>>
الخواص الكيميائية للأكسجين. أكاسيد
هذه الفقرة حول:
> حول تفاعلات الأكسجين مع المواد البسيطة والمعقدة ؛
> حول التفاعلات المركبة.
> حول المركبات التي تسمى أكاسيد.
تتجلى الخصائص الكيميائية لكل مادة في تفاعلات كيميائيةبمشاركته.
الأكسجين هو أحد أكثر المعادن نشاطا. في ظل الظروف العادية ، يتفاعل مع القليل من المواد. تفاعليته تزداد بشكل ملحوظ مع زيادة درجة الحرارة.
تفاعلات الأكسجين مع المواد البسيطة.
الأكسجينيتفاعل ، كقاعدة عامة ، عند تسخينه مع معظم اللافلزات وجميع المعادن تقريبًا.
التفاعل مع الفحم (الكربون). من المعروف أن الفحم الذي يسخن في الهواء لدرجة حرارة عالية يشتعل. يشير هذا إلى حدوث تفاعل كيميائي للمادة مع الأكسجين. يتم استخدام الحرارة المنبعثة في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، لتدفئة المنازل في المناطق الريفية.
المنتج الرئيسي لاحتراق الفحم هو ثاني أكسيد الكربون. له صيغة كيميائية- ثاني أكسيد الكربون 2. الفحم عبارة عن خليط من العديد من المواد. نسبة كتلة الكربون فيه تتجاوز 80٪. بافتراض أن الفحم يتكون فقط من ذرات الكربون ، نكتب المعادلة الكيميائية المقابلة:
ر
C + O 2 \ u003d CO 2.
يشكل الكربون مواد بسيطة - الجرافيت والماس. لها اسم شائع - الكربون - وتتفاعل مع الأكسجين عند تسخينها وفقًا للمعادلة الكيميائية المحددة 1.
تسمى التفاعلات التي تتكون فيها مادة واحدة من عدة مواد تفاعلات مركبة.
تفاعل مع الكبريت.
يتم إجراء هذا التحول الكيميائي من قبل الجميع عندما يضرب المباراة ؛ الكبريت جزء من رأسه. في المختبر ، يتم إجراء تفاعل الكبريت مع الأكسجين في غطاء دخان. يتم تسخين كمية صغيرة من الكبريت (مسحوق أصفر فاتح أو بلورات) في ملعقة حديدية. مستوىيذوب أولاً ، ثم يشتعل نتيجة للتفاعل مع الأكسجين الجوي ويحترق بلهب أزرق بالكاد ملحوظ (الشكل 56 ، ب). توجد رائحة حادة لمنتج التفاعل - ثاني أكسيد الكبريت (نشعر بهذه الرائحة في لحظة إشعال عود الثقاب). الصيغة الكيميائية لثاني أكسيد الكبريت هي SO 2 ، ومعادلة التفاعل هي
ر
S + O 2 \ u003d SO 2.
أرز. 56 - الكبريت (أ) واحتراقه في الهواء (ب) وفي الأكسجين (ج).
1 في حالة عدم وجود كمية كافية من الأكسجين ، يتم تكوين مركب آخر من الكربون الأكسجين- أول أكسيد الكربون
ر
ثاني أكسيد الكربون: 2C + O 2 \ u003d 2CO.
أرز. 57- الفسفور الأحمر (أ) واحتراقه في الهواء (ب) وفي الأكسجين (ج).
إذا تم وضع ملعقة من الكبريت المحترق في وعاء به أكسجين ، فسيحترق الكبريت بلهب أكثر إشراقًا من الهواء (الشكل 56 ، ج). يمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة وجود جزيئات O 2 في الأكسجين النقي أكثر من الهواء.
تفاعل مع الفوسفور. الفوسفور ، مثل الكبريت ، يحترق في الأكسجين بشكل أكثر كثافة منه في الهواء (الشكل 57). ناتج التفاعل مادة صلبة بيضاء - أكسيد الفوسفور (جزيئاته الصغيرة تشكل دخانًا):
ر
P + O 2 -> P 2 0 5.
تحويل مخطط التفاعل إلى معادلة كيميائية.
تفاعل مع المغنيسيوم.
في السابق ، تم استخدام هذا التفاعل المصورينلإنشاء إضاءة ساطعة ("وميض المغنيسيوم") عند التقاط الصور. في المختبر الكيميائي ، يتم إجراء التجربة المقابلة على النحو التالي. يتم أخذ شريط المغنيسيوم بملاقط معدنية ويتم إشعال النار فيه في الهواء. يحترق المغنيسيوم بلهب أبيض مبهر (الشكل 58 ، ب) ؛ لا يمكنك النظر إليه! ينتج عن التفاعل مادة صلبة بيضاء. هذا مركب من المغنيسيوم مع الأكسجين ؛ اسمه أكسيد المغنيسيوم.
أرز. 58- المغنيسيوم (أ) واحتراقه في الهواء (ب)
اكتب معادلة لتفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين.
تفاعلات الأكسجين مع المواد المعقدة. يمكن أن يتفاعل الأكسجين مع بعض المركبات المحتوية على الأكسجين. على سبيل المثال ، يحترق أول أكسيد الكربون CO في الهواء لتكوين ثاني أكسيد الكربون:
ر
2CO + O 2 \ u003d 2C0 2.
نجري العديد من تفاعلات الأكسجين مع المواد المعقدة في الحياة اليومية عن طريق حرق الغاز الطبيعي (الميثان) ، والكحول ، والخشب ، والورق ، والكيروسين ، وما إلى ذلك. عندما يتم حرقها ، يتكون ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء:
ر
CH 4 + 20 2 \ u003d CO 2 + 2H 2 O ؛
الميثان
ر
C 2 H 5 OH + 30 2 \ u003d 2C0 2 + 3H 2 O.
كحول
أكاسيد.
نواتج جميع التفاعلات المذكورة في الفقرة هي مركبات ثنائية من عناصر تحتوي على أكسجين.
مركب يتكون من عنصرين ، أحدهما الأكسجين ، يسمى أكسيد.
الصيغة العامة للأكاسيد هي EnOm.
كل أكسيد له اسم كيميائي ، وبعضها له أيضًا أسماء تقليدية أو تافهة 1 (الجدول 4). يتكون الاسم الكيميائي للأكسيد من كلمتين. الكلمة الأولى هي اسم العنصر المقابل ، والثانية هي كلمة "أكسيد". إذا كان للعنصر تكافؤ متغير ، فيمكنه تكوين عدة أكاسيد. يجب أن تكون أسمائهم مختلفة. للقيام بذلك ، بعد اسم العنصر ، حدد (بدون مسافة بادئة) بأرقام رومانية بين قوسين قيمة التكافؤ في الأكسيد. مثال على مثل هذا الاسم لمركب هو cuprum (II) oxide (اقرأ "cuprum-two-oxide").
الجدول 4
1 يأتي المصطلح من الكلمة اللاتينية trivialis - عادي.
الاستنتاجات
الأكسجين مادة فعالة كيميائيا. يتفاعل مع معظم المواد البسيطة ، وكذلك مع المواد المعقدة. إن منتجات هذه التفاعلات عبارة عن مركبات من عناصر بها أكاسيد أكسجين.
تسمى التفاعلات التي تتكون فيها مادة واحدة من عدة مواد تفاعلات مركبة.
?
135. ما هو الفرق بين تفاعلات التوليف والتحلل؟
136- تحويل مخططات التفاعل إلى معادلات كيميائية:
أ) Li + O 2 -> Li 2 O ؛
N2 + O2 -> لا ؛
ب) SO 2 + O 2 -> SO 3 ؛
CrO + O 2 -> Cr 2 O 3.
137. اختر من بين الصيغ المعطاة تلك التي تتوافق مع الأكاسيد:
O 2 ، هيدروكسيد الصوديوم ، H 2 O ، HCI ، I 2 O 5 ، FeO.
138- أعط الأسماء الكيميائية للأكاسيد بالصيغ التالية:
لا ، Ti 2 O 3 ، Cu 2 O ، MnO 2 ، CI 2 O 7 ، V 2 O 5 ، CrO 3.
ضع في اعتبارك أن العناصر المكونة لهذه الأكاسيد لها تكافؤ متغير.
139. اكتب الصيغ: أ) أكسيد البرقوق (I \ /) ؛ ب) أكسيد الكروم (III) ؛
ج) أكسيد الكلور الأحادي. د) أكسيد النيتروجين (I /) ؛ هـ) أكسيد الأوزميوم (\ / III).
140- إضافة صيغ المواد البسيطة في مخططات التفاعل وعمل معادلات كيميائية:
أ) ... + ... -> CaO ؛
ب) لا + ... -> لا 2 ؛ ... + ... -> كـ 2 O 3 ؛ Mn 2 O 3 + ... -> MnO 2.
