Da li je kiseonik oksidaciono sredstvo? "Kisik: značenje, proizvodnja, fizička i hemijska svojstva, primena"

• Oznaka - O (Oxygen);
• Latinski naziv - Oxigenium;
• Razdoblje - II;
• Grupa - 16 (VIa);
• Atomska masa - 15,9994;
• Atomski broj - 8;
• Atomski radijus = 60 pm;
• Kovalentni radijus = 73 pm;
• Raspodjela elektrona - 1s 2 2s 2 2p 4 ;
• temperatura topljenja = -218,4°C;
• tačka ključanja = -182,96°C;
• Elektronegativnost (prema Paulingu/prema Alpredu i Rochowu) = 3,44/3,50;
• Oksidacijsko stanje: +2; +1; 12 ; 0; - 13 ; - 12 ; -1; -2;
• Gustina (br.) = 1,42897 g/cm3;
• Molarni volumen = 14,0 cm 3 /mol.

Kiseonik (“koji proizvodi kiselinu”) je 1774. godine otkrio J. Priestley. Ovo je najčešći hemijski element na Zemlji - maseni udio kiseonika u zemljinoj kori iznosi 47,2%. U atmosferskom zraku udio kisika je 21%, što je povezano sa aktivnošću zelenih biljaka.

Kiseonik je deo mnogih, kako neorganskih tako i organskih jedinjenja. Kiseonik je neophodan za život svih visokoorganizovanih živih organizama: ljudi, životinja, ptica, riba. Kiseonik čini od 50 do 85% mase životinjskih i biljnih tkiva.

Poznata su tri stabilna izotopa kiseonika: 16 O, 17 O, 18 O.

U slobodnom stanju kiseonik postoji u dve alotropne modifikacije: O 2 - kiseonik; O 3 - ozon.

Rice. Struktura atoma kiseonika.

Atom kiseonika sadrži 8 elektrona: 2 elektrona su na unutrašnjoj s orbitali i još 6 na spoljašnjem energetskom nivou - 2 (uparena) na s podnivou i 4 (dva uparena i dva nesparena) na p podnivou (vidi Elektronska struktura atomi).

Zbog dva nesparena p-elektrona vanjskog nivoa, kisik formira dvije kovalentne veze, prihvatajući dva elektrona i pokazujući oksidacijsko stanje od -2 (H 2 O, CaO, H 2 SO 4).

U spojevima s O-O kisikovom vezom, atom kisika pokazuje oksidacijsko stanje od -1 (H 2 O 2).

Sa više elektronegativnog fluora, kiseonik donira svoje valentne elektrone, pokazujući +2 oksidaciono stanje (OF 2).

O2

Dvoatomska molekula kiseonika formirana je dvostrukom vezom dva atoma kiseonika. Iz tog razloga, molekularni kiseonik je stabilno jedinjenje u normalnim uslovima.

Energija disocijacije molekula kiseonika je približno 2 puta manja od one molekula azota (vidi Višestrukost kovalentnih veza), stoga kiseonik ima veću reaktivnost u poređenju sa azotom (ali mnogo manju u poređenju sa, na primer, fluorom).

Reaktivnost kisika se povećava kako se zagrijava. Kiseonik reaguje sa svim elementima osim plemenitih gasova. Zbog svoje visoke elektronegativnosti (pogledajte Šta je elektronegativnost) u hemijskim jedinjenjima (sa izuzetkom fluora), kiseonik deluje kao oksidaciono sredstvo sa stepenom -2 (samo fluor oksidira kiseonik da formira kiseonik difluorid OF 2).

Svojstva gasa kiseonika:

• gas bez boje, mirisa i ukusa;
• u tekućem ili čvrstom obliku kisik ima plavu boju;
• umjereno rastvorljiv u vodi: maseni udio kiseonika na 20°C je 0,004%.

Hemijska svojstva kiseonika

U svim reakcijama kisik igra ulogu oksidacijskog sredstva, spajajući se sa svim elementima (osim helijuma, argona i neona) direktnom interakcijom (osim fluora, hlora, zlata i metala platine).

S metalima i nemetalima (jednostavne tvari), kisik stvara okside:

2Cu + O 2 = 2CuO 4Li + O 2 = 2Li 2 O 2Ca + O 2 = 2CaO S + O 2 = SO 2 C + O 2 = CO 2

Oksidacijom alkalnih metala natrijuma i kalija nastaju peroksidi:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

Gotovo sve reakcije koje uključuju kisik su egzotermne, ali postoje izuzeci:

N 2 +O 2 ↔ 2NO-Q

Mnoge tvari reagiraju s kisikom uz veliko oslobađanje topline i svjetlosti, ovaj proces se naziva gori.

Reakcije sagorevanja:

• sagorijevanje amonijaka u zraku da nastane voda i dušik: 4NH 3 +3O 2 = 2N 2 +6H 2 O
• katalitička oksidacija amonijaka: 4NH 3 +5O 2 = 2NO+6H 2 O
• sagorevanje sumporovodika u višku kiseonika: 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O
• uz nedostatak kiseonika, sumporovodik polako oksidira u slobodni sumpor: 2H 2 S+O 2 = 2S+2H 2 O
• sagorevanje organskih materija u kiseoniku sa stvaranjem vode i ugljen-dioksida: CH 4 +2O 2 → CO 2 +2H 2 O C 2 H 5 OH+3O 2 → 2CO 2 +3H 2 O
• sagorevanjem organskih materija koje sadrže azot, osim ugljen-dioksida i vode, oslobađa se i slobodni azot: 4CH 3 NH 5 +9O 2 → 4CO 2 +2N 2 +10H 2 O

Mnoge tvari (alkoholi, aldehidi, kiseline) dobivaju se kontroliranom oksidacijom organskih tvari. Također, mnogi prirodni procesi, kao što su disanje ili propadanje, inherentno su oksidativne reakcije organskih tvari.

