Химические свойства кислорода

Содержание

Кислород: физические и химические свойства

Химические свойства кислорода

  • История открытия кислорода
  • Значение кислорода в природе
  • Строение молекулы кислорода
  • Физические свойства кислорода
  • Химические свойства кислорода
  • Получение кислорода
  • Использование кислорода в промышленности
  • Кислород, видео
  • Пожалуй, среди всех известных химических элементов, именно кислород занимает ведущее значение, ведь без него попросту было бы невозможным возникновение жизни на нашей планете. Кислород – самый распространенный химический элемент на Земле, на его долю приходится 49% от общей массы земной коры.

    Также он входит в состав земной атмосферы, состав воды и состав более 1400 различных минералов, таких как базальт, мрамор, силикат, кремнезем и т. д. Примерно 50-80% общей массы тканей, как животных, так и растений состоит из кислорода. И, разумеется, общеизвестна его роль для дыхания всего живого.

    История открытия кислорода

    Люди далеко не сразу постигли природу кислорода, хотя первые догадки о том, что в основе воздуха лежит некий химический элемент, появились еще в VIII веке. Однако в то далекое время не было ни подходящих технических инструментов для его изучения, ни возможности доказать существования кислорода, как газа, отвечающего в том числе за процессы горения.

    Открытие кислорода состоялось лишь спустя тысячелетие, в ХVIII веке, благодаря совместной работе нескольких ученых.

    • В 1771 шведский химик Карл Шееле опытным путем исследовал состав воздуха, и определил, что воздух состоит из двух основных газов: одним из этих газов был азот, а вторым, собственно кислород, правда на то время само название «кислород» еще не появилось в науке.
    • В 1775 году французский ученый А. Лувазье дал название открытому Шееле газу – кислород, он же оксиген в латыни, само слово «оксиген» означает «рождающий кислоты».
    • За год до официальных «именин кислорода», в 1774 году английский химик Пристли путем разложение ртутного оксида впервые получает чистый кислород. Его опыты подкрепляют открытие Шееле. К слову сам Шееле также пытался получить кислород в чистом виде путем нагревания селитры, но у него не получилось.
    • Более чем через столетия в 1898 году английский физик Джозеф Томпсон впервые заставил общественность задуматься, о том, что запасы кислорода могут закончиться вследствие интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу.
    • В этом же году русский биолог Климент Тимирязев, исследователь фотосинтеза, открывает свойство растений выделять кислород.

    Хотя растения и выделяют кислород в атмосферу, но проблема поставленная Томпсоном о возможной нехватки кислорода в будущем, остается актуальной и в наше время, особенно в связи с интенсивной вырубкой лесов (поставщиков кислорода), загрязнением окружающей среды, сжиганием отходов и прочая. Больше об этом мы писали в прошлой статье об экологических проблемах современности.

    Значение кислорода в природе

    Именно наличие кислорода, в сочетании с водой привело к тому, что на нашей планете стало возможным возникновение жизни.

    Как мы заметили выше, основными поставщиками этого уникального газа являются различные растения, в том числе наибольшее количество выделяемого кислорода приходится на подводные водоросли. Выделяют кислород и некоторые виды бактерий.

    Кислород в верхних слоях атмосферы образует озоновый шар, который защищает всех жителей Земли от вредного ультрафиолетового солнечного излучения.

    Строение молекулы кислорода

    Молекула кислорода состоит из двух атомов, химическая формула имеет вид О2.

    Как образуется молекула кислорода? Механизм ее образования ковалентный неполярный, другими словами за счет обобществления электроном каждого атома.

    Связь между молекулами кислорода также ковалентная и неполярная, при этом она двойная, ведь у каждого из атомов кислорода есть по два неспаренных электрона на внешнем уровне.

    Так выглядит молекула кислорода, благодаря своим характеристикам она весьма устойчива. Для многих химических реакций с ее участием нужны специальные условия: нагревание, повышенное давление, применение катализаторов.

    Физические свойства кислорода

    • Прежде всего, кислород является газом, из которого состоит 21% воздуха.
    • Кислород не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха.
    • Может растворяться в органических веществах, поглощаться углем и порошками металлов.
    • – Температура кипения кислорода составляет -183 С.
    • Плотность кислорода равна 0,0014 г/см3

    Химические свойства кислорода

    Главным химическим свойством кислорода является, конечно же, его поддержка горения. То есть в вакууме, где нет кислорода, огонь не возможен. Если же в чистый кислород опустить тлеющую лучину, то она загорится с новой силой.

    Горение разных веществ это окислительно-восстановительный химический процесс, в котором роль окислителя принадлежит кислороду. Окислители же это вещества, «отбирающие» электроны у веществ восстановителей.

