Quin és l'oxigen? compostos oxigenats

element químic no metàl·lic del grup 16 (VIa) de la Taula Periòdica - Oxigen (O). És un gas incolor, inodor i insípid requerit per als organismes vius - animals que el transformen en diòxid de carboni, i les plantes que utilitzen _CO2 com a font de carboni, i O ₂ es torna a l'atmosfera. L'oxigen forma un compost que reacciona amb pràcticament qualsevol altre element, i desplaça els elements químics de comunicació entre si. En molts casos, aquests processos s'acompanyen de l'alliberament de calor i llum. El compost més important d'oxigen és l'aigua.

Història del descobriment

En 1772, el químic suec Carl Wilhelm Scheele va demostrar per primera vegada que tals oxigen que el rep per nitrat de calefacció òxid de potassi, mercuri, així com moltes altres substàncies. Independentment d'ell en 1774, el químic anglès Dzhozef Pristli va descobrir l'element químic per descomposició tèrmica d'òxid de mercuri i va publicar les seves troballes en el mateix any, tres anys abans de la publicació Scheele. En els anys 1775-1780 el químic francès Antuan Lavuaze va interpretar el paper de l'oxigen en la respiració i la crema, descartant la teoria del flogist, comunament acceptada en el moment. Es caracteritza per la seva tendència a formar àcids quan es combina amb diverses substàncies i anomenat element oxygène, que en grec vol dir "àcid generat".

predomini

Quin és l'oxigen? Que representa el 46% en pes de l'escorça, que és l'element més comú de la mateixa. La quantitat d'oxigen en l'atmosfera és el 21% en volum i el pes del seu 89% en aigua de mar.

En roques element combinat amb els metalls i no metalls com els òxids que són àcids (per exemple, sofre, carboni, alumini, i fòsfor) o bàsic (calci, magnesi i ferro) i com a compostos de sal similar a la que es poden considerar com format a partir de l'àcid i els òxids bàsics, com ara sulfats, carbonats, silicats, fosfats i aluminats. Tot i que són nombroses, però aquests sòlids no poden servir com a fonts d'oxigen, com l'escissió de l'enllaç amb l'element de metall àtoms de consum d'energia també.

característiques

Si la temperatura de l'oxigen per sota de -183 ° C, es converteix en líquid blau pàl·lid, i en -218 ° C - sòlid. O Pure ₂ és 1,1 vegades més pesat que l'aire.

Durant la respiració animals i alguns bacteris consumeixen oxigen de l'atmosfera i el diòxid de carboni reciclat, mentre que en la fotosíntesi de la planta verda en presència de llum solar absorbir diòxid de carboni i alliberar oxigen lliure. Gairebé tot l'O ₂ a l'atmosfera es produeix per la fotosíntesi.

A 20 ° C durant aproximadament 3 parts en volum d'oxigen dissolt en 100 parts d'aigua dolça, una mica menys que - en aigua de mar. És necessari per a la respiració dels peixos i altres espècies marines.

oxigen natural és una mescla de tres isòtops estables ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0,037%), i ¹⁸ O (0,204%). Hi ha diversos isòtops radioactius produïts artificialment. La majoria d'ells són de llarga vida és ¹⁵ O (vida mitjana de 124) que s'utilitza per a l'estudi de la respiració en els mamífers.

al·lòtrop

Una idea més clara del que oxigen, permeten obtenir les seves dues formes al·lotròpiques, diatòmic (O ₂₎ i triatomic (O _3, ozó). Propietats del formulari diatòmic suggereixen que els sis electrons s'uneixen àtoms i dos romanen no aparellat, fent que el paramagnetisme d'oxigen. Tres molècules àtom d'ozó no es troben en una línia recta.

L'ozó pot ser produït d'acord amb l'equació: 3O ₂ → 2O _3.

El procés és endotèrmic (requereix energia); conversió de l'esquena d'ozó en oxigen diatòmic contribueix a la presència de metalls de transició o els seus òxids. L'oxigen pur es converteix en ozó per l'acció d'una descàrrega luminiscent elèctrica. La reacció també es produeix després de l'absorció de llum ultraviolada amb una longitud d'ona d'aproximadament 250 nm. L'ocurrència d'aquest procés en l'atmosfera superior elimina la radiació que seria perjudicial per a la vida a la superfície de la Terra. penetrant olor de ozó és present a l'interior amb un equip elèctric que va provocar com ara generadors. Aquest gas és de color blau clar. La seva densitat a 1.658 vegades més gran que l'aire, i té un punt d'ebullició de -112 ° C a pressió atmosfèrica.

Ozone - oxidant fort capaç de convertir diòxid de sofre, triòxid, sulfur a sulfat, iodur, iode (mètode analític per proporcionar la seva avaluació), així com molts derivats de compostos orgànics que contenen oxigen com ara aldehids i àcids. La conversió d'hidrocarburs amb ozó a partir de gasos d'escapament d'automòbils en aquests àcids i aldehids és la causa de smog. En la indústria, l'ozó s'utilitza com un reactiu químic, desinfectant per al tractament d'aigües residuals, purificació d'aigua i blanqueig de teixits.

mètodes de preparació

Procediment per a la producció d'oxigen depèn de la quantitat de gas que es requereix per rebre. Els mètodes de laboratori per a la següent:

1. Descomposició tèrmica d'algunes sals com ara clorat de potassi o nitrat de potassi:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

descomposició clorat de potassi catalitzada per òxids de metalls de transició. Per aquesta diòxid de manganès sovint utilitzat (pirolusita, MnO _2). El catalitzador redueix la temperatura requerida per a l'evolució de l'oxigen passant dels 400 als 250 º C.

2. Degradació dels òxids metàl·lics sota l'acció de la temperatura:

• 2HgO → 2Hg + O _2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + O _2.

