Beth yw ocsigen? cyfansoddion ocsigen

Elfen gemegol anfetelig y grŵp 16 (VIa) o'r Tabl Cyfnodol - ocsigen (O). Mae'n nwy di-liw, di-flas a diarogl sy'n ofynnol ar gyfer organebau byw - anifeiliaid sy'n troi i mewn i garbon deuocsid, a phlanhigion sy'n defnyddio CO ₂ fel ffynhonnell o garbon, ac O _{2 yn} cael ei ddychwelyd i'r atmosffer. Ocsigen yn ffurfio cyfansoddyn adweithio gyda bron unrhyw elfen arall, ac yn disodli elfennau cemegol o gyfathrebu â'i gilydd. Mewn llawer o achosion, mae'r prosesau hyn yn cyd-fynd gan ryddhau gwres a golau. Mae'r cyfansoddyn pwysicaf ocsigen yn y dŵr.

Hanes o ddarganfod

Yn 1772, roedd y fferyllydd Swedish Carl Wilhelm Scheele dangos bod ocsigen o'r fath ei dderbyn drwy wresogi nitrad gyntaf potasiwm ocsid, mercwri, yn ogystal â llawer o sylweddau eraill. Yn annibynnol ohono yn 1774, mae'r fferyllydd Saesneg Dzhozef Pristli darganfod yr elfen gemegol trwy dadelfeniad thermol o fercwri ocsid a chyhoeddodd ei ganfyddiadau yn yr un flwyddyn, dair blynedd cyn cyhoeddi Scheele. Yn y blynyddoedd 1775-1780 fferyllfa Ffrengig Antuan Lavuaze dehongli rôl ocsigen yn yr anadl a llosgi, taflu theori phlogiston, a dderbynnir yn gyffredin ar y pryd. Nodir am ei duedd i ffurfio asidau wrth eu cyfuno ag amryw o sylweddau a elwir yn elfen oxygène, sydd yn golygu Groeg "gynhyrchu asid".

nifer yr achosion

Beth yw ocsigen? Gan gyfrif am 46% yn ôl pwysau o'r gramen, dyma'r elfen fwyaf cyffredin ohono. Mae faint o ocsigen yn yr atmosffer yn 21% yn ôl cyfaint a phwysau'r ei 89% mewn dŵr môr.

Mewn creigiau elfen ynghyd â'r metelau ac anfetelau wrth i'r ocsidau sy'n asidig (e.e. sylffwr, carbon, alwminiwm, a ffosfforws) neu sylfaenol (calsiwm, magnesiwm a haearn) ac fel cyfansoddion halen-fel y gellir eu hystyried yn ffurfio o asid ac ocsidau sylfaenol fel sulfates, carbonadau, silicadau, ffosffadau a aluminates. Er eu bod yn niferus, ond mae'r rhain solidau ni all fod yn darddiad ocsigen, fel bond holltiad gyda elfen metel atomau defnydd o ynni hefyd.

nodweddion

Os bydd y tymheredd yn is na ocsigen -183 ° C, mae'n dod yn hylif glas golau, ac ar -218 ° C - solet. O pur ₂ yw 1.1 gwaith yn drymach nag aer.

Yn ystod anadlu anifeiliaid a rhai bacteria defnyddio ocsigen o'r atmosffer a'i ailgylchu carbon deuocsid, ond mewn ffotosynthesis planhigion gwyrdd ym mhresenoldeb golau haul yn amsugno carbon deuocsid ac yn rhyddhau ocsigen rhad ac am ddim. Mae bron y cyfan O ₂ yn yr atmosffer yn cael ei gynhyrchu gan ffotosynthesis.

Ar 20 ° C am tua 3 rhan o ran cyfaint yr ocsigen toddedig yn 100 rhan o ddŵr ffres, ychydig yn llai na - mewn dŵr môr. Mae'n angenrheidiol ar gyfer resbiradaeth o bysgod a bywyd morol eraill.

ocsigen naturiol yn gymysgedd o dri isotopau sefydlog ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0037%), a ¹⁸ O (0204%). Mae yna nifer o isotopau ymbelydrol a gynhyrchir yn artiffisial. Mae'r rhan fwyaf ohonynt yn hir-yn byw yn ¹⁵ O (hanner oes 124) sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer astudio anadlu mewn mamaliaid.

allotrope

Syniad cliriach o'r hyn ocsigen, yn caniatáu i gael ei ddwy ffurf allotropic, deuatomig (O ₂₎ ac triatomic (O _3, osôn). Priodweddau ffurflen deuatomig yn awgrymu bod y chwe electron rhwymo atomau a dau yn parhau i fod heb eu paru, gan achosi i'r paramagnetism ocsigen. Nid yw tri moleciwlau osôn atom wedi eu lleoli ar un llinell syth.