Još jači oksidant od kiseonika je ozon, sposoban da oksidira kalijum jodid u slobodni jon - ova reakcija se koristi za kvalitativno i kvantitativno određivanje ozona: O 3 +2KI+H 2 O = I 2 ↓+2KOH+O 2

Dobivanje i korištenje kisika

Kiseonik se široko koristi u industriji i medicini:

• u metalurgiji se kisik koristi za topljenje čelika (lijevanog željeza);
• u hemijskoj industriji kiseonik je potreban za proizvodnju kiselina (sumporne i azotne), metanola, acetilena, aldehida;
• u svemirskoj industriji kisik se koristi kao oksidant za raketno gorivo;
• u medicini se kisik koristi u aparatima za disanje;
• U prirodi kisik igra izuzetno važnu ulogu – u procesu oksidacije ugljikohidrata, masti i bjelančevina oslobađa se energija neophodna živim organizmima.

Metode dobijanja kiseonik:

• industrijski načini:
  • ukapljivanje zraka s naknadnim odvajanjem tekuće mješavine plinova na komponente;
  • elektroliza vode:
    2H 2 O = 2H 2 + O 2.
• laboratorija metode (razgradnja soli pri zagrijavanju):
  • kalijum permanganat:
    2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2;
  • Bertholletova so:
    2KClO 3 = 2KCl + 3O 2.
• termička razgradnja nitrata alkalnih metala:
  2NaNO 3 = 2NaNO 2 +O 2
• katalitička razgradnja vodikovog peroksida (MnO 2 katalizator):
  2H 2 O 2 = 2H 2 O+O 2;
• interakcija peroksida ugljičnog dioksida s peroksidima alkalnih metala:
  2CO 2 +2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 +O 2.

>>

Hemijska svojstva kiseonika. Oksidi

Ovaj paragraf govori o:

> o reakcijama kiseonika sa jednostavnim i složenim supstancama;
> o reakcijama spojeva;
> o spojevima koji se nazivaju oksidi.

Hemijska svojstva svake supstance se manifestuju u hemijske reakcije uz njegovo učešće.

Kiseonik je jedan od najaktivnijih nemetala. Ali u normalnim uslovima reaguje sa nekoliko supstanci. Njegova reaktivnost se značajno povećava s povećanjem temperature.

Reakcije kiseonika sa jednostavnim supstancama.

Kiseonik reaguje, po pravilu, kada se zagreje, sa većinom nemetala i skoro svim metalima.

Reakcija sa ugljem (ugljik). Poznato je da se ugalj zagrijan na zraku do visoke temperature zapali. Ovo ukazuje na hemijsku reakciju supstance sa kiseonikom. Toplota koja se oslobađa tokom ovog procesa koristi se, na primjer, za grijanje kuća u ruralnim područjima.

Glavni proizvod sagorijevanja uglja je ugljični dioksid. Njegovo hemijska formula- CO 2 . Ugalj je mješavina mnogih tvari. Maseni udio ugljika u njemu prelazi 80%. Uz pretpostavku da se ugalj sastoji samo od atoma ugljika, pišemo odgovarajuću hemijsku jednačinu:

t
C + O 2 = CO 2.

Ugljik formira jednostavne tvari - grafit i dijamant. Imaju zajednički naziv - ugljenik - i reaguju sa kiseonikom kada se zagreju prema datoj hemijskoj jednačini 1.

Reakcije u kojima jedna supstanca nastaje iz više supstanci nazivaju se složene reakcije.

Reakcija sa sumporom.

Ova hemijska transformacija se dešava kada svi zapale šibice; sumpor je dio njegove glave. U laboratoriju se reakcija sumpora s kisikom provodi u dimovodu. Mala količina sumpora (svetložuti prah ili kristali) se zagreva u gvozdenoj kašiki. Supstanca prvo se topi, zatim se zapali kao rezultat interakcije sa kiseonikom u vazduhu i gori jedva primetnim plavim plamenom (Sl. 56, b). Pojavljuje se oštar miris produkta reakcije - sumpor-dioksida (taj miris osjetimo kada se upali šibica). Hemijska formula sumpor-dioksida je SO 2, a jednadžba reakcije je
t
S + O 2 = SO 2.

Rice. 56. Sumpor (a) i njegovo sagorijevanje u zraku (b) i u kisiku (c)

1 U slučaju nedovoljne količine kiseonika, formira se drugo jedinjenje ugljenika Kiseonik- ugljen monoksid
t
CO: 2C + O 2 = 2CO.

Rice. 57. Crveni fosfor (a) i njegovo sagorevanje u vazduhu (b) i u kiseoniku (c)

Ako se kašika sa zapaljenim sumporom stavi u posudu sa kiseonikom, tada će sumpor goreti jačim plamenom nego u vazduhu (Sl. 56, c). Ovo se može objasniti činjenicom da u čistom kiseoniku ima više molekula O2 nego u vazduhu.