141- اكتب معادلات التفاعل التي يمكنك بواسطتها تنفيذ "سلاسل" التحولات ، أي الحصول على الثاني من المادة الأولى ، والثالث من الثانية:
أ) C -> CO -> CO 2 ؛
ب) ف -> ف 2 0 3 -> ف 2 0 5 ؛
ج) نحاس -> نحاس 2 س -> نحاس.
142 .. عمل معادلات التفاعلات التي تحدث أثناء احتراق الأسيتون (CH 3) 2 CO والأثير (C 2 H 5) 2 O في الهواء ، ونواتج كل تفاعل هي ثاني أكسيد الكربون والماء.
143- نسبة كتلة الأكسجين في أكسيد EO 2 هي 26٪. تحديد العنصر E.
144- تمتلئ قوارير بالأكسجين. بعد الختم ، تم حرق المغنيسيوم الزائد في قارورة واحدة ، وتم حرق الكبريت الزائد في قارورة أخرى. أي قارورة بها فراغ؟ اشرح الجواب.
P. Popel P.، Kriklya L. S.، Chemistry: Pdruch. لمدة 7 خلايا. zahalnosvit. نافش. زقل. - ك .: مركز المعارض "الأكاديمية" 2008. - 136 ص: il.
محتوى الدرس ملخص الدرس ودعم إطار عرض الدرس التقنيات التفاعلية تسريع طرق التدريس يمارس الاختبارات القصيرة واختبار المهام عبر الإنترنت وورش عمل التمارين المنزلية وأسئلة التدريب للمناقشات الصفية الرسوم التوضيحية مواد الفيديو والصوت صور ، صور رسوم بيانية ، جداول ، مخططات كاريكاتورية ، أمثال ، أقوال ، كلمات متقاطعة ، حكايات ، نكت ، اقتباسات الإضافات ملخصات أوراق الغش للمقالات الفضولية (MAN) الأدبيات الرئيسية ومسرد المصطلحات الإضافية تحسين الكتب المدرسية والدروس تصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسي واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين خطط التقويم برامج التدريب التوصيات المنهجيةالأكسجين هو عنصر من عناصر المجموعة السادسة عشر (وفقًا للتصنيف القديم - المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة) ، الفترة الثانية من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 8. ويشار إليه بالرمز O. الأكسجين هو مادة غير معدنية تفاعلية وهو أخف عنصر في مجموعة الكالكوجين. مادة بسيطة من الأكسجين في ظل الظروف العادية هي غاز عديم اللون ، عديم الطعم والرائحة ، يتكون جزيءه من ذرتين من الأكسجين (الصيغة O2) ، ويسمى أيضًا ثنائي الأكسجين]. الأكسجين السائل له لون أزرق فاتح ، والأكسجين الصلب عبارة عن بلورات زرقاء فاتحة.
هناك أشكال أخرى متآصلة من الأكسجين ، على سبيل المثال ، في ظل الظروف العادية ، غاز أزرق برائحة معينة ، يتكون جزيءه من ثلاث ذرات أكسجين (الصيغة O3).
البحث في الطبيعة: يتكون الأكسجين الطبيعي من 3 نظائر مستقرة o16 ، o17 ، o18.
الأكسجين على شكل مادة بسيطة o2 هو جزء من الهواء الجوي. = 21٪ في شكل مرتبط ، عنصر الأكسجين جزء لا يتجزأ من الماء للعديد من المعادن من العديد من المواد العضوية.
يستلم. في الوقت الحاضر ، في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء. الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على الأكسجين هي التقطير المبرد. كما أن مصانع الأكسجين التي تعتمد على تقنية الأغشية معروفة جيدًا وتستخدم بنجاح في الصناعة.
في المختبرات ، يتم استخدام الأكسجين الصناعي ، والذي يتم توفيره في اسطوانات فولاذية تحت ضغط حوالي 15 ميجا باسكال.
يمكن الحصول على كميات صغيرة من الأكسجين عن طريق تسخين برمنجنات البوتاسيوم KMnO4:
2KMNO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
يستخدم أيضًا تفاعل التحلل الحفزي لبيروكسيد الهيدروجين H2O2 في وجود أكسيد المنغنيز (IV):
2H2O2 = MnO2 = 2H2O + O2
يمكن الحصول على الأكسجين عن طريق التحلل التحفيزي لكلورات البوتاسيوم (ملح برتوليت) KClO3:
2KClO3 = 2KCl + 3O2
تشمل الطرق المختبرية لإنتاج الأكسجين طريقة التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للقلويات ، وكذلك تحلل أكسيد الزئبق (II) (عند t = 100 درجة مئوية):
في الغواصات ، يتم الحصول عليها عادةً عن طريق تفاعل بيروكسيد الصوديوم وثاني أكسيد الكربون الذي ينفثه الشخص:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
CHEMICAL ST_VA. عامل مؤكسد قوي ، يتفاعل مع جميع العناصر تقريبًا ، مكونًا أكاسيدًا. حالة الأكسدة هي −2. كقاعدة عامة ، يستمر تفاعل الأكسدة مع إطلاق الحرارة ويتسارع مع زيادة درجة الحرارة (انظر الاحتراق). مثال على التفاعلات التي تحدث في درجة حرارة الغرفة:
4Li + O2 = 2Li2O
يؤكسد المركبات التي تحتوي على عناصر ذات حالة أكسدة غير قصوى:
يؤكسد معظم المركبات العضوية:
CH3CH2OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O
في ظل ظروف معينة ، من الممكن إجراء أكسدة خفيفة لمركب عضوي:
CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
يتفاعل الأكسجين بشكل مباشر (في ظل الظروف العادية ، عند تسخينه و / أو في وجود محفزات) مع جميع المواد البسيطة ، باستثناء Au والغازات الخاملة (He ، Ne ، Ar ، Kr ، Xe ، Rn) ؛ تحدث التفاعلات مع الهالوجينات تحت تأثير التفريغ الكهربائي أو الأشعة فوق البنفسجية. تم الحصول على أكاسيد الذهب والغازات الخاملة الثقيلة (Xe، Rn) بشكل غير مباشر. في جميع مركبات الأكسجين المكونة من عنصرين مع عناصر أخرى ، يلعب الأكسجين دور عامل مؤكسد ، باستثناء المركبات التي تحتوي على الفلور (انظر أدناه # فلوريد الأكسجين).
يشكل الأكسجين بيروكسيدات بحالة أكسدة لذرة الأكسجين تساوي رسميًا −1.
على سبيل المثال ، يتم الحصول على البيروكسيدات عن طريق حرق المعادن القلوية في الأكسجين:
2Na + O2 = Na2O2
تمتص بعض الأكاسيد الأكسجين:
2BaO + O2 = 2BaO2
وفقًا لنظرية الاحتراق التي طورها A.N Bach و K. O. Engler ، تحدث الأكسدة على مرحلتين مع تكوين مركب بيروكسيد وسيط. يمكن عزل هذا المركب الوسيط ، على سبيل المثال ، عندما يتم تبريد شعلة من الهيدروجين المحترق بالثلج ، إلى جانب الماء ، يتكون بيروكسيد الهيدروجين:
في الأكسيدات الفائقة ، للأكسجين بشكل رسمي حالة أكسدة −½ ، أي إلكترون واحد لكل ذرتين من الأكسجين (O − 2 أيون). يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل البيروكسيدات مع الأكسجين عند ارتفاع ضغط ودرجة حرارة:
Na2O2 + O2 = 2NaO2
يتفاعل البوتاسيوم K و Rubidium Rb و Cesium Cs مع الأكسجين لتكوين أكسيد الفائق:
تحتوي الأوزون غير العضوية على أيون O – 3 مع حالة أكسدة للأكسجين تساوي رسميًا –1/3. تم الحصول عليها عن طريق عمل الأوزون على هيدروكسيدات الفلزات القلوية:
2KOH + 3O3 = 2KO3 + H2O + 2O2
في ديوكسيجينيل أيون O2 + ، الأكسجين رسميًا له حالة أكسدة + ½. احصل على رد الفعل:
PtF6 + O2 = O2PtF6
فلوريد الأوكسجين ثنائي فلوريد الأكسجين ، حالة أكسدة الأكسجين OF2 +2 ، يتم الحصول عليها عن طريق تمرير الفلور عبر محلول قلوي:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + H2O + OF2
أحادي فلوريد الأكسجين (Dioxydifluoride) ، O2F2 ، غير مستقر ، حالة أكسدة الأكسجين هي +1. يتم الحصول عليها من خليط من الفلور والأكسجين في تفريغ متوهج عند درجة حرارة -196 درجة مئوية:
تمرير تفريغ توهج من خلال خليط من الفلور والأكسجين عند ضغط ودرجة حرارة معينة ، يتم الحصول على مزيج من فلوريد الأكسجين العالي O3F2 و O4F2 و O5F2 و O6F2.
