Biz hammamiz havodan nafas olamiz, u asosan azot va kislorod molekulalaridan iborat bo'lib, ozgina boshqa elementlar qo'shiladi. Shunday qilib, kislorod eng muhim kimyoviy elementlardan biridir. Bundan tashqari, uning molekulalari kundalik hayotda ishlatiladigan juda ko'p turli xil kimyoviy birikmalarda mavjud. Ushbu elementning barcha xususiyatlarini tavsiflash uchun yuz sahifalar etarli emas, shuning uchun biz o'zimizni tarixning asosiy faktlari bilan cheklaymiz, shuningdek elementning asosiy xususiyatlari - kislorodning valentligi va oksidlanish darajasi, solishtirma og'irligi, qo'llanilishi, asosiy jismoniy xususiyatlar.
Kimyoviy elementning kashf etilishi tarixi
"Kislorod" kimyoviy elementining rasmiy ochilish sanasi - 1774-yil 1-avgust. Aynan shu kuni ingliz kimyogari J. Pristli simob oksidini germetik yopilgan idishda parchalash tajribasini yakunladi. Tajriba yakunida olim yonishni qo‘llab-quvvatlovchi gaz oldi. Biroq, bu kashfiyot olimlarning o'zlari ham e'tibordan chetda qoldi. Janob Priestley yangi elementni emas, balki izolyatsiyalashga muvaffaq bo'ldi, deb o'yladihavoning tarkibiy qismi. Jozef Pristli o'z natijalarini mashhur frantsuz olimi va kimyogari Antuan Lavuazye bilan o'rtoqlashdi, u inglizning nima qila olmasligini tushunishga muvaffaq bo'ldi. 1775 yilda Lavuazye hosil bo'lgan "havo komponenti" aslida mustaqil kimyoviy element ekanligini aniqlashga muvaffaq bo'ldi va uni kislorod deb nomladi, bu yunoncha "kislotalar hosil qiluvchi" degan ma'noni anglatadi. Keyin Lavuazye kislorod barcha kislotalarda borligiga ishondi. Keyinchalik, kislorod atomlari bo'lmagan kislotalarning formulalari olingan, ammo nomi saqlanib qolgan.
Kislorod - molekulaning strukturaviy xususiyatlari
Bu kimyoviy element rangsiz, hidsiz va ta'msiz gazdir. Kimyoviy formulasi O2. Kimyogarlar oddiy ikki atomli kislorodni "atmosfera kislorodi" yoki "dioksigen" deb atashadi.
Madda molekulasi ikkita bogʻlangan kislorod atomidan iborat. Shuningdek, uchta atomdan tashkil topgan molekula mavjud - O3. Ushbu modda ozon deb ataladi, u haqida batafsilroq quyida yoziladi. Ikki atomli molekulaning kislorod oksidlanish darajasi -2 ga teng, chunki u kovalent bog'lanishga qodir bo'lgan ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega. Kislorod molekulasining atomlarga parchalanishi (dissotsiatsiyasi) paytida ajralib chiqadigan energiya 493,57 kJ / mol ni tashkil qiladi. Bu juda katta qiymat.
Kislorodning valentlik va oksidlanish darajasi
Kimyoviy elementning valentligi ostida ular ma'lum miqdordagi atomlarni o'ziga biriktirish qobiliyatini anglatadi.boshqa kimyoviy element. Kislorod atomining valentligi ikkiga teng. Kislorod molekulasining valentligi ham ikkiga teng, chunki ikkita atom bir-biriga bog'langan va o'z tuzilishiga boshqa birikmaning yana bitta atomini biriktirish, ya'ni u bilan kovalent bog'lanish qobiliyatiga ega. Masalan, H2O suv molekulasi bitta kislorod atomi va ikkita vodorod atomi oʻrtasida kovalent bogʻlanish hosil boʻlishi natijasida yuzaga kelgan.