    Отличные окислительные свойства кислорода обусловлены его внешней электронной оболочкой.

    Валентная оболочка у кислорода расположена близко к ядру и как следствие ядро притягивает к себе электроны.

    Также кислород занимает второе место после фтора по шкале электроотрицательности Полинга, по этой причине вступая в химические реакции со всеми другими элементами (за исключением фтора) кислорода выступает отрицательным окислителем. И лишь вступая в реакции со фтором кислород имеет положительное окислительное воздействие.

    А так как кислород второй окислитель по силе среди всех химических элементов таблицы Менделеева, то это определяет и его химические свойства.

    Получение кислорода

    Для получения кислорода в лабораторных условиях применяют метод термической обработки либо пероксидов либо солей кислосодержащих кислот. Под действием высокой температуры они разлагаются с выделением чистого кислорода. Также кислород можно получить с помощью перекиси водорода, даже 3% раствор перекиси под действие катализатор мгновенно разлагается, выделяя кислород.

    2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ — вот так выглядит химическая реакция получения кислорода.

    Также в промышленности в качестве еще одного способа получения кислорода применяют электролиз воды, во время которого молекулы воды раскладываются, и опять таки выделяется чистый кислород.

    Использование кислорода в промышленности

    В промышленности кислород активно применяется в таких сферах как:

    • Металлургия (при сварке и вырезке металлов).
    • Медицина.
    • Сельское хозяйство.
    • Как ракетное топливо.
    • Для очищения и обеззараживания воды.
    • Синтеза некоторых химических соединений, включая взрывчатые вещества.

    Кислород, видео

    И в завершение образовательное видео про кислород.

    Источник: http://www.poznavayka.org/fizika/kislorod-fizicheskie-i-himicheskie-svoystva/

    Химические свойства кислорода

    Химические свойства кислорода

    Кислород вступает в соединения почти со всеми элементами периодической системы Менделеева.

    Реакция соединения любого вещества с кислородом называется окислением.

    Большинство таких реакций идет с выделением тепла. Если при реакции окисления одновременно с теплом выделяется свет, ее называют горением. Однако не всегда удается заметить выделяющиеся тепло и свет, так как в некоторых случаях окисление идет чрезвычайно медленно. Заметить тепловыделение удается тогда, когда реакция окисления происходит быстро.

    В результате любого окисления — быстрого или медленного — в большинстве случаев образуются окислы: соединения металлов, углерода, серы, фосфора и других элементов с кислородом.

    Вам, вероятно, не раз приходилось видеть, как перекрывают железные крыши. Перед тем как покрыть их новым железом, старое сбрасывают вниз. На землю вместе с железом падает бурая чешуя — ржавчина. Это гидрат окиси железа, который медленно, в течение нескольких лет, образовывался на железе под действием кислорода, влаги и углекислого газа.

    Ржавчину можно рассматривать как соединение окиси железа с молекулой воды. Она имеет рыхлую структуру и не предохраняет железо от разрушения.

    Для предохранения железа от разрушения — коррозии — его обычно покрывают краской или другими коррозионно устойчивыми материалами: цинком, хромом, никелем и другими металлами. Предохранительные свойства этих металлов, как и алюминия, основаны на том, что они покрываются тонкой устойчивой пленкой своих окислов, предохраняющих покрытие от дальнейшего разрушения.

    Предохранительные покрытия значительно замедляют процесс окисления металла.

    В природе постоянно происходят процессы медленного окисления, сходные с горением.

    При гниении дерева, соломы, листьев и других органических веществ происходят процессы окисления углерода, входящего в состав этих веществ. Тепло при этом выделяется чрезвычайно медленно, и поэтому обычно оно остается незамеченным.

    Но иногда такого рода окислительные процессы сами по себе ускоряются и переходят в горение.

    Самовозгорание можно наблюдать в стоге мокрого сена.

    Быстрое окисление с выделением большого количества тепла и света можно наблюдать не только при горении дерева, керосина, свечи, масла и других горючих материалов, содержащих углерод, но и при горении железа.

    Налейте в банку немного воды и наполните ее кислородом. Затем внесите в банку железную спираль, на конце которой укреплена тлеющая лучинка. Лучинка, а за ней и спираль загорятся ярким пламенем, разбрасывая во все стороны звездообразные искры.

    Это идет процесс быстрого окисления железа кислородом. Он начался при высокой температуре, которую дала горящая лучинка, и продолжается до полного сгорания спирали за счет тепла, выделяющегося при горении железа.

    Тепла этого так много, что образующиеся при горении частицы окисленного железа накаляются добела, ярко освещая банку.

