Kislorod kimyoviy elementi davriy jadvalning eskirgan qisqa versiyasining VI-asosiy guruhining ikkinchi davrida joylashgan. Yangi raqamlash standartlariga ko'ra, bu 16-guruh. Tegishli qaror 1988 yilda IUPAC tomonidan qabul qilingan. Oddiy modda sifatida kislorod formulasi O2. Uning asosiy xususiyatlarini, tabiat va iqtisodiyotdagi rolini ko'rib chiqing. Keling, kislorod boshchiligidagi davriy tizimning butun guruhining xususiyatlaridan boshlaylik. Element o'ziga tegishli xalkogenlardan, suv esa oltingugurt, selen va tellurning vodorod birikmalaridan farq qiladi. Barcha o'ziga xos xususiyatlarni tushuntirishni faqat atomning tuzilishi va xususiyatlarini o'rganish orqali topish mumkin.
Xalkogenlar kislorod bilan bogʻliq elementlardir
Xususiyatlari oʻxshash atomlar davriy tizimda bir guruhni tashkil qiladi. Kislorod xalkogenlar oilasiga yetakchilik qiladi, biroq ulardan bir qator xossalari bilan farqlanadi.
Kislorodning atom massasi - guruhning ajdodi - 16 a.u. e.m. Xalkogenlar vodorod va metallar bilan birikmalar hosil qilishda odatdagidek namoyon boʻladi. Oksidlanish darajasi: -2. Masalan, suv tarkibida (N2O) kislorodning oksidlanish soni –2 ga teng.
Xalkogenlarning tipik vodorod birikmalarining tarkibi umumiy formulaga mos keladi: H2R. Ushbu moddalar eritilganda kislotalar hosil bo'ladi. Faqat kislorodning vodorod birikmasi - suv maxsus xususiyatlarga ega. Olimlarning fikricha, bu noodatiy modda ham juda zaif kislota, ham juda zaif asosdir.
Oltingugurt, selen va tellur kislorod va boshqa yuqori elektromanfiylik (EO) nometalllar bilan birikmalarda tipik ijobiy oksidlanish darajasiga ega (+4, +6). Kalkogen oksidlarining tarkibi umumiy formulalarni aks ettiradi: RO2, RO3. Ularning tegishli kislotalari quyidagi tarkibga ega: H2RO3, H2RO 4.
Elementlar oddiy moddalarga mos keladi: kislorod, oltingugurt, selen, tellur va poloniy. Birinchi uchta vakil metall bo'lmagan xususiyatlarni namoyish etadi. Kislorod formulasi O2. Xuddi shu elementning allotropik modifikatsiyasi ozon (O3). Ikkala modifikatsiya ham gazdir. Oltingugurt va selen qattiq metall bo'lmaganlardir. Tellur - metalloid modda, elektr tokini o'tkazuvchi, poloniy - metall.
Kislorod eng koʻp boʻlgan element
Elementning er qobig'idagi umumiy atom tarkibi taxminan 47% (og'irlik bo'yicha). Kislorod erkin shaklda ham, ko'plab birikmalar tarkibida ham mavjud. Formulasi O2 bo'lgan oddiy modda atmosferada mavjud bo'lib, havoning 21% ni tashkil qiladi (hajmi bo'yicha). Molekulyar kislorod tuproq zarralari orasida joylashgan suvda eriydi.
Biz allaqachon bir xil kimyoviy elementning oddiy modda shaklida mavjudligining yana bir turi mavjudligini bilamiz. Bu ozon - er yuzasidan taxminan 30 km balandlikda qatlam hosil qiluvchi gaz, ko'pincha ozon ekrani deb ataladi. Bog'langan kislorod suv molekulalarida, ko'plab jinslar va minerallar, organik birikmalar tarkibiga kiradi.
Kislorod atomining tuzilishi
Davriy jadval kislorod haqida toʻliq maʼlumotni oʻz ichiga oladi:
- Elementning seriya raqami 8.
- Yadroning zaryadi - +8.
- Elektronlarning umumiy soni 8 ta.
- Kislorodning elektron formulasi 1s22s22p4.
