La formulo de oksigeno. Tabulo periódica de Mendeleev - oksigeno

Kemia elemento oksigeno stokita en la dua periodo VI-a ĉefgrupo de malaktuala mallonga versio de la perioda tabelo. Laŭ la novaj nombraj normoj, tio estas la 16a grupo. La responda decido estis farita de IUPAC en 1988. Oksigeno kiel simpla substanco de formulo - O _2. Ni konsideru ĝiajn bazajn proprietojn, ĝian rolon en naturo kaj ekonomio. Ni komencos kun priskribo de la tuta grupo de la perioda sistemo, kiu estas estrita de oksigeno. Elemento diferencas de lia samgenranoj havas la chalcogen kaj akvo estas malsamaj de hidrogeno la komponaĵoj de sulfuro, seleno kaj teluro. Ekspliko de ĉiuj distingaj trajtoj oni povas trovi nur post lerni pri la strukturo kaj propraĵoj de la atomo.

Chalcogenes estas rilataj elementoj de oksigeno

Similaj atomoj sur la propraĵoj formas unu grupon en la ĵurna sistemo. Oksigeno kondukas la familion de chalcogenes, sed diferencas de ili en kelkaj propraĵoj.

La atoma maso de oksigeno - la fondinto de la grupo - estas 16 a. La chalcogenes en la formado de komponaĵoj kun hidrogeno kaj metaloj montras sian kutiman oxidadon: -2. Ekzemple, kunmetita el akvo (H ₂ Aŭ) oksidigo nombro de oksigeno estas -2.

Komponado de tipa hidrogeno chalcogen komponaĵoj de la ĝenerala formulo: _H2 R. La malfondo de ĉi tiuj substancoj formiĝas acido. Nur la hidrogena komponaĵo de oksigeno-akvo havas specialajn proprietojn. Laŭ la scienculoj, ĉi tiu nekutima substanco estas tre malforta acido, kaj tre malforta bazo.

Sulfuro, seleno kaj tellurio havas tipajn pozitivajn oxidaciajn statojn (+4, +6) en komponaĵoj kun oksigeno kaj aliaj nemetaloj havantaj altan elektrononegatividad (EO). Komponado chalcogen oksidoj pripensi la ĝenerala formulo: RO _2, RO _3. Ili havas komponaĵo responda acido: H ₂ RO _3, H ₂ RO _4.

Elementoj respondas al simplaj substancoj: oksigeno, sulfuro, seleno, tellurio kaj polonio. La unuaj tri reprezentantoj montras ne-metalajn propraĵojn. Oksigeno Formulo - Pri _2. Alotrópicas modifo de la sama elemento - ozono (Aŭ _3). Ambaŭ modifoj estas gasoj. Sulfuro kaj seleno estas solidaj ne-metaloj. Tellurium estas metalada substanco, kondukilo de elektra fluo, polonio estas metalo.

Oksigeno estas la plej ofta elemento

La tuta enhavo de elementaj atomoj en la tera ŝelo estas proksimume 47% (laŭ pezo). Oksigeno estas trovita ambaŭ en libera formo, kaj en la komponado de multaj komponaĵoj. Simpla substanco, kies formulo de O ₂ estas en la komponado de la atmosfero, konstituante la 21% aero (per volumeno). Molekula oksigeno estas solvita en akvo, lokita inter grundaj eroj.

Ni jam scias, ke ekzistas alia speco de ekzisto de la sama kemia elemento en la formo de simpla substanco. Ĉi tiu ozono estas gaso formanta je alteco de ĉirkaŭ 30 km de la surfaco de la tero tavolo, ofte nomata la ozono-ekrano. Kunigita oksigeno eniras la akvajn molekulojn, en multajn rokojn kaj mineralojn, organikajn komponaĵojn.

La strukturo de la atomo de oksigeno

La Perioda Tabelo de Mendeleev enhavas kompletan informon pri oksigeno:

1. La seria nombro de la elemento estas 8.
2. La ĉefa ŝargo estas +8.
3. La tuta nombro da elektronoj estas 8.
4. Elektronika oksigeno formulo - 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.