    Состав окалины, образовавшейся при горении железа, несколько иной, чем состав окисла, образовавшегося в виде ржавчины при медленном окислении железа на воздухе в присутствии влаги.

    В первом случае окисление идет до закиси-окиси железа (Fe3O4), входящей в состав магнитного железняка; во втором — образуется окисел, близко напоминающий бурый железняк, который имеет формулу 2Fe2O3 ∙ Н2O.

    Таким образом, в зависимости от условий, в которых протекает окисление, образуются различные окислы, отличающиеся друг от друга содержанием кислорода.

    Так, например, углерод в соединении с кислородом дает два окисла — окись и двуокись углерода. При недостатке кислорода происходит неполное сгорание углерода с образованием окиси углерода (СО), которую в общежитии называют угарным газом. При полном сгорании образуется двуокись углерода, или углекислый газ (СO2).

    Фосфор, сгорая в условиях недостатка кислорода, образует фосфористый ангидрид (Р2O3), а при избытке — фосфорный ангидрид (Р2O5). Сера в различных условиях горения также может дать сернистый (SO2) или серный (SO3) ангидрид.

    В чистом кислороде горение и другие реакции окисления идут быстрее и доходят до конца.

    Почему же в кислороде горение идет энергичнее, чем в воздухе?

    Обладает ли чистый кислород какими-то особыми свойствами, которых нет у кислорода воздуха? Конечно, нет. И в том и в другом случае мы имеем один и тот же кислород, с одинаковыми свойствами.

    Только в воздухе кислорода содержится в 5 раз меньше, чем в таком же объеме чистого кислорода, и, кроме того, в воздухе кислород перемешан с большими количествами азота, который не только сам не горит, но и не поддерживает горение.

    Поэтому, если непосредственно около пламени кислород воздуха уже израсходован, то другой его порции необходимо пробиваться через азот и продукты горения. Следовательно, более энергичное горение в атмосфере кислорода можно объяснить более быстрой подачей его к месту горения.

    При этом процесс соединения кислорода с горящим веществом идет энергичнее и тепла выделяется больше. Чем больше в единицу времени подается к горящему веществу кислорода, тем пламя ярче, тем температура выше и тем сильнее идет горение.

    А горит ли сам кислород?

    Возьмите цилиндр и опрокиньте его вверх дном. Подведите под цилиндр трубку с водородом. Так как водород легче воздуха, он полностью заполнит цилиндр.

    Зажгите водород около открытой части цилиндра и введите в него сквозь пламя стеклянную трубку, через которую вытекает газообразный кислород. Около конца трубки вспыхнет огонь, который будет спокойно гореть внутри цилиндра, наполненного водородом. Это горит не кислород, а водород в присутствии небольшого количества кислорода, выходящего из трубки.

    Что же образуется в результате горения водорода? Какой при этом получается окисел?

    Водород окисляется до воды. Действительно, на стенках цилиндра постепенно начинают осаждаться капельки конденсированных паров воды. На окисление 2 молекул водорода идет 1 молекула кислорода, и образуются 2 молекулы воды (2Н2 + O2 → 2Н2O).

    Если кислород вытекает из трубки медленно, он весь сгорает в атмосфере водорода, и опыт проходит спокойно.

    Стоит только увеличить подачу кислорода настолько, что он не успеет сгореть полностью, часть его уйдет за пределы пламени, где образуются очаги смеси водорода с кислородом, появятся отдельные мелкие вспышки, похожие на взрывы.

    Смесь кислорода с водородом — это гремучий газ. Если поджечь гремучий газ, произойдет сильный взрыв: при соединении кислорода с водородом получается вода и развивается высокая температура.

    Пары воды и окружающие газы сильно расширяются, создается большое давление, при котором может легко разорваться не только стеклянный цилиндр, но и более прочный сосуд.

    Поэтому работа с гремучей смесью требует особой осторожности.

    Кислород обладает еще одним интересным свойством. Он вступает в соединение с некоторыми элементами, образуя перекисные соединения.

    Приведем характерный пример. Водород, как известно, одновалентен, кислород двухвалентен: 2 атома водорода могут соединиться с 1 атомом кислорода. При этом получается вода. Строение молекулы воды обычно изображают Н — О — Н. Если к молекуле воды присоединить еще 1 атом кислорода, то образуется перекись водорода, формула которой Н2O2.

    Куда же входит второй атом кислорода в этом соединении и какими связями он удерживается? Второй атом кислорода как бы разрывает связь первого с одним из атомов водорода и становится между ними, образуя при этом соединение Н—О—О—Н. Такое же строение имеет перекись натрия (Na—О—О—Na), перекись бария.