Tabiatda davriy sistemada bir xil seriya raqamiga, proton va elektronlarning tarkibi bir xil, ammo neytronlarning soni boshqacha bo'lgan uchta barqaror izotop mavjud. Izotoplar bir xil belgi bilan belgilanadi - O. Taqqoslash uchun biz uchta kislorod izotopining tarkibini aks ettiruvchi diagrammani taqdim etamiz:
Kislorodning xossalari - kimyoviy element
Atomning 2p-pastki sathida ikkita juftlashtirilmagan elektron mavjud boʻlib, bu –2 va +2 oksidlanish darajalarining koʻrinishini tushuntiradi. Oltingugurt va boshqa xalkogenlarda bo'lgani kabi oksidlanish darajasini +4 ga oshirish uchun ikkita juft elektronni ajratib bo'lmaydi. Buning sababi - bepul pastki darajaning yo'qligi. Shuning uchun birikmalarda kislorod kimyoviy elementi valentlik va darajani ko'rsatmaydidavriy tizimning qisqa versiyasida guruh raqamiga teng oksidlanishlar (6). Uning odatdagi oksidlanish raqami -2.
Faqat ftorli birikmalarda kislorod +2 xarakterli boʻlmagan ijobiy oksidlanish darajasini koʻrsatadi. Ikki kuchli metall bo'lmagan EO qiymati boshqacha: EO (O)=3,5; EO (F)=4. Elektromanfiyroq kimyoviy element sifatida ftor o'z elektronlarini kuchliroq ushlab turadi va kislorod atomining tashqi energiya darajasida valentlik zarralarini o'ziga tortadi. Shuning uchun, ftor bilan reaksiyada kislorod qaytaruvchi vosita bo'lib, elektron beradi.
Kislorod oddiy moddadir
Ingliz tadqiqotchisi D. Pristley 1774 yilda tajribalar paytida simob oksidining parchalanishi paytida gazni chiqaradi. Ikki yil oldin K. Scheele xuddi shu moddani sof shaklda oldi. Faqat bir necha yil o'tgach, frantsuz kimyogari A. Lavoisier havoning bir qismi qanday gaz ekanligini aniqladi, xususiyatlarini o'rgandi. Kislorodning kimyoviy formulasi O2. Moddaning tarkibi yozuvida qutbsiz kovalent bog'lanish - O::O hosil bo'lishida ishtirok etgan elektronlarni aks ettiramiz. Har bir bog‘lovchi elektron juftini bitta chiziq bilan almashtiramiz: O=O. Bu kislorod formulasi molekuladagi atomlarning ikkita umumiy elektron jufti oʻrtasida bogʻlanganligini aniq koʻrsatadi.
Oddiy hisob-kitoblarni bajaramiz va kislorodning nisbiy molekulyar og’irligi qancha ekanligini aniqlaymiz: Mr(O2)=Ar(O) x 2=16 x 2=32. Uchun taqqoslash: Mr(havo)=29. Kislorodning kimyoviy formulasi ozon formulasidan bitta kislorod atomi bilan farq qiladi. Demak, janob(O3)=Ar(O) x 3=48. Ozon kisloroddan 1,5 marta og'irroq.
Jismoniy xususiyatlar
Kislorod rangsiz, mazasiz va hidsiz gaz (normal harorat va atmosfera bosimida). Modda havodan biroz og'irroq; suvda eriydi, lekin oz miqdorda. Kislorodning erish nuqtasi manfiy va -218,3 °C. Suyuq kislorod yana gazsimon kislorodga aylanadigan nuqta uning qaynash nuqtasidir. O2 molekulalari uchun bu jismoniy miqdorning qiymati -182,96 °C ga etadi. Suyuq va qattiq holatda kislorod och ko'k rangga ega bo'ladi.
Laboratoriyada kislorod ishlab chiqarish
Kislorodli moddalar, masalan, kaliy permanganat qizdirilganda rangsiz gaz ajralib chiqadi, uni kolba yoki probirkaga solib olish mumkin. Agar siz yoqilgan mash'alni sof kislorodga olib kelsangiz, u havodan ko'ra yorqinroq yonadi. Kislorodni olishning yana ikkita laboratoriya usuli - vodorod periks va kaliy xloratning (bertolet tuzi) parchalanishi. Termik parchalanish uchun ishlatiladigan qurilma sxemasini ko'rib chiqing.
Probirka yoki tubi dumaloq kolbaga bir oz Bertolet tuzini quying, gaz chiqarish trubkasi bilan tiqin bilan yoping. Uning qarama-qarshi uchi (suv ostida) teskari burilgan kolbaga yo'n altirilishi kerak. Bo'yinni suv bilan to'ldirilgan keng stakan yoki kristalizatorga tushirish kerak. Bertolet tuzi solingan probirka qizdirilganda kislorod ajralib chiqadi. U shamollatish trubkasi orqali ichkariga kiradikolba, undan suvni siqib chiqaradi. Kolba gaz bilan to'ldirilganda, u suv ostida tiqin bilan yopiladi va ag'dariladi. Ushbu laboratoriya tajribasida olingan kislorod oddiy moddaning kimyoviy xossalarini oʻrganish uchun ishlatilishi mumkin.