تتنبأ حسابات ميكانيكا الكم بالوجود المستقر لأيون ثلاثي فلورو هيدروكسونيوم (إنجليزي) OF3 +. إذا كان هذا الأيون موجودًا بالفعل ، فستكون حالة أكسدة الأكسجين فيه +4.
يدعم الأكسجين عمليات التنفس والاحتراق والانحلال.
في شكله الحر ، يوجد العنصر في تعديلين متآصلين: O2 و O3 (الأوزون). كما تم تأسيسه في عام 1899 من قبل بيير كوري وماريا سكلودوفسكا كوري ، تحت تأثير الإشعاع المؤين ، يمر O2 إلى O3 OZONE. الأوزون هو تعديل متآصل للأكسجين يتكون من جزيئات O3 ثلاثية الذرات. في ظل الظروف العادية - الغاز الأزرق. عندما يتم تسييله ، يتحول إلى سائل نيلي. في شكل صلب ، يكون أزرق غامق ، بلورات سوداء تقريبًا.
CHEM.CB-VA أوزون هو عامل مؤكسد قوي ، وأكثر تفاعلًا من الأكسجين ثنائي الذرة. يؤكسد جميع المعادن تقريبًا (باستثناء الذهب والبلاتين والإيريديوم) إلى أعلى حالات الأكسدة. يؤكسد العديد من اللافلزات. منتج التفاعل هو الأكسجين بشكل أساسي.
2Cu2 + + 2H3O + + O3 = 2Cu3 + + 3H2O + O2
يزيد الأوزون من حالة أكسدة الأكاسيد:
NO + O3 = NO2 + O2
هذا التفاعل يرافقه تلألؤ كيميائي. يمكن أكسدة ثاني أكسيد النيتروجين إلى أنهيدريد النيتريك:
2NO2 + O3 = N2O5 + O2
يتفاعل الأوزون مع الكربون عند درجة الحرارة العادية لتكوين ثاني أكسيد الكربون:
2C + 2O3 = 2CO2 + O2
لا يتفاعل الأوزون مع أملاح الأمونيوم ، ولكنه يتفاعل مع الأمونيا لتكوين نترات الأمونيوم:
2NH3 + 4O3 = NH4NO3 + 4O2 + H2O
يتفاعل الأوزون مع الهيدروجين لتكوين الماء والأكسجين:
O3 + H2 = O2 + H2O
يتفاعل الأوزون مع الكبريتيدات لتكوين الكبريتات:
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2
بمساعدة الأوزون ، يمكن الحصول على حامض الكبريتيك من كل من عنصر الكبريت وثاني أكسيد الكبريت:
S + H2O + O3 = H2SO4
3SO2 + 3H2O + O3 = 3H2SO4
يمكن أن تتفاعل جميع ذرات الأكسجين الثلاثة في الأوزون بشكل فردي في تفاعل كلوريد القصدير مع حمض الهيدروكلوريك والأوزون:
3SnCl2 + 6HCl + O3 = 3SnCl4 + 3H2O
في المرحلة الغازية ، يتفاعل الأوزون مع كبريتيد الهيدروجين لتكوين ثاني أكسيد الكبريت:
H2S + O3 = SO2 + H2O
في محلول مائي ، يحدث تفاعلان متنافسان مع كبريتيد الهيدروجين ، أحدهما بتكوين عنصر الكبريت ، والآخر بتكوين حمض الكبريتيك:
H2S + O3 = S + O2 + H2O
3H2S + 4O3 = 3H2SO4
من خلال معالجة محلول اليود في حمض البيركلوريك اللامائي البارد مع الأوزون ، يمكن الحصول على بيركلورات اليود (III):
I2 + 6HClO4 + O3 = 2I (ClO4) 3 + 3H2O
يمكن الحصول على فوق كلورات النتريل الصلبة عن طريق تفاعل غاز NO2 و ClO2 و O3:
2NO2 + 2ClO2 + 2O2 = 2NO2ClO4 + O2
يمكن أن يشارك الأوزون في تفاعلات الاحتراق ، في حين أن درجات حرارة الاحتراق أعلى من الأكسجين ثنائي الذرة:
3C3N2 + 4O3 = 12CO + 3N2
يمكن أن يدخل الأوزون في تفاعلات كيميائية عند درجات حرارة منخفضة. عند 77 كلفن (-196 درجة مئوية) ، يتفاعل الهيدروجين الذري مع الأوزون لتشكيل جذري للأكسيد الفائق مع ديمير الأخير:
H + O3 = HO2. + س
2HO2. = H2O2 + O2
يمكن أن يشكل الأوزون أوزونيدات غير عضوية تحتوي على أنيون O3−. هذه المركبات قابلة للانفجار ولا يمكن تخزينها إلا في درجات حرارة منخفضة. من المعروف أن مركبات الأوزون لجميع الفلزات القلوية (باستثناء فرنسا). يمكن الحصول على KO3 و RbO3 و CsO3 من الأكاسيد الفائقة المقابلة:
KO2 + O3 = KO3 + O2
يمكن الحصول على أوزونيد البوتاسيوم بطريقة أخرى من هيدروكسيد البوتاسيوم:
2KOH + 5O3 = 2KO3 + 5O2 + H2O
يمكن الحصول على NaO3 و LiO3 من خلال عمل CsO3 في الأمونيا السائلة NH3 على راتنجات التبادل الأيوني التي تحتوي على أيونات Na + أو Li +:
CsO3 + Na + = Cs + + NaO3
يؤدي علاج محلول الكالسيوم في الأمونيا بالأوزون إلى تكوين أوزونيد الأمونيوم وليس الكالسيوم:
3Ca + 10NH3 + 7O3 = Ca * 6NH3 + Ca (OH) 2 + Ca (NO3) 2 + 2NH4O3 + 3O2 + 2H2O
يمكن استخدام الأوزون لإزالة المنغنيز من الماء لتكوين راسب يمكن فصله عن طريق الترشيح:
2Mn2 + + 2O3 + 4H2O = 2MnO (OH) 2 + 2O2 + 4H +
الأوزون يحول السيانيدات السامة إلى سيانات أقل خطورة:
CN- + O3 = CNO- + O2
يمكن للأوزون تحلل اليوريا تمامًا:
(NH2) 2CO + O3 = N2 + CO2 + 2H2O
يؤدي تفاعل الأوزون مع المركبات العضوية مع ذرة الكربون المنشط أو الثلاثي عند درجات حرارة منخفضة إلى الأكاسيد المائية المقابلة.
يستلم. يتكون الأوزون في العديد من العمليات المصحوبة بإطلاق الأكسجين الذري ، على سبيل المثال ، أثناء تحلل البيروكسيدات ، وأكسدة الفوسفور ، إلخ.
في الصناعة ، يتم الحصول عليها من الهواء أو الأكسجين في أجهزة الأوزون بفعل التفريغ الكهربائي. يسيل O3 بسهولة أكبر من O2 وبالتالي يسهل فصله. يتم الحصول على الأوزون للعلاج بالأوزون في الطب فقط من الأكسجين النقي. عندما يتم تشعيع الهواء بالأشعة فوق البنفسجية ، يتشكل الأوزون. تحدث نفس العملية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، حيث تتشكل طبقة الأوزون ويتم الحفاظ عليها تحت تأثير الإشعاع الشمسي.
في المختبر ، يمكن الحصول على الأوزون عن طريق تفاعل حامض الكبريتيك المركز المبرد مع بيروكسيد الباريوم:
3H2SO4 + 3BaO2 = 3BaSO4 + O3 + 3H2O
البيروكسيدات عبارة عن مواد معقدة ترتبط فيها ذرات الأكسجين ببعضها البعض. البيروكسيدات تطلق الأكسجين بسهولة. بالنسبة للمواد غير العضوية ، يوصى باستخدام مصطلح بيروكسيد ؛ وبالنسبة للمواد العضوية ، غالبًا ما يستخدم مصطلح بيروكسيد في اللغة الروسية اليوم. تعتبر بيروكسيدات العديد من المواد العضوية متفجرة (بيروكسيد الأسيتون) ؛ على وجه الخصوص ، تتشكل بسهولة كيميائيًا ضوئيًا عندما تضيء الإيثرات لفترة طويلة في وجود الأكسجين. لذلك ، قبل التقطير ، تتطلب العديد من الإيثرات (داي إيثيل إيثر ، رباعي هيدرو فوران) اختبارًا لعدم وجود بيروكسيدات.
تعمل البيروكسيدات على إبطاء تخليق البروتين في الخلية.
اعتمادًا على الهيكل ، يتم تمييز البيروكسيدات المناسبة والأكسيدات الفائقة والأوزون غير العضوي. تُعرف البيروكسيدات غير العضوية في شكل مركبات ثنائية أو معقدة لجميع العناصر تقريبًا. تتفاعل بيروكسيدات معادن الأرض القلوية والقلوية مع الماء لتكوين الهيدروكسيد المقابل وبيروكسيد الهيدروجين.