Kislorod koʻplab maʼlum kimyoviy birikmalarda uchraydi. Hatto kimyoviy birikmalarning alohida turi mavjud - oksidlar. Bu deyarli har qanday kimyoviy elementni kislorod bilan birlashtirish natijasida olingan moddalardir. Oksidlardagi kislorodning oksidlanish darajasi -2 ga teng. Biroq, ba'zi birikmalarda bu ko'rsatkich boshqacha bo'lishi mumkin. Bu haqda quyida batafsil muhokama qilinadi.
Kislorodning fizik xossalari
Oddiy ikki atomli kislorod rangsiz, hidsiz va mazasiz gazdir. Oddiy holatda uning zichligi 1,42897 kg/m3. 1 litr moddaning og'irligi 1,5 grammdan bir oz kamroq, ya'ni uning sof shaklida kislorod havodan og'irroqdir. Qizdirilganda molekula atomlarga ajraladi.
Oʻrta harorat -189,2 ga tushganda oS kislorod oʻzining tuzilishini gazsimon holatdan suyuq holatga oʻzgartiradi. Bu erda qaynash sodir bo'ladi. Harorat -218, 35 oS ga tushganda struktura suyuqlikdan kristall holatga o’tadi. Bu haroratda kislorod mavimsi kristallar ko'rinishida bo'ladi.
Xona haroratida kislorod suvda ozgina eriydi - uning litriga 31 mililitr kislorod. Boshqa moddalar bilan eruvchanligi: 1 litr etanol uchun 220 ml, 1 litr aseton uchun 231 ml.
Kislorodning kimyoviy xossalari
Kislorodning kimyoviy xossalari haqida butun bir Talmudni yozish mumkin. Kislorodning eng muhim xususiyati oksidlanishdir. Bu modda juda kuchli oksidlovchi moddadir. Kislorod davriy jadvaldagi deyarli barcha ma'lum elementlar bilan o'zaro ta'sir o'tkazishga qodir. Ushbu o'zaro ta'sir natijasida, avval aytib o'tilganidek, oksidlar hosil bo'ladi. Boshqa elementlar bilan birikmalarda kislorodning oksidlanish darajalari asosan -2 ga teng. Bunday birikmalarga misol qilib suv (H2O), karbonat angidrid (CO2), k altsiy oksidi, litiy oksidi va boshqalarni keltirish mumkin. peroksidlar yoki peroksidlar deb ataladigan ma'lum bir toifadagi oksidlardir. Ularning xususiyati shundaki, bu birikmalarda "-O-O-" peroksid guruhi mavjud. Bu guruh O2 ning oksidlanish xususiyatlarini pasaytiradi, shuning uchun peroksiddagi kislorodning oksidlanish darajasi -1 ga teng.
Faol gidroksidi metallar bilan birgalikda kislorod superoksidlar yoki superoksidlar hosil qiladi. Bunday shakllanishlarga misol:
- kaliy superoksid (KO2);
- rubidiy superoksid (RbO2).
Ularning xususiyati shundaki, superoksidlardagi kislorodning oksidlanish darajasi -1/2.
Eng faol kimyoviy element - ftor bilan birgalikda ftoridlar olinadi. Ular haqidaquyida tasvirlangan.
Birikmalardagi kislorodning eng yuqori oksidlanish darajasi
Kislorod qaysi modda bilan oʻzaro taʼsir qilishiga qarab, kislorodning yetti oksidlanish darajasi mavjud:
- -2 - oksidlar va organik birikmalarda.
- -1 - peroksidlarda.
- -1/2 - superoksidlarda.
- -1/3 - noorganik ozonidlarda (uch atomli kislorod - ozon uchun haqiqiydir).
- +1/2 - kislorod kationining tuzlarida.
- +1 – kislorod monofloridida.
- +2 – kislorod diftoridida.