Yonish
Agar laboratoriya kisloroddagi moddalarni yoqib yuborayotgan bo'lsa, unda siz yong'in qoidalarini bilishingiz va ularga rioya qilishingiz kerak. Vodorod havoda bir zumda yonib ketadi va kislorod bilan 2:1 nisbatda aralashib, portlovchi hisoblanadi. Sof kisloroddagi moddalarning yonishi havoga qaraganda ancha kuchliroqdir. Bu hodisa havo tarkibi bilan izohlanadi. Atmosferadagi kislorod qismning 1/5 qismidan bir oz ko'proq (21%). Yonish - bu moddalarning kislorod bilan reaktsiyasi, buning natijasida turli xil mahsulotlar, asosan, metallar va metall bo'lmaganlar oksidlari hosil bo'ladi. O2 ning yonuvchan moddalar bilan aralashmasi yonuvchan, bundan tashqari, hosil boʻlgan birikmalar zaharli boʻlishi mumkin.
Oddiy sham (yoki gugurt)ning yonishi karbonat angidrid hosil boʻlishi bilan birga kechadi. Quyidagi tajribani uyda qilish mumkin. Agar siz shisha idish yoki katta stakan ostida biror moddani yoqib yuborsangiz, u holda barcha kislorod sarflanishi bilan yonish to'xtaydi. Azot nafas olish va yonishni qo'llab-quvvatlamaydi. Oksidlanish mahsuloti bo'lgan karbonat angidrid endi kislorod bilan reaksiyaga kirishmaydi. Shaffof ohak suvi shamni yoqishdan keyin karbonat angidrid borligini aniqlashga imkon beradi. Agar yonish mahsulotlari k altsiy gidroksidi orqali o'tkazilsa, eritma bulutli bo'ladi. Ohak suvi va karbonat angidrid o'rtasida kimyoviy reaksiya sodir bo'lib, erimaydigan k altsiy karbonat hosil bo'ladi.
Sanoat miqyosida kislorod ishlab chiqarish
Eng arzon jarayon, natijada havosiz O2 molekulalar kimyoviy reaktsiyalarni o'z ichiga olmaydi. Sanoatda, aytaylik, metallurgiya zavodlarida havo past harorat va yuqori bosimda suyultiriladi. Azot va kislorod kabi atmosferaning eng muhim komponentlari har xil haroratda qaynaydi. Sekin-asta normal haroratgacha qizdirilganda havo aralashmasini ajrating. Avval azot molekulalari, keyin kislorod chiqariladi. Ajratish usuli oddiy moddalarning turli fizik xususiyatlariga asoslangan. Oddiy kislorodli moddaning formulasi havoni sovutish va suyultirishdan oldingi formula bilan bir xil, - O2.
Ba'zi elektroliz reaktsiyalari natijasida kislorod ham ajralib chiqadi, u tegishli elektrod ustida to'planadi. Gaz sanoat va qurilish korxonalariga katta hajmda kerak. Kislorodga bo'lgan talab, ayniqsa kimyo sanoatida doimiy ravishda o'sib bormoqda. Olingan gaz sanoat va tibbiy maqsadlarda belgilar bilan ta'minlangan po'lat tsilindrlarda saqlanadi. Kislorod baklari boshqa suyultirilgan gazlar - azot, metan, ammiakdan ajratish uchun ko'k yoki ko'k rangga bo'yalgan.
O2
molekulalari ishtirokidagi reaksiyalar formulasi va tenglamalari yordamida kimyoviy hisoblar
Kislorodning molyar massasining raqamli qiymati boshqa qiymat - nisbiy molekulyar og'irlik bilan mos keladi. Faqat birinchi holatda birliklar mavjudo'lchovlar. Qisqacha aytganda, kislorod moddasi va uning molyar massasi formulasi quyidagicha yozilishi kerak: M(O2)=32 g/mol. Oddiy sharoitlarda har qanday gazning bir moli 22,4 litr hajmga to'g'ri keladi. Demak, 1 mol O2 22,4 litr modda, 2 mol O2 44,8 litr. Kislorod va vodorod o'rtasidagi reaksiya tenglamasiga ko'ra, siz 2 mol vodorod va 1 mol kislorod o'zaro ta'sir qilishini ko'rishingiz mumkin:
Agar reaksiyada 1 mol vodorod ishtirok etsa, u holda kislorod hajmi 0,5 mol • 22,4 l/mol=11,2 l bo'ladi.