Reakcija sa fosforom. Fosfor, kao i sumpor, intenzivnije gori u kiseoniku nego u vazduhu (Sl. 57). Produkt reakcije je bijela čvrsta supstanca - fosfor(\/) oksid (njegove male čestice stvaraju dim):
t
P + O 2 -> P 2 0 5 .

Pretvorite dijagram reakcije u hemijsku jednadžbu.

Reakcija sa magnezijumom.

Ranije se koristila ova reakcija fotografi za stvaranje jakog osvjetljenja („magnezijumski blic“) prilikom snimanja fotografija. U hemijskoj laboratoriji odgovarajući eksperiment se izvodi na sledeći način. Koristeći metalnu pincetu, uzmite traku od magnezijuma i zapalite je na vazduhu. Magnezijum gori blistavo belim plamenom (Sl. 58, b); Ne možeš ga gledati! Reakcija proizvodi bijelu čvrstu supstancu. Ovo je spoj magnezijuma sa kiseonikom; ime mu je magnezijum oksid.

Rice. 58. Magnezijum (a) i njegovo sagorevanje na vazduhu (b)

Napišite jednadžbu za reakciju magnezijuma sa kiseonikom.

Reakcije kiseonika sa složenim supstancama. Kiseonik može stupiti u interakciju s nekim spojevima koji sadrže kisik. Na primjer, ugljični monoksid CO sagorijeva u zraku stvarajući ugljični dioksid:

t
2CO + O 2 = 2C0 2.

Obavljamo mnoge reakcije kiseonika sa složenim supstancama u svakodnevnom životu, sagorevanjem prirodnog gasa (metana), alkohola, drveta, papira, kerozina itd. Pri njihovom sagorevanju nastaju ugljen-dioksid i vodena para:
t
CH 4 + 20 2 = CO 2 + 2H 2 O;
metan
t
C 2 H 5 OH + 30 2 = 2C0 2 + 3H 2 O.
alkohol

Oksidi.

Produkti svih reakcija o kojima se govori u paragrafu su binarna jedinjenja elemenata sa kiseonikom.

Spoj formiran od dva elementa, od kojih je jedan kisik, naziva se oksid.

Opća formula oksida je EnOm.

Svaki oksid ima hemijsko ime, a neki imaju i tradicionalna, ili trivijalna 1 imena (tabela 4). Hemijski naziv oksida sastoji se od dvije riječi. Prva riječ je naziv odgovarajućeg elementa, a druga riječ "oksid". Ako element ima promjenjivu valenciju, može formirati nekoliko oksida. Njihova imena bi trebala biti drugačija. Da biste to učinili, nakon naziva elementa navedite (bez uvlačenja) rimskim brojevima u zagradama vrijednost njegove valencije u oksidu. Primjer takvog naziva spoja je kuprum(II) oksid (izgovara se cuprum-dva-oksid).

Tabela 4

1 Izraz dolazi od latinske riječi trivialis - običan.

zaključci

Kiseonik je hemijski aktivna supstanca. U interakciji je s većinom jednostavnih tvari, kao i sa složenim tvarima. Produkti takvih reakcija su spojevi elemenata sa kisikom - oksidi.

Reakcije u kojima jedna supstanca nastaje iz više supstanci nazivaju se složene reakcije.

?
135. Kako se razlikuju reakcije jedinjenja i razgradnje?

136. Pretvorite šeme reakcije u hemijske jednačine:

a) Li + O 2 -> Li 2 O;
N2 + O 2 -> NE;

b) SO 2 + O 2 -> SO 3;
CrO + O 2 -> Cr 2 O 3.

137. Od datih formula izaberite one koje odgovaraju oksidima:

O 2, NaOH, H 2 O, HCI, I 2 O 5, FeO.

138. Dajte hemijska imena oksidima sa sljedećim formulama:

NO, Ti 2 O 3, Cu 2 O, MnO 2, CI 2 O 7, V 2 O 5, CrO 3.

Imajte na umu da elementi koji formiraju ove okside imaju promjenjivu valencu.

139. Zapišite formule: a) oksid (I\/) oksida; b) hrom(III) oksid;
c) hlor(I) oksid; d) dušikov (I\/) oksid; e) osmijum(\/III) oksid.

140. Dopuni formule jednostavnih supstanci u šemama reakcija i sastavi hemijske jednadžbe:

a) ... + ... -> CaO;

b) NE + ... -> NE 2; ... + ... -> As 2 O 3 ; Mn 2 O 3 + ... -> MnO 2.

141. Napišite jednadžbe reakcije uz pomoć kojih možete izvesti takve "lančane" transformacije, tj. dobiti drugu od prve supstance, a treću od druge:

a) C -> CO -> CO 2;
b) P -> P 2 0 3 -> P 2 0 5 ;
c) Cu -> Cu 2 O -> CuO.

142.. Zapišite jednačine za reakcije koje se javljaju kada aceton (CH 3) 2 CO i etar (C 2 H 5) 2 O sagorevaju u zraku. Proizvodi svake reakcije su ugljični dioksid i voda.

143. Maseni udio kiseonika u EO 2 oksidu je 26%. Identifikujte element E.

144. Dvije tikvice su napunjene kisikom. Nakon što su bili zapečaćeni, višak magnezijuma je spaljen u jednoj tikvici, a višak sumpora u drugoj. U kojoj tikvici je nastao vakuum? Objasnite svoj odgovor.

