X'inhu ossiġnu? komposti ossiġnu

element kimiku mhux metalliku tal-grupp 16 (VIa) tat-Tabella Perjodika - Ossiġnu (O). Huwa gass bla kulur, togħma u riħa meħtieġa għall-organiżmi ħajjin - annimali li jikkonvertuh fil carbon dioxide, u pjanti li jużaw _CO2 bħala sors tal-karbonju, u O ₂ huwa lura lill-atmosfera. Ossiġnu tifforma kompost jirreaġixxi ma 'prattikament kwalunkwe element ieħor, u tisposta l-elementi kimiċi ta' komunikazzjoni ma 'xulxin. F'ħafna każijiet, dawn il-proċessi huma akkumpanjati mir-rilaxx ta 'sħana u dawl. Il-kompost l-aktar importanti ta 'ossiġnu hija l-ilma.

Storja ta 'skoperta

Fil 1772, il-ispiżjar Svediż Carl Wilhelm Scheele ewwel wera li tali ossiġnu tirċeviha mill nitrat tisħin ossidu tal-potassju, merkurju, kif ukoll sustanzi oħra ħafna. Indipendentement mill lilu fil 1,774,-ispiżjar Ingliż Dzhozef Pristli skoprew l-element kimiku permezz dekompożizzjoni termali ta 'ossidu tal-merkurju u ppubblikati sejbiet tiegħu fl-istess sena, tliet snin qabel il-pubblikazzjoni Scheele. Fis-snin 1775-1780 l-ispiżjar Franċiż Antuan Lavuaze interpretat ir-rwol ta 'ossiġnu fil-nifs u l-ħruq, ir-rimi l-teorija phlogiston, komunement aċċettati fil-ħin. Huwa nnutat li t-tendenza tiegħu li jiffurmaw aċidi meta kkombinat ma 'sustanzi varji u sejjaħ element Oxygene, li fil-mezzi Grieg "Aċidu ġġenerati".

prevalenza

X'inhu ossiġnu? Kontabilità għal 46% tal-piż tal-qoxra, huwa l-element l-aktar komuni ta 'dan. L-ammont ta 'ossiġnu fl-atmosfera huwa 21% bil-volum u l-piż ta '89% tagħha f' ilma.

Fil-element blat flimkien mal-metalli u non-metalli bħala l-ossidi li huma aċidużi (eż, kubrit, tal-karbonju, aluminju, u fosfru) jew bażika (kalċju, manjesju u l-ħadid) u bħala komposti melħ simili li jistgħu jitqiesu bħala ffurmati mill-aċidu u ossidi bażiċi bħal sulfati, karbonati, silikati, fosfati u aluminati. Għalkemm dawn huma numerużi, iżda dawn solidi ma jistax iservi bħala sorsi ossiġnu, kif qsim bond element metalliku atomi konsum ta 'enerġija wisq.

karatteristiċi

Jekk it-temperatura ossiġnu taħt -183 ° C, isir likwidu blu pallidu, u fl -218 ° C - solidi. Pur O ₂ huwa 1.1 darbiet itqal mill-arja.

Matul nifs annimali u xi batterja jikkunsmaw ossiġenu mill-atmosfera u dijossidu tal-karbonju riċiklati, filwaqt li fil fotosintesi impjant ekoloġika fil-preżenza ta 'dawl tax-xemx jassorbu d-dijossidu tal-karbonju u rilaxx ossiġnu ħielsa. Kważi lO kollu ₂ fl-atmosfera huwa prodott mill-fotosintesi.

F'20 ° C għal madwar 3 partijiet bil-volum ta 'ossiġnu maħlul fl 100 parti ta' ilma ħelu, ftit inqas minn - f 'ilma. Jeħtieġ li l-respirazzjoni ta 'ħut u l-ħajja tal-baħar oħra.

ossiġnu naturali hija taħlita ta 'tliet iżotopi stabbli ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0037%), u ¹⁸ O (0204%). Hemm diversi isotopi radjuattivi prodotti artifiċjalment. Ħafna minnhom huma fit-għexu hija ¹⁵ O (half-life 124) li huwa użat għall-istudju nifs fil-mammiferi.

allotrope

A idea aktar ċara ta 'dak l-ossiġnu, jippermettu li tinkiseb żewġ forom tagħha allotropic, diatomika (O ₂₎ u triatomic (O _3, ożonu). Proprjetajiet forma diatomika jissuġġerixxu li s-sitt elettroni jorbot atomi u tnejn jibqgħu mhux abbinata, jikkawżaw l-paramagnetism ta 'ossiġnu. Tliet molekuli ożonu atomu ma jinsabux fuq il-linja dritta waħda.

Ożonu jistgħu jiġu prodotti bi qbil ma 'l-ekwazzjoni: 3O ₂ → 2O _3.