Scheele i Priestley per a aquest element químic utilitzat compost (òxid), l'oxigen i el mercuri (II).

3. La descomposició tèrmica dels peròxids de metall o de peròxid d'hidrogen:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + _BaSO4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Els primers mètodes industrials per a la separació d'oxigen de l'atmosfera o per a la producció de peròxid d'hidrogen depenen de la formació d'un òxid de peròxid de bari.

4. electròlisi de l'aigua amb petites barreges de sals o àcids que proporcionen conducció del corrent elèctric:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

producció industrial

Si cal obtenir grans quantitats d'oxigen s'utilitzen destil·lació fraccionada de l'aire líquid. Dels principals components de l'aire que té el punt d'ebullició més alt, i per tant, en comparació amb nitrogen i l'argó menys volàtil. El procés utilitza un gas de refredament durant la seva expansió. Les principals etapes de funcionament com segueix:

• aire es filtra per eliminar les partícules sòlides;
• la humitat i el diòxid de carboni són eliminats per absorció en àlcali;
• aire és comprimit i la calor de compressió s'elimina per procediments convencionals de refrigeració;
• llavors s'entra en la bobina situada dins de la càmera;
• part del gas comprimit (a una pressió d'aproximadament 200 atm) en els expandeix la cambra de refrigeració de la bobina;
• expandit rendiments de gas al compressor i passa per diverses etapes de compressió i subsegüent expansió, amb el que a -196 ° C, l'aire es torna líquid;
• gasos escalfats líquids destil·lació primera llum inerts, a continuació, les restes de nitrogen i oxigen líquid. fraccionament múltiple produeix un producte prou pur (99,5%) per a la majoria d'aplicacions industrials.

L'ús a la indústria

La metal·lúrgia és el major consumidor d'oxigen pur per a la producció d'acer d'alt carboni: desfer-se del diòxid de carboni i altres impureses no metalls de manera més ràpida i més fàcil que amb l'aire.

promesa d'oxigen d'aigües residuals per al tractament més eficaç dels efluents líquids que en altres processos químics. Cada vegada és més important en els sistemes d'incineració de residus tancats amb _{O2 pur.}

L'anomenat oxidant míssil és oxigen líquid. O Pure ₂ Això s'utilitza en els submarins i en la campana d'immersió.

En la indústria química, oxigen substituït aire ordinari en la producció de substàncies com ara acetilè, òxid d'etilè i metanol. Les aplicacions mèdiques inclouen l'ús de gas d'oxigen en les càmeres dels inhaladors i les incubadores per a nadons. gas anestèsic enriquit amb oxigen proporciona suport vital durant l'anestèsia general. Sense aquest element químic han estat capaços d'existir un nombre d'indústries que utilitzen forns. Això és el que l'oxigen.

Les propietats químiques i reacció

Els grans valors d'afinitat electrònica i electronegativitat de l'oxigen són components típics que presenten propietats metàl·liques. Tots els compostos tenen estat d'oxidació d'oxigen negatiu. Quan dos orbitals electrònics plens, format O ^2- ió. Els peròxids (O ₂ ^2-) assumeix que cada àtom té una càrrega de -1. Aquesta propietat d'acceptar electrons per una transmissió total o parcial i determina un agent oxidant. Quan l'agent reacciona amb la substància, donant d'electrons, el seu propi estat d'oxidació disminueix. El canvi (disminució) en l'estat d'oxidació d'oxigen de zero a -2 diu recuperació.

En condicions normals, l'element forma un compostos divalents i trivalents. A més, hi ha molècules extremadament inestables chetyrehatomnye. En forma diatòmica dos electrons no aparellats es troben en els orbitals no enllaçants. Això és confirmat pel comportament paramagnètic gas.

reactivitat intensa de vegades s'explica supòsit ozó que un dels tres àtoms està en l'estat "atòmica". Reaccionant aquest àtom es dissocia de l'O _3, deixant l'oxigen molecular.

O ₂ molècula a temperatures normals i pressió ambient dèbilment reactius. L'oxigen atòmic és molt més actiu. L'energia de dissociació (O ₂ → 2O) és significativa i 117,2 mol kcal.

connexions

C tals elements no metàl·lics com l'hidrogen, carboni, sofre, oxigen, forma una gran varietat de compostos units covalentment, incloent òxids no metàl·lics, com ara aigua (H ₂ O), diòxid de sofre _(SO2) i diòxid de carboni _(CO2); compostos orgànics com ara alcohols, aldehids i àcids carboxílics; àcids comuns, com ara carbònic _{(CO3 H2),} àcid sulfúric (H ₂ SO ₄₎ i nítric (HNO _3); i les sals corresponents tals com el sulfat de sodi (Na ₂ SO _4), carbonat de sodi (Na ₂ CO ₃₎ i nitrat de sodi _(NaNO3). L'oxigen està present en forma d'O ^2- ions en l'estructura cristal·lina dels òxids metàl·lics sòlids, com ara el compost (òxid), oxigen i CaO de calci. superòxid metall (KO ₂₎ contenen ion O ₂ ^-, mentre que els peròxids de metall (BaO ₂₎ contenen ion O ₂ ^2-. compostos oxigenats tenen generalment un estat d'oxidació -2.

Les propietats clau

Finalment s'indiquen les principals propietats d'oxigen:

• Configuració electrònica: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Nombre atòmic: 8.
• Massa atòmica: 15,9994.
• Punt d'ebullició: -183,0 ° C.
• Punt de fusió: -218,4 ° C.
• Densitat (si la pressió d'oxigen és d'1 atm a 0 ° C): 1429 g / l.
• estat d'oxidació de -1, -2, 2 (en els compostos amb fluor).