Химия
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
3. Кислород
Свойства 8О.
Атомная масса |
15,99 |
кларк, ат.% (распространненость в природе) |
58 |
Электронная конфигурация* |
|
Агрегатное состояние (н. у.). |
газ |
|
0,06 |
Цвет |
бесцветный |
|
¾ |
|
- 218,8 |
Энергия ионизации
|
13,614 |
|
- 183,0 |
Относительная электро- |
3,5 |
Плотность  |
1,27тв. |
Возможные степени окисления |
-2,+1,-1,1,+2 |
Стандартный электродный потенциал
|
¾ |
*Приведена конфигурация внешних электронных уровней атома элемента. Конфигурация остальных электронных уровней совпадает с таковой для благородного газа, завершающего предыдущий период и указанного в скобках.
Кислород в природе имеет три устойчивых изотопа:
16О, 17О и 18О. В свободном состоянии находится в виде двух аллотропных модификаций — кислород О2 и озон О3.Как известно, аллотропия — способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, отличающихся лишь числом атомов в молекуле либо строением.
Кислород относят к первой категории аллотропных элементов.
Физические свойства. Кислород в нормальных условиях — газ без цвета и запаха.
Вместе с азотом и незначительным количеством других газов свободный кислород образует атмосферу Земли — воздух (23,15% по массе, или 20,95% по объему).
Получение. В промышленности кислород получают:
- фракционной перегонкой жидкого воздуха (азот, обладающий более низкой температурой кипения, испаряется, а жидкий кислород остается);
- электролизом воды.
В лабораторных условиях кислород получают разложением ряда солей, оксидов и пероксидов:
Особенно легко кислород выделяется в результате последней реакции, поскольку в пероксиде водорода
H2O2 не двойная, а одинарная связь между атомами кислорода —О—О—.В частности, пероксиды щелочных металлов используют на космических станциях для обеспечения космонавтов кислородом за счет его регенерации из выдыхаемого СО
2:
Химические свойства. Важнейшее химическое свойство кислорода — способность образовывать оксиды почти со всеми элементами Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме некоторых благородных газов (гелия, неона, аргона). С большинством металлов кислород реагирует уже при комнатной температуре:
С неметаллами кислород реагирует, как правило, при нагревании. С фосфором кислород активно реагирует
при температуре 60
°С:
с серой — при температуре около 250
°С:
с углеродом (в виде графита) — при 700—800
°С:
Взаимодействие кислорода с азотом начинается лишь при 1200 °С или в электрическом разряде:
Кислород реагирует и со многими сложными соединениями, например с оксидами азота (II) он реагирует уже при комнатной температуре:
Сероводород, реагируя с кислородом при нагревании, дает серу:
или оксид серы (IV):
в зависимости от соотношения между кислородом и сероводородом.
В приведенных реакциях кислород является окислителем. В большинстве реакций окисления с участием кислорода выделяется тепло и свет — такие процессы называются горением.
Кислород не взаимодействует непосредственно с галогенами, золотом и платиной, их оксиды получаются косвенным путем.
Сложные вещества при определенных условиях также взаимодействуют с кислородом. При этом образуются оксиды, а в некоторых случаях — оксиды и простые вещества:
Кислород как окислитель.
По величине относительной электроотрицательности кислород является вторым элементом (см. табл.). Поэтому в химических реакциях как с простыми, так и со сложными веществами он является окислителем, так как принимает электроны.Горение, ржавление, гниение и дыхание протекают при участии кислорода. Это окислительно-восстановительные процессы.
Кислород в химических и металлургических процессов. Процессы окисления протекают интенсивнее в кислороде, чем на воздухе. Это подтверждают простые опыты: горение угля, серы, стальной проволоки в кислороде.
Для ускорения процессов окисления вместо обыкновенного воздуха применяют кислород или воздух, обогащенный кислородом. Кислород используется для интенсификации окислительных процессов в химической промышленности (производство азотной и серной кислот, искусственного жидкого топлива, смазочных масел и других веществ).
Кислород — эффективное средство интенсификации металлургических процессов. При продувании в доменную печь воздуха, обогащенного кислородом, значительно повышается температура пламени, в результате чего ускоряется процесс плавки и увеличивается производительность печи. Еще больший эффект получается при полной или частичной замене воздуха кислородом в сталеплавильном производстве — мартеновском и бессемеровском процессах: происходит не только интенсификация этих процессов, но и улучшение качества получаемых сталей. Успешно применяется обогащенный кислородом воздух (до 60% О2) в цветной металлургии (окисление сульфидных руд цинка, меди и других металлов).
Применение. Кислород применяется для получения высоких температур. Температура кислородно-ацетиленового пламени достигает 3500 °С, кислородно-водородного — 3000 °С.
В медицине кислород применяется для облегчения дыхания больных (кислородные подушки и палатки). Он используется в кислородных приборах при выполнении работ в трудной для дыхания атмосфере (подземные и подводные работы, высотные и космические полеты и др.)
Озон. Молекула кислорода состоит из двух атомов
O2. Химическая связь в ней — ковалентная неполярная, а молекула озона состоит из трех атомов кислорода О3, и хотя кислород и озон образованы одним и тем же элементом, свойства их различны.Озон — газ с характерным резким, но приятным запахом. Он является еще более сильным окислителем, чем кислород О
2. Озон образуется в атмосфере при грозовых разрядах, чем объясняется специфический запах свежести после грозы.В лабораториях озон получают пропусканием разряда через кислород (реакция эндотермическая):
При взаимодействии озона с раствором иодида калия выделяется иод, тогда как с кислородом эта реакция не идет:
Реакция часто используется как качественная для обнаружения ионов I- или озона. Для этого в раствор добавляют крахмал, который дает характерный синий комплекс с выделившимся иодом. Реакция качественная еще и потому, что озон не окисляет ионы С
l- и Вг- .Озон разрушает органические вещества, окисляет многие металлы, в том числе золото и платину, а также производит белящее и дезинфицирующее действие.
| Вернуться в главное меню | |
|
Если Вам нужно решить задачи по химии, выполнить контрольную работу, написать реферат..., то Вам сюда |
Опыты для дома Химические опыты дома. Всем юным химикам рекомендуется. |
Поддержите сайт, поставте на нас ссылку. | |
| Пример ссылки | Код ссылки |
| Мир химии | |
| Выбрать другой баннер... | |
