOH) vagy sói oxigéntartalmú savak (általában használt Na2SO4 nátrium-szulfát oldat). A laboratóriumban, egy kis mennyiségű nagyon tiszta oxigén lehet melegítésével előállítható kálium-permanganát KMnO4:

Több tiszta oxigén lebontása útján H2 O2 hidrogén-peroxid jelenlétében, katalitikus mennyiségű szilárd mangán-dioxid MnO2.

2N2O2 = 2H2O + O2.

Oxigén termelt egy erős (nagyobb, mint 600 ° C) kalcináljuk nátrium-nitrátot NaNO3.

hevítve néhány magasabb oxidok:

Korábban, az oxigén kapunk KClO3 bomlása kálium-klorát jelenlétében katalitikus mennyiségű mangán-dioxid MnO2.

Azonban bertoletova sóformák robbanásveszélyes elegyek, így megkapjuk annak oxigén a laboratóriumokban már nem használják. Persze most senki soha nem lehet használni, hogy oxigént termelnek izzítási higany-oxid HgO, már kialakult ez a reakció, oxigén szennyezett mérgező higany gőz.

A forrás az oxigén űrhajók, tengeralattjárók és m. O. Zárt tér egy keveréke nátrium-peroxid Na2 O2 és KO2 kálium-szuperoxid. A reakcióban ezen vegyületek szén-dioxiddal felszabadult oxigén:

Ha keveréke Na2 O2 és KO2. egyesített moláris aránya 1: 1, akkor minden mól szén-dioxidot felszívódik a levegő fog megjelenni 1 mól oxigén, úgy, hogy az összetétele a levegő nem fog változni, mivel az oxigénfelvételt során légzés és a CO2-kibocsátás.

Az oxigén alkalmazása nagyon változatos. A fő mennyisége az oxigént a levegőből használják a kohászat. Oxigén (levegő helyett) robbanás kohók jelentősen növeli a sebességet a nagyolvasztó folyamat menteni a koksz és a vas, hogy a legjobb minőséget. Oxigén fújás oxigén átalakítók használt újraelosztása a vas az acél. Tiszta oxigén vagy oxigénnel dúsított levegő előállításához használt sok más fémek (réz, nikkel, ólom és mások.). Oxigént használnak az kivágással és hegesztéssel fémek. Ha ezt használják „léggömb” oxigén. A oxigén palack nyomás alá lehet helyezni, hogy 15 MPa. Oxigén palackok festett kék.

Folyékony oxigén - egy erős oxidálószert, akkor valamilyen hajtóanyagként használható komponenst. Impregnált folyékony oxigén könnyen oxidálódnak anyagok, mint például fűrészpor, gyapjú, szénpor és mások. (Ezeket a vegyületeket nevezzük oxyliquit) használunk robbanóanyagok használható például amikor szóló utak a hegyek.

Az oxigén a Föld légkörében kezdett felhalmozni eredményeként az elsődleges fotoszintetizáló szervezetek jelentek meg, valószínűleg mintegy 2,8 milliárd. Évekkel ezelőtt. Úgy tartják, hogy két milliárd évvel ezelőtt, a hangulat már benne van kb 1% oxigén .; fokozatosan csökkentve azt oxidáló és fordult mintegy 400 millió. évvel ezelőtt szerzett modern összetételét. Az oxigén jelenléte a légkörben nagyrészt természete határozza meg a biológiai evolúció. Aerob (O2) anyagcsere később merült fel az anaerob (részvétele nélkül O2), de ez a reakció a biológiai oxidáció, jobb, mint a régi energetikai folyamatok az erjedés és a glikolízis, a kínálat az élő szervezetek a legtöbb energiát szükség van rájuk. Kivételek obligát anaerobok, például egyes paraziták, amelyhez az oxigén egy méreg. Az oxigén alkalmazása, amelynek magas a redoxi potenciálja, mint végső elektron akceptorként a légzési lánc enzimeket eredményezett biokémiai mechanizmusa a modern levegőt típusok. Ez a mechanizmus biztosítja az energia aerob organizmusok.

Oxigén - alap biogén elem, amely része az összes főbb molekuláris biztosító anyagok szerkezetét és funkcióit sejtek - fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, lipidek, valamint több kis molekulák. Minden növényi vagy állati oxigén sokkal több, mint bármely más elem (átlagosan mintegy 70%). Emberi izomszövet tartalmaz 16% oxigént, csontszövet - 28,5%; csak az átlagos emberi test (testtömeg 70 kg) tartalmazott 43 kg oxigént. Állatokban és emberben, az oxigén belép elsősorban a légzőrendszer (szabad oxigén) és víz (kötött oxigén). A szervezet szükséges oxigén határozza meg a szint (intenzitás) az anyagcsere, ami függ a tömege, és a testfelület, életkora, neme, étrendje, a környezeti feltételek és mások. Ecology, mint fontos energetikai jellemzője határozza aránya összesen levegőt (azaz összesen oxidációs folyamatok) közösségi szervezetek teljes biomassza.