Popel P. P., Kryklya L. S., Hemija: Pidruch. za 7. razred zagalnosvit. navch. zatvaranje - K.: VC "Akademija", 2008. - 136 str.: ilustr.

Kiseonik je najzastupljeniji hemijski element na planeti. Njegov maseni udio u zemljinoj kori iznosi 47,3%, zapreminski udio u atmosferi 20,95%, a maseni udio u živim organizmima oko 65%. Šta je to gas i koja fizička i hemijska svojstva ima kiseonik?

Kiseonik: opšte informacije

Kiseonik je nemetal koji u normalnim uslovima nema boju, ukus i miris.

Rice. 1. Formula kiseonika.

U skoro svim jedinjenjima, osim jedinjenja sa fluorom i peroksidima, pokazuje konstantnu valenciju II i oksidaciono stanje -2. Atom kiseonika nema pobuđena stanja, pošto nema slobodnih orbitala na drugom spoljašnjem nivou. Kao jednostavna tvar, kisik postoji u obliku dvije alotropne modifikacije - kisikovih plinova O 2 i ozona O 3.

Pod određenim uslovima kiseonik može biti u tečnom ili čvrstom stanju. Za razliku od gasa, oni imaju boju: tečnost je svetloplava, a čvrsti kiseonik ima svetloplavu nijansu.

Rice. 2. Čvrsti kiseonik.

Kiseonik se u industriji dobija ukapljivanjem vazduha uz naknadno odvajanje azota usled njegovog isparavanja (razlika je u tačkama ključanja: -183 stepena za tečni kiseonik i -196 stepeni za tečni azot).

Hemijska svojstva interakcije kiseonika

Kiseonik je aktivni nemetal. Kiseonik je sposoban da reaguje sa svim elementima osim neona, helijuma i argona. Obično su reakcije ovog gasa sa drugim supstancama egzotermne. Proces oksidacije, koji se odvija uz istovremeno oslobađanje energije u obliku topline i svjetlosti, naziva se izgaranjem. Upotreba organskih jedinjenja, posebno alkana, kao goriva je veoma važna, jer reakcija sagorevanja slobodnih radikala oslobađa veliku količinu toplote:

CH 4 +2O 2 = CO 2 +2H 2 O +880 kJ.

Kiseonik obično reaguje sa nemetalima kada se zagrije, formirajući oksid. Dakle, reakcija sa dušikom počinje samo na temperaturama iznad 1200 stepeni ili u električnom pražnjenju:

Kiseonik takođe reaguje sa metalima:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (kao rezultat reakcije nastaje spoj - željezni oksid)

U prirodi postoji još jači oksidant od kiseonika, to je ozon. Sposoban je da oksidira zlato i platinu. U prirodnim uslovima, ozon nastaje iz atmosferskog kiseonika tokom munje, a u laboratoriji - propuštanjem električnog pražnjenja kroz kiseonik: 3O 2 = 2O 3 – 285 kJ (endotermna reakcija)

Rice. 3. Ozon.

Najznačajnije jedinjenje kiseonika je voda. Oko 71% zemljine površine zauzima voda. Ugaone molekule vode su polarne, svaka od njih formira četiri vodikove veze: dvije kao donor protona i dvije kao akceptor protona. Nastaju saradnici (H 2 O)x, pri čemu x varira od 2 do 5. Dimeri (H 2 O)2 su prisutni u vodenoj pari, au kondenzovanim fazama molekul vode može biti u tetraedarskom okruženju od četiri druga molekula. da molekuli vode nisu povezani, tada njena tačka ključanja ne bi bila 100 stepeni, već oko 80 stepeni.

Šta smo naučili?

Kiseonik je jako oksidaciono sredstvo i aktivan nemetal, pa se njegovo proučavanje počinje u 8. razredu. To je gas bez boje i mirisa, ali pod određenim uslovima može postojati iu tečnom i čvrstom stanju. Reaguje sa metalima i nemetalima da bi formirao okside, a takođe reaguje sa većinom jednostavnih supstanci.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.5. Ukupno primljenih ocjena: 205.

Elementi koji se nalaze u glavnoj podgrupi grupe VI periodnog sistema elemenata D. I. Mendeljejeva.

Ispitivanje atomske strukture elemenata glavne podgrupe grupe VI pokazuje da svi oni imaju šestoelektronsku strukturu vanjskog sloja (tabela 13) i stoga imaju relativno visoke vrijednosti elektronegativnosti. , ima najveću elektronegativnost, a najmanju, što se objašnjava promjenom atomskog radijusa. Posebno mjesto kiseonika u ovoj grupi je naglašeno činjenicom da , i telur mogu direktno da se kombinuju sa kiseonikom, ali ne mogu međusobno da se kombinuju.

U grupu spadaju i elementi grupe kiseonika R-elementi, pošto se završavaju R-ljuska. Za sve elemente porodice, osim samog kiseonika, 6 elektrona u spoljašnjem sloju su valentni elektroni.
U redoks reakcijama, elementi grupe kisika često pokazuju oksidirajuća svojstva. Najjače oksidaciona svojstva izražena su u kiseoniku.
Svi elementi glavne podgrupe VI grupe karakteriše negativno oksidaciono stanje od -2. Međutim, za sumpor, selen i telur moguća su i pozitivna oksidaciona stanja (maksimalno +6).
Molekul kiseonika, kao i svaki jednostavan gas, je dvoatomski, izgrađen kao kovalentna veza formirana kroz dva elektronska para. Stoga je kisik dvovalentan kada formira jednostavan kisik.
Sumpor je čvrsta supstanca. Molekula sadrži 8 atoma sumpora (S8), ali su oni povezani u svojevrsni prsten, u kojem je svaki atom sumpora kovalentnom vezom povezan sa samo dva susjedna atoma.

