خواص فیزیکی و شیمیایی اکسیژن به دست آوردن کاربرد. اکسیژن - ویژگی های عنصر، شیوع در طبیعت، خواص فیزیکی و شیمیایی، تولید. اکسیداسیون فلزات قلیایی

اکسیژن (O)در دوره 1، گروه VI، در زیر گروه اصلی قرار دارد. عنصر p پیکربندی الکترونیکی 1s22s22p4 . تعداد الکترون ها در سطح بیرونی 6 است. اکسیژن می تواند 2 الکترون را بپذیرد و در موارد نادری تسلیم شود. ظرفیت اکسیژن 2، حالت اکسیداسیون 2- است.

مشخصات فیزیکی:اکسیژن ( O2 ) – گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه؛ کمی در آب حل می شود، کمی سنگین تر از هوا. در 183- درجه سانتیگراد و 101.325 پاسکال، اکسیژن مایع می شود و رنگ مایل به آبی پیدا می کند. ساختار مولکولی:مولکول اکسیژن دو اتمی است، در شرایط عادی قوی است و خاصیت مغناطیسی دارد. پیوند موجود در مولکول کووالانسی و غیرقطبی است. اکسیژن یک اصلاح آلوتروپیک دارد - ازن(O3 ) – یک عامل اکسید کننده قوی تر از اکسیژن.

خواص شیمیایی:قبل از تکمیل سطح انرژی، اکسیژن به 2 الکترون نیاز دارد که با حالت اکسیداسیون 2- می پذیرد اما در ترکیب با فلوئور، اکسیژن ОF2 -2 و O2F2 -1 است. به دلیل فعالیت شیمیایی، اکسیژن تقریباً با تمام مواد ساده تعامل دارد. با فلزات اکسید و پراکسید تشکیل می دهد:

اکسیژن فقط با پلاتین واکنش نمی دهد. در دماهای بالا و بالا، با بسیاری از غیر فلزات واکنش نشان می دهد:

اکسیژن به طور مستقیم با هالوژن ها برهمکنش نمی کند. اکسیژن با بسیاری از مواد پیچیده واکنش نشان می دهد:

اکسیژن با واکنش های احتراق مشخص می شود:

بسیاری از مواد آلی در اکسیژن می سوزند:

هنگامی که استالدئید با اکسیژن اکسید می شود، اسید استیک به دست می آید:

اعلام وصول:در آزمایشگاه: 1) الکترولیز یک محلول قلیایی آبی: در این مورد، هیدروژن در کاتد و اکسیژن در آند آزاد می شود. 2) تجزیه نمک Berthollet هنگام گرم شدن: 2KlO3? 3) اکسیژن بسیار خالص بدست می آید: 2КМnO4?К2МnO4 + МnО2 + О2?.

یافتن در طبیعت:اکسیژن 47.2 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهد. در حالت آزاد در هوای جوی موجود است - 21٪. این بخشی از بسیاری از مواد معدنی طبیعی است که مقدار زیادی از آن در بدن گیاهان و حیوانات یافت می شود. اکسیژن طبیعی از 3 ایزوتوپ O(16)، O(17)، O(18) تشکیل شده است.

کاربرد:در صنایع شیمیایی، متالورژی و پزشکی استفاده می شود.

24. ازن و خواص آن

در حالت جامد، اکسیژن سه تغییر دارد: تغییرات ?-، ?– و ?–. ازن ( O3 ) – یکی از تغییرات آلوتروپیک اکسیژن . ساختار مولکولی:ازن دارای ساختار مولکولی غیر خطی با زاویه بین اتم های 117 درجه است. مولکول اوزون دارای مقداری قطبی است (با وجود اتم هایی از همان نوع که مولکول ازن را تشکیل می دهند) و دیامغناطیسی است، زیرا الکترون های جفت نشده ندارد.

مشخصات فیزیکی:ازن یک گاز آبی با بوی مشخص است. وزن مولکولی = 48، نقطه ذوب (جامد) = 192.7 درجه سانتیگراد، نقطه جوش = 111.9 درجه سانتیگراد. ازن مایع و جامد مواد منفجره، سمی و بسیار محلول در آب هستند: در دمای 0 درجه سانتی گراد، تا 49 حجم ازن در 100 حجم آب حل می شود.

خواص شیمیایی:ازن یک عامل اکسید کننده قوی است و تمام فلزات از جمله طلا - طلا و پلاتین - پلاتین (و فلزات گروه پلاتین) را اکسید می کند. اوزون روی صفحه نقره ای براق عمل می کند که فوراً با پراکسید نقره سیاه پوشیده می شود - Ag2O2. کاغذ خیس شده در سقز مشتعل می شود، ترکیبات گوگرد فلزی به نمک های اسید سولفوریک اکسید می شوند. بسیاری از رنگ ها تغییر رنگ می دهند. مواد آلی را از بین می برد - در این حالت، مولکول ازن یک اتم اکسیژن را جدا می کند و ازن به اکسیژن معمولی تبدیل می شود. و همچنین اکثر غیر فلزات، اکسیدهای پایین تر را به اکسیدهای بالاتر و سولفیدهای فلزات خود را به سولفات خود تبدیل می کنند:

یدید پتاسیم توسط ازن به ید مولکولی اکسید می شود:

اما با پراکسید هیدروژن H2O2، ازن به عنوان یک عامل کاهش دهنده عمل می کند:

از نظر شیمیایی، مولکول های ازن ناپایدار هستند - ازن می تواند خود به خود به اکسیژن مولکولی تجزیه شود:

اعلام وصول:ازن در اوزون سازها با عبور جرقه های الکتریکی از اکسیژن یا هوا تولید می شود. تشکیل ازن از اکسیژن:

ازن می تواند در طی اکسیداسیون فسفر مرطوب و مواد رزینی تشکیل شود. تعیین کننده ازن:برای شناسایی وجود ازن در هوا، لازم است یک تکه کاغذ خیس شده در محلول یدید پتاسیم و خمیر نشاسته را در هوا غوطه ور کنید - اگر تکه کاغذ آبی شد، به این معنی است که ازن در هوا وجود دارد. یافتن در طبیعت:در اتمسفر، ازن در هنگام تخلیه الکتریکی تشکیل می شود. کاربرد:ازن به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی، انواع مختلف باکتری ها را از بین می برد، بنابراین به طور گسترده ای برای تصفیه آب و ضد عفونی هوا استفاده می شود و به عنوان یک عامل سفید کننده استفاده می شود.

1. خواص فیزیکی و شیمیایی اکسیژن را شرح دهید. معادلات واکنش های شیمیایی مربوطه را بنویسید. زیر فرمول ماده نام آنها را بنویسید و در بالای فرمول ظرفیت عناصر موجود در ترکیبات را بنویسید.

2. برهمکنش مواد با اکسیژن چگونه می تواند ادامه یابد؟
اکسیژن با بسیاری از مواد به شدت واکنش می دهد:
ساده - فلزات و غیر فلزات و پیچیده. واکنش های شیمیایی موادی که با اکسیژن برهم کنش دارند، واکنش های اکسیداسیون نامیده می شوند. واکنش شیمیایی که در آن مواد اکسید شده و گرما و نور آزاد می کنند، واکنش احتراق نامیده می شود. محصولات واکنش های متقابل مواد با اکسیژن، در بیشتر موارد، اکسید هستند. تعداد قابل توجهی از موارد اکسیداسیون وجود دارد که ما نمی توانیم آنها را فرآیندهای احتراق بنامیم، زیرا آنها به قدری آهسته پیش می روند که برای حواس ما غیر قابل توجه می مانند.

3. مثال هایی از برهمکنش آهسته مواد با اکسیژن بیاورید.
تعداد قابل توجهی از موارد اکسیداسیون وجود دارد که نمی توانیم آنها را فرآیندهای احتراق بنامیم، زیرا آنها به کندی پیش می روند که برای حواس ما نامرئی می مانند. فقط پس از گذشت مدت زمان معین و اغلب بسیار طولانی، می توانیم محصولات اکسیداسیون را تشخیص دهیم. این مورد، برای مثال، در مورد اکسیداسیون بسیار آهسته (زنگ زدن) فلزات یا در طی فرآیندهای پوسیدگی است. نمونه‌هایی از برهمکنش مواد با اکسیژن بدون انتشار نور: پوسیدگی کود، برگ‌ها، سوختن روغن، اکسیداسیون فلزات (نازل‌های آهن با استفاده طولانی نازک‌تر و کوچک‌تر می‌شوند)، تنفس موجودات هوازی، به عنوان مثال. تنفس اکسیژن با انتشار گرما، تشکیل دی اکسید کربن و آب همراه است.

4. به چه موادی اکسید می گویند؟ معادلات واکنش های شیمیایی که منجر به تشکیل اکسید عناصر شیمیایی زیر می شود را بنویسید: الف) سیلیکون. ب) روی؛ ج) باریم؛ د) هیدروژن؛ ه) آلومینیوم. این اکسیدها را نام ببرید.
اکسید (اکسید) یک ترکیب دوتایی از یک عنصر شیمیایی با اکسیژن در حالت اکسیداسیون -2 است که در آن خود اکسیژن فقط با عنصر الکترونگاتیو کمتر مرتبط است.

5. هنگامی که کربنات مس اساسی (کانی مالاکیت) CuCO3·Cu(OH)2 تجزیه می شود، سه اکسید تشکیل می شود. معادله این واکنش را بنویسید.
CuCO3·Cu(OH)2 = 2CuO+CO2+H2O

6. معادلاتی برای واکنش هایی که در طی احتراق رخ می دهد بسازید: الف) فسفر. ب) آلومینیوم
الف) 4P+5O2 = 2P2O5
ب) 4Al+3O2 = 2Al2O3

7. تعیین کنید که کدام یک از ترکیبات آهن - Fe2O3 یا Fe3O4 - غنی تر از آهن است.

وظایف تست

1. ماده را با توضیحات مشخص کنید: گاز بی رنگ، بی مزه و بی بو، کمی محلول در آب. در فشار 760 میلی متر جیوه. و دمای 218.8- درجه سانتی گراد سخت می شود:
اکسیژن.

2. واکنش احتراق فسفر در اکسیژن به واکنش های زیر اشاره دارد:
اتصالات.