تنقسم البيروكسيدات العضوية إلى بيروكسيدات ديالكيل ، وألكيل هيدروبيروكسيدات ، وبيروكسيدات دياسيل ، وهيدروبيروكسيدات أسيل (أحماض بيروكسوكربوكسيل) ، وبيروكسيدات دورية. الأكاسيد الفوقية العضوية غير مستقرة حرارياً وغالبًا ما تكون قابلة للانفجار. تستخدم كمصادر للجذور الحرة في التخليق العضوي والصناعة
هاليدات (هاليدات) - مركبات الهالوجينات مع عناصر أو جذور كيميائية أخرى. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الهالوجين الموجود في المركب كهربيًا ؛ وبالتالي ، فإن أكسيد البروم ليس هاليدًا.
وفقًا للهالوجين المتضمن في المركب ، تسمى الهاليدات أيضًا الفلوريدات والكلوريدات والبروميدات واليود والأستاتيدات. تشتهر هاليدات الفضة بهذا الاسم بسبب التوزيع الشامل لتصوير فيلم هاليد الفضة.
تسمى مركبات الهالوجينات فيما بينها interhalides ، أو مركبات interhalogen (على سبيل المثال ، اليود pentafluoride IF5).
في الهاليدات ، يكون للهالوجين حالة أكسدة سالبة ، بينما يكون العنصر موجبًا.
أيون الهاليد هو ذرة هالوجين سالبة الشحنة.
العناصر الموجودة في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة من الجدول الدوري لعناصر D. I. Mendeleev.
|
عنصر |
الشحنة الأساسية |
مستويات الطاقة |
نصف القطر الذري Å |
||||
|
ك |
إل |
م |
ن |
ا |
|||
|
0,60 1,04 1,16 1,43 |
|||||||
يوضح النظر في الهياكل الذرية لعناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة أن لديهم جميعًا بنية مكونة من ستة إلكترونات للطبقة الخارجية (الجدول 13) ، وبالتالي ، لديهم قيم كهرسلبية عالية نسبيًا. لديه أعلى كهرسلبية ، الأصغر - وهو ما يفسره تغيير في قيمة نصف القطر الذري. يتم التأكيد على المكانة الخاصة للأكسجين في هذه المجموعة من خلال حقيقة أن ، والتيلوريوم يمكن أن يتحد مباشرة مع الأكسجين ، ولكن لا يمكن أن يتحد مع بعضهما البعض.
تنتمي عناصر مجموعة الأكسجين أيضًا إلى الرقم ص- العناصر ، حيث يتم الانتهاء منها ص-الصدف. لجميع عناصر الأسرة ، باستثناء الأكسجين نفسه ، 6 إلكترونات من الطبقة الخارجية هي التكافؤ.
في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، غالبًا ما تظهر عناصر مجموعة الأكسجين خصائص مؤكسدة. يتم التعبير عن أقوى الخصائص المؤكسدة في الأكسجين.
تتميز جميع عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة بحالة الأكسدة السلبية -2. ومع ذلك ، بالنسبة للكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم ، إلى جانب هذا ، من الممكن أيضًا حالات الأكسدة الإيجابية (الحد الأقصى +6).
جزيء الأكسجين ، مثل أي غاز بسيط ، ثنائي الذرة ، مبني وفقًا لنوع الرابطة التساهمية المكونة من زوجين من الإلكترونات. لذلك ، يكون الأكسجين ثنائي التكافؤ عند تكوين بسيط.
الكبريت مادة صلبة. يحتوي الجزيء على 8 ذرات كبريتية (S8) ، لكنها متصلة في نوع من الحلقة ، حيث ترتبط كل ذرة كبريت فقط مع ذرتين متجاورتين بواسطة رابطة تساهمية
وهكذا ، فإن كل ذرة كبريت ، لها زوج إلكترون واحد مشترك مع ذرتين متجاورتين ، هي نفسها ثنائية التكافؤ. تشكل الجزيئات المماثلة السيلينيوم (Se8) والتيلوريوم (Te8).
■
1. قم بعمل قصة عن مجموعة الأكسجين وفقًا للخطة التالية: أ) الموقع في النظام الدوري. ب) الشحنات النووية و. عدد النيوترونات في النواة ؛ ج) التكوينات الإلكترونية. د) هيكل الشبكة البلورية ؛ ه) حالات الأكسدة المحتملة للأكسجين وجميع العناصر الأخرى لهذه المجموعة.
2. ما هي أوجه التشابه والاختلاف في الهياكل الذرية والتكوينات الإلكترونية لذرات عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعتين السادس والسابع؟
3. كم عدد إلكترونات التكافؤ التي تمتلكها عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة؟
4. كيف يجب أن تتصرف عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة في تفاعلات الأكسدة والاختزال؟
5. أي من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة هو الأكثر كهرسلبية؟
عند النظر في عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة ، نواجه أولاً ظاهرة التآصل. يمكن أن يشكل العنصر نفسه في الحالة الحرة مادتين بسيطتين أو أكثر. تسمى هذه الظاهرة التآصل ، وتسمى هي نفسها التعديلات المتآصلة.
اكتب هذه الصيغة في دفتر ملاحظاتك.
على سبيل المثال ، عنصر الأكسجين قادر على تكوين عنصرين بسيطين - الأكسجين والأوزون.
صيغة الأكسجين البسيط هي O2 ، وصيغة المادة البسيطة للأوزون هي O3. يتم بناء جزيئاتهم بشكل مختلف:
يعد الأكسجين والأوزون تعديلات متآصلة لعنصر الأكسجين.
يمكن أن يشكل الكبريت أيضًا عدة تعديلات متآصلة (تعديلات). معروف الكبريت المعيني (ثماني السطوح) والبلاستيك وأحادي الميل. يشكل السيلينيوم والتيلوريوم أيضًا العديد من التعديلات المتآصلة. وتجدر الإشارة إلى أن ظاهرة التآصل هي سمة من سمات العديد من العناصر. سننظر في الاختلافات في خصائص التعديلات المتآصلة المختلفة عند دراسة العناصر.
■ 6. ما هو الفرق بين بنية جزيء الأكسجين وبنية جزيء الأوزون؟
7. ما نوع الرابطة الموجودة في جزيئات الأكسجين والأوزون؟
الأكسجين. الخصائص الفيزيائية ، العمل الفسيولوجي ، أهمية الأكسجين في الطبيعة
الأكسجين هو أخف عنصر في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة. الوزن الذري للأكسجين - 15.994. 31988. تحتوي ذرة الأكسجين على أصغر نصف قطر لعناصر هذه المجموعة الفرعية (0.6 Å). التكوين الإلكتروني لذرة الأكسجين: ls 2 2s 2 2p 4.
يشير توزيع الإلكترونات على مدارات الطبقة الثانية إلى أن الأكسجين يحتوي على إلكترونين غير متزاوجين على مدارات p ، والتي يمكن استخدامها بسهولة لتكوين رابطة كيميائية بين الذرات. حالة أكسدة الأكسجين المميزة.
الأكسجين غاز عديم اللون والرائحة. إنه أثقل من الهواء ، عند درجة حرارة -183 درجة ، يتحول إلى سائل أزرق ، وعند درجة حرارة -219 درجة يتجمد.
كثافة الأكسجين 1.43 جم / لتر. الأكسجين ضعيف الذوبان في الماء: تذوب 3 أحجام من الأكسجين في 100 حجم من الماء عند 0 درجة مئوية. لذلك ، يمكن الاحتفاظ بالأكسجين في مقياس الغاز (الشكل 34) - جهاز لتخزين الغازات غير القابلة للذوبان والقابلة للذوبان في الماء بشكل طفيف. في أغلب الأحيان ، يتم تخزين الأكسجين في مقياس الغاز.
يتكون مقياس الغاز من جزأين رئيسيين: الوعاء 1 الذي يستخدم لتخزين الغاز ، وقمع كبير 2 مع صنبور وأنبوب طويل يصل تقريبًا إلى قاع الوعاء 1 ويعمل على إمداد الجهاز بالمياه. تحتوي السفينة 1 على ثلاثة أنابيب: يتم إدخال الأنبوب 3 بسطح داخلي أرضي ، ويتم إدخال قمع 2 مع صنبور ، وأنبوب مخرج غاز مزود بصنبور يتم إدخاله في الأنبوب 4 ؛ يعمل الأنبوب 5 في الجزء السفلي على إطلاق الماء من الجهاز عند الشحن والتفريغ. في وعاء مقياس الغاز المشحون 1 مملوء بالأكسجين. يوجد في الجزء السفلي من الوعاء ، حيث يتم إنزال نهاية أنبوب القمع 2.
أرز. 34.
1 - وعاء لتخزين الغاز. 2 - قمع لإمداد المياه ؛ 3 - أنبوب مع سطح الأرض ؛ 4 - أنبوب لإزالة الغاز. 5- أنبوب لإخراج الماء عند شحن الجهاز.