Dakle, svaki atom sumpora, koji ima jedan zajednički elektronski par sa dva susjedna atoma, sam po sebi je dvovalentan. Slični molekuli formiraju selen (Se8) i telur (Te8).

■ 1. Napišite priču o grupi kiseonika prema sledećem planu: a) pozicija u periodnom sistemu; b) naboji jezgara i. broj neutrona u jezgru; c) elektronske konfiguracije; d) struktura kristalne rešetke; e) moguća oksidaciona stanja kiseonika i svih ostalih elemenata ove grupe.
2. Koje su sličnosti i razlike između strukture atoma i elektronskih konfiguracija atoma elemenata glavnih podgrupa grupa VI i VII?
3. Koliko valentnih elektrona imaju elementi glavne podgrupe VI grupe?
4. Kako bi se elementi glavne podgrupe VI grupe trebali ponašati u redoks reakcijama?
5. Koji je od elemenata glavne podgrupe VI grupe najelektronegativniji?

Kada se razmatraju elementi glavne podgrupe grupe VI, prvo se susrećemo sa fenomenom alotropije. Isti element u slobodnom stanju može formirati dvije ili više jednostavnih supstanci. Ova pojava se naziva alotropija, a same se nazivaju alotropske modifikacije.

Zapišite ovu formulaciju u svoju bilježnicu.

Na primjer, element kisik može formirati dva jednostavna elementa - kisik i ozon.
Formula jednostavnog kiseonika O2, formula jednostavne supstance ozona O3. Njihovi molekuli su drugačije građeni:

Kiseonik i ozon su alotropske modifikacije elementa kiseonika.
Sumpor također može formirati nekoliko alotropa (modifikacija). Poznat je ortorombski (oktaedarski), plastični i monoklinski sumpor. Selen i telur takođe formiraju nekoliko alotropa. Treba napomenuti da je fenomen alotropije karakterističan za mnoge elemente. Razlike u svojstvima različitih alotropskih modifikacija razmotrit ćemo prilikom proučavanja elemenata.

■ 6. Koja je razlika između strukture molekula kiseonika i strukture molekula ozona?

7. Koja je vrsta veze u molekulima kiseonika i ozona?

Kiseonik. Fizička svojstva, fiziološki efekti, značaj kiseonika u prirodi

Kiseonik je najlakši element glavne podgrupe grupe VI. Atomska težina kiseonika je 15.994. 31,988. Atom kiseonika ima najmanji poluprečnik elemenata ove podgrupe (0,6 Å). Elektronska konfiguracija atoma kiseonika: ls 2 2s 2 2p 4.

Raspodjela elektrona po orbitalama drugog sloja ukazuje da kisik ima dva nesparena elektrona u svojim p-orbitalama, koji se lako mogu koristiti za formiranje kemijske veze između atoma. Karakteristično oksidaciono stanje kiseonika.
Kiseonik je gas bez boje i mirisa. Teži je od vazduha, na temperaturi od -183° prelazi u plavu tečnost, a na temperaturi od -219° očvršćava.

Gustina kiseonika je 1,43 g/l. Kiseonik je slabo rastvorljiv u vodi: 3 zapremine kiseonika se rastvore u 100 zapremina vode na 0°C. Zbog toga se kiseonik može držati u gasometru (Sl. 34) - uređaju za skladištenje gasova koji su nerastvorljivi i slabo rastvorljivi u vodi. Najčešće se kisik pohranjuje u plinomjeru.
Gazometar se sastoji od dva glavna dijela: posude 1 koja služi za skladištenje plina i velikog lijevka 2 sa slavinom i dugačkom cijevi koja seže skoro do dna posude 1 i služi za dovod vode u uređaj. Posuda 1 ima tri cijevi: lijevak 2 sa zapornom slavinom umetnut je u cijev 3 sa brušenom unutrašnjom površinom, u cijev 4 je umetnuta cijev za odvod plina opremljena zapornom slavinom; cijev 5 na dnu služi za ispuštanje vode iz uređaja prilikom punjenja i pražnjenja. U napunjenom gasometru posuda 1 je napunjena kiseonikom. Na dnu se nalazi posuda u koju se spušta kraj cijevi lijevka 2.

Rice. 34.
1 - posuda za skladištenje gasa; 2 - lijevak za dovod vode; 3 - cijev sa uzemljenom površinom; 4 - cijev za odvođenje plina; 5 - cijev za ispuštanje vode prilikom punjenja uređaja.

Ako trebate dobiti kisik iz plinomjera, prvo otvorite slavinu lijevka i lagano stisnite kisik u plinomjeru. Zatim otvorite ventil na izlaznoj cijevi plina, kroz koji izlazi kisik, istisnut vodom.

U industriji se kisik skladišti u čeličnim bocama u komprimiranom stanju (Sl. 35, a), ili u tekućem obliku u “spremnicima” kisika (Sl. 36).