کشف اکسیژن دو بار در نیمه دوم قرن هجدهم با فاصله چند سال اتفاق افتاد. در سال 1771 اکسیژن توسط کارل شیله سوئدی با حرارت دادن نمک نمک و اسید سولفوریک به دست آمد. گاز حاصله «هوای آتش» نام داشت. در سال 1774، جوزف پریستلی شیمیدان انگلیسی، فرآیند تجزیه اکسید جیوه را در یک ظرف کاملاً بسته انجام داد و اکسیژن را کشف کرد، اما آن را با یک عنصر در هوا اشتباه گرفت. تنها پس از اینکه پریستلی کشف خود را با آنتوان لاووازیه فرانسوی در میان گذاشت، مشخص شد که عنصر جدیدی (کالریزه کننده) کشف شده است. پریستلی رهبری این کشف را بر عهده می گیرد زیرا شیل کار علمی خود را در توصیف این کشف تنها در سال 1777 منتشر کرد.

اکسیژن عنصری از گروه شانزدهم دوره دوم جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I است. مندلیف دارای عدد اتمی 8 و جرم اتمی 15.9994 است. مرسوم است که اکسیژن را با نماد نشان می دهند در باره(از لاتین اکسیژنیوم- تولید اسید).در روسی نام اکسیژنمشتق شد از اسیدها، اصطلاحی که توسط M.V. لومونوسوف

بودن در طبیعت

اکسیژن رایج ترین عنصر موجود در پوسته زمین و اقیانوس جهانی است. ترکیبات اکسیژن (عمدتاً سیلیکات ها) حداقل 47 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند که در طی فتوسنتز توسط جنگل ها و همه گیاهان سبز تولید می شود که بیشتر آنها از فیتوپلانکتون در آب های دریایی و شیرین به دست می آیند. اکسیژن جزء ضروری هر سلول زنده است و همچنین در اکثر مواد با منشاء آلی یافت می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی

اکسیژن یک نافلز سبک است و از گروه کالکوژن ها است و فعالیت شیمیایی بالایی دارد. اکسیژن به عنوان یک ماده ساده، گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است که حالت مایع دارد - مایع شفاف آبی روشن و حالت جامد - بلورهای آبی روشن. از دو اتم اکسیژن (که با فرمول O2 مشخص می شود) تشکیل شده است.

اکسیژن در واکنش های ردوکس نقش دارد. موجودات زنده اکسیژن را از هوا تنفس می کنند. اکسیژن به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود. در صورت بیماری های قلبی عروقی، برای بهبود فرآیندهای متابولیک، فوم اکسیژن ("کوکتل اکسیژن") به معده تزریق می شود. تزریق زیر جلدی اکسیژن برای زخم های تروفیک، فیل و قانقاریا استفاده می شود. غنی‌سازی ازن مصنوعی برای ضدعفونی و خوش‌بو کردن هوا و تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود.

اکسیژن اساس فعالیت زندگی همه موجودات زنده روی زمین است و عنصر اصلی بیوژنیک است. در مولکول های همه مهم ترین موادی که مسئول ساختار و عملکرد سلول ها هستند (لیپیدها، پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک) یافت می شود. هر موجود زنده حاوی اکسیژن بسیار بیشتری از هر عنصر (تا 70٪) است. به عنوان مثال، بدن یک انسان بالغ متوسط ​​با وزن 70 کیلوگرم حاوی 43 کیلوگرم اکسیژن است.

اکسیژن از طریق سیستم تنفسی و دریافت آب وارد موجودات زنده (گیاهان، حیوانات و انسان ها) می شود. با یادآوری اینکه در بدن انسان مهم‌ترین عضو تنفسی پوست است، مشخص می‌شود که انسان چقدر اکسیژن می‌تواند دریافت کند، مخصوصاً در تابستان در ساحل یک مخزن. تعیین نیاز یک فرد به اکسیژن بسیار دشوار است، زیرا به عوامل زیادی بستگی دارد - سن، جنسیت، وزن بدن و سطح، سیستم تغذیه، محیط خارجی و غیره.

استفاده از اکسیژن در زندگی

اکسیژن تقریباً در همه جا استفاده می شود - از متالورژی گرفته تا تولید سوخت موشک و مواد منفجره مورد استفاده برای کارهای جاده ای در کوهستان. از پزشکی گرفته تا صنایع غذایی

در صنایع غذایی، اکسیژن به عنوان یک افزودنی غذایی، به عنوان پیشران و گاز بسته بندی ثبت می شود.

اکسیژن فراوان ترین عنصر شیمیایی روی کره زمین است. کسر جرمی آن در پوسته زمین 3/47 درصد، کسر حجمی آن در جو 95/20 درصد و کسر جرمی آن در موجودات زنده حدود 65 درصد است. این گاز چیست و اکسیژن چه خواص فیزیکی و شیمیایی دارد؟

اکسیژن: اطلاعات عمومی

اکسیژن یک غیر فلز است که در شرایط عادی رنگ، طعم و بو ندارد.

برنج. 1. فرمول اکسیژن.

تقریباً در همه ترکیبات، به جز ترکیبات دارای فلوئور و پراکسید، ظرفیت ثابت II و حالت اکسیداسیون -2 را نشان می دهد. اتم اکسیژن هیچ حالت برانگیخته ای ندارد، زیرا هیچ اوربیتال آزاد در سطح بیرونی دوم وجود ندارد. به عنوان یک ماده ساده، اکسیژن به شکل دو تغییر آلوتروپیک وجود دارد - گازهای اکسیژن O 2 و ازن O 3.