Koʻrib turganingizdek, kislorod oksidlanishining eng yuqori darajasi oksidlar va organik birikmalarda, ftoridlarda esa hatto ijobiy darajaga ega. O'zaro ta'sirning barcha turlarini tabiiy ravishda amalga oshirish mumkin emas. Ba'zi birikmalar hosil bo'lishi uchun maxsus sharoitlarni talab qiladi, masalan: yuqori bosim, yuqori harorat, tabiatda deyarli uchramaydigan noyob birikmalarga ta'sir qilish. Kislorodning boshqa kimyoviy elementlar bilan asosiy birikmalarini ko'rib chiqing: oksidlar, peroksidlar va ftoridlar.
Kislota-asos xossalari boʻyicha oksidlarning tasnifi
Toʻrt xil oksid mavjud:
- asosiy;
- kislota;
- neytral;
- amfoterik.
Bu turdagi birikmalardagi kislorodning oksidlanish darajasi -2.
- Asosiy oksidlar oksidlanish darajasi past boʻlgan metallar bilan birikmalardir. Odatda, kislotalar bilan reaksiyaga kirishganda, tegishli tuz va suv olinadi.
- Kislota oksidlari - oksidlanish darajasi yuqori bo'lgan metall bo'lmagan oksidlar. ga qo'shilgandasuv kislota hosil qiladi.
- Neytral oksidlar kislotalar yoki asoslar bilan reaksiyaga kirishmaydigan birikmalardir.
- Amfoter oksidlar elektromanfiylik qiymati past bo'lgan metallar bilan birikmalardir. Ular, sharoitga qarab, kislotali va asosli oksidlarning xossalarini namoyon qiladi.
Peroksidlar, vodorod peroksid va boshqa birikmalardagi kislorodning oksidlanish darajasi
Peroksidlar kislorodning gidroksidi metallar bilan birikmalaridir. Ular bu metallarni kislorodda yoqish orqali olinadi. Organik birikmalarning peroksidlari juda portlovchi hisoblanadi. Ularni kislorod oksidlari tomonidan singdirish orqali ham olish mumkin. Peroksidlarga misollar:
- vodorod periks (H2O2);
- bariy peroksid (BaO2);
- natriy peroksid (Na2O2).
Ularning barchasini tarkibida kislorod guruhi -O-O- borligi birlashtiradi. Natijada, peroksidlardagi kislorodning oksidlanish darajasi -1 ga teng.
-O-O- guruhi bilan eng mashhur birikmalardan biri vodorod periksdir. Oddiy sharoitlarda bu birikma och ko'k rangli suyuqlikdir. Kimyoviy xususiyatlariga ko'ra, vodorod periks zaif kislotaga yaqinroqdir. Murakkab tarkibidagi -O-O- bog'i zaif barqaror bo'lgani uchun, hatto xona haroratida ham, vodorod peroksid eritmasi suv va kislorodga parchalanishi mumkin. Bu kuchli oksidlovchi xususiyatlar bilan o'zaro ta'sirlashganda, ammo eng kuchli oksidlovchi vositadirkamaytiruvchi vosita faqat vodorod periksga ega. Vodorod peroksiddagi kislorodning oksidlanish darajasi, boshqa peroksidlardagi kabi, -1.
Boshqa turdagi peroksidlar:
- superoksidlar (kislorod -1/2 oksidlanishga ega bo'lgan superoksidlar);
- noorganik ozonidlar (tuzilmasida ozon anioniga ega boʻlgan oʻta beqaror birikmalar);
- organik ozonidlar (ularning tuzilishida -O-O-O- bog'iga ega bo'lgan birikmalar).
Ftoridlar, OF2dagi kislorodning oksidlanish darajasi
Ftor hozirda ma'lum bo'lgan eng faol element hisoblanadi. Shuning uchun kislorod ftor bilan reaksiyaga kirishganda oksidlar emas, ftoridlar olinadi. Ular shunday nomlangan, chunki bu birikmada kislorod emas, balki ftor oksidlovchi vositadir. Ftoridlarni tabiiy ravishda olish mumkin emas. Ular faqat ftorni KOH ning suvdagi eritmasi bilan bog'lash yo'li bilan ajratib olish yo'li bilan sintezlanadi. Kislorod ftoridlari quyidagilarga bo'linadi:
- kislorod diftorid (OF2);
- kislorod monoflorid (O2F2).