Rice. 35. Balon sa kiseonikom

Iz teksta napišite nazive uređaja namijenjenih skladištenju kisika.
Kiseonik je najzastupljeniji element. On čini skoro 50% težine cele zemljine kore (Sl. 37). Ljudsko tijelo sadrži 65% kisika, koji je dio raznih organskih tvari od kojih se grade tkiva i organi. Voda sadrži oko 89% kiseonika. U atmosferi, kiseonik čini 23% po težini i 21% po zapremini. Kiseonik je deo širokog spektra stena (na primer, krečnjak, kreda, mermer CaCO3, pesak SiO2), rude raznih metala (magnetna ruda gvožđa Fe3O4, smeđa ruda gvožđa 2Fe2O3 nH2O, ruda crvenog gvožđa Fe2O3, boksit Al2O3 nH2O, itd. .) . Kiseonik je dio većine organskih tvari.

Fiziološki značaj kiseonika je ogroman. To je jedini gas koji živi organizmi mogu koristiti za disanje. Nedostatak kiseonika uzrokuje zaustavljanje životnih procesa i umiranje tijela. Bez kiseonika, čovek može da živi samo nekoliko minuta. Prilikom disanja apsorbira se kisik koji sudjeluje u redoks procesima koji se odvijaju u tijelu, a oslobađaju se produkti oksidacije organskih tvari - ugljični dioksid i druge tvari. I kopneni i vodeni živi organizmi udišu kisik: kopneni - slobodnim atmosferskim kisikom, a vodeni - kisikom otopljenim u vodi.
U prirodi se dešava neka vrsta ciklusa kiseonika. Kiseonik iz atmosfere apsorbuju životinje, biljke, ljudi, a troši se na procese sagorevanja goriva, raspadanja i drugih oksidativnih procesa. Ugljični dioksid i vodu koji nastaju u procesu oksidacije troše zelene biljke, u kojima se uz pomoć klorofila lista i sunčeve energije odvija proces fotosinteze, odnosno sinteza organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode, praćena oslobađanjem kiseonika.
Da bi se jednoj osobi obezbijedio kiseonik, potrebne su krošnje dva velika stabla. Zelene biljke održavaju konstantan sastav atmosfere.

■ 8. Kakav je značaj kiseonika u životu živih organizama?
9. Kako se obnavlja zaliha kiseonika u atmosferi?

Hemijska svojstva kiseonika

Slobodni kiseonik, kada reaguje sa jednostavnim i složenim supstancama, obično se ponaša kao.

Rice. 37.

Oksidacijsko stanje koje postiže u ovom slučaju je uvijek -2. Mnogi elementi stupaju u direktnu interakciju s kisikom, s izuzetkom plemenitih metala, elemenata s vrijednostima elektronegativnosti bliskim kisiku () i inertnih elemenata.
Kao rezultat, formiraju se kisikovi spojevi s jednostavnim i složenim tvarima. Mnogi sagorevaju u kiseoniku, iako na vazduhu ili ne gore ili sagorevaju veoma slabo. gori u kiseoniku sa jarko žutim plamenom; ovo proizvodi natrijum peroksid (slika 38):
2Na + O2 =Na2O2,
Sumpor gori u kisiku sa svijetloplavim plamenom da nastane sumpor dioksid:
S + O2 = SO2
Drveni ugalj jedva tinja u vazduhu, ali u kiseoniku postaje veoma vruć i sagorijeva stvarajući ugljični dioksid (Sl. 39):
C + O2 = CO2

Rice. 36.

Gori u kisiku bijelim, zasljepljujuće svijetlim plamenom i nastaje čvrsti bijeli fosfor pentoksid:
4P + 5O2 = 2P2O5
sagoreva u kiseoniku, rasipajući iskre i formirajući gvozdeni kamenac (Sl. 40).
Organske supstance takođe sagorevaju u kiseoniku, na primer metan CH4, sastavni sastav prirodnog gasa: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Sagorevanje u čistom kiseoniku odvija se mnogo intenzivnije nego u vazduhu i omogućava postizanje znatno viših temperatura. Ovaj fenomen se koristi za intenziviranje brojnih hemijskih procesa i efikasnije sagorevanje goriva.
U procesu disanja kisik se spaja sa hemoglobinom u krvi dajući oksihemoglobin, koji se, kao vrlo nestabilno jedinjenje, lako razgrađuje u tkivima uz stvaranje slobodnog kisika koji ide u oksidaciju. Truljenje je također oksidativni proces koji uključuje kisik.
Prepoznaju čisti kiseonik unošenjem tinjajuće krhotine u posudu u kojoj bi trebalo da se nalazi. Jarko treperi - ovo je visokokvalitetan test za kiseonik.

■ 10. Kako, ako imate iver na raspolaganju, možete prepoznati kisik i ugljični dioksid u različitim posudama? 11. Koja zapremina kiseonika će biti utrošena za sagorevanje 2 kg uglja koji sadrži 70% ugljenika, 5% vodonika, 7% kiseonika, a ostatak - negorive komponente?

Rice. 38. Sagorijevanje natrijuma Rice. 39. Spaljivanje uglja Rice. 40. Sagorevanje gvožđa u kiseoniku.

