Kislorod nima? Kislorodli birikmalar

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Kislorod (O) davriy sistemaning 16 (VIa) guruhidagi metall boʻlmagan kimyoviy element. Bu rangsiz, hidsiz va ta'msiz gaz bo'lib, tirik organizmlar - uni karbonat angidridga aylantiradigan hayvonlar va CO₂ ni uglerod manbai sifatida ishlatadigan va O _{qaytaradigan o'simliklar uchun zarurdir. 2} atmosferaga. Kislorod deyarli har qanday boshqa element bilan reaksiyaga kirishib, birikmalar hosil qiladi, shuningdek, kimyoviy elementlarni bir-biri bilan bog'lanishdan siqib chiqaradi. Ko'p hollarda bu jarayonlar issiqlik va yorug'likning chiqishi bilan birga keladi. Eng muhim kislorod birikmasi suvdir.

Kashfiyot tarixi

1772 yilda shved kimyogari Karl Vilgelm Scheele birinchi marta kaliy nitrat, simob oksidi va boshqa ko'plab moddalarni isitish orqali kislorodni ko'rsatdi. Undan mustaqil ravishda 1774 yilda ingliz kimyogari Jozef Pristli ushbu kimyoviy elementni simob oksidining termal parchalanishi orqali topdi va o'sha yili, nashr etilishidan uch yil oldin o'z natijalarini e'lon qildi. Scheele. 1775-1780 yillarda frantsuz kimyogari Antuan Lavuazye kislorodning nafas olish va yonishdagi rolini izohlab, o'sha paytda umumiy qabul qilingan flogiston nazariyasini rad etdi. U uning turli moddalar bilan birlashganda kislotalar hosil qilish tendentsiyasini qayd etdi va elementni oksigen deb nomladi, bu yunoncha "kislota hosil qiluvchi" degan ma'noni anglatadi.

tarqalishi

Kislorod nima? Yer qobig'i massasining 46% ni tashkil etib, uning eng keng tarqalgan elementidir. Atmosferadagi kislorod miqdori hajm bo'yicha 21%, dengiz suvida esa og'irlik bo'yicha 89%.

Togʻ jinslarida element kislotali (masalan, oltingugurt, uglerod, alyuminiy va fosfor) yoki asosiy (k altsiy, magniy va temir tuzlari) oksidlar shaklida metallar va metall boʻlmaganlar bilan birlashadi., va sulfatlar, karbonatlar, silikatlar, aluminatlar va fosfatlar kabi kislotali va asosli oksidlardan hosil bo'lgan tuzga o'xshash birikmalar sifatida. Garchi ular ko'p bo'lsa-da, bu qattiq moddalar kislorod manbai bo'lib xizmat qila olmaydi, chunki elementning metall atomlari bilan bog'lanishini buzish juda energiya sarflaydi.

Xususiyatlar

Agar kislorodning harorati -183 °C dan past bo'lsa, u och ko'k rangli suyuqlikka aylanadi va -218 ° C da - qattiq. Sof O₂ havodan 1,1 marta og'irroq.

Nafas olish jarayonida hayvonlar va ba'zi bakteriyalar atmosferadan kislorod iste'mol qiladi va karbonat angidridni qaytaradi, fotosintez paytida yashil o'simliklar quyosh nuri ta'sirida karbonat angidridni o'zlashtiradi va erkin kislorod chiqaradi. Deyarliatmosferadagi barcha O₂ fotosintez natijasida hosil boʻladi.

20 °C da kislorodning taxminan 3 qismi chuchuk suvning 100 qismi, dengiz suvida esa biroz kamroq eriydi. Bu baliq va boshqa dengiz hayotining nafas olishi uchun zarurdir.

Tabiiy kislorod uchta barqaror izotoplarning aralashmasidir: ¹⁶O (99,759%), ¹⁷O (0,037%) va¹⁸O (0,204%). Sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan bir qancha radioaktiv izotoplar ma'lum. Ulardan eng uzoq umr ko'rgani ¹⁵O (yarimparchalanish davri 124 s) bo'lib, sutemizuvchilarning nafas olishini o'rganish uchun ishlatiladi.

Allotroplar

Kislorod nima ekanligini aniqroq tasavvur qilish uning ikkita allotropik shaklini, diatomik (O₂) va triatomik (O_{3) olish imkonini beradi.} , ozon). Diatomik shaklning xususiyatlari shuni ko'rsatadiki, oltita elektron atomlarni bog'laydi va ikkitasi juft bo'lmagan holda qoladi, bu kislorod paramagnetizmini keltirib chiqaradi. Ozon molekulasidagi uchta atom to'g'ri chiziqda emas.

