Кислородът е ... Кислородната формула. Молекула на кислорода

Сред всички вещества на Земята, специално място се заема от това, което животът осигурява - кислороден газ. Това е неговото присъствие, което прави нашата планета уникална сред всички останали, специални. Благодарение на това вещество има толкова много красиви същества в света: растения, животни, хора. Кислородът е абсолютно незаменима, уникална и изключително важна смес. Затова се опитайте да разберете какво е това, какви характеристики има.

Химически елемент кислород: характерен

Първоначално ние характеризираме местоположението на този елемент в периодичната таблица. Това може да се направи от няколко елемента.

1. Серийният номер е 8.
2. Атомната маса е 15.99903.
3. Той се намира в шестата група на основната подгрупа от втория период на системата.
4. Зарядът на ядрото е +8, броят на протоните е 8, броят на електроните е 8, броят на неутроните е 8. Така се получава двоен магически номер, поради което се наблюдава стабилността на основната изотопна форма ¹⁶О.
5. Латинското име на елемента е кислород. Руски - кислород, това име се формира от фразата "раждане на киселини". Съществува и синоним, понякога се нарича кислород.

Специално внимание е отделено на анализа на електронната структура на атома, както беше обяснено им стабилност на молекулата и да проявява физични и химични свойства.

Структурата на молекулата

Електронната конфигурация на атома се представя с формулата 1s²2s²2P⁴. От този запис е очевидно, че преди завършването на енергийното ниво и създаването на заветния октет, кислородът няма два електрона. Това обяснява следните негови характеристики:

• кислородната молекула е диатомична;
• степента на окисление на елемента е винаги -2 (с изключение на пероксидите и флуориновия окис, в които той се променя съответно с -1 и +2);
• е най-силният окислител;
• лесно да реагира дори при нормални условия;
• е способен да образува експлозивни съединения.

Сега разгледайте въпроса за структурата. Как се образува кислородна молекула? Първо, механизмът на образуване е ковалентен неполярен, т.е. поради социализацията на електроните на всеки атом. Така, връзката е също ковалентна неполярна. В този случай тя е двойна, тъй като всеки от атомите има два недвоени електрона на външното ниво. Можете просто да си представите как изглежда кислородът. Формулата е, както следва: О₂ или О = О.

Поради наличието на такава връзка, молекулата е много стабилна. При много от реакциите, свързани с нея, са необходими специални условия: повишено налягане, нагряване, използване на катализатори.

Като химичен елемент, кислородът е атом, който има три естествено стабилни изотопа. Техните масови номера са съответно 16, 17, 18. Процентното съотношение обаче е много различно, тъй като ¹⁶Около 99.759%, а останалото е по-малко от 0.5%. Ето защо най-често срещаният и стабилен изотоп е точно с масов брой 16.

Обикновено кислород на веществото

Ако говорим за този елемент като проста връзка, веднага да посочим общото състояние при нормални условия. Кислородът е газ, който няма нито вкус, нито цвят, нито мирис. Диатомична молекула, която е най-обилното вещество на планетата, след водород и благороден газ на хелий.

Съществуват и други съвкупни състояния на това вещество. Така че, при отрицателна температура от -183⁰С кислород кондензира в красива синя течност. Ако надвишите прага от -200⁰С, течността ще израства в яркосини кристали с моноклонална игла подобна форма.

Има три основни вида наличие на кислород в твърдо състояние.

1. Алфа-форма (алфа-О₂). Има температура под 200 ⁰S.
2. Бета-форма (бета-О₂). Температурен интервал -200-400⁰S.
3. Гама-формата (гама-О₂). Интервал от -400 до -500⁰S.

Кислородът е един от най-важните и значими газове. Не само за живота на живите същества на планетата, но и за природата като цяло. Трудно е да се назоват естествени минерали или съединения, в които не биха били включени като елемент.

История на откритието

Първото споменаване на факта, че във въздуха има газ, който подкрепя процеса на изгаряне, който се появява през VIII век. Но след това, за да го изучи, да докаже съществуването и да отвори, нямаше никаква техническа възможност. Едва след почти хилядолетие през 18 век това се случи благодарение на работата на няколко учени.

1. 1771 Карл Шеле експериментално установява въздушния състав и установява, че двата основни газове са кислород и азот.
2. Пиер Байен провежда експерименти с разграждането на живака и неговия оксид и официално записва резултатите.
3. 1773 Sheele официално отваря елемента на кислорода, но не го получава в чиста форма.
4. 1774 г. Приестли, независимо от Шейле, прави същото както той, и получава чист кислород чрез разлагане на живачния оксид.
5. 1775 Антоан Лавоазие дава името на този елемент и създава теория на изгарянето, която съществува повече от сто години.
6. 1898 г. Томпсън кара обществото да мисли, че кислородът на въздуха може да свърши поради големите емисии на въглероден диоксид в атмосферата.
7. През същата година Тимирязев доказва обратното, защото обяснява, че доставчикът на кислород е зелените растения на планетата.

Така стана известно какво е кислородът, какъв е важен и смислен газ. След като бяха проучени всички физични и химични свойства на веществото, бяха разгледани методите за неговото получаване, изчисли се приблизителното съдържание във вода, земната кора, атмосферата и други места на планетата.

Физични свойства

Ние даваме основните физически параметри, чрез които може да се характеризира това съединение.

1. Кислородът е газ при нормални условия, представляващ неразделна част от въздуха (21%). Няма цвят, вкус и мирис. По-лек от въздуха, слабо разтворим във вода.
2. Той се абсорбира активно от въглища и метални прахове, разтваря се в органични вещества.
3. Точката на кипене е -183⁰S.
4. Топене -218.35⁰S.
5. Плътността е 0.0014 g / cm³.
6. Кристалната решетка е молекулярна.