    Характерным для перекисных соединений является наличие 2 атомов кислорода, связанных между собой одной валентностью. Поэтому 2 атома водорода, 2 атома натрия или 1 атом бария могут присоединить к себе не 1 атом кислорода с двумя валентностями (—О—), а 2 атома, у которых в результате связи между собой также остается только две свободные валентности (—О—О—).

    Перекись водорода можно получить действием разбавленной серной кислоты на перекись натрия (Na2O2) или перекись бария (ВаO2). Удобнее пользоваться перекисью бария, так как при действии на нее серной кислотой образуется нерастворимый осадок сернокислого бария, от которого перекись водорода легко отделить путем фильтрования (ВаO2 + H2SO4 → BaSO4 + Н2O2).

    Перекись водорода, как и озон, — соединение неустойчивое и разлагается на воду и атом кислорода который в момент выделения обладает большой окислительной способностью. При низких температурах и в темноте разложение перекиси водорода идет медленно.

    А при нагревании и на свету оно происходит значительно быстрее. Песок, порошок двуокиси марганца, серебра или платины также ускоряют разложение перекиси водорода, а сами при этом остаются без изменения.

    Вещества, которые только влияют на скорость химической реакции, а сами остаются неизмененными, называются катализаторами.

    Если налить немного перекиси водорода в склянку, на дне которой находится катализатор — порошок двуокиси марганца, разложение перекиси водорода пойдет с такой быстротой, что можно будет заметить выделение пузырьков кислорода.

    Способностью окислять различные соединения обладает не только газообразный кислород, но и некоторые соединения, в состав которых он входит.

    Хорошим окислителем является перекись водорода. Она обесцвечивает различные красители и поэтому применяется в технике для отбеливания шелка, меха и других изделий.

    Способность перекиси водорода убивать различные микробы позволяет применять ее как дезинфицирующее средство. Перекись водорода употребляется для промывания ран, полоскания горла и в зубоврачебной практике.

    Сильными окислительными свойствами обладает азотная кислота (HNO3). Если в азотную кислоту добавить каплю скипидара, образуется яркая вспышка: углерод и водород, входящие в состав скипидара, бурно окислятся с выделением большого количества тепла.

    Бумага и ткани, смоченные азотной кислотой, быстро разрушаются. Органические вещества, из которых сделаны эти материалы, окисляются азотной кислотой и теряют свои свойства. Если смоченную азотной кислотой бумагу или ткань нагреть, процесс окисления ускорится настолько, что может произойти вспышка.

    Азотная кислота окисляет не только органические соединения, но и некоторые металлы. Медь при действии на нее концентрированной азотной кислотой окисляется сначала до окиси меди, выделяя из азотной кислоты двуокись азота, а затем окись меди переходит в азотнокислую соль меди.

    Не только азотная кислота, но и некоторые ее соли обладают сильными окислительными свойствами.

    Азотнокислые соли калия, натрия, кальция и аммония, которые в технике получили название селитры, при нагревании разлагаются, выделяя кислород. При высокой температуре в расплавленной селитре тлеющий уголек сгорает так энергично, что появляется яркобелый свет.

    Если же в пробирку с расплавленной селитрой вместе с тлеющим угольком бросить кусочек серы, горение пойдет с такой интенсивностью и температура повысится настолько, что стекло начнет плавиться.

    Эти свойства селитры давно были известны человеку; он воспользовался этими свойствами для приготовления пороха.

    Черный, или дымный, порох приготовляется из селитры, угля и серы. В этой смеси уголь и сера являются горючими материалами. Сгорая, они переходят в газообразный углекислый газ (СO2) и твердый сернистый калий (K2S). Селитра, разлагаясь, выделяет большое количество кислорода и газообразный азот. Выделившийся кислород усиливает горение угля и серы.

    В результате горения развивается такая высокая температура, что образовавшиеся газы могли бы расшириться до объема, который в 2000 раз больше объема взятого пороха.

    Но стенки замкнутого сосуда, где обычно производят сжигание пороха, не позволяют газам легко и свободно расширяться. Создается огромное давление, которое разрывает сосуд в его наиболее слабом месте.

    Раздается оглушительный взрыв, газы с шумом вырываются наружу, унося с собой в виде дыма размельченные частицы твердого вещества.

    Так из калийной селитры, угля и серы образуется смесь, обладающая огромной разрушительной силой.

    К соединениям с сильными окислительными свойствами относятся и соли кислородосодержащих кислот хлора. Бертолетова соль при нагревании распадается на хлористый калий и атомарный кислород.