تحت شرایط خاصی، اکسیژن می تواند در حالت مایع یا جامد باشد. بر خلاف گاز، آنها یک رنگ دارند: مایع آبی روشن است و اکسیژن جامد دارای رنگ آبی روشن است.

برنج. 2. اکسیژن جامد.

اکسیژن در صنعت با مایع شدن هوا با جداسازی بعدی نیتروژن به دلیل تبخیر آن به دست می آید (اختلاف در نقطه جوش وجود دارد: -183 درجه برای اکسیژن مایع و -196 درجه برای نیتروژن مایع).

خواص شیمیایی برهمکنش اکسیژن

اکسیژن یک غیر فلز فعال است. اکسیژن قادر به واکنش با همه عناصر به جز نئون، هلیوم و آرگون است. معمولا واکنش های این گاز با مواد دیگر گرمازا است. فرآیند اکسیداسیون که با آزاد شدن همزمان انرژی به صورت گرما و نور اتفاق می افتد، احتراق نامیده می شود. استفاده از ترکیبات آلی، به ویژه آلکان ها، به عنوان سوخت بسیار مهم است، زیرا واکنش احتراق رادیکال آزاد مقدار زیادی گرما آزاد می کند:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 880 کیلوژول.

اکسیژن معمولاً هنگام گرم شدن با نافلزات واکنش داده و یک اکسید تشکیل می دهد. بنابراین، واکنش با نیتروژن فقط در دماهای بالاتر از 1200 درجه یا در یک تخلیه الکتریکی آغاز می شود:

اکسیژن همچنین با فلزات واکنش نشان می دهد:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (در نتیجه واکنش، یک ترکیب تشکیل می شود - اکسید آهن)

در طبیعت، یک عامل اکسید کننده حتی قوی تر از اکسیژن وجود دارد، آن ازن است. این ماده قادر است طلا و پلاتین را اکسید کند. در شرایط طبیعی، ازن از اکسیژن اتمسفر در هنگام تخلیه رعد و برق و در آزمایشگاه - با عبور تخلیه الکتریکی از اکسیژن: 3O 2 = 2O 3 - 285 کیلوژول (واکنش گرماگیر) تشکیل می شود.

برنج. 3. ازن.

مهم ترین ترکیب اکسیژن آب است. حدود 71 درصد از سطح زمین را آب اشغال کرده است. مولکول های گوشه آب قطبی هستند، هر یک از آنها چهار پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند: دو تا به عنوان دهنده پروتون و دو به عنوان گیرنده پروتون. دایمرهای (H2O)2 در بخار آب وجود دارد و در فازهای متراکم یک مولکول آب می تواند در محیط چهار وجهی چهار مولکول دیگر باشد. اگر مولکول های آب همراه نبودند، نقطه جوش آن 100 درجه نبود، بلکه حدود 80 درجه بود. مجموع امتیازات دریافت شده: 104.

عناصر واقع در زیر گروه اصلی گروه VI سیستم تناوبی عناصر D.I. مندلیف.

بررسی ساختارهای اتمی عناصر زیرگروه اصلی گروه VI نشان می دهد که همه آنها دارای ساختار شش الکترونی لایه بیرونی هستند (جدول 13) و بنابراین دارای مقادیر الکترونگاتیوی نسبتاً بالایی هستند. ، دارای بیشترین الکترونگاتیوی و کمترین آن است که با تغییر شعاع اتمی توضیح داده می شود. جایگاه ویژه اکسیژن در این گروه با این واقعیت مورد تاکید قرار می گیرد که و تلوریم می توانند مستقیماً با اکسیژن ترکیب شوند، اما نمی توانند با یکدیگر ترکیب شوند.

عناصر گروه اکسیژن نیز به این گروه تعلق دارند آر- عناصر، از آنجایی که آنها در حال تکمیل هستند آر-پوسته. برای تمام عناصر خانواده، به جز خود اکسیژن، 6 الکترون در لایه بیرونی الکترون ظرفیت هستند.
در واکنش های ردوکس، عناصر گروه اکسیژن اغلب خواص اکسید کننده را نشان می دهند. قوی ترین خواص اکسید کننده در اکسیژن بیان می شود.
همه عناصر زیر گروه اصلی گروه VI با حالت اکسیداسیون منفی 2- مشخص می شوند. با این حال، برای گوگرد، سلنیوم و تلوریم، حالت های اکسیداسیون مثبت نیز ممکن است (حداکثر 6+).
مولکول اکسیژن، مانند هر گاز ساده، دو اتمی است، مانند یک پیوند کووالانسی که از طریق دو جفت الکترون تشکیل شده است. بنابراین، هنگام تشکیل یک اکسیژن ساده، اکسیژن دو ظرفیتی است.
گوگرد یک ماده جامد است. این مولکول حاوی 8 اتم گوگرد (S8) است، اما آنها در نوعی حلقه به هم متصل هستند که در آن هر اتم گوگرد تنها به دو اتم همسایه توسط یک پیوند کووالانسی متصل است.

بنابراین، هر اتم گوگرد با داشتن یک جفت الکترون مشترک با دو اتم همسایه، خود دو ظرفیتی است. مولکول های مشابه سلنیوم (Se8) و تلوریوم (Te8) را تشکیل می دهند.