En la naturo, estas tri stabilaj izotopoj kiuj havas la saman ordinaran numeron en la ĵurnalo, la saman komponadon de protonoj kaj elektronoj, sed malsamaj nombroj. La izotopoj estas signifitaj per la sama simbolo, O. Por komparo, ni donu diagramon kiu reflektas la komponadon de la tri izotopoj de oksigeno:

Proprietoj de oksigeno - kemia elemento

Ĉe la 2p-sublevelo de la atomo, ekzistas du senparaj elektronoj, kiuj klarigas la aspekton de oxidaciaj ŝtatoj -2 kaj +2. Du parigitaj elektronoj ne povas esti malkonektitaj, tiel ke la grado de oxidado pliiĝas al +4, kiel en sulfuro kaj aliaj kalkogenoj. La kialo estas la foresto de libera sublevelo. Sekve, en komponaĵoj, la kemia elemento oksigeno ne montras valorecon kaj oxidiĝan gradon egalan al la grupa nombro en la mallonga versio de la perioda sistemo (6). La kutima oxidativa nombro estas -2.

Nur en komponaĵoj kun fluoro, oksigeno montras ne-karakterizan pozitivan oxidacion-ŝtaton de +2. La valoro de EO de du fortaj ne-metaloj estas malsama: EO (O) = 3.5; EO (F) = 4. Kiel pli elektronika kemia elemento, floro retenas ĝiajn elektronojn pli kaj altiras valenciajn partikojn ĉe la ekstera energia nivelo de la atomo de oksigeno. Sekve, en la reago kun floro, oksigeno estas reduktanta agento, ĝi elspezas elektronojn.

Oksigeno estas simpla substanco

La angla esploristo D. Priestley en 1774, dum la eksperimentoj, izolita gaso en la malkonsento de hidrargo. Du jarojn pli frue, la sama substanco akiris en pura formo de K. Scheele. Nur kelkajn jarojn poste la franca kemiisto A. Lavoisier establis ke li estas parto de la aero por gaso, li studis proprietojn. Kemiaj oksigeno formulo - O _2. Ni reflektas en la rekordo de la komponado de afero la elektronoj partoprenantaj en la formado de nepola kovalenta ligo - O :: O. Ni anstataŭigas ĉiun ligantan elektronon kun unu linio: 0 = 0. Ĉi tiu oksigena formulo klare montras, ke la atomoj en la molekulo estas konektitaj inter du komunaj paroj de elektronoj.

Ni realigas simplajn kalkulojn kaj determinas, kio estas la relativa molekula maso de oksigeno: S-ro (O2) = Ar (O) x2 = 16x2 = 32. Por komparo: Mr (air) = 29. La kemia formulo por oksigeno diferencas de la ozono Per unu oksigena atomo. De ĉi tie, s-ro (O ₃₎ = Ar (O) x 3 = 48. ozono en oksigeno estas 1.5 fojojn pli peza.

Fizikaj proprietoj

Oksigeno estas gaso sen koloro, gusto kaj odoro (ĉe ordinara temperaturo kaj atmosfera premo). La substanco estas iomete pli peza ol aero; Dissolves en akvo, sed en malgrandaj kvantoj. La fandanta punkto de oksigeno estas negativa kaj estas -218.3 ° C La punkto, en kiu la likva oksigeno denove fariĝas gasea estas ĝia bolanta punkto. Por _O2 molekuloj valoro de tiu fizika kvanto atingas -182,96 ° C. En likva kaj solida stato, oksigeno akiras malpezan bluan koloron.

Akiri oksigenon en la laboratorio

Kiam la substancoj de oksigeno, kiel ekzemple kalio-permanganato, estas varmigitaj, senkolora gaso estas liberigita, kiu povas esti kolektita en frasko aŭ testo. Se vi enmetas al la pura oksigeno lumilon, tiam ĝi bruligas pli brile ol en la aero. Du aliaj laboratoriaj metodoj por akiri oksigenon - la malkomponaĵon de hidrogenaj perksidoj kaj kalio-clorato. Ni konsideru la skemon de la aparato, kiu estas uzata por termika malkomponaĵo.