    Еще легче, чем бертолетова соль, отдает свой кислород хлорная, или белильная, известь. Белильной известью отбеливают хлопок, лен, бумагу и другие материалы. Хлорная известь употребляется и как средство против отравляющих веществ: отравляющие вещества, как и многие другие сложные соединения, разрушаются под действием сильных окислителей.

    Окислительные свойства кислорода, его способность легко вступать в соединение с различными элементами и энергично поддерживать горение, развивая при этом высокую температуру, уже давно обратили на себя внимание ученых различных областей науки. Особенно этим заинтересовались химики и металлурги. Но использование кислорода было ограничено, так как не было простого и дешевого способа получения его из воздуха и воды.

    На помощь химикам и металлургам пришли физики. Они нашли очень удобный способ выделения кислорода из воздуха, а физико-химики научились получать его в огромных количествах из воды.

    , пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    Источник: http://www.activestudy.info/ximicheskie-svojstva-kisloroda/

    Кислород

    Химические свойства кислорода

    Кислород (О2) впервые был получен К. Шееле в 1770 г. при нагревании селитры. В 1774 г. Дж. Пристли осуществил получение кислорода разложением оксида ртути.

    8О 1s22s22p4; Аr = 15,999Изотопы: 16O (99,759 %); 17О (0,037 %); 18О (0,204 %); ЭО – 3,5

    Кларк в земной коре 47% по массе; в гидросфере 85,82% по массе; в атмосфере 20,95% по объему.

    Самый распространенный элемент.

    Формы нахождения элемента: а) в свободном виде – О2, О3;

    б) в связанном виде: анионы О2- (преимущественно)

    Кислород – типичный неметалл, p-элемент. Валентность = II; степень окисления -2 ( за исключением Н2О2, OF2, O2F2)

    Физические свойства O2

    Молекулярный кислород O2 при обычных условиях находится в газообразном состоянии, не имеет цвета, запаха и вкуса, малорастворим в воде. При глубоком охлаждении под давлением конденсируется в бледно – голубую жидкость (Тkип – 183°С), которая при -219°С превращается в кристаллы сине – голубого цвета.

    Способы получения

    1. Кислород образуется в природе в поцессе фотосинтеза mCО2 + nH2O → mO2 + Сm(H2O)n

    2. Промышленное получение

    а) ректификация жидкого воздуха (отделение от N2);

    б) электролиз воды: 2H2O → 2Н2↑ + О2↑

    3. В лаборатории получают термическим окислительно-восстановительным разложением солей:

    а) 2КСlO3 = 3О2↑ + 2KCI

    б) 2КМпO4 = О2↑ + МпО2 + К2МпО4↑

    в) 2KNO3 = О2↑ + 2KNО2

    г) 2Cu(NO3)O2 = О2↑ + 4NО2↑ + 2CuO

    д) 2AgNO3 = О2↑ + 2NО2↑ +2Ag

    4. В герметически замкнутых помещениях и в аппаратах для автономного дыхания кислород получают реакцией:

    2Na2O2 + 2СO2 = О2↑ + 2Na2CO3

    Окисление щелочных металлов

    4Li + О2 = 2Li2O оксид лития

    2Na + О2 = Na2О2 пероксид натрия

    К + О2 = КО2 супероксид калия

    Окисление неметаллов, кроме галогенов и благородных газов

    N2 +О2 = 2NO – Q

    S + О2 = SО2;

    C + О2 = CО2;

    4Р + 5О2 = 2Р2О5

    Si + О2 = SiО2

    Окисление водородных соединений неметаллов и металлов

    4HI + О2 = 2I2 + 2Н2O

    2H2S + 3О2 =2SО2 + 2Н2O

    4NH3 + 3О2 =2N2 + 6Н2O

    4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2O

    2PH3 + 4О2 = P2О5 + 3Н2O

    SiH4 + 2О2 = SiО2 + 2Н2O

    CxHy + О2 = CО2 + Н2O

    MeHx + 3О2 = MexOy + Н2O

    Окисление низших оксидов и гидроксидов поливалентных металлов и неметаллов

    4FeO + О2 = 2Fe2О3

    4Fe(OH)2 +О2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

    2SО2 + О2 = 2SО3

    4NО2 + О2 + 2H2O = 4HNО3

    Окисление органических веществ

    Все органические соединения горят, окисляясь кислородом воздуха.

    Продуктами окисления различных элементов, входящих в их молекулы, являются:

    С → CO2

    Н → Н2O

    Hal → Hal2

    N → N2

    P → P2O5

    S → SO2

    Кроме реакций полного окисления (горения) возможны также реакции неполного окисления.