Gellir Osôn yn cael ei gynhyrchu yn unol â'r hafaliad: 3o ₂ → 2O _3.

Mae'r broses yn endothermig (angen ynni); trosi cefn osôn mewn i ocsigen deuatomig yn cyfrannu at bresenoldeb metelau trosiannol neu eu ocsidau. ocsigen pur yn cael ei drawsnewid i mewn i osôn gan y weithred o ryddhau glow trydan. Mae'r adwaith hefyd yn digwydd ar amsugno golau uwchfioled gyda thonfedd o tua 250 nm. Mae achosion o broses hon yn yr atmosffer uchaf dileu'r ymbelydredd a fyddai'n niweidiol i fywyd ar wyneb y Ddaear. arogl pungent o osôn yn bresennol dan do gyda offer trydanol sbarduno megis generaduron. Mae'r nwy hwn yn las golau. Mae ei ddwysedd ar 1,658 gwaith yn fwy na'r awyr, ac mae ganddo berwbwynt -112 ° C ar wasgedd atmosfferig.

Osôn - oxidant cryf sy'n gallu trosi sylffwr deuocsid, triocsid, sylffid i Sulfate, ïodid, ïodin (dull dadansoddi ar gyfer darparu ei asesu) yn ogystal â llawer deilliadau gyfansoddyn organig ocsigen-sy'n cynnwys, fel aldehydau a asidau. Trosi hydrocarbonau gyda osôn o nwyon llosg Automobile mewn asidau ac aldehydau hyn yn achosi mwrllwch. Mewn diwydiant, osôn yn cael ei ddefnyddio fel adweithydd cemegol, diheintydd ar gyfer trin carthion, puro dŵr a cannu o ffabrigau.

dulliau o baratoi

Y broses ar gyfer cynhyrchu ocsigen yn dibynnu ar faint o nwy sydd ei angen i dderbyn. Dulliau Labordy ar gyfer y canlynol:

1. dadelfeniad thermol rhai halwynau fel clorad potasiwm neu potasiwm nitrad:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3o _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

dadelfeniad clorad potasiwm catalyzed gan ocsidau metelau trosiannol. Ar gyfer y fanganîs deuocsid a ddefnyddir yn aml (pyrolusite, MnO _2). Y catalydd yn gostwng y tymheredd gofynnol ar gyfer esblygiad ocsigen, 400-250 ° C.

2. Diraddio y ocsidau metel dan effaith tymheredd:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2AG ₂ O → 4AG + O _2.

Scheele a Priestley ar gyfer yr elfen hon cemegol a ddefnyddir cyfansoddyn (ocsid), ocsigen a mercwri (II).

3. Mae dadelfeniad thermol yr perocsidau metel neu hydrogen perocsid:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• Bao ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + BaSO _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Mae'r dulliau diwydiannol cyntaf ar gyfer gwahanu ocsigen o'r atmosffer neu ar gyfer cynhyrchu hydrogen perocsid yn dibynnu ar ffurfio o ocsid bariwm perocsid.

4. Electrolysis o ddŵr gyda admixtures bach o halwynau asidau neu sy'n darparu dargludiad o cerrynt trydanol:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

cynhyrchu diwydiannol

Os oes angen i gael llawer iawn o ocsigen yn cael eu defnyddio distylliad ffracsiynol o aer hylif. O brif gydrannau o aer mae wedi y pwynt berwi uchaf, ac felly, o'i gymharu â nitrogen a'r argon llai cyfnewidiol. Mae'r broses yn defnyddio nwy yn oeri yn ystod ei ehangu. Y prif gamau gweithredu fel a ganlyn:

• aer yn cael ei hidlo i gael gwared gronynnau solid;
• lleithder a charbon deuocsid yn cael eu tynnu gan amsugno mewn alcali;
• aer yn cael ei gywasgu ac mae'r gwres cywasgu yn cael ei dynnu gan weithdrefnau confensiynol oeri;
• yna mae'n mynd i mewn i'r coil lleoli yn y siambr;
• rhan o'r nwy cywasgedig (ar bwysedd o tua 200 atm) yn y siambr yn ehangu, oeri y coil;
• ehangu yn dychwelyd nwy i'r cywasgydd ac yn mynd trwy sawl cam o gywasgu ac ehangu wedi hynny, lle mae ar -196 ° C, yr awyr yn dod yn hylif;
• nwyon cynhesu hylif distyllu golau cyntaf anadweithiol, yna nitrogen ac ocsigen hylifol olion. ffracsiynu Lluosog cynhyrchu cynnyrch ddigon pur (99.5%) ar gyfer y rhan fwyaf o geisiadau diwydiannol.