Keling, aralashmalarning har birini batafsil ko'rib chiqaylik. Tarkibidagi kislorod diflorid aniq yoqimsiz hidga ega rangsiz gazdir. Sovutganda u sarg'ish suyuqlikka kondensatsiyalanadi. Suyuq holatda u suv bilan yaxshi aralashmaydi, lekin havo, ftor va ozon bilan yaxshi aralashadi. Kimyoviy xususiyatlariga ko'ra, kislorod diflorid juda kuchli oksidlovchi vositadir. OF2 dagi kislorodning oksidlanish darajasi +1 ga teng, ya'ni bu birikmada ftor oksidlovchi, kislorod esa qaytaruvchi hisoblanadi. OF2 juda zaharli, toksiklik jihatidansof ftordan oshib, fosgenga yaqinlashadi. Ushbu birikmaning asosiy qo'llanilishi raketa yoqilg'isi uchun oksidlovchi sifatida ishlatiladi, chunki kislorod diflorid portlovchi emas.
Kislorod monoflorid odatda sarg'ish rangli qattiq moddadir. Eriganda u qizil suyuqlik hosil qiladi. Bu kuchli oksidlovchi vosita bo'lib, organik birikmalar bilan o'zaro ta'sirlashganda juda portlovchi hisoblanadi. Bu birikmada kislorod +2 ga teng oksidlanish darajasini ko'rsatadi, ya'ni bu ftor birikmasida kislorod qaytaruvchi, ftor esa oksidlovchi sifatida ishlaydi.
Ozon va uning birikmalari
Ozon bir-biri bilan bogʻlangan uchta kislorod atomiga ega boʻlgan molekuladir. Oddiy holatda u ko'k gazdir. Sovutganda, u indigoga yaqin bo'lgan chuqur ko'k suyuqlik hosil qiladi. Qattiq holatda u quyuq ko'k rangli kristallardir. Ozon kuchli momaqaldiroqdan keyin havoda sezilishi mumkin bo'lgan o'tkir hidga ega.
Ozon, oddiy kislorod kabi, juda kuchli oksidlovchi moddadir. Kimyoviy xossalari bo'yicha u kuchli kislotalarga yaqinlashadi. Oksidlar ta'sirida ozon kislorodning chiqishi bilan ularning oksidlanish darajasini oshiradi. Ammo shu bilan birga kislorodning oksidlanish darajasi pasayadi. Ozonda kimyoviy bog'lanishlar O2 dagi kabi kuchli emas, shuning uchun normal sharoitda hech qanday kuch sarflamasdan issiqlik energiyasini ajratish bilan kislorodga parchalanishi mumkin. Ozon molekulasiga ta'sir qilish haroratining oshishi va bosimning pasayishi bilan jarayonissiqlik chiqishi bilan ikki atomli kislorodga parchalanishi tezlashadi. Shu bilan birga, agar kosmosda ozon miqdori yuqori bo'lsa, bu jarayon portlash bilan birga bo'lishi mumkin.
Ozon juda kuchli oksidlovchi vosita boʻlganligi va uning ishtirokidagi deyarli barcha jarayonlarda koʻp miqdorda O2 ajralib chiqqanligi sababli ozon oʻta zaharli moddadir. Biroq atmosferaning yuqori qatlamlarida ozon qatlami quyosh ultrabinafsha nurlanishini qaytaruvchi vazifasini bajaradi.