إذا كنت بحاجة إلى الحصول على الأكسجين من مقياس الغاز ، فافتح صمام القمع أولاً واضغط قليلاً على الأكسجين في مقياس الغاز. ثم يتم فتح الصمام الموجود على أنبوب مخرج الغاز ، والذي من خلاله يهرب الأكسجين الذي تم إزاحته بواسطة الماء.
في الصناعة ، يتم تخزين الأكسجين في اسطوانات فولاذية في حالة مضغوطة (الشكل 35 ، أ) ، أو في شكل سائل في "خزانات" أكسجين (الشكل 36).
أرز. 35.بالون الأكسجين
اكتب من النص أسماء الأجهزة المصممة لتخزين الأكسجين.
الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا. تشكل قرابة 50٪ من وزن قشرة الأرض بأكملها (الشكل 37). يحتوي جسم الإنسان على 65٪ من الأكسجين ، وهو جزء من العديد من المواد العضوية التي تُبنى منها الأنسجة والأعضاء. يحتوي الماء على حوالي 89٪ أكسجين. يمثل الأكسجين في الغلاف الجوي 23٪ بالوزن و 21٪ بالحجم. يتم تضمين الأكسجين في مجموعة متنوعة من الصخور (على سبيل المثال ، الحجر الجيري ، والطباشير ، والرخام CaCO3 ، والرمل SiO2) ، وخامات من معادن مختلفة (خام الحديد المغناطيسي Fe3O4 ، خام الحديد البني 2Fe2O3 nH2O ، خام الحديد الأحمر Fe2O3 ، البوكسيت Al2O3 nH2O ، إلخ. .). الأكسجين هو أحد مكونات معظم المواد العضوية.
الأهمية الفسيولوجية للأكسجين هائلة. إنه الغاز الوحيد الذي يمكن للكائنات الحية استخدامه للتنفس. يتسبب نقص الأكسجين في توقف العمليات الحيوية وموت الكائن الحي. بدون أكسجين ، يمكن للشخص أن يعيش بضع دقائق فقط. عند التنفس ، يتم امتصاص الأكسجين ، والذي يشارك في عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث في الجسم ، ويتم إطلاق منتجات أكسدة المواد العضوية وثاني أكسيد الكربون والمواد الأخرى. تتنفس الكائنات الحية الأرضية والمائية الأكسجين: الأرضي - الأكسجين الحر في الغلاف الجوي ، والأكسجين المائي - المذاب في الماء.
يحدث نوع من دورة الأكسجين في الطبيعة. يتم امتصاص الأكسجين من الغلاف الجوي من قبل الحيوانات والنباتات والبشر ، ويتم إنفاقه على عمليات احتراق الوقود والانحلال وعمليات الأكسدة الأخرى. تستهلك النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون والماء الذي يتكون أثناء عملية الأكسدة ، حيث تتم عملية التمثيل الضوئي ، بمساعدة كلوروفيل الأوراق والطاقة الشمسية ، أي تخليق المواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء ، يرافقه إطلاق الأكسجين.
لتوفير الأكسجين لشخص واحد ، هناك حاجة إلى تيجان من شجرتين كبيرتين. تحافظ النباتات الخضراء على تركيبة ثابتة للغلاف الجوي.
■
8. ما هي أهمية الأكسجين في حياة الكائنات الحية؟
9. كيف يتم تجديد إمدادات الأكسجين في الغلاف الجوي؟
الخواص الكيميائية للأكسجين
يتصرف الأكسجين الحر ، الذي يتفاعل مع المواد البسيطة والمعقدة ، على هذا النحو عادةً.
أرز. 37.
حالة الأكسدة التي تكتسبها في هذه الحالة هي دائمًا -2. تدخل العديد من العناصر في تفاعل مباشر مع الأكسجين ، باستثناء المعادن النبيلة ، والعناصر ذات قيم كهرسلبية قريبة من الأكسجين () والعناصر الخاملة.
نتيجة لذلك ، تتشكل مركبات الأكسجين بمواد بسيطة ومعقدة. يحترق الكثير من الأكسجين ، على الرغم من أنهم إما لا يحترقون أو يحترقون في الهواء بشكل ضعيف. يحترق في الأكسجين بلهب أصفر لامع ؛ في هذه الحالة يتكون بيروكسيد الصوديوم (الشكل 38):
2Na + O2 = Na2O2 ،
يحترق الكبريت في الأكسجين بلهب أزرق لامع مكونًا ثاني أكسيد الكبريت:
S + O2 = SO2
بالكاد يسخن الفحم في الهواء ، ولكن في الأكسجين يصبح ساخنًا جدًا ويحترق مع تكوين ثاني أكسيد الكربون (الشكل 39):
C + O2 = CO2
أرز. 36.
يحترق في الأكسجين مع لهب أبيض لامع بشكل مذهل ، ويتكون خامس أكسيد الفوسفور الأبيض الصلب:
4P + 5O2 = 2P2O5
يحترق في الأكسجين وينتشر الشرر ويشكل مقياسًا حديديًا (الشكل 40).
تحترق المواد العضوية أيضًا في الأكسجين ، على سبيل المثال ، الميثان CH4 ، وهو جزء من الغاز الطبيعي: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
يكون الاحتراق في الأكسجين النقي أكثر كثافة منه في الهواء ، ويجعل من الممكن الحصول على درجات حرارة أعلى بكثير. تُستخدم هذه الظاهرة لتكثيف عدد من العمليات الكيميائية واحتراق الوقود بكفاءة أكبر.
في عملية التنفس ، يتحد الأكسجين مع الهيموغلوبين في الدم ، مما يؤدي إلى تكوين أوكسي هيموغلوبين ، وهو مركب غير مستقر للغاية ، يتحلل بسهولة في الأنسجة مع تكوين الأكسجين الحر ، والذي يستخدم للأكسدة. التعفن هو أيضًا عملية مؤكسدة تشمل الأكسجين.
يتعرفون على الأكسجين النقي عن طريق إدخال شظية مشتعلة في الوعاء حيث يتوقع وجوده. يومض بشكل ساطع - هذا اختبار نوعي للأكسجين.
■ 10. كيف يمكنك ، بوجود شظية تحت تصرفك ، التعرف على الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في أوعية مختلفة؟ 11. ما هو حجم الأكسجين الذي سيتم استخدامه لحرق 2 كجم من الفحم يحتوي على 70٪ كربون ، 5٪ هيدروجين ، 7٪ أكسجين ، والباقي مكونات غير قابلة للاحتراق؟
أرز. 38.حرق الصوديوم أرز. 39.حرق الفحم أرز. 40.احتراق الحديد في الأكسجين.
12. هل يكفي 10 لترات من الأكسجين لحرق 5 جرام من الفوسفور؟
13. تم حرق 1 م 3 من خليط غاز يحتوي على 40٪ أول أكسيد الكربون ، 20٪ نيتروجين ، 30٪ هيدروجين و 10٪ ثاني أكسيد كربون في الأكسجين. كم تم استهلاك الأكسجين؟
14. هل يمكن تجفيف الأكسجين بتمريره عبر: أ) حامض الكبريتيك ، ب) كلوريد الكالسيوم ، ج) أنهيدريد الفوسفوريك ، د) معدني؟
15. كيف نحرر ثاني أكسيد الكربون من شوائب الأكسجين والعكس صحيح ، كيف نحرر الأكسجين من شوائب ثاني أكسيد الكربون؟
16. تم تمرير 20 لترًا من الأكسجين تحتوي على خليط من ثاني أكسيد الكربون عبر 200 مل من 0.1 ن. محلول الباريوم. نتيجة لذلك ، تم ترسيب الكاتيون Ba 2+ تمامًا. ما مقدار ثاني أكسيد الكربون (بالنسبة المئوية) الذي يحتويه الأكسجين الأصلي؟
الحصول على الأكسجين
يتم الحصول على الأكسجين بعدة طرق. في المختبر ، يتم الحصول على الأكسجين من المواد المحتوية على الأكسجين التي يمكنها بسهولة فصله ، على سبيل المثال ، من برمنجنات البوتاسيوم KMnO4 (الشكل 41) أو من ملح برتوليت KClO3:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2KSlO3 = 2KSl + O2
عند الحصول على الأكسجين من ملح برتوليت ، يجب أن يكون هناك عامل مساعد ، وهو ثاني أكسيد المنغنيز ، لتسريع التفاعل. يعمل المحفز على تسريع عملية التحلل ويجعلها أكثر اتساقًا. بدون محفز
أرز. 41. جهاز للحصول على الاكسجين بطريقة معملية من برمنجنات البوتاسيوم. 1 - برمنجنات البوتاسيوم ؛ 2 - أكسجين 3 - صوف قطني 4 - اسطوانة - جمع.
يحدث انفجار إذا تم تناول ملح برتوليت بكميات كبيرة وخاصة إذا كان ملوثًا بمواد عضوية.