O2 molekulalarining tabiat va inson hayotidagi roli
Kislorod Yerdagi tirik organizmlar tomonidan iste'mol qilinadi va 3 milliard yildan ortiq vaqt davomida moddalar aylanishida ishtirok etadi. Bu nafas olish va metabolizm uchun asosiy moddadir, uning yordamida ozuqa molekulalarining parchalanishi sodir bo'ladi, organizmlar uchun zarur energiya sintezlanadi. Kislorod Yerda doimo iste'mol qilinadi, lekin uning zahiralari fotosintez orqali to'ldiriladi. Rus olimi K. Timiryazev bu jarayon tufayli sayyoramizda hali ham hayot mavjud deb hisoblagan.
Kislorodning tabiat va iqtisodiyotdagi roli katta:
- tirik organizmlar tomonidan nafas olish jarayonida so'riladi;
- oʻsimliklardagi fotosintez reaksiyalarida ishtirok etadi;
- organik molekulalarning bir qismi;
- parchalanish, fermentatsiya, zanglash jarayonlari oksidlovchi vosita sifatida harakat qiluvchi kislorod ishtirokida boradi;
- qimmatli organik sintez mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Suyultirilgan kislorodtsilindrlar yuqori haroratda metallarni kesish va payvandlash uchun ishlatiladi. Bu jarayonlar mashinasozlik zavodlarida, transport va qurilish korxonalarida amalga oshiriladi. Suv ostida, er ostida, vakuumda baland balandlikda ishlarni bajarish uchun odamlarga O2 molekulalar ham kerak. Kislorodli yostiqlar tibbiyotda kasal odamlar nafas oladigan havo tarkibini boyitish uchun ishlatiladi. Tibbiy gaz texnik gazdan deyarli to'liq aralashmalar va hid yo'qligi bilan farq qiladi.
Kislorod ideal oksidlovchi vositadir
Kislorodli birikmalar davriy sistemaning barcha kimyoviy elementlari bilan ma'lum, faqat asil gazlar oilasining birinchi vakillaridan tashqari. Ko'pgina moddalar O atomlari bilan bevosita reaksiyaga kirishadi, galogenlar, oltin va platina bundan mustasno. Kislorod bilan bog'liq hodisalar katta ahamiyatga ega, ular yorug'lik va issiqlikning chiqishi bilan birga keladi. Bunday jarayonlar kundalik hayotda va sanoatda keng qo'llaniladi. Metallurgiyada rudalarning kislorod bilan oʻzaro taʼsiri qovurish deb ataladi. Oldindan maydalangan ruda kislorod bilan boyitilgan havo bilan aralashtiriladi. Yuqori haroratlarda metallar sulfidlardan oddiy moddalarga qaytariladi. Shunday qilib, temir va ba'zi rangli metallar olinadi. Sof kislorodning mavjudligi kimyo, texnologiya va metallurgiyaning turli sohalarida texnologik jarayonlar tezligini oshiradi.
Past haroratda tarkibiy qismlarga ajratish orqali havodan kislorod olishning arzon usulining paydo bo'lishi ko'plab sohalarning rivojlanishini rag'batlantirdi.sanoat ishlab chiqarish. Kimyogarlar O2 molekula va O atomlarini ideal oksidlovchi moddalar deb bilishadi. Bu tabiiy materiallar, ular tabiatda doimo yangilanadi, atrof-muhitni ifloslantirmaydi. Bundan tashqari, kislorod ishtirokidagi kimyoviy reaktsiyalar ko'pincha boshqa tabiiy va xavfsiz mahsulot - suvning sintezi bilan yakunlanadi. Zaharli sanoat chiqindilarini zararsizlantirish, suvni ifloslanishdan tozalashda O2 ning roli katta. Dezinfeksiya uchun kisloroddan tashqari uning allotropik modifikatsiyasi ozon ishlatiladi. Ushbu oddiy modda yuqori oksidlovchi faollikka ega. Suv ozonlanganda ifloslantiruvchi moddalar parchalanadi. Ozon patogen mikrofloraga ham zararli ta'sir ko'rsatadi.