    Примеры реакций неполного окисления органических веществ:

    1) каталитическое окисление алканов

    2) каталитическое окисление алкенов

    3) окисление спиртов

    2R-CH2OH + O2 → 2RCOH + 2Н2O

    4) окисление альдегидов

    Озон О3 – более сильный окислитель, чем O2, так как в процессе реакции его молекулы распадаются с образованием атомарного кислорода.

    Чистый О3 – газ синего цвета, очень ядовит.

    К + О3 = КО3 озонид калия, красного цвета.

    PbS + 2О3 = PbSО4 + О2↑

    2KI + О3 + Н2O = I2 + 2КОН + О2↑

    Последняя реакция используется для качественного и количественного определения озона.

    Источник: http://examchemistry.com/content/lesson/neorgveshestva/kyslorod.html

    Кислород (O)

    Химические свойства кислорода

    • Обозначение – O (Oxygen);
    • Латинское название – Oxigenium;
    • Период – II;
    • Группа – 16 (VIa);
    • Атомная масса – 15,9994;
    • Атомный номер – 8;
    • Радиус атома = 60 пм;
    • Ковалентный радиус = 73 пм;
    • Распределение электронов – 1s22s22p4;
    • t плавления = -218,4°C;
    • t кипения = -182,96°C;
    • Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 3,44/3,50;
    • Степень окисления: +2; +1; 1/2; 0; -1/3; -1/2; -1; -2;
    • Плотность (н. у.) = 1,42897 г/см3;
    • Молярный объем = 14,0 см3/моль.

    Кислород (“рождающий кислоты”) открыл в 1774 г. Дж. Пристли. Это самый распространенный химический элемент на Земле – массовая доля кислорода в земной коре составляет 47,2%. В атмосферном воздухе доля кислорода составляет 21%, что связано с деятельностью зеленых растений.

    Кислород входит в состав многих, как неорганических, так и органических соединений. Кислород необходим для жизнедеятельности всех высокоорганизованных живых организмов: человека, зверей, птиц, рыб. Кислород составляет от 50 до 85% массы тканей животных и растений.

    Известны три стабильных изотопа кислорода: 16O, 17O, 18O.

    В свободном состоянии кислород существует в двух аллотропных модификациях: O2 – кислород; O3 – озон.

    Кислород в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, стоит под номером “8”, относится к 16(VIa) группе (См. Атомы 16(VIa) группы).

    Рис. Строение атома кислорода.

    Атом кислорода содержит 8 электронов: 2 электрона находятся на внутренней s-орбитали и еще 6 на внешнем энергетическом уровне – 2 (спаренных) на s-подуровне и 4 (два спаренных и два неспаренных) на p-подуровне (см. Электронная структура атомов).

    За счет двух неспаренных p-электронов внешнего уровня кислород образует две ковалентные связи, принимая два электрона и проявляя степень окисления -2 (H2O, CaO, H2SO4).

    В соединениях с кислородной связью О-О атом кислорода проявляет степень окисления -1 (H2O2).

    С более электроотрицательным фтором кислород отдает свои валентные электроны, проявляя степень окисления +2 (OF2).

    O2

    Двухатомная молекула кислорода образована двойной связью двух атомов кислорода. По этой причине молекулярный кислород при нормальных условиях является устойчивым соединением.

    Энергия диссоциации молекулы кислорода примерно в 2 раза ниже, чем в молекуле азота (см. Кратность ковалентной связи), поэтому кислород по сравнению с азотом обладает более высокой реакционной способностью (но, гораздо меньшей по сравнению, например, с фтором).

    Реакционная способность кислорода увеличивается по мере нагревания. Кислород реагирует со всеми элементами за исключением инертных газов. По причине своей высокой электроотрицательности (см.

    Что такое электроотрицательность) в химических соединениях (за исключением фтора) кислород выступает в роли окислителя со степенью -2 (только фтор окисляет кислород с образованием дифторида кислорода OF2).

    Свойства газа кислорода:

    • газ без цвета, запаха и вкуса;
    • в жидком или твердом виде кислород имеет голубую окраску;
    • умеренно растворим в воде: массовая доля кислорода при 20°C составляет 0,004%.

    Получение и применение кислорода

    Кислород находит достаточно широкое применение в промышленности и медицине:

    • в металлургии кислород используется при выплавке стали (чугуна);
    • в химической промышленности кислород нужен для производства кислот (серной и азотной), метанола, ацетилена, альдегидов;
    • в космической промышленности кислород используется в качестве окислителя ракетного топлива;
    • в медицине кислород применяют в дыхательных аппаратах;
    • в природе кислород играет исключительно важную роль, – в процессе окисления углеводов, жиров и белков происходит высвобождение энергии, необходимой для живых организмов.