يتم الحصول على الأكسجين أيضًا من بيروكسيد الهيدروجين في وجود محفز - ثاني أكسيد المنغنيز MnO2 وفقًا للمعادلة:
2H2O2 [MnO2] = 2H2O + O2
■ 17. لماذا يضاف MnO2 أثناء تحلل ملح Berthollet؟
18. يمكن تجميع الأكسجين المتكون أثناء تحلل KMnO4 فوق الماء. تعكس هذا في مخطط الجهاز.
19. في بعض الأحيان ، في حالة عدم وجود ثاني أكسيد المنجنيز في المختبر ، يتم إضافة القليل من البقايا إلى ملح برتوليت بدلاً منه بعد تكليس برمنجنات البوتاسيوم. لماذا مثل هذا التغيير ممكن؟
20. ما هو حجم الأكسجين الذي سيتم إطلاقه أثناء تحلل 5 مولات من ملح برتوليت؟
يمكن أيضًا الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل النترات عند تسخينه فوق نقطة الانصهار:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين بشكل أساسي من الهواء السائل. يترجم الهواء إلى حالة سائلة ، ويتعرض للتبخر. أولاً ، يتبخر (نقطة غليانه 195.8 درجة) ، ويبقى الأكسجين (نقطة غليانه -183 درجة). بهذه الطريقة ، يتم الحصول على الأكسجين في صورة نقية تقريبًا.
في بعض الأحيان ، في وجود الكهرباء الرخيصة ، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء:
H2O ⇄ H + + OH -
H ++ ه- → H 0
في الكاثود
2 ساعة - - ه- → H2O + O ؛ 2O = O2
في الأنود
■ 21. اذكر الطرق المخبرية والصناعية للحصول على الأكسجين المعروف لك. قم بتدوينها في دفتر ملاحظات ، مع إرفاق كل طريقة بمعادلة تفاعل.
22. هل التفاعلات المستخدمة لإنتاج أكسجين أكسجين؟ أعط إجابة منطقية.
23. أخذت 10 غرام من المواد التالية ؛ برمنجنات البوتاسيوم ، كلوريد البوتاسيوم ، نترات البوتاسيوم. في أي حالة يمكن الحصول على أكبر كمية من الأكسجين؟
24. في الأكسجين الذي تم الحصول عليه عن طريق تسخين 20 غرام من برمنجنات البوتاسيوم ، تم حرق 1 غرام من الفحم. ما هي نسبة البرمنجنات المتحللة؟
الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الطبيعة. يستخدم على نطاق واسع في الطب والكيمياء والصناعة وما إلى ذلك (الشكل 42).
أرز. 42. استخدام الأكسجين.
يستخدم الطيارون على ارتفاعات عالية ، الأشخاص الذين يعملون في جو من الغازات الضارة ، ويعملون في الأعمال تحت الأرض وتحت الماء ، أجهزة الأكسجين (الشكل 43).
في الحالات التي يكون فيها الأمر صعبًا بسبب مرض معين ، يُسمح للشخص باستنشاق الأكسجين النقي من كيس الأكسجين أو وضعه في خيمة أكسجين.
حاليًا ، يتم استخدام الهواء الغني بالأكسجين أو الأكسجين النقي على نطاق واسع لتكثيف العمليات المعدنية. تستخدم مشاعل أوكسي الهيدروجين والأكسجين الأسيتيلين في اللحام وقطع المعادن. عن طريق تشريب الأكسجين السائل بمواد قابلة للاحتراق: نشارة الخشب ، ومسحوق الفحم ، وما إلى ذلك ، يتم الحصول على مخاليط متفجرة تسمى أوكسيلكويت.
■ 25. ارسم طاولة في دفتر ملاحظاتك وأكملها.
الأوزون O3
كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يشكل عنصر الأكسجين تعديلًا تآثريًا آخر - الأوزون O3. يغلي الأوزون عند درجة حرارة -111 درجة ويتصلب عند -250 درجة. إنه أزرق في الحالة الغازية وأزرق في الحالة السائلة. الأوزون في الماء أعلى بكثير من الأكسجين: 45 حجمًا من الأوزون يذوب في 100 حجم من الماء.
يختلف الأوزون عن الأكسجين في أن جزيئه يتكون من ثلاث ذرات بدلاً من ذرتين. في هذا الصدد ، يكون جزيء الأكسجين أكثر استقرارًا من جزيء الأوزون. يتحلل الأوزون بسهولة حسب المعادلة:
O3 = O2 + [O]
إن إطلاق الأكسجين الذري أثناء تحلل الأوزون يجعله عامل مؤكسد أقوى بكثير من الأكسجين. الأوزون له رائحة منعشة ("الأوزون" في الترجمة يعني "الرائحة"). في الطبيعة ، يتشكل تحت تأثير تفريغ كهربائي هادئ وفي غابات الصنوبر. ينصح مرضى الرئة بقضاء المزيد من الوقت في غابات الصنوبر. ومع ذلك ، فإن التعرض المطول لجو غني بالأوزون يمكن أن يكون له تأثير سام على الجسم. يصاحب التسمم دوخة وغثيان ونزيف من الأنف. في حالات التسمم المزمن ، يمكن أن تحدث أمراض القلب.
في المختبر ، يتم الحصول على الأوزون من الأكسجين الموجود في مركبات الأوزون (الشكل 44). يتم تمرير الأكسجين في الأنبوب الزجاجي 1 ، وجرحه من الخارج بسلك 2. يمر السلك 3 داخل الأنبوب ، ويتصل كلا هذين السلكين بأقطاب مصدر تيار ينتج عنه جهد عالٍ في هذه الأقطاب. يحدث تفريغ كهربائي هادئ بين الأقطاب الكهربائية ، بسبب تكوين الأوزون من الأكسجين.
الشكل 44 ؛ جهاز الأوزون. 1 - زجاجة زجاجية 2 - اللف الخارجي ؛ 3 - سلك داخل الأنبوب ؛ 4- محلول يوديد البوتاسيوم مع النشا
3O2 = 2O3
الأوزون عامل مؤكسد قوي جدا. إنه أكثر نشاطًا من الأكسجين ، ويدخل في التفاعلات ويكون عمومًا أكثر نشاطًا من الأكسجين. على سبيل المثال ، على عكس الأكسجين ، يمكن أن يحل محل يوديد الهيدروجين أو أملاح اليود:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2
يوجد القليل جدًا من الأوزون في الغلاف الجوي (حوالي واحد من المليون في المائة) ، لكنه يلعب دورًا مهمًا في امتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية ، لذا فهي تسقط على الأرض بكميات أقل وليس لها تأثير ضار على الكائنات الحية.
يستخدم الأوزون بكميات صغيرة بشكل أساسي لتكييف الهواء وكذلك في الكيمياء.
■ 26. ما هي التعديلات المتآصلة؟
27. لماذا يتحول ورق اليود النشا إلى اللون الأزرق عند تعرضه للأوزون؟ أعط إجابة منطقية.
28. لماذا جزيء الأكسجين أكثر استقرارًا من جزيء الأوزون؟ برر إجابتك من حيث التركيب الجزيئي.
الخصائص الفيزيائية.في ظل الظروف العادية ، يكون الأكسجين غازًا عديم اللون والرائحة ، قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (5 أحجام من الأكسجين تذوب في حجم واحد من الماء عند 0 درجة مئوية ، و 3 أحجام من الأكسجين عند 20 درجة مئوية). في المذيبات الأخرى ، تكون قابليته للذوبان ضئيلة أيضًا.
عند الضغط الجوي ، يسيل الأكسجين عند -183 درجة. C ، ويتصلب عند -219 درجة. ج- في الحالة السائلة والصلبة ، يكون الأكسجين أزرق اللون وله خصائص مغناطيسية.
الخواص الكيميائية.الأكسجين مادة نشطة غير معدنية. في جميع المركبات ، باستثناء المركبات التي تحتوي على الفلور والبيروكسيدات ، يكون لها حالة أكسدة -2 ، (في المركبات التي تحتوي على الفلور ، يُظهر الأكسجين حالة أكسدة تبلغ +2 ، وفي مركبات البيروكسيد ، تكون حالة الأكسدة الخاصة به هي -1 أو حتى العدد الكسري. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في البيروكسيدات ، 2 أو أكثر من ذرات الأكسجين مرتبطة ببعضها البعض).
يتفاعل الأكسجين مع جميع المعادن باستثناء الذهب والبلاتين (باستثناء الأوزميوم) مكونًا أكاسيد:
2 Mg + O 2 = 2 MgO (أكسيد المغنيسيوم) ؛
4 Al + 3 O 2 \ u003d 2 Al 2 O 3 (أكسيد الألومنيوم).
يتكون عدد من المعادن ، بالإضافة إلى الأكاسيد الأساسية ، من أكاسيد مذبذبة (ZnO ، Cr 2 O 3 ، Al 2 O 3 ، إلخ) وحتى أكاسيد حمضية (CrO 3 ، Mn 2 O 7 ، إلخ).