Il-proċess huwa endotermika (tirrikjedi enerġija); konverżjoni ta 'back-ożonu fil-ossiġnu diatomika tikkontribwixxi għall-preżenza ta' metalli tat-transizzjoni jew ossidi tagħhom. ossiġnu pur jiġi kkonvertit ożonu bl-azzjoni ta 'kwittanza tiddix elettriku. Ir-reazzjoni sseħħ ukoll wara l-assorbiment ta 'dawl ultravjola b'tul ta' mewġa ta 'madwar 250 nm. L-okkorrenza ta 'dan il-proċess fil-atmosfera ta' fuq jelimina radjazzjoni li tkun ta 'ħsara għall-ħajja fuq il-wiċċ tal-pjaneta. riħa qawwija ta 'l-ożonu huwa ġewwa preżenti ma' tagħmir elettriku sparking bħal ġeneraturi. Dan il-gass huwa ikħal ċar. d-densità f 1,658 darbiet akbar mill-arja, u għandha punt tat-togħlija ta '-112 ° C fi pressjoni atmosferika.

Ożonu - ossidant qawwija kapaċi jikkonvertu dijossidu tal-kubrit, triossidu, sulfid għall Sulfate, jodur, jodju (metodu analitiku biex jipprovdi valutazzjoni tagħha) kif ukoll fihom l-ossiġnu ħafna derivattivi komposti organiċi bħal aldeidi u l-aċidi. Bidla ta 'idrokarburi ma' l-ożonu minn gassijiet tal-exhaust tal-karozzi fil dawn l-aċidi u aldehydes hija l-kawża ta 'smog. Fl-industrija, l-ożonu huwa użat bħala sustanza reattiva kimiċi, diżinfettant għal trattament tad-drenaġġ, purifikazzjoni ta 'ilma u ibbliċjar ta' drappijiet.

metodi ta 'preparazzjoni

Proċess għall-produzzjoni ossiġnu tiddependi fuq kemm gass kemm hu meħtieġ li jirċievu. metodi tal-laboratorju għal dawn li ġejjin:

1. dekompożizzjoni termali ta 'xi mluħa bħal klorat tal-potassju jew nitrat tal-potassju:

• 2KClO ₃ → 2Kcl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + _O2.

dekompożizzjoni klorat tal-potassju katalizzati mill ossidi tal-metall tranżizzjoni. Għal dan diossidu tal-manganiż spiss użati (pyrolusite, MnO _2). Il katalista jbaxxi t-temperatura meħtieġa għall-evoluzzjoni ossiġenu, 400-250 ° C.

2. Id-degradazzjoni ta 'l-ossidi tal-metall taħt l-azzjoni ta' temperatura:

• 2HgO → 2Hg + _O2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + _O2.

Scheele u Priestley għal dan l-element kimiku użat kompost (ossidu), ossiġnu u merkurju (II).

3. Id-dekomposizzjoni termali tal-perossidu tal-metall jew perossidu idroġenu:

• 2BaO + _O2 → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + _O2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + Baso _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + _O2.

Il-metodi industrijali ewwel għas-separazzjoni ta 'ossiġenu mill-atmosfera jew għall-produzzjoni ta' perossidu idroġenu jiddependu fuq il-formazzjoni ta 'ossidu ta' perossidu tal-barju.

4. elettroliżi tal-ilma ma 'taħlitiet żgħar ta' mluħa jew aċidi li jipprovdu konduzzjoni ta 'kurrent elettriku:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

produzzjoni industrijali

Jekk ikun meħtieġ biex jinkisbu ammonti kbar ta 'ossiġnu huma użati distillazzjoni frazzjonata ta' arja likwida. Tal-komponenti ewlenin ta 'l-arja għandha l-ogħla punt ta' togħlija, u għalhekk, meta mqabbla ma 'nitroġenu u l-argon inqas volatili. Il-proċess juża gass tkessiħ matul espansjoni tiegħu. L-istadji ewlenin ta 'operazzjoni kif ġej:

• arja huwa ffiltrat biex tneħħi partiċelli solidi;
• umdità u dijossidu tal-karbonju huma mneħħija mill assorbiment fl-alkali;
• arja huwa kompressat u s-sħana kompressjoni jitneħħa minn proċeduri konvenzjonali tkessiħ;
• allura dan jidħol fis-kojl jinsabu ġewwa ċ-chamber;
• parti mill-gass ikkompressat (bi pressa ta 'madwar 200 atm) fil-tespandi kamra, tkessiħ il-kojl;
• estiża prospetti gass lill-kompressur u tgħaddi permezz ta 'diversi stadji ta' kompressjoni u l-espansjoni sussegwenti, fejn fi -196 ° C, l-arja isir likwidu;
• gassijiet imsaħħna likwidu tad-distillazzjoni ewwel dawl inerti, allura jibqa nitroġenu u ossiġenu likwidu. frazzjonament multipli tipproduċi prodott pur biżżejjed (99.5%) għall-bosta applikazzjonijiet industrijali.