■ 1. داستانی در مورد گروه اکسیژن با توجه به طرح زیر بنویسید: الف) موقعیت در جدول تناوبی. ب) بارهای هسته و. تعداد نوترون ها در هسته؛ ج) تنظیمات الکترونیکی؛ د) ساختار شبکه کریستالی؛ ه) حالت های اکسیداسیون احتمالی اکسیژن و سایر عناصر این گروه.
2. شباهت ها و تفاوت های ساختار اتمی و پیکربندی الکترونیکی اتم های عناصر زیرگروه های اصلی گروه های VI و VII چیست؟
3. عناصر زیرگروه اصلی گروه VI چند الکترون ظرفیت دارند؟
4. عناصر زیر گروه اصلی گروه VI در واکنش های ردوکس چگونه باید رفتار کنند؟
5. کدام یک از عناصر زیرگروه اصلی گروه VI الکترونگاتیوترین است؟

هنگام در نظر گرفتن عناصر زیرگروه اصلی گروه VI، ابتدا با پدیده آلوتروپی مواجه می شویم. همان عنصر در حالت آزاد می تواند دو یا چند ماده ساده را تشکیل دهد. این پدیده آلوتروپی نامیده می شود و خود آنها را اصلاحات آلوتروپیک می نامند.

این جمله را در دفتر خود بنویسید.

به عنوان مثال، عنصر اکسیژن قادر به تشکیل دو عنصر ساده - اکسیژن و ازن است.
فرمول اکسیژن ساده O2، فرمول ماده ساده ازن O3. مولکول های آنها متفاوت ساخته شده اند:

اکسیژن و ازن تغییرات آلوتروپیک عنصر اکسیژن هستند.
گوگرد همچنین می تواند چندین آلوتروپ (اصلاحات) را تشکیل دهد. گوگرد ارتورومبیک (اکتاهدرال)، پلاستیک و مونوکلینیک شناخته شده است. سلنیوم و تلوریم نیز چندین آلوتروپ را تشکیل می دهند. لازم به ذکر است که پدیده آلوتروپی مشخصه بسیاری از عناصر است. ما در هنگام مطالعه عناصر، تفاوت در خواص اصلاحات مختلف آلوتروپیک را در نظر خواهیم گرفت.

■ 6- تفاوت بین ساختار مولکول اکسیژن و ساختار مولکول ازن چیست؟

7. چه نوع پیوندی در مولکول های اکسیژن و ازن وجود دارد؟

اکسیژن. خواص فیزیکی، اثرات فیزیولوژیکی، اهمیت اکسیژن در طبیعت

اکسیژن سبک ترین عنصر زیرگروه اصلی گروه VI است. وزن اتمی اکسیژن 15.994 است. 31,988. اتم اکسیژن دارای کمترین شعاع عناصر این زیرگروه (0.6 Å) است. پیکربندی الکترونیکی اتم اکسیژن: ls 2 2s 2 2p 4.

توزیع الکترون ها بر روی اوربیتال های لایه دوم نشان می دهد که اکسیژن دارای دو الکترون جفت نشده در اوربیتال های p است که به راحتی می توان از آنها برای ایجاد پیوند شیمیایی بین اتم ها استفاده کرد. وضعیت اکسیداسیون مشخصه اکسیژن.
اکسیژن گازی بی رنگ و بی بو است. از هوا سنگین تر است، در دمای 183- درجه به مایع آبی تبدیل می شود و در دمای 219- درجه جامد می شود.

چگالی اکسیژن 1.43 گرم در لیتر است. اکسیژن در آب کم محلول است: 3 حجم اکسیژن در 100 حجم آب در دمای 0 درجه سانتی گراد حل می شود. بنابراین، اکسیژن را می توان در گازومتر (شکل 34) - وسیله ای برای ذخیره گازهای نامحلول و کمی محلول در آب - نگهداری کرد. بیشتر اوقات، اکسیژن در گازومتر ذخیره می شود.
گازومتر از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: مخزن 1 که برای ذخیره گاز عمل می کند و یک قیف بزرگ 2 با یک شیر و یک لوله بلند که تقریباً به ته ظرف 1 می رسد و برای تامین آب دستگاه عمل می کند. کشتی 1 دارای سه لوله است: یک قیف 2 با یک دریچه در لوله 3 با یک سطح داخلی زمینی وارد شده است. لوله 5 در پایین برای خروج آب از دستگاه هنگام شارژ و تخلیه آن عمل می کند. در یک گازومتر شارژ شده، ظرف 1 با اکسیژن پر می شود. در پایین ظرف قرار دارد که انتهای لوله قیف 2 در آن پایین می آید.

برنج. 34.
1 - مخزن ذخیره گاز؛ 2 - قیف برای تامین آب; 3 - لوله با سطح زمین. 4 - لوله برای خارج کردن گاز; 5- لوله تخلیه آب هنگام شارژ دستگاه.

اگر نیاز به دریافت اکسیژن از گازومتر دارید، ابتدا شیر قیف را باز کرده و کمی اکسیژن داخل گازومتر را فشرده کنید. سپس دریچه لوله خروجی گاز را باز کنید که از طریق آن اکسیژن خارج می شود و آب جابه جا می شود.