يتفاعل أيضًا مع الكل ، باستثناء الهالوجينات ، واللامعدنية ، مكونًا أكاسيد حمضية أو غير ملحية (غير مبالية):
S + O 2 \ u003d SO 2 (أكسيد الكبريت (IV)) ؛
4 P + 5 O 2 \ u003d 2 P 2 O 5 (أكسيد الفوسفور (V)) ؛
N 2 + O 2 \ u003d 2 NO (أكسيد النيتريك (II)).
يتم الحصول على أكاسيد معادن الذهب والبلاتين عن طريق تحللها (الهيدروكسيدات ومركبات الهالوجينات الأكسجين - عن طريق التجفيف الدقيق للأحماض المحتوية على الأكسجين).
في الأكسجين والهواء ، تتأكسد العديد من المواد العضوية وغير العضوية بسهولة (تحترق أو تشتعل). من المواد غير العضوية ، باستثناء المعادن وغير المعدنية ، تتفاعل جميع مركبات المعادن مع غير الفلزات مع الأكسجين ، باستثناء الكلوريدات والبروميدات:
CaH 2 + O 2 \ u003d CaO + H 2 O ؛
2 ZnS + 3 O 2 \ u003d 2 ZnO + 2 SO 2 ؛
Mg 3 P 2 + 4 O 2 \ u003d Mg 3 (PO 4) 2 ؛
Ca 2 Si + 2 O 2 \ u003d Ca 2 SiO 4 ؛
4 KI + O 2 + 2 H 2 O \ u003d 4 KOH + I 2.
من بين المركبات العضوية ، يتفاعل كل شيء تقريبًا مع الأكسجين ، باستثناء الهيدروكربونات المفلورة بالكامل (الفريونات) ، وكذلك مشتقات الكلور والبرومو التي تحتوي على نسبة عالية من الكلور أو البروم (كلوروفورم ، ورابع كلوريد الكربون ، وبولي كلورو إيثان ومشتقات البرومو المماثلة):
C 3 H 8 + 5 O 2 \ u003d 3 CO 2 + 4 H 2 O ؛
2 C 2 H 5 OH + O 2 \ u003d 2 CH 3 CHO + 2 H 2 O ؛
2 CH 3 CHO + O 2 \ u003d 2 CH 3 COOH ؛
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 \ u003d 6 CO 2 + 6 H 2 O ؛
2 C 6 H 6 + 15 O 2 \ u003d 12 CO 2 + 6 H 2 O.
في الحالة الذرية ، يكون الأكسجين أكثر نشاطًا من الحالة الجزيئية. تستخدم هذه الخاصية لتبييض المواد المختلفة (يتم تدمير المواد العضوية الملونة بسهولة أكبر). في الحالة الجزيئية ، يمكن أن يوجد الأكسجين على شكل أكسجين (O 2) وأوزون (O 3) ، أي أنه يتميز بظاهرة التآصل.
الورم في الحلق الأكسجين. وجد أنه في حالة الإجهاد ، يتمدد المزمار. وهي تقع في منتصف الحنجرة ، محدودة بثني عضلي.
هم الذين يضغطون على الأنسجة المجاورة ، مما يخلق إحساسًا بوجود كتلة في الحلق. اتساع الفجوة هو نتيجة لزيادة استهلاك الأكسجين. يساعد على التعامل مع التوتر. لذلك ، يمكن تسمية الكتلة سيئة السمعة في الحلق بالأكسجين.
العنصر الثامن من الجدول مألوف في النموذج. لكن في بعض الأحيان سائلة الأكسجين. عنصرممغنط في هذه الحالة. ومع ذلك ، سنتحدث عن خصائص الأكسجين والمزايا التي يمكن استخلاصها منها في الجزء الرئيسي.
خواص الأكسجين
بسبب الخصائص المغناطيسية ، يتم نقل الأكسجين بمساعدة القوى القوية. إذا تحدثنا عن عنصر في حالته المعتادة ، فإنه هو نفسه قادر على تحريك الإلكترونات على وجه الخصوص.
في الواقع ، فإن الجهاز التنفسي مبني على إمكانات الأكسدة والاختزال لمادة ما. الأكسجين الموجود فيه هو المتقبل النهائي ، أي العامل المتلقي.
تعمل الإنزيمات كمانحين. يتم إطلاق المواد المؤكسدة بواسطة الأكسجين في البيئة. إنه ثاني أكسيد الكربون. تنتج من 5 إلى 18 لترًا في الساعة.
يخرج 50 جرامًا أخرى من الماء. لذا فإن شرب الكثير من الماء هو توصية معقولة من الأطباء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المنتجات الثانوية للتنفس هي حوالي 400 مادة. من بينها الأسيتون. يتم تعزيز إطلاقه في عدد من الأمراض ، مثل مرض السكري.
يدخل التعديل المعتاد للأكسجين ، O 2 ، في عملية التنفس. هذا جزيء ثنائي الذرة. يحتوي على إلكترونين غير متزاوجين. كلاهما في المدارات المضادة للترابط.
لديهم شحنة طاقة أكبر من المواد الرابطة. لذلك ، جزيء الأكسجين يتفتت بسهولة إلى ذرات. تصل طاقة التفكك إلى ما يقرب من 500 كيلوجول لكل مول.
في الجسم الحي الأكسجين - الغازبجزيئات خاملة تقريبًا. لديهم رابطة قوية بين الذرات. عمليات الأكسدة بالكاد ملحوظة. هناك حاجة إلى المحفزات لتسريع التفاعلات. في الجسم هم إنزيمات. إنها تثير تكوين الراديكاليين ، مما يثير عملية السلسلة.
يمكن أن تكون درجة الحرارة محفزًا للتفاعلات الكيميائية مع الأكسجين. يتفاعل العنصر الثامن حتى مع التسخين الطفيف. تعطي الحرارة تفاعلات مع الهيدروجين والميثان والغازات الأخرى القابلة للاحتراق.
تواصل التفاعلات مع الانفجارات. لا عجب أن واحدة من أوائل المناطيد في تاريخ البشرية انفجرت. كانت مليئة بالهيدروجين. كانت تسمى الطائرة هيندنبورغ وتحطمت في عام 1937.
يسمح التسخين للأكسجين بإنشاء روابط مع جميع عناصر الجدول الدوري ، باستثناء الغازات الخاملة ، مثل الأرجون والنيون والهيليوم. بالمناسبة ، أصبح الهيليوم بديلاً لملء المناطيد.
لا يدخل الغاز في التفاعل ، فهو مكلف فقط. لكن ، لنعد إلى بطل المقال. الأكسجين عنصر كيميائيتتفاعل مع المعادن حتى في درجة حرارة الغرفة.
كما أنه كافٍ للتلامس مع بعض المركبات المعقدة. وتشمل الأخيرة أكاسيد النيتروجين. ولكن مع النيتروجين البسيط الأكسجين العنصر الكيميائييتفاعل فقط عند 1200 درجة مئوية.
بالنسبة لردود فعل بطل المقال مع المواد غير المعدنية ، فإن التسخين مطلوب على الأقل حتى 60 درجة مئوية. هذا يكفي ، على سبيل المثال ، للتلامس مع الفوسفور. بطل المقال يتفاعل مع اللون الرمادي بالفعل عند 250 درجة. بالمناسبة ، يتم تضمين الكبريت في عناصر المجموعة الفرعية للأكسجين. هي المجموعة الرئيسية في المجموعة السادسة من الجدول الدوري.
يتفاعل الأكسجين مع الكربون عند درجة حرارة 700-800 درجة مئوية. يشير هذا إلى أكسدة الجرافيت. هذا المعدن هو أحد الأشكال البلورية للكربون.
بالمناسبة ، الأكسدة هي دور الأكسجين في أي تفاعلات. يواصل معظمهم إطلاق الضوء والحرارة. ببساطة ، تفاعل المواد يؤدي إلى الاحتراق.
يرجع النشاط البيولوجي للأكسجين إلى قابليته للذوبان في الماء. في درجة حرارة الغرفة ، ينفصل فيها 3 ملليلتر من المادة الثامنة. يعتمد الحساب على 100 ملليلتر من الماء.
يظهر العنصر أداءً عاليًا في الإيثانول والأسيتون. يذوبون 22 جرامًا من الأكسجين. لوحظ التفكك الأقصى في السوائل المحتوية على الفلور ، على سبيل المثال ، البيرفلوروبوتيتيتراهيدروفوران. يتم إذابة ما يقرب من 50 جرامًا من العنصر الثامن لكل 100 مليلتر منه.
بالحديث عن الأكسجين المذاب ، دعنا نذكر نظائره. احتل الغلاف الجوي المرتبة 160. 99.7٪ في الهواء. 0.3٪ نظائر 170 و 180. جزيئاتها أثقل.