Ozon quyidagi tenglama boʻyicha ishlab chiqarilishi mumkin: 3O₂ → 2O₃.

Jarayon endotermik (energiya talab qiladi); ozonning ikki atomli kislorodga qayta aylanishiga o'tish metallari yoki ularning oksidlari mavjudligi yordam beradi. Sof kislorod yorqin elektr razryad orqali ozonga aylanadi. Reaktsiya, shuningdek, to'lqin uzunligi taxminan 250 nm bo'lgan ultrabinafsha nurni yutganda ham sodir bo'ladi. Ushbu jarayonning yuqori atmosferada sodir bo'lishi sabab bo'lishi mumkin bo'lgan radiatsiyani yo'q qiladiYer yuzasida hayotga zarar. Ozonning o'tkir hidi generatorlar kabi uchqunli elektr jihozlari bo'lgan yopiq joylarda mavjud. Bu ochiq ko'k gaz. Uning zichligi havodan 1,658 marta, atmosfera bosimida qaynash nuqtasi -112°C.

Ozon kuchli oksidlovchi vosita boʻlib, oltingugurt dioksidini trioksidga, sulfidni sulfatga, yodidni yodga (uni baholashning analitik usulini taqdim etadi) va koʻplab organik birikmalarni aldegidlar va kislotalar kabi kislorodli hosilalarga aylantirishga qodir. Avtomobil chiqindisidagi uglevodorodlarning ozon ta'sirida ushbu kislotalar va aldegidlarga aylanishi tutunni keltirib chiqaradi. Sanoatda ozon kimyoviy vosita, dezinfektsiyalash vositasi, chiqindi suvni tozalash, suvni tozalash va matolarni oqartirish uchun ishlatiladi.

Olish usullari

Kislorodning hosil boʻlish usuli qancha gaz talab qilinishiga bogʻliq. Laboratoriya usullari quyidagilar:

1. Kaliy xlorat yoki kaliy nitrat kabi ba'zi tuzlarning termal parchalanishi:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂.
2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂.

Kaliy xloratning parchalanishi oʻtish metallari oksidlari bilan katalizlanadi. Buning uchun ko'pincha marganets dioksidi (piroluzit, MnO₂) ishlatiladi. Katalizator kislorodni ajratish uchun zarur bo'lgan haroratni 400 dan 250 ° C gacha pasaytiradi.

2. Metall oksidlarining haroratda parchalanishi:

2HgO → 2Hg +O₂.
2Ag₂O → 4Ag + O₂.

Scheele va Priestley bu kimyoviy elementni olish uchun kislorod va simob (II) birikmasidan foydalanganlar.

3. Metall peroksid yoki vodorod peroksidning termal parchalanishi:

2BaO + O₂ → 2BaO₂.
2BaO₂ → 2BaO +O₂.
BaO₂ + H₂SO₄ → H₂ O₂ + BaSO₄.
2H₂O₂ → 2H₂O +O _2.

Atmosferadan kislorodni ajratish yoki vodorod peroksid olishning birinchi sanoat usullari oksiddan bariy peroksid hosil boʻlishiga bogʻliq edi.

4. Elektr tokining o'tkazuvchanligini ta'minlovchi tuzlar yoki kislotalarning kichik aralashmalari bilan suvni elektroliz qilish:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Sanoat ishlab chiqarish

Agar katta hajmdagi kislorod olish zarur boʻlsa, suyuq havoni fraksiyonel distillash qoʻllaniladi. Havoning asosiy tarkibiy qismlaridan u eng yuqori qaynash nuqtasiga ega va shuning uchun azot va argonga qaraganda kamroq uchuvchan. Jarayon gazning kengayishi bilan sovutishdan foydalanadi. Operatsiyaning asosiy bosqichlari quyidagilardan iborat:

zarrachalarni olib tashlash uchun havo filtrlanadi;
namlik va karbonat angidrid ishqorga singib ketadi;
havo siqiladi va siqilish issiqligi normal sovutish protseduralari bilan chiqariladi;
keyin u joylashgan bobinga kiradikamera;
siqilgan gazning bir qismi (taxminan 200 atm bosimda) kamerada kengayib, lasanni sovutadi;
kengaytirilgan gaz kompressorga qaytadi va keyingi kengayish va siqilishning bir necha bosqichlaridan o'tadi, natijada -196 °C da suyuqlik suyuqlikka aylanadi;
suyuqlik birinchi engil inert gazlarni, keyin azotni distillash uchun qizdiriladi va suyuq kislorod qoladi. Ko‘p fraksiyalash ko‘pchilik sanoat maqsadlari uchun yetarlicha sof (99,5%) mahsulot ishlab chiqaradi.