    Способы получения кислорода:

    • промышленные способы:
      • сжижением воздуха с последующим разделением жидкой смеси газов на компоненты;
      • электролиз воды: 2H2O = 2H2 + O2.
    • лабораторные способы (разложение солей при нагревании):
      • перманганат калия: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2;
      • бертолетова соль: 2KClO3 = 2KCl + 3O2.
    • термическое разложение нитратов щелочных металлов:
      2NaNO3 = 2NaNO2+O2↑
    • каталитическое разложение пероксида водорода (катализатор MnO2):
      2H2O2 = 2H2O+O2↑;
    • взаимодействие пероксидов углекислого газа с пероксидами щелочных металлов:
      2CO2+2Na2O2 = 2Na2CO3+O2↑.

    Источник: https://prosto-o-slognom.ru/chimia/502_kislorod_O.html

    Кислород – характеристика элемента, распространённость в природе, физические и химические свойства, получение » HimEge.ru

    Химические свойства кислорода

    Кислород О имеет атомный номер 8, расположен в главной подгруппе (подгруппе а) VI группе, во втором периоде. В атомах кислорода валентные электроны размещаются на 2-м энергетическом уровне, имеющем только s— и p-орбитали.

    Это исключает возможность перехода атомов О в возбуждённое состояние, поэтому кислород во всех соединениях проявляет постоянную валентность, равную II. Имея высокую электроотрицательность, атомы кислорода всегда в соединениях заряжены отрицательно (с.о. = -2 или -1).

    Исключение – фториды OF2 и O2F2.

    Для кислорода известны степени окисления -2, -1, +1, +2

    Общая характеристика элемента

    Кислород – самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится чуть меньше половины, 49 % от общей массы земной коры. Природный кислород состоит из 3 стабильных изотопов 16О, 17О и 18О (преобладает 16О).

    Кислород входит в состав атмосферы (20,9 % по объему, 23,2 по массе), в состав воды и более 1400 минералов: кремнезема, силикатов и алюмосиликатов, мраморов, базальтов, гематита и других минералов и горных пород. Кислород составляет 50-85% массы тканей растений и животных, т.

    к содержится в белках, жирах и углеводах, из которых состоят живые организмы. Общеизвестна роль кислорода для дыхания, для процессов окисления.

    Кислород сравнительно мало растворим в воде – 5 объемов в 100 объемах воды. Однако, если бы весь растворенный в воде кислород перешел в атмосферу, то он занял бы огромный объем – 10 млн км3 ( н.у). Это равно примерно 1% всего кислорода в атмосфере. Образование на земле кислородной атмосферы обусловлено процессами фотосинтеза.

    Открыт шведом К. Шееле ( 1771 – 1772 г.г) и англичанином Дж. Пристли ( 1774г.). Первый использовал нагревание селитры, второй – оксида ртути (+2). Название дал А.Лавуазье («оксигениум» — «рождающий кислоты»).

    В свободном виде существует в двух аллотропных модификациях – «обыкновенного» кислорода О2 и озона О3.

    Строение молекулы озона

    3О2 = 2О3 – 285 кДжОзон в стратосфере образует тонкий слой, который поглощает большую часть биологически вредного ультрафиолетового излучения.

    При хранении озон самопроизвольно превращается в кислород. Химически кислород О2 менее активен, чем озон. Электроотрицательность кислорода 3,5.

    Биологическая роль р-элементов VIA группы. Применение их соединений в медицине

    Источник: http://himege.ru/kislorod-xarakteristika-elementa-svojstva/

    Химические свойства кислорода – Ида Тен

    Химические свойства кислорода

    Кислороду присуща высокая химическая активность. Многие вещества реагируют с кислородом при комнатной температуре. Так, например, свежий срез яблока довольно быстро приобретает бурую окраску, это происходит вследствие химических реакций между органическими веществами, содержащимися в яблоке, и кислородом, содержащимся в воздухе.

    С простыми веществами кислород, как правило, реагирует при нагревании. В металлическую ложечку для сжигания веществ поместим уголек, нагреем его в пламени спиртовки докрасна и опустим в сосуд с кислородом. Наблюдаем яркое горение уголька в кислороде. Уголь – простое вещество, образованное элементом углеродом. В реакции кислорода с углеродом образуется углекислый газ:

    C + O2 = CO2

    Стоит отметить, что многие химические вещества имеют тривиальные названия. Углекислый газ – это тривиальное название вещества. Тривиальные названия веществ используются в повседневной жизни, многие из них имеют давнее происхождение. Например, пищевая сода, бертолетова соль.