در صنعت، اکسیژن در سیلندرهای فولادی در حالت فشرده (شکل 35، a)، یا به شکل مایع در "مخازن" اکسیژن (شکل 36) ذخیره می شود.

برنج. 35.بالون اکسیژن

نام وسایلی که برای ذخیره اکسیژن در نظر گرفته شده را از روی متن بنویسید.
اکسیژن فراوان ترین عنصر است. تقریباً 50 درصد وزن کل پوسته زمین را تشکیل می دهد (شکل 37). بدن انسان حاوی 65 درصد اکسیژن است که بخشی از مواد آلی مختلف است که بافت ها و اندام ها از آن ساخته می شوند. آب حاوی حدود 89 درصد اکسیژن است. در جو، اکسیژن 23 درصد وزنی و 21 درصد حجمی را تشکیل می دهد. اکسیژن بخشی از طیف گسترده ای از سنگ ها (به عنوان مثال، سنگ آهک، گچ، سنگ مرمر CaCO3، ماسه SiO2)، سنگ معدن فلزات مختلف (سنگ آهن مغناطیسی Fe3O4، سنگ آهن قهوه ای 2Fe2O3 nH2O، سنگ آهن قرمز Fe2O3، بوکسیت Al2O3 nH2O، و غیره است. .) . اکسیژن بخشی از اکثر مواد آلی است.

اهمیت فیزیولوژیکی اکسیژن بسیار زیاد است. این تنها گازی است که موجودات زنده می توانند از آن برای تنفس استفاده کنند. کمبود اکسیژن باعث توقف فرآیندهای زندگی و مرگ بدن می شود. بدون اکسیژن، انسان فقط چند دقیقه می تواند زندگی کند. هنگام تنفس، اکسیژن جذب می شود که در فرآیندهای ردوکس که در بدن اتفاق می افتد شرکت می کند و محصولات اکسیداسیون مواد آلی آزاد می شود - دی اکسید کربن و سایر مواد. موجودات زنده زمینی و آبزی هر دو با اکسیژن تنفس می کنند: موجودات زمینی - با اکسیژن آزاد اتمسفر و موجودات آبزی - با اکسیژن محلول در آب.
در طبیعت، نوعی چرخه اکسیژن رخ می دهد. اکسیژن اتمسفر توسط حیوانات، گیاهان، انسان ها جذب می شود و در فرآیندهای احتراق سوخت، پوسیدگی و سایر فرآیندهای اکسیداتیو صرف می شود. دی اکسید کربن و آب تشکیل شده در طی فرآیند اکسیداسیون توسط گیاهان سبز مصرف می شود که در آن با کمک کلروفیل برگ و انرژی خورشیدی، فرآیند فتوسنتز انجام می شود، یعنی سنتز مواد آلی از دی اکسید کربن و آب همراه است. با آزاد شدن اکسیژن
برای تامین اکسیژن برای یک نفر، تاج دو درخت بزرگ مورد نیاز است. گیاهان سبز ترکیب ثابتی از جو را حفظ می کنند.

■ 8. اهمیت اکسیژن در زندگی موجودات زنده چیست؟
9. اکسیژن موجود در جو چگونه دوباره پر می شود؟

خواص شیمیایی اکسیژن

اکسیژن آزاد، هنگام واکنش با مواد ساده و پیچیده، معمولاً رفتاری مشابه دارد.

برنج. 37.

حالت اکسیداسیونی که در این حالت به دست می آورد همیشه -2 است. بسیاری از عناصر به طور مستقیم با اکسیژن تعامل دارند، به استثنای فلزات نجیب، عناصر با مقادیر الکترونگاتیوی نزدیک به اکسیژن () و عناصر بی اثر.
در نتیجه ترکیبات اکسیژن با مواد ساده و پیچیده تشکیل می شود. بسیاری از آنها در اکسیژن می سوزند، اگرچه در هوا یا نمی سوزند یا بسیار ضعیف می سوزند. در اکسیژن با شعله زرد روشن می سوزد. این پراکسید سدیم تولید می کند (شکل 38):
2Na + O2 =Na2O2،
گوگرد در اکسیژن با شعله آبی روشن می سوزد و دی اکسید گوگرد را تشکیل می دهد:
S + O2 = SO2
زغال چوب به سختی در هوا می دود، اما در اکسیژن بسیار داغ می شود و می سوزد و دی اکسید کربن تشکیل می دهد (شکل 39):
C + O2 = CO2

برنج. 36.

در اکسیژن با شعله ای سفید و درخشان می سوزد و پنتوکسید فسفر سفید جامد تشکیل می شود:
4P + 5O2 = 2P2O5
سوختگی در اکسیژن، پراکندگی جرقه ها و تشکیل رسوب آهن (شکل 40).
مواد آلی نیز در اکسیژن می سوزند، به عنوان مثال متان CH4، ترکیب سازنده گاز طبیعی: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
احتراق در اکسیژن خالص بسیار شدیدتر از هوا رخ می دهد و به فرد اجازه می دهد تا دمای بسیار بالاتری را بدست آورد. این پدیده برای تشدید تعدادی از فرآیندهای شیمیایی و احتراق کارآمدتر سوخت استفاده می شود.
در فرآیند تنفس، اکسیژن با هموگلوبین در خون ترکیب می شود و اکسی هموگلوبین را تشکیل می دهد، که به عنوان یک ترکیب بسیار ناپایدار، به راحتی در بافت ها تجزیه می شود و اکسیژن آزاد تشکیل می شود که به اکسیداسیون می رود. پوسیدگی نیز یک فرآیند اکسیداتیو شامل اکسیژن است.
آنها اکسیژن خالص را با وارد کردن یک شکاف در حال سوختن به رگ که قرار است در آن وجود داشته باشد، تشخیص می دهند. چشمک می زند - این یک آزمایش با کیفیت بالا برای اکسیژن است.