12. Da li je 10 litara kiseonika dovoljno za sagorevanje 5 g fosfora?
13. 1 m3 plinske mješavine koja sadrži 40% ugljičnog monoksida, 20% dušika, 30% vodonika i 10% ugljičnog dioksida je izgorjela u kisiku. Koliko je kiseonika potrošeno?
14. Da li je moguće osušiti kiseonik propuštanjem kroz: a) sumpornu kiselinu, b) kalcijum hlorid, c) fosforni anhidrid, d) metal?
15. Kako osloboditi ugljični dioksid od nečistoća kisika i obrnuto, kako osloboditi kisik od nečistoća ugljičnog dioksida?
16. 20 litara kiseonika sa primesom ugljen-dioksida propušteno je kroz 200 ml 0,1 N. rastvor barijuma. Kao rezultat toga, Ba 2+ katjon je potpuno istaložen. Koliko je ugljičnog dioksida (u procentima) sadržavao originalni kisik?

Dobijanje kiseonika

Kiseonik se dobija na nekoliko načina. U laboratoriji se kisik dobiva iz tvari koje sadrže kisik i koje ga lako mogu odvojiti, na primjer iz kalijevog permanganata KMnO4 (Sl. 41) ili iz bertolet soli KClO3:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2KlO3 = 2Kl + O2
Prilikom proizvodnje kisika iz soli bertolita mora biti prisutan katalizator koji ubrzava reakciju - mangan dioksid. Katalizator ubrzava razlaganje i čini ga ujednačenijim. Može i bez katalizatora

Rice. 41. Uređaj za proizvodnju kiseonika laboratorijskom metodom iz kalijum permanganata. 1 - kalijum permanganat; 2 - kiseonik; 3 - vata; 4 - cilindar - zbirka.

može doći do eksplozije ako se Bertholetova sol uzima u velikim količinama, a posebno ako je kontaminirana organskim tvarima.
Kisik se dobija i iz vodikovog peroksida u prisustvu katalizatora - mangan dioksida MnO2 prema jednačini:
2H2O2[MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. Zašto se MnO2 dodaje tokom razgradnje Bertoletove soli?
18. Kiseonik koji nastaje tokom razgradnje KMnO4 može se sakupljati iznad vode. Odrazite ovo na dijagramu uređaja.
19. Ponekad, ako manganov dioksid nije dostupan u laboratoriji, malo ostatka nakon kalcinacije kalijum permanganata se dodaje umjesto bertholtol soli. Zašto je takva zamjena moguća?
20. Koja zapremina kiseonika će se osloboditi pri razgradnji 5 mola bertoletove soli?

Kiseonik se takođe može dobiti razgradnjom nitrata kada se zagreju iznad tačke topljenja:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
U industriji se kiseonik uglavnom dobija iz tečnog vazduha. Vazduh, pretvoren u tečno stanje, podleže isparavanju. Prvo, ispari (tačka ključanja je 195,8°), a kiseonik ostaje (tačka ključanja je -183°). Na ovaj način se kisik dobiva u gotovo čistom obliku.
Ponekad, ako je dostupna jeftina struja, kisik se dobiva elektrolizom vode:
H2O ⇄ H + + OH —
N + + e— → N 0
na katodi
2OH — — e— → H2O + O; 2O = O2
na anodi

■ 21. Navedite vam poznate laboratorijske i industrijske metode za proizvodnju kiseonika. Zapišite ih u svoju bilježnicu, prateći svaku metodu jednadžbom reakcije.
22. Da li se reakcije koriste za proizvodnju redoks kisika? Dajte obrazložen odgovor.
23. Uzeto je 10 g sljedećih supstanci; kalijum permanganat, bertolet so, kalijum nitrat. U kom slučaju će biti moguće dobiti najveći volumen kiseonika?
24. 1 g uglja je spaljen u kiseoniku dobijenom zagrevanjem 20 g kalijum permanganata. Koliki je postotak permanganata razložen?

Kiseonik je najzastupljeniji element u prirodi. Široko se koristi u medicini, hemiji, industriji itd. (Sl. 42).

Rice. 42. Upotreba kiseonika.

Piloti na velikim visinama, ljudi koji rade u atmosferi štetnih gasova i oni koji se bave podzemnim i podvodnim radovima koriste uređaje za kiseonik (Sl. 43).

U slučajevima kada je to teško zbog određene bolesti, osobi se daje čisti kiseonik za disanje iz vrećice sa kiseonikom ili se stavlja u šator za kiseonik.
Trenutno se zrak obogaćen kisikom ili čisti kisik široko koristi za intenziviranje metalurških procesa. Za zavarivanje i rezanje metala koriste se kisik-vodikovi i oksi-acetilenski plamenici. Impregnacijom zapaljivih materija tečnim kiseonikom: piljevinom, ugljenim prahom i sl., dobijaju se eksplozivne smeše koje se nazivaju oksilikviti.

■ 25. Nacrtajte tabelu u svoju svesku i popunite je.

Ozon O3

Kao što je već spomenuto, element kisik može formirati još jednu alotropsku modifikaciju - ozon O3. Ozon ključa na -111° i stvrdnjava se na -250°. U gasovitom stanju je plava, u tečnom stanju je plava. Ozon u vodi je mnogo veći od kiseonika: 45 zapremina ozona otopljeno je u 100 zapremina vode.