    Однако у каждого химического вещества есть и систематическое химическое название, составление которого регламентируется международными правилами – систематической химической номенклатурой. Так, углекислый газ имеет систематическое название оксид углерода (IV).

    Углекислый газ является сложным веществом, бинарным соединением, в состав которого входит кислород.

    Поместим в ложечку для сжигания веществ серу и нагреем. Сера плавится, затем загорается. На воздухе сера горит бледным, почти незаметным, синим пламенем. Внесем серу в сосуд с кислородом – сера горит ярким синим пламенем. В реакции серы с кислородом образуется сернистый газ:

    S + O2 = SO2

    Сернистый газ, как и углекислый газ, относится к группе оксидов. Это оксид серы (IV) – бесцветный газ с резким едким запахом.

    Теперь внесем в сосуд с кислородом подожженный красный фосфор. Фосфор горит ярким, ослепительным пламенем. Сосуд заполняется белым дымом. Белый дым – это продукт реакции, мелкие твердые частицы оксида фосфора (V):

    4P + 5O2 = 2P2O5

    В кислороде способны гореть не только неметаллы. Металлы также энергично взаимодействуют с кислородом. Например, магний горит в кислороде и на воздухе ослепительным белым пламенем. Продукт реакции – оксид магния:

    2Mg + O2 = 2MgO

    Попробуем сжечь в кислороде железо. Раскалим в пламени спиртовки стальную проволоку и быстро опустим в сосуд с кислородом. Железо горит в кислороде с образованием множества искр. Вещество, полученное в результате реакции, называют железной окалиной:

    3Fe + 2O2 = Fe3O4.

    Снопы искр, образующихся при горении бенгальского огня, объясняются сгоранием порошка железа, входящего в состав этих пиротехнических изделий.

    После рассмотренных реакций можно сделать важные выводы: кислород реагирует как с металлами, так и неметаллами; часто эти реакции сопровождаются горением веществ. Продуктами реакций кислорода с простыми веществами являются оксиды.

    Обратите внимание, что при взаимодействии кислорода с простыми веществами – металлами и неметаллами образуются сложные вещества – оксиды. Такой тип химических реакций называют реакциями соединения.

    Реакция соединения – реакция, в результате которой из двух или нескольких менее сложных по строению веществ, образуются более сложные по строению вещества

    Взаимодействие кислорода со сложными веществами

    Кислород способен вступать в реакции и со сложными веществами. В качестве примера рассмотрим реакцию, которая протекает при горении бытового газа, который состоит из метана CH4.

    По горению метана в конфорке печи можно сделать выводы, что реакция протекает с выделением энергии в виде тепла и света. Каковы продукты этой реакции?

    СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

    Продукты реакции оксиды: углекислый газ (оксид углерода (IV)) и вода (оксид водорода).

    В реакции кислорода с минералом пиритом FeS2 (важный минерал железа и серы) получают оксиды серы и железа. Реакция происходит при нагревании:

    4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

    Окисление – горение и медленное окисление

    Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем.

    С химической точки зрения горение – это химическая реакция, сопровождающаяся выделением потока раскаленных газов и энергии в виде тепла и света. Можно сказать, что кислород, вступая в реакцию с простыми веществами, окисляет их:

    Простое вещество + Кислород окисление → Продукты окисления (оксиды) + Энергия.

    Окисление веществ может и не сопровождаться горением, то есть выделением пламени. Такие процессы называют медленным окислением.

    Медленное окисление – процесс постепенного взаимодействия веществ с кислородом, с медленным выделением теплоты, не сопровождающийся горением.

    Так, например, углекислый газ образуется не только при горении углерода в кислороде, но и при медленном окислении органических веществ кислородом воздуха (гниении, разложении).

    • В реакции простых веществ с кислородом, образуются оксиды
    • Реакции простых веществ с кислородом протекают, как правило, при нагревании
    • Реакции простых веществ с кислородом – это реакции соединения
    • Тривиальные названия химических веществ не отражают химического состава веществ, используются в повседневной практике, многие из них сложились исторически
    • Систематические названия химических веществ отражают химический состав вещества, соответствуют международной систематической номенклатуре
    • Реакция соединения – реакция, в результате которой, из двух или нескольких менее сложных по строению веществ, образуются более сложные по строению вещества
    • Кислород способен реагировать со сложными веществами
    • Горение – химическая реакция, сопровождающаяся выделением энергии в виде тепла и света
    • Медленное окисление – процесс постепенного взаимодействия веществ с кислородом, с медленным выделением теплоты, не сопровождающийся горением

    Источник: https://idatenru.ru/chemistry/himicheskie-svoistva-kisloroda

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

      ×
      Рекомендуем посмотреть