■ 10. چگونه با داشتن یک ترکش می توانید اکسیژن و دی اکسید کربن را در رگ های مختلف تشخیص دهید؟ 11. برای سوزاندن 2 کیلوگرم زغال سنگ حاوی 70 درصد کربن، 5 درصد هیدروژن، 7 درصد اکسیژن و بقیه - اجزای غیر قابل احتراق از چه حجمی از اکسیژن استفاده می شود؟

برنج. 38.احتراق سدیم برنج. 39.سوزاندن زغال سنگ برنج. 40.احتراق آهن در اکسیژن.

12. آیا 10 لیتر اکسیژن برای سوزاندن 5 گرم فسفر کافی است؟
13. 1 متر مکعب از مخلوط گاز حاوی 40 درصد مونوکسید کربن، 20 درصد نیتروژن، 30 درصد هیدروژن و 10 درصد دی اکسید کربن در اکسیژن سوزانده شد. چقدر اکسیژن مصرف شد؟
14. آیا می توان اکسیژن را با عبور از: الف) اسید سولفوریک، ب) کلرید کلسیم، ج) انیدرید فسفریک، د) فلز، خشک کرد؟
15. چگونه دی اکسید کربن را از ناخالصی های اکسیژن آزاد کنیم و بالعکس، چگونه اکسیژن را از ناخالصی های دی اکسید کربن آزاد کنیم؟
16. 20 لیتر اکسیژن حاوی مخلوطی از دی اکسید کربن از 200 میلی لیتر 0.1 نیوتن عبور داده شد. محلول باریم در نتیجه، کاتیون Ba 2+ به طور کامل رسوب داده شد. چه مقدار دی اکسید کربن (بر حسب درصد) اکسیژن اصلی داشت؟

به دست آوردن اکسیژن

اکسیژن از راه های مختلفی به دست می آید. در آزمایشگاه، اکسیژن از مواد حاوی اکسیژن به دست می‌آید که می‌توانند به راحتی آن را جدا کنند، برای مثال از پرمنگنات پتاسیم KMnO4 (شکل 41) یا از نمک پرمنگنات KClO3:
2КМnО4 = K2MnO4 + МnО2 + O2

2KlO3 = 2Kl + O2
هنگام تولید اکسیژن از نمک برتولیت، یک کاتالیزور باید برای سرعت بخشیدن به واکنش وجود داشته باشد - دی اکسید منگنز. کاتالیزور تجزیه را سرعت می بخشد و آن را یکنواخت تر می کند. بدون کاتالیزور می تواند

برنج. 41. دستگاهی برای تولید اکسیژن به روش آزمایشگاهی از پرمنگنات پتاسیم. 1 - پرمنگنات پتاسیم؛ 2 - اکسیژن; 3 - پشم پنبه؛ 4 - سیلندر - مجموعه.

اگر نمک برتوله به مقدار زیاد مصرف شود و به خصوص اگر با مواد آلی آلوده باشد، ممکن است انفجار رخ دهد.
اکسیژن نیز از پراکسید هیدروژن در حضور یک کاتالیزور - دی اکسید منگنز MnO2 مطابق معادله بدست می آید:
2H2O2[MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. چرا در هنگام تجزیه نمک برتوله MnO2 اضافه می شود؟
18. اکسیژن تشکیل شده در طی تجزیه KMnO4 را می توان در بالای آب جمع آوری کرد. این را در نمودار دستگاه منعکس کنید.
19. گاهی اگر دی اکسید منگنز در آزمایشگاه در دسترس نباشد، به جای آن مقدار کمی باقیمانده پس از کلسینه شدن پرمنگنات پتاسیم به نمک برتولتول اضافه می شود. چرا چنین جایگزینی امکان پذیر است؟
20- در هنگام تجزیه 5 مول نمک برتوله چه حجمی از اکسیژن آزاد می شود؟

اکسیژن را می‌توان با تجزیه نیترات‌ها هنگامی که بالاتر از نقطه ذوب حرارت می‌دهد به دست آورد:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
در صنعت، اکسیژن عمدتاً از هوای مایع به دست می آید. هوا که به حالت مایع تبدیل می شود، در معرض تبخیر قرار می گیرد. ابتدا تبخیر می شود (نقطه جوش آن 195.8 درجه است) و اکسیژن باقی می ماند (نقطه جوش آن 183- درجه است). به این ترتیب اکسیژن تقریبا به صورت خالص به دست می آید.
گاهی اوقات، اگر برق ارزان در دسترس باشد، اکسیژن از طریق الکترولیز آب به دست می آید:
H2O ⇄ H + + OH —
N + + ه— → Н 0
در کاتد
2OH - - ه— → H2O + O؛ 2O = O2
در آند