Użu fl-industrija

Metallurġija hija l-akbar konsumatur ta 'ossiġnu pur għall-produzzjoni ta' azzar ta 'karbonju għoli: jeħles mill-dijossidu tal-karbonju u impuritajiet oħrajn nonmetals hekk aktar mgħaġġla u aktar faċli minn mal-arja.

Drenaġġ wegħda ossiġnu għal trattament aktar effettiv tal-effluwent likwidu milli proċessi kimiċi oħra. Qed isir dejjem aktar importanti fis-sistemi ta 'inċinerazzjoni tal-iskart magħluqa li jużaw O pur _2.

Il ossidant missili hekk imsejħa huwa ossiġenu likwidu. Pur O ₂ Din hija użata fuq sottomarini u fil-qanpiena għadis.

Fl-industrija kimika, l-ossiġnu sostitwit arja ordinarja fil-produzzjoni ta 'sustanzi bħal aċitilena, ossidu tal-etilene u l-metanol. Applikazzjonijiet mediċi jinkludu l-użu ta 'gass ossiġenu fil-inalaturi kmamar u inkubaturi tat-trabi. gass anestetiku arrikkit bl-ossiġnu tipprovdi appoġġ ħajja waqt anestesija ġenerali. Mingħajr dan l-element kimiku kienu kapaċi isib għadd ta 'industriji li jużaw fran. Dak hu l-ossiġnu.

Il-proprjetajiet kimiċi u reazzjoni

valuri kbar ta 'affinità elettroni u electronegativity ta' ossiġnu huma komponenti tipiċi li juru proprjetajiet metalliċi. Komposti kollha għandhom stat negattiv ossidazzjoni ossiġnu. Meta żewġ orbitals elettron mimlija, iffurmata O ² jone. Il perossidi (O ₂ ²⁾ jassumi li kull atomu għandu ħlas ta -1. Din il-proprjetà ta 'aċċettazzjoni elettroni minn trasmissjoni totali jew parzjali u jiddetermina aġent ossidanti. Meta l-aġent jirreaġixxi mas-sustanza, donatur elettroni, l-istat ta 'ossidazzjoni tagħha stess jonqos. Il-bidla (tnaqqis) fl-istat ta 'ossidazzjoni ossiġnu minn żero sa -2 imsejħa irkupru.

Taħt kondizzjonijiet normali l-element tifforma komposti dihydric u trihydric. Barra minn hekk, hemm molekuli estremament instabbli chetyrehatomnye. Fil-forma diatomika żewġ elettroni abbinata jinsabu fuq il-orbitals nonbonding. Dan huwa kkonfermat mill-imġieba paramanjetika tal-gass.

reattività intensa kultant spjegat suppożizzjoni ożonu li waħda mit-tliet atomi huwa fil- "atomika" l-istat. B'reazzjoni dan atomu huwa mifruda _mill-O3, li jħallu l-ossiġnu molekulari.

_O2 molekula f'temperaturi normali u pressjoni ambjentali dgħajjef reattivi. L-ossiġnu atomiku hija ferm aktar attiva. L-enerġija dissoċjazzjoni (O ₂ → 2O) hija sinifikanti u 117.2 mol kcal.

konnessjonijiet

C tali nonmetals-idroġenu, tal-karbonju, kubrit, ossiġnu, jifforma firxa kbira ta 'komposti marbuta b'mod kovalenti, inkluż ossidi nonmetal bħall-ilma (H ₂ O), diossidu tal-kubrit (SO ₂₎ u dijossidu tal-karbonju (CO _2); komposti organiċi bħall-alkoħol, aldeidi u l-aċidi karboksiliċi; aċidi komuni bħal karboniku _{(CO3 H2),} aċidu sulfuriku (H ₂ SO ₄₎ u nitriku (HNO _3); u l-imluħa korrispondenti bħal sodium sulfate (Na ₂ SO _4), karbonat tas-sodju (Na ₂ CO ₃₎ u nitrat tas-sodju (NaNO _3). Ossiġnu huwa preżenti fil-forma ta 'O ² jone fl-istruttura tal-kristall ta' ossidi tal-metall solidi, bħal kompost (ossidu), ossiġnu u ċ-CaO ta 'kalċju. Metall superoxide (KO ₂₎ ikun fihom jone O ₂ ^-, filwaqt li perossidi tal-metall (Bao ₂₎ ikun fihom jone _O2 ^2. Komposti ossiġnu ġeneralment ikollhom stat -2 ossidazzjoni.

proprjetajiet ewlenin

Fl-aħħarnett aħna lista l-proprjetajiet ewlenin ta 'ossiġnu:

• konfigurazzjoni elettroni: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• numru atomiku: 8.
• Massa atomika: 15.9994.
• Punt tat-togħlija: -183,0 ° C.
• punt tat-tidwib: -218,4 ° C.
• Densità (jekk il-pressjoni ossiġnu huwa 1 atm f'0 ° Ċ): 1429 g / l.
• istat ta 'ossidazzjoni ta' -1, -2, 2 (f'komposti ma fluworin).