Sanoatda foydalanish

Metallurgiya yuqori uglerodli po'lat ishlab chiqarish uchun sof kislorodning eng yirik iste'molchisi hisoblanadi: karbonat angidrid va boshqa metall bo'lmagan aralashmalardan havodan foydalanishga qaraganda tezroq va osonroq qutuling.

Kislorodli oqava suvlarni tozalash suyuq oqava suvlarni boshqa kimyoviy jarayonlarga qaraganda samaraliroq tozalashga va'da beradi. Chiqindilarni yopiq tizimlarda toza O₂.

. yordamida yoqish tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.

Raketa oksidlovchisi suyuq kisloroddir. Sof O₂ Suv osti kemalarida va shoʻngʻin qoʻngʻiroqlarida ishlatiladi.

Kimyo sanoatida atsetilen, etilen oksidi va metanol kabi moddalarni ishlab chiqarishda kislorod normal havoni almashtirdi. Tibbiy dasturlar gazdan kislorod kameralarida, inhalerlarda va chaqaloq inkubatorlarida foydalanishni o'z ichiga oladi. Kislorod bilan boyitilgan anestetik gaz umumiy behushlik paytida hayotni qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu kimyoviy elementsiz, bir qatorerituvchi pechlardan foydalanadigan sanoat tarmoqlari. Kislorod bu.

Kimyoviy xossalari va reaksiyalari

Kislorodning yuqori elektromanfiyligi va elektronga yaqinligi metall boʻlmagan xossalarni namoyon qiluvchi elementlarga xosdir. Barcha kislorodli birikmalar manfiy oksidlanish holatiga ega. Ikki orbital elektronlar bilan toʻldirilganda O^2- ioni hosil boʻladi. Peroksidlarda (O₂^2-) har bir atom -1 zaryadga ega deb hisoblanadi. To'liq yoki qisman uzatish orqali elektronlarni qabul qilishning bu xususiyati oksidlovchi vositani aniqlaydi. Bunday agent elektron donor moddasi bilan reaksiyaga kirishganda, uning oksidlanish darajasi pasayadi. Kislorod oksidlanish darajasining noldan -2 ga o'zgarishi (kamayishi) qaytarilish deb ataladi.

Oddiy sharoitda element ikki atomli va uch atomli birikmalar hosil qiladi. Bundan tashqari, juda beqaror to'rt atomli molekulalar mavjud. Ikki atomli shaklda ikkita juftlashtirilmagan elektron bog'lanmagan orbitallarda joylashgan. Bu gazning paramagnit harakati bilan tasdiqlanadi.

Ozonning intensiv reaktivligi ba'zan uchta atomdan biri "atom" holatda bo'lgan degan taxmin bilan izohlanadi. Reaksiyaga kirishganda, bu atom O₃ dan ajralib, molekulyar kislorod qoldirib ketadi.

O₂ molekulasi normal muhit harorati va bosimida zaif reaktivdir. Atom kislorodi ancha faol. Dissotsilanish energiyasi (O₂ → 2O) muhim vahar bir mol uchun 117,2 kkal.

Ulanishlar

Vodorod, uglerod va oltingugurt kabi metall boʻlmaganlar bilan kislorod keng koʻlamli kovalent bogʻlangan birikmalar, jumladan, suv kabi nometall oksidlari (H₂O) hosil qiladi.), oltingugurt dioksidi (SO₂) va karbonat angidrid (CO₂); spirtlar, aldegidlar va karboksilik kislotalar kabi organik birikmalar; karbonik (H₂CO₃), sulfat (H₂SOkabi oddiy kislotalar 4_{) va azot (HNO}3_{); va natriy sulfat (Na}2_SO4_{), natriy karbonat (Na}2 _{CO kabi tegishli tuzlar} 3_{) va natriy nitrat (NaNO}3_{). Kislorod O}2- ^{ioni shaklida kislorod va k altsiy CaO birikmasi (oksidi) kabi qattiq metall oksidlarining kristal tuzilishida mavjud. Metall superoksidlar (KO}2_{) tarkibida O}2- ^{ioni, metall peroksidlar esa (BaO) 2}), tarkibida O₂_2- ioni mavjud. Kislorodli birikmalar asosan -2 oksidlanish darajasiga ega.