Ozon se razlikuje od kiseonika po tome što se njegova molekula sastoji od tri, a ne od dva atoma. U tom smislu, molekula kiseonika je mnogo stabilnija od molekule ozona. Ozon se lako razgrađuje prema jednačini:
O3 = O2 + [O]

Oslobađanje atomskog kiseonika tokom razgradnje ozona čini ga mnogo jačim oksidacionim agensom od kiseonika. Ozon ima svjež miris („ozon“ u prijevodu znači „miris“). U prirodi nastaje pod uticajem tihog električnog pražnjenja iu borovim šumama. Pacijentima sa plućnim oboljenjima savjetuje se da više vremena provode u borovim šumama. Međutim, produženo izlaganje atmosferi visoko obogaćenoj ozonom može imati toksični učinak na tijelo. Trovanje je praćeno vrtoglavicom, mučninom i krvarenjem iz nosa. Kod hroničnog trovanja može doći do bolesti srca.
U laboratoriji se ozon dobija iz kiseonika u ozonizatorima (slika 44). Kiseonik se propušta u staklenu cijev 1, omotanu sa vanjske strane žicom 2. Žica 3 prolazi unutar cijevi Obje ove žice su povezane na polove izvora struje koji stvara visok napon na naznačenim elektrodama. Između elektroda dolazi do tihog električnog pražnjenja, što rezultira stvaranjem ozona iz kisika.

Slika 44; Ozonizator. 1 - staklena posuda; 2 - vanjski namotaj; 3 - žica unutar cijevi; 4 - rastvor kalijum jodida sa skrobom

3O2 = 2O3
Ozon je veoma jak oksidant. Reaguje mnogo energičnije od kiseonika, i generalno je mnogo aktivniji od kiseonika. Na primjer, za razliku od kisika, može istisnuti jodid vodik ili jodidne soli:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

U atmosferi ima vrlo malo ozona (oko milioniti dio procenta), ali ima značajnu ulogu u apsorpciji ultraljubičastih zraka sunca, zbog čega u manjim količinama dospiju na zemlju i nemaju štetan utjecaj na život. organizmi.
Ozon se koristi u malim količinama uglavnom za klimatizaciju, a takođe i u hemiji.

■ 26. Šta su alotropske modifikacije?
27. Zašto jod-škrobni papir poplavi pod uticajem ozona? Dajte obrazložen odgovor.
28. Zašto je molekul kiseonika mnogo stabilniji od molekula ozona? Obrazložite svoj odgovor u smislu intramolekularne strukture.
29. Kako objasniti zašto ozon ispoljava jači oksidacijski efekat od kiseonika?

Članak na temu Fizička svojstva kiseonika

Zašto je kiseonik oksidaciono sredstvo U opštim karakteristikama ove podgrupe primećuje se da svi atomi njegovih elemenata u spoljašnjem sloju imaju šest elektrona,...

Analiza KISENIKA O, Kvalitativna reakcija na kiseonik Indigo karmin Indigo-5,5′-disulfonska kiselina dinatrijumova so C16H8O8N2Na2S2, MW 466,36 Plavi kristali (prah); slabo rastvorljiv u vodi. Lako...

PROVJERA ISPUNJENOSTI ZADATAKA I ODGOVORA NA PITANJA 2. Sličnost je u tome što oba pripadaju broju p-elemenata i...

Struktura vanjske ljuske: 1 s 2 2s 2 2r 4, što sugerira da je kisiku lakše spojiti 2 elektrona na sebe prije nego što ispuni vanjski nivo nego da ga preda. Stoga je kisik oksidacijski agens.

Izotopi kiseonika.

Postoje 3 stabilna oblika kiseonik: 16 Oh, 17 Oh i 18 Oh,čiji je prosječni sadržaj 99,759%, 0,037% i 0,204% od ukupnog broja atoma.

Najčešće 16 O, budući da je najlakši (sastoji se od 8 protona i 8 elektrona), što ga čini vrlo stabilnim.

Fizička svojstva kiseonika.

Metode za dobijanje kiseonika.

Postoje 4 načina za primanje kiseonik:

1. Elektroliza vode.

2. Industrijska metoda: destilacija mešavine vazduha (kiseonik, kao teži element, ostaje u smeši, a azot isparava)

3. Laboratorijske metode za razgradnju oksida, peroksida, soli:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2,

2BaO 2 = 2BaO + O 2,

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2.

4. Od peroksida (koristi se u svemiru za regeneraciju O2 iz ugljičnog dioksida):

2 K2O2+2CO2 = 2K2CO3+O2.

Hemijska svojstva kiseonika.

Reaguje sa metalima već na sobnoj temperaturi:

2Ca + O 2 = 2CaO,

2Mg +O 2 = 2MgO,

Sa nemetalima (kada se zagrije):

S + O 2 = SO 2 (T=250°S),

C + O 2 = CO 2 (T=700°C),

O2 stupa u interakciju sa kompleksnim jedinjenjima:

2NO + O 2 = 2NO 2,

2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O,

Pronalaženje kiseonika u prirodi.

Kiseonik- najčešći hemijski element. Vezani kiseonik čini oko 6/7 mase Zemljine vodene ljuske - hidrosfere (85,82% mase), skoro polovinu litosfere (47% mase), i to samo u atmosferi, gde je kiseonik u slobodnom državi, da li zauzima drugo mjesto (23,15% po masi) nakon azota.

Kiseonik stvara veliki broj minerala: silikate, kvarc, okside gvožđa, karbonate, sulfate, nitrate. Dio je ćelija živih organizama, sudjeluje u procesima disanja, difuzije, protoka krvi, reakcijama oksidacije i redukcije.

Kiseonik je glavna komponenta fotosinteze.