Defnyddiwch mewn diwydiant

Meteleg yw'r defnyddwyr mwyaf o ocsigen pur ar gyfer cynhyrchu dur uchel-garbon: cael gwared ar y carbon deuocsid a amhureddau eraill nonmetals felly yn gyflymach ac yn haws nag ag aer.

addewid ocsigen dŵr gwastraff ar gyfer triniaeth fwy effeithiol elifiant hylif nag mewn prosesau cemegol eraill. Mae'n dod yn fwyfwy pwysig mewn systemau llosgi gwastraff cau gan ddefnyddio O pur _2.

Mae'r hyn a elwir oxidizer taflegryn yn ocsigen hylif. O Pur ₂ Defnyddir hwn ar longau tanfor ac yn y gloch deifio.

Yn y diwydiant cemegol, ocsigen disodli aer cyffredin wrth gynhyrchu sylweddau fel asetylen, Ethylen ocsid a methanol. cymwysiadau meddygol cynnwys defnydd o nwy ocsigen yn yr ymanadlwyr siambrau a deoryddion babi. nwy anaesthetig cyfoethogi gyda ocsigen yn darparu cymorth bywyd yn ystod anesthesia cyffredinol. Heb yr elfen hon gemegol wedi medru bodoli nifer o ddiwydiannau sy'n defnyddio ffwrneisi. Dyna beth ocsigen.

Mae'r eiddo cemegol a adwaith

Gwerthoedd mawr o affinedd electron a electronegatifedd ocsigen yn elfennau nodweddiadol sy'n arddangos priodweddau metelig. Mae'r holl gyfansoddion yn cael negyddol Cyflwr ocsidiad ocsigen. Pan fydd dau orbital electron llenwi, a ffurfiwyd O ^2- ion. Mae'r perocsidau (O ₂ ^2-) yn cymryd yn ganiataol bod pob atom yn cael tâl o -1. eiddo hwn o dderbyn electronau gan gyfanswm neu'n rhannol darlledu ac yn penderfynu asiant oxidizing. Pan fydd yr asiant yn adweithio â'r sylwedd, rhoddwr electron, ei gyflwr ocsidiad hun yn lleihau. Mae'r newid (gostyngiad) yn y cyflwr ocsidiad ocsigen o ddim i -2 adfer enw.

O dan amodau arferol yr elfen yn ffurfio cyfansoddion dihydric a trihydric. Yn ogystal, mae moleciwlau ansefydlog dros ben chetyrehatomnye. Ar ffurf deuatomig dau electron heb eu paru yn cael eu lleoli ar y orbitalau nonbonding. Cadarnheir hyn gan ymddygiad paramagnetic nwy.

Weithiau adweithedd Dwys ei egluro dybiaeth osôn bod un o'r tri atom yn y "atomig" wladwriaeth. Wrth ymateb atom hwn yn cael ei ddatgysylltiedig oddi wrth y O _3, gan adael ocsigen moleciwlaidd.

O ₂ moleciwl ar dymheredd arferol a phwysau amgylchynol wan adweithiol. Mae'r ocsigen atomig yn llawer mwy gweithredol. Mae'r egni daduniad (O ₂ → 2O) yn arwyddocaol ac 117.2 mol kcal.

cysylltiadau

C nonmetals megis hydrogen, carbon, sylffwr, ocsigen, yn ffurfio ystod eang o gyfansoddion rhwymo covalently, gan gynnwys ocsidau nonmetal megis dŵr (H ₂ O), sylffwr deuocsid (SO ₂₎ a charbon deuocsid (CO _2); cyfansoddion organig megis alcoholau, aldehydau ac asidau carbocsilig; asidau cyffredin fel carbonig _{(CO3 H2),} asid sylffwrig (H ₂ SO ₄₎ a nitrig (HNO _3); ac mae'r halwynau cyfatebol fel sodiwm sylffad (Na ₂ SO _4), sodiwm carbonad (Na ₂ CO ₃₎ a sodiwm nitrad (NANO _3). Ocsigen yn bresennol ar ffurf O ^2- ion yn strwythur grisial ocsidau metel solet, fel cyfansoddyn (ocsid), ocsigen a CaO o galsiwm. superoxide metel (KO ₂₎ yn cynnwys ion O ₂ ^-, tra perocsidau metel (Bao ₂₎ yn cynnwys ïon O ₂ ^2-. cyfansoddion ocsigen gyffredinol, mae gan cyflwr ocsidiad -2.

eiddo Allweddol

Yn olaf, rydym yn rhestru'r prif nodweddion ocsigen:

• cyfluniad electron: 1s 2s ^{2 2} 2c ^4.
• rhif atomig: 8.
• màs atomig: 15.9994.
• berwbwynt: -183,0 ° C.
• pwynt toddi: -218,4 ° C.
• Dwysedd (os yw'r pwysau ocsigen yw 1 atm ar 0 ° C): 1,429 g / l.
• ocsidiad cyflwr -1, -2, 2 (mewn cyfansoddion â fflworin).