En testo-tubo aŭ ronda-malplena matrazo, oni devas verŝi iom da bera salo, por fermi ĝin per haŭto kun gaso-eltubo. Lia kontraŭa fino devus esti direktita (sub akvo) en la malantaŭenflaskon. La kolo devas esti malaltigita en larĝan glason aŭ kristalizilon plenan de akvo. Kiam la provo tubo kun la Bertolet salo estas varmigita, oksigeno estas liberigita. Sur la gasfluo li eniras la matrazon, anstataŭante akvon el ĝi. Kiam la matraz plenigas gason, ĝi estas fermita per haltilo sub la akvo kaj turniĝis. La oksigeno akirita en ĉi tiu laboratoria eksperimento povas esti uzata por studi la kemiajn proprietojn de simpla substanco.

Brulanta

Se la laboratorio bruligas substancojn en oksigeno, tiam vi devas scii kaj plenumi fajrajn reglamentojn. Hidrogeno tuj bruligas en la aero kaj miksas kun oksigeno en proporcio de 2: 1, ĝi estas eksploda. La brulado de substancoj en pura oksigeno okazas multe pli intense ol en aero. Ĉi tiu fenomeno estas klarigita per la komponado de la aero. Oksigeno en la atmosfero estas iomete pli ol 1/5 parto (21%). La brulado estas la reago de substancoj kun oksigeno, pro tio, ke malsamaj produktoj estas formitaj, ĉefe oksidoj de metaloj kaj nemetaloj. Oxidising miksaĵo de _O2 kun brulemaj substancoj, aldone, la rezultanta kunmetaĵoj povas esti venenaj.

Brulado de konvencia kandelo (aŭ matĉo) estas akompanata de la formado de karbona dióxido. La sekva sperto povas esti kondukata hejme. Se vi bruligas substancon sub vitra kruĉo aŭ granda glaso, la brulado haltos tuj kiam la tuta oksigeno konsumas. Nitrogeno ne subtenas spiradon kaj brulanton. Karbona dióxido, produkto de oxidado, jam ne reagas kun oksigeno. Travidebla limewater povas detekti la ĉeeston de karbona dioksido sur brulanta kandelo. Se vi preterpasas la brulaĵojn per kalcia hidroksido, la solvo fariĝas nebula. Estas kemia reago inter la akvo calcárea kaj la dióxido de karbono, rezultante en karbono de kalcio nesolvebla.

Produktado de oksigeno sur industria skalo

La plej malkara procezo, en kiu molekuloj akiras libera de aero _O2, ne asociita kun efektivigi kemiajn reagojn. En industrio, ekzemple, ĉe metalurgiaj plantoj, aero ĉe malalta temperaturo kaj alta premo estas likvita. Tiaj gravaj elementoj de la atmosfero, kiel nitrogeno kaj oksigeno, bolas ĉe malsamaj temperaturoj. Apartigu la aeran miksaĵon kun laŭgrada hejtado al normala temperaturo. Unue, nitrogenaj molekuloj estas apartaj, tiam oksigeno. La apartiga metodo baziĝas sur malsamaj fizikaj proprietoj de simplaj substancoj. Formulo simpla substanco de oksigeno estas la sama kiel ĝi estis antaŭ la malvarmigo kaj licuefacción de aero, - ho _2.

Kiel rezulto de iuj elektrolizaj reagoj, oksigeno ankaŭ estas liberigita, ĝi estas kolektita super la responda elektrodo. Gaso estas bezonata de industriaj konstruaj kompanioj en grandaj kvantoj. La bezono de oksigeno konstante kreskas, precipe la kemia industrio bezonas ĝin. La akirita gaso estas konservita por industriaj kaj kuracaj celoj en ŝtalo-cilindroj ekipitaj per marko. Kapabloj kun oksigeno estas pentritaj en bluaj aŭ bluaj por distingi ilin de aliaj licuitaj gasoj - nitrogeno, metano, amonio.

Kemiaj kalkuloj bazitaj sur formuloj kaj ekvacioj reakciaron _O2 molekuloj

La nombra valoro de la molar maso de oksigeno koincidas kun alia valoro - la relativa molekula maso. Nur en la unua kazo ekzistas unuoj de mezurado. Mallonge formulo oksigeno substanco kaj lia molekula pezo devas esti skribita kiel: M (O ₂₎ = 32 g / mol. Sub normalaj kondiĉoj, mi preĝas por ajna gaso, kiu respondas al volumo de 22.4 litroj. Tial, 1 mol de O ₂ - estas 22,4 litroj substanco 2 talpoj _O2 - 44,8 litroj. Per la ekvacio de la reago inter oksigeno kaj hidrogeno, ĝi povas vidi, ke 2 molecoj da hidrogeno kaj 1 mole de oksigeno interagas:

Se 1 mole de hidrogeno partoprenas la reagon, la volumo de oksigeno estos 0,5 mole • 22.4 l / mol = 11.2 l.