Ozon laboratoriya asboblari yordamida organik va noorganik ozonidlarni yaratish uchun ishlatiladi. Bu ularning tuzilishida juda beqaror moddalardir, shuning uchun ularni tabiiy sharoitda yaratish mumkin emas. Ozonidlar faqat past haroratlarda saqlanadi, chunki oddiy haroratlarda ular juda portlovchi va zaharli hisoblanadi.
Sanoatda kislorod va uning birikmalaridan foydalanish
Olimlar bir vaqtlar kislorodning boshqa elementlar bilan oʻzaro taʼsirida oksidlanish darajasi qanday ekanligini bilib olishganligi sababli, u va uning birikmalari sanoatda keng qoʻllanilgan. Ayniqsa, 20-asrning o'rtalarida turboekspanderlar ixtiro qilinganidan keyin - kislorodning potentsial energiyasini mexanik energiyaga aylantira oladigan birliklar.
Kislorod juda tez alangalanuvchi modda boʻlgani uchun u olov va issiqlikdan foydalanish zarur boʻlgan barcha sohalarda qoʻllaniladi. Metalllarni kesish va payvandlashda olovli payvandlash apparatini mustahkamlash uchun siqilgan kislorod tsilindrlari ham qo'llaniladi. Kengpo'lat sanoatida kisloroddan foydalanish, bu erda siqilgan O2 yuqori o'choqlarda yuqori haroratni saqlash uchun ishlatiladi. Kislorodning maksimal oksidlanish darajasi -2 ga teng. Uning bu xususiyati oksidlarni keyingi yoqish va issiqlik energiyasini chiqarish uchun ishlab chiqarishda faol qo'llaniladi. Suyuq kislorod, ozon va ko'p miqdorda O2, o'z ichiga olgan boshqa birikmalar raketa yoqilg'isi oksidlovchilari sifatida ishlatiladi. Kislorod bilan oksidlangan ba'zi organik birikmalar portlovchi moddalar sifatida ishlatiladi.
Kimyo sanoatida kislorod spirtlar, kislotalar va boshqalar kabi kislotali birikmalardagi uglevodorodlar uchun oksidlovchi vosita sifatida ishlatiladi. Tibbiyotda u pasaytirilgan bosim ostida o'pka muammolari bo'lgan bemorlarni davolashda, organizmning asab tizimini saqlab qolish uchun ishlatiladi. hayotiy funktsiyalar. Qishloq xoʻjaligida sof kislorodning kichik dozalari hovuzlarda baliq koʻpaytirish, qoramollar ulushini koʻpaytirish va hokazolar uchun ishlatiladi.
Kislorod kuchli oksidlovchi vosita boʻlib, ularsiz mavjud boʻlib boʻlmaydi
Yuqorida qaysi kislorod turli birikmalar va elementlar bilan reaksiyaga kirishganda oksidlanish darajasini koʻrsatishi, kislorodli birikmalarning qanday turlari mavjudligi, qaysi turlari hayot uchun xavfli va qaysi biri yoʻqligi haqida koʻp yozilgan. Bir narsa tushunarsiz bo'lib qolishi mumkin - qanday qilib o'zining zaharliligi va yuqori oksidlanish darajasi bilan kislorod Yerda hayot bo'lmagan elementlardan biri hisoblanadi? Gap shundaki, bizning sayyoramiz juda muvozanatli organizm,atmosfera qatlamidagi moddalarga aniq moslashgan. U tsiklda ishtirok etadi, bu quyidagicha ko'rinadi: odam va boshqa barcha hayvonlar kislorodni iste'mol qiladi va karbonat angidrid ishlab chiqaradi, o'simliklar esa karbonat angidridni ko'p iste'mol qiladi va kislorod ishlab chiqaradi. Dunyodagi hamma narsa bir-biriga bog'langan va bu zanjirning bir bo'g'inining yo'qolishi butun zanjirning uzilishiga olib kelishi mumkin. Biz buni unutmasligimiz va nafaqat uning alohida vakillarini, balki butun sayyoradagi hayotni himoya qilishimiz kerak.