■ 21. روش های آزمایشگاهی و صنعتی برای تولید اکسیژن که برای شما شناخته شده است را فهرست کنید. آنها را در دفترچه یادداشت خود بنویسید و هر روش را با یک معادله واکنش همراه کنید.
22. آیا از واکنش ها برای تولید ردوکس اکسیژن استفاده می شود؟ پاسخ مستدل بدهید.
23. 10 گرم از مواد زیر گرفته شد. پرمنگنات پتاسیم، نمک برتوله، نیترات پتاسیم. در چه صورت می توان بیشترین حجم اکسیژن را بدست آورد؟
24. 1 گرم زغال سنگ در اکسیژن حاصل از حرارت دادن 20 گرم پرمنگنات پتاسیم سوزانده شد. چند درصد از پرمنگنات تجزیه شد؟

اکسیژن فراوان ترین عنصر در طبیعت است. به طور گسترده ای در پزشکی، شیمی، صنعت و غیره استفاده می شود (شکل 42).

برنج. 42. استفاده از اکسیژن.

خلبانان در ارتفاعات بالا، افرادی که در فضایی پر از گازهای مضر کار می کنند و کسانی که در کارهای زیرزمینی و زیر آب مشغول هستند از دستگاه های اکسیژن استفاده می کنند (شکل 43).

در مواردی که به دلیل بیماری خاصی دشوار است، به فرد اکسیژن خالص داده می شود تا از کیسه اکسیژن نفس بکشد یا در چادر اکسیژن قرار می گیرد.
در حال حاضر، هوای غنی شده با اکسیژن یا اکسیژن خالص به طور گسترده ای برای تشدید فرآیندهای متالورژی استفاده می شود. از مشعل های اکسیژن-هیدروژن و اکسیژن-استیلن برای جوشکاری و برش فلزات استفاده می شود. با آغشته كردن مواد قابل اشتعال به اكسيژن مايع: خاك اره، پودر زغال سنگ و ... مخلوطهاي انفجاري به نام oxyliquits به دست مي آيد.

■ 25. یک جدول در دفتر خود بکشید و آن را پر کنید.

ازن O3

همانطور که قبلا ذکر شد، عنصر اکسیژن می تواند یک اصلاح آلوتروپیک دیگر - ازن O3 را ایجاد کند. ازن در -111 درجه می جوشد و در 250- درجه جامد می شود. در حالت گاز آبی و در حالت مایع آبی است. ازن در آب بسیار بالاتر از اکسیژن است: 45 حجم ازن در 100 حجم آب حل می شود.

تفاوت اوزون با اکسیژن در این است که مولکول آن از سه اتم به جای دو اتم تشکیل شده است. به همین دلیل، مولکول اکسیژن بسیار پایدارتر از مولکول ازن است. طبق معادله ازن به راحتی تجزیه می شود:
O3 = O2 + [O]

آزاد شدن اکسیژن اتمی در طی تجزیه ازن، آن را به یک عامل اکسید کننده بسیار قوی تر از اکسیژن تبدیل می کند. ازن بوی تازه ای دارد ("ازون" در ترجمه به معنای "بو کردن" است). در طبیعت، تحت تأثیر یک تخلیه الکتریکی آرام و در جنگل های کاج تشکیل می شود. به بیماران مبتلا به بیماری ریوی توصیه می شود زمان بیشتری را در جنگل های کاج بگذرانند. با این حال، قرار گرفتن طولانی‌مدت در جوی غنی از ازن می‌تواند اثر سمی بر بدن داشته باشد. مسمومیت با سرگیجه، حالت تهوع و خونریزی بینی همراه است. با مسمومیت مزمن، بیماری قلبی ممکن است رخ دهد.
در آزمایشگاه، ازن از اکسیژن موجود در اوزون سازها به دست می آید (شکل 44). اکسیژن به لوله شیشه ای 1 منتقل می شود که از بیرون با سیم 2 پیچیده شده است. سیم 3 در داخل لوله اجرا می شود. یک تخلیه الکتریکی آرام بین الکترودها رخ می دهد که به دلیل آن ازن از اکسیژن تشکیل می شود.

شکل 44; اوزون ساز. 1 - ظرف شیشه ای؛ 2 - سیم پیچ بیرونی؛ 3 - سیم داخل لوله; 4 - محلول یدید پتاسیم با نشاسته

3O2 = 2O3
ازن یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است. این واکنش بسیار پرانرژی تر از اکسیژن است و به طور کلی بسیار فعال تر از اکسیژن است. به عنوان مثال، برخلاف اکسیژن، می تواند جایگزین یدید هیدروژن یا نمک های یدید شود:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

ازن بسیار کمی در جو وجود دارد (حدود یک میلیونم درصد)، اما نقش مهمی در جذب پرتوهای فرابنفش خورشید دارد و به همین دلیل است که در مقادیر کمتری به زمین می‌رسند و تأثیر مضری بر زندگی ندارند. ارگانیسم ها
ازن در مقادیر کم عمدتاً برای تهویه مطبوع و همچنین در شیمی استفاده می شود.

■ 26. اصلاحات آلوتروپیک چیست؟
27. چرا کاغذ ید نشاسته ای تحت تأثیر ازن آبی می شود؟ پاسخ مستدل بدهید.
28. چرا مولکول اکسیژن بسیار پایدارتر از مولکول ازن است؟ پاسخ خود را از نظر ساختار درون مولکولی توجیه کنید.