La rolo de _O2 molekuloj en naturo kaj la homa vivo

Oksigeno estas konsumita de vivantaj organismoj en la Tero kaj partoprenas en la trafiko de substancoj pli ol 3 miliardoj da jaroj. Ĉi tiu estas la ĉefa substanco por spirado kaj metabolo, ĝi helpas malkomponi la molekulojn de nutraĵoj, sintezas la energion necesa por organismoj. Oksigeno estas senĉese konsumita sur la Tero, sed ĝiaj provizoj estas plenplenigitaj danke al fotosíntesis. Rusa scienculo K. Timiryazev kredis, ke danke al ĉi tiu procezo, ankoraŭ ekzistas vivo en nia planedo.

La rolo de oksigeno en naturo kaj ekonomio estas bonega:

• Absorbita en la spirado de vivantaj organismoj;
• Partoprenas en la reagoj de fotosíntesis en plantoj;
• Estas parto de organikaj molekuloj;
• Procezoj de dekadenco, fermentado, rustado okazas kun la partopreno de oksigeno, kiu agas kiel oxidante;
• Ĝi estas uzata por akiri valorajn produktojn de organika sintezo.

Liquita oksigeno en cilindroj estas uzata por tranĉi kaj veldi metalojn ĉe altaj temperaturoj. Ĉi tiuj procezoj efektivigas ĉe maŝinstruktaj plantoj, transportoj kaj konstruaj entreprenoj. Por laboro sub akvo, sub tero, en granda alteco en vakuo personoj ankaŭ bezonas la _O2 molekulo. Oksigeno tankoj estas uzataj en medicino por riĉigi la komponadon de la aero enspirita de homoj kiuj estas malsanaj. La gaso por medicinaj celoj diferencas de la tekniko preskaŭ en foresto de fremdaj malpurecoj, odoro.

Oksigeno estas ideala oxidigilo

Oksigeno estas konata kun ĉiuj kemiaj elementoj de la ĵurnalo, krom la unuaj reprezentantoj de la familio de noblaj gasoj. Multaj substancoj rekte reagas kun O-atomoj, ekskludante halogenojn, oron kaj platenon. De granda graveco estas fenomenoj engaĝantaj oksigenon, kiuj estas akompanataj de liberigo de lumo kaj varmego. Tiaj procezoj estas vaste uzataj en ĉiutaga vivo, industrio. En metalurgio, la interago de ercoj kun oksigeno estas nomata rostado. Pre-disbatita erco miksas kun aero riĉigita kun oksigeno. Je altaj temperaturoj, metaloj estas reduktitaj de sulfuros al simplaj substancoj. Do ricevi feron kaj iujn neferrajn metalojn. La ĉeesto de pura oksigeno pliigas la rapidon de teknologiaj procezoj en diversaj branĉoj de kemio, inĝenierado kaj metalurgio.

La apero de malkara metodo por akiri oksigenon de aero per la metodo de disiĝo en komponantoj ĉe malalta temperaturo stimulis la evoluadon de multaj direktoj de industria produktado. Kemiistoj kredas molekulo _O2 kaj O atomoj ideala agentoj oxidantes. Ĉi tiuj estas naturaj materialoj, ili estas konstante renovigitaj en la naturo, ne malpurigas la medion. Krome, kemiaj reagoj engaĝantaj oksigenon ofte kaŭzas sintezon de alia natura kaj sekura produkto - akvo. La rolo de O ₂ en la forigo de venenaj industria malŝparo akvo purigado de malpuraĵoj. Krom oksigeno, ĝia allotropia modifo - ozono - estas uzata por malinfekto. Ĉi tiu simpla substanco havas altan oxidan agadon. Kiam ozoniganta akvon, contaminantes malkomponas. Ozono ankaŭ havas malutilajn efikojn sur la patogenia microflora.