Кислородът има парамагнитни свойства в течно състояние.

Химични свойства

За това колко активен въпросният газ, как се държи в реакциите с други вещества, се разказва подробно чрез химията. Кислородът може да проявява няколко степени на окисляване, въпреки че най-честият е -2, който се счита за постоянен. В допълнение, съществуват съединения, в които стойностите са, както следва:

• -1;
• -0,5;
• -1/3;
• +0,5;
• +1;
• +2.

Химическата активност се обяснява с високия афинитет към електрона, тъй като стойността на електронегретивността според Полинг е 3,44. По-високи са само флуоридите (4). Следователно, кислородът е много силен окислител. В същото време, при реакции с още по-мощни окислители се държи като редуциращ агент, показващ положително състояние на окисление. Например, във флуорид оксид О⁺² F₂^- .

Има огромен брой съединения, които включват кислород. Това са класовете вещества, като:

• оксиди;
• пероксиди;
• озониди;
• супероксид;
• киселина;
• основания;
• сол;
• органични молекули.

С всички елементи кислород може да реагира при нормални условия, с изключение на благородни метали, хелий, неон и аргон и халоген. C инертни газове тя не взаимодейства при никакви условия.

Получаване в промишлеността

Съдържание на кислород във въздуха и водата е толкова голяма (съответно 21 и 88%), че основният индустриален метод за нейния синтез е фракционна дестилация на течен въздух и електролизата на водата.

Първият метод е особено често използван. В края на краищата, много от този газ може да бъде изолиран от въздуха. Въпреки това, тя няма да бъде напълно чиста. Ако е необходим продукт с по-високо качество, започват електролизни процеси. Суровината за това е вода или алкали. За повишаване на електрическата проводимост на разтвора се използва натриев или калиев хидроксид. По принцип същността на процеса се свежда до разграждането на водата.

Влизане в лабораторията

Сред лабораторните методи методът за термична обработка е широко разпространен:

• пероксиди;
• соли на кислородсъдържащи киселини.

При високи температури се разлагат с отделянето на газообразен кислород. Процесът най-често се катализира от манганов (IV) оксид. Кислородът се събира чрез изместване на водата и се установява - с тлеещ лъч. Както знаете, в кислородна атмосфера пламъкът се излъчва много ярко.

Друго вещество, използвано за производството на кислород в уроците по училищната химия, е водородният пероксид. Дори 3% разтвор под въздействието на катализатора незабавно се разлага с освобождаването на чист газ. Трябва само да бъде събрана. Катализаторът е същият - манганов оксид MnO₂.

Сред най-често използваните соли са:

• bertholets сол или калиев хлорат;
• калиев перманганат или манган.

За да опишем процеса, можем да дадем уравнението. Кислородът е достатъчен за лабораторни и изследователски нужди:

2KClO₃ = 2KCI + 30₂uarr-.

Алотропни модификации на кислорода

Има една алотропна модификация, която има кислород. Формулата за това съединение е О₃, той се нарича озон. Това е газ, който се образува при естествени условия под въздействието на ултравиолетовите и мълниевидните изпускания върху кислорода на въздуха. За разлика от самата О₂, озонът има приятна миризма на свежест, която се усеща във въздуха след дъжд с мълния и гръмотевици.

За разлика от кислород и озон е не само броят на атомите в молекулата, а в структурата на кристалната решетка. По химичен път озонът е още по-силен окислител.

Кислородът е компонент на въздуха

Разпределението на кислорода в природата е много голямо. Кислородът се намира в:

• скали и минерали;
• солена и свежа вода;
• почвата;
• растителни и животински организми;
• въздух, включително горната атмосфера.

Очевидно е, че заема всички земни черупки - литосферата, хидросферата, атмосферата и биосферата. Особено важно е неговото съдържание във въздуха. В края на краищата този фактор позволява на житейските форми, включително на човека, да съществуват на нашата планета.

Съставът на въздуха, който дишаме, е изключително разнороден. Тя включва както постоянни компоненти, така и променливи. Към непроменените и винаги присъстващи са:

• Въглероден диоксид;
• кислород;
• азот;
• благородни газове.

Променливите включват водна пара, прахови частици, чужди газове (отработени газове, продукти на изгаряне, гниене и др.), Растителен прашец, бактерии, гъби и др.

Значението на кислорода в природата

Много е важно колко кислород се съдържа в природата. Известно е, че на някои спътници на големи планети (Юпитер, Сатурн) са открити следи от този газ, но там няма очевиден живот. Нашата Земя има достатъчно количество от нея, което в комбинация с вода дава възможност за съществуването на всички живи организми.

Освен че е активен участник в дишането, кислородът все още води безброй окислителни реакции, които освобождават енергия за цял живот.

Основните доставчици на този уникален природен газ са зелени растения и някои видове бактерии. Благодарение на тях се поддържа постоянен баланс на кислород и въглероден диоксид. Освен това озонът изгражда защитен екран по цялата Земя, който не позволява проникването на големи количества ултравиолетово лъчение, което го унищожава.

Само някои видове анаеробни организми (бактерии, гъби) могат да живеят извън кислородната атмосфера. Има обаче много по-малко от тях, отколкото тези, които се нуждаят от това много.

Използване на кислород и озон в промишлеността

Основните области на използване на алотропните кислородни модификации в промишлеността са следните.

1. Металургия (за заваряване и рязане на метали).
2. Medicine.
3. Селското стопанство.
4. Като ракетно гориво.
5. Синтез на много химични съединения, включително експлозиви.
6. Пречистване и дезинфекция на вода.

Трудно е да се посочи дори един процес, в който този голям газ, уникална субстанция - кислородът не участва.