عند الاتصال بهم ، بالكاد يمر الماء إلى حالة بخار. فقط التعديل 160 للعنصر الثامن يرتفع في الهواء. تبقى النظائر الثقيلة في البحار والمحيطات.
ومن المثير للاهتمام ، بالإضافة إلى الحالة الغازية والسائلة ، أن الأكسجين صلب. إنه ، مثل النسخة السائلة ، يتشكل عند درجات حرارة دون الصفر. بالنسبة للأكسجين المائي ، يلزم -182 درجة ، وللحجر -223 درجة على الأقل.
تعطي درجة الحرارة الأخيرة الشبكة المكعبة من البلورات. من -229 إلى -249 درجة مئوية ، يكون التركيب البلوري للأكسجين سداسيًا بالفعل. تم الحصول عليها بشكل مصطنع وتعديلات أخرى. ولكن بالنسبة لهم ، بالإضافة إلى درجات الحرارة المنخفضة ، هناك حاجة إلى زيادة الضغط.
في الحالة المعتادة الأكسجين ينتمي إلى العناصرمع ذرتين ، فهو عديم اللون والرائحة. ومع ذلك ، هناك نسخة 3-ذرية لبطل المقال. هذا هو الأوزون.
لها رائحة منعشة واضحة. إنه ممتع ، لكنه سام. الاختلاف عن الأكسجين العادي هو أيضًا كتلة كبيرة من الجزيئات. تتجمع الذرات في تصريفات البرق.
لذلك ، تشعر برائحة الأوزون بعد الاستحمام. يمكن الشعور بالرائحة أيضًا على ارتفاعات عالية تتراوح من 10 إلى 30 كيلومترًا. هناك ، يثير تكوين الأوزون الأشعة فوق البنفسجية. تلتقط ذرات الأكسجين إشعاع الشمس وتتحد في جزيئات كبيرة. هذا ، في الواقع ، ينقذ البشرية من الإشعاع.
إنتاج الأكسجين
الصناعيين يخرجون بطل المقال من فراغ. يتم تنظيفه من بخار الماء وأول أكسيد الكربون والغبار. ثم يتم تسييل الهواء. بعد التنقية ، يبقى النيتروجين والأكسجين فقط. الأول يتبخر عند -192 درجة.
يبقى الأكسجين. لكن العلماء الروس اكتشفوا مخزنًا للعنصر السائل بالفعل. تقع في عباءة الأرض. ويسمى أيضًا الغلاف الأرضي. توجد طبقة تحت القشرة الصلبة للكوكب وفوق لبها.
تثبيت هناك علامة عنصر الأكسجينساعد في الضغط بالليزر. عملنا معه في DESY Synchrotron Center. تقع في ألمانيا. تم إجراء البحث بالاشتراك مع علماء ألمان. وقد حسبوا معًا أن محتوى الأكسجين في الطبقة المزعومة للهوس أكبر 8-10 مرات منه في الغلاف الجوي.
دعونا نوضح ممارسة حساب أنهار الأكسجين العميقة. لقد عمل الفيزيائيون مع أكسيد الحديد. بالضغط عليه وتسخينه ، تلقى العلماء جميع أكاسيد المعادن الجديدة ، التي لم تكن معروفة من قبل.
عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة تبلغ 1000 درجة وضغط جوي بمقدار 670 ألف مرة ، تم الحصول على مركب Fe 25 O 32. تم وصف ظروف الطبقات الوسطى من الغلاف الأرضي.
يترافق تفاعل تحويل الأكسيد مع إطلاق عالمي للأكسجين. يجب افتراض أن هذا يحدث أيضًا داخل الكوكب. الحديد عنصر نموذجي للعباءة.
مزيج من عنصر مع الأكسجيننموذجي أيضًا. النسخة التي تسرب غاز الغلاف الجوي من الأرض على مدى ملايين السنين وتراكم بالقرب من سطحه ليست نموذجية.
بشكل تقريبي ، شكك العلماء في الدور المهيمن للنباتات في تكوين الأكسجين. يمكن للخضر إعطاء جزء فقط من الغاز. في هذه الحالة ، يجب أن تخاف ليس فقط من تدمير النباتات ، ولكن أيضًا من تبريد قلب الكوكب.
يمكن أن يؤدي انخفاض درجة حرارة الوشاح إلى منع تكوين الأكسجين. جزء الشاملفي الغلاف الجوي ستنخفض أيضًا ، وفي نفس الوقت ستنخفض الحياة على هذا الكوكب.
السؤال عن كيفية استخراج الأكسجين من الهوس لا يستحق كل هذا العناء. من المستحيل حفر الأرض على عمق يزيد عن 7000 إلى 8000 كيلومتر. يبقى الانتظار حتى يتسرب بطل المقال إلى السطح بنفسه ويخرجه من الجو.
استخدام الأكسجين
بدأ الاستخدام النشط للأكسجين في الصناعة باختراع التوربيني التوسعات. ظهرت في منتصف القرن الماضي. تعمل الأجهزة على تسييل الهواء وفصله. في الواقع ، هذه منشآت للتعدين الأكسجين.
ما العناصر التي تتشكلدائرة "التواصل" لبطل المقال؟ أولا ، هم معادن. لا يتعلق الأمر بالتفاعل المباشر ، بل يتعلق بذوبان العناصر. يضاف الأكسجين إلى الشعلات لحرق الوقود بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
نتيجة لذلك ، تنعم المعادن بشكل أسرع ، وتختلط في السبائك. بدون الأكسجين ، على سبيل المثال ، لا غنى عن طريقة المسخن لإنتاج الفولاذ. الهواء العادي باعتباره اشتعالًا غير فعال. لا يخلو من الغاز المسال في الاسطوانات وقطع المعادن.
تم اكتشاف الأكسجين كعنصر كيميائيوالمزارعين. في شكل سائل ، تدخل المادة في كوكتيلات للحيوانات. إنهم يكتسبون الوزن بنشاط. يمكن تتبع العلاقة بين الأكسجين وكتلة الحيوانات في العصر الكربوني لتطور الأرض.
يتميز العصر بمناخ حار ، ووفرة النباتات ، وبالتالي الغاز الثامن. نتيجة لذلك ، زحفت مئويات يقل طولها عن 3 أمتار حول الكوكب. تم العثور على حفريات الحشرات. المخطط لا يزال يعمل اليوم. أعط الحيوان مكملًا ثابتًا للجزء المعتاد من الأكسجين ، ستحصل على زيادة في الكتلة البيولوجية.
يقوم الأطباء بتخزين الأكسجين في أسطوانات لإيقاف نوبات الربو. الغاز ضروري أيضًا عند التخلص من نقص الأكسجة. هذا ما يسمى تجويع الأكسجين. يساعد العنصر الثامن أيضًا في علاج أمراض الجهاز الهضمي.
في هذه الحالة ، تصبح كوكتيلات الأكسجين دواء. في حالات أخرى ، تُعطى المادة للمرضى في وسائد مطاطية ، أو من خلال أنابيب وأقنعة خاصة.
في الصناعة الكيميائية ، بطل المقال هو عامل مؤكسد. تم بالفعل ذكر ردود الفعل التي يمكن أن يشارك فيها العنصر الثامن. توصيف الأكسجينالنظر بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، في علم الصواريخ.
تم اختيار بطل المقال كمؤكسد وقود للسفن. تم التعرف على مزيج كلا التعديلين للعنصر الثامن على أنه أقوى خليط مؤكسد. أي أن وقود الصواريخ يتفاعل مع الأكسجين العادي والأوزون.
سعر الأكسجين
يباع بطل المقال بالونات. انهم يقدموا ارتباط العنصر. بالأكسجينيمكنك شراء اسطوانات بحجم 5 ، 10 ، 20 ، 40 ، 50 لترًا. بشكل عام ، الخطوة القياسية بين الأحجام الفارغة هي 5-10 لترات. النطاق السعري للإصدار 40 لترًا ، على سبيل المثال ، يتراوح من 3000 إلى 8500 روبل.
بجانب علامات الأسعار المرتفعة ، كقاعدة عامة ، هناك مؤشر على GOST المرصود. رقمه "949-73". في الإعلانات ذات التكلفة المنخفضة للأسطوانات ، نادرًا ما يتم تسجيل GOST ، وهو أمر ينذر بالخطر.
نقل الأوكسجين في اسطوانات
من الناحية الفلسفية ، الأكسجين لا يقدر بثمن. العنصر هو أساس الحياة. ينقل الأكسجين الحديد في جميع أنحاء جسم الإنسان. مجموعة من العناصر تسمى الهيموجلوبين. نقصه هو فقر الدم.
المرض له عواقب وخيمة. أولها انخفاض المناعة. ومن المثير للاهتمام أنه في بعض الحيوانات لا يحمل الحديد أكسجين الدم. في سرطان حدوة الحصان ، على سبيل المثال ، يسلم النحاس العنصر الثامن إلى الأعضاء.
