Apakah oksigen merupakan zat pengoksidasi? "Oksigen: makna, produksi, sifat fisik dan kimia, penerapan"

• Sebutan - O (Oksigen);
• nama latinnya adalah oksigenium;
• Periode - II;
• Grup - 16 (VIa);
• Massa atom - 15,9994;
• Nomor atom - 8;
• Jari-jari atom = 60 sore;
• Jari-jari kovalen = 73 pm;
• Distribusi elektron - 1s 2 2s 2 2p 4 ;
• suhu leleh = -218,4°C;
• titik didih = -182,96°C;
• Keelektronegatifan (menurut Pauling/menurut Alpred dan Rochow) = 3,44/3,50;
• Keadaan oksidasi: +2; +1; 12 ; 0; - 13 ; - 12 ; -1; -2;
• Massa jenis (no.) = 1,42897 g/cm3;
• Volume molar = 14,0 cm 3 /mol.

Oksigen (“penghasil asam”) ditemukan pada tahun 1774 oleh J. Priestley. Ini adalah unsur kimia paling umum di Bumi - fraksi massa oksigen di kerak bumi adalah 47,2%. Di udara atmosfer, proporsi oksigen adalah 21%, yang berhubungan dengan aktivitas tumbuhan hijau.

Oksigen merupakan bagian dari banyak senyawa anorganik dan organik. Oksigen diperlukan untuk kehidupan semua organisme hidup yang terorganisir: manusia, hewan, burung, ikan. Oksigen membentuk 50 hingga 85% massa jaringan hewan dan tumbuhan.

Tiga isotop oksigen stabil diketahui: 16 O, 17 O, 18 O.

Dalam keadaan bebas, oksigen ada dalam dua modifikasi alotropik: O 2 - oksigen; O 3 - ozon.

Beras. Struktur atom oksigen.

Sebuah atom oksigen mengandung 8 elektron: 2 elektron berada di orbital s bagian dalam dan 6 elektron lagi di tingkat energi terluar - 2 (berpasangan) di sublevel s dan 4 (dua berpasangan dan dua tidak berpasangan) di sublevel p (lihat Struktur elektronik dari atom).

Karena dua elektron p yang tidak berpasangan pada tingkat terluar, oksigen membentuk dua ikatan kovalen, menerima dua elektron dan menunjukkan bilangan oksidasi -2 (H 2 O, CaO, H 2 SO 4).

Dalam senyawa dengan ikatan oksigen O-O, atom oksigen menunjukkan bilangan oksidasi -1 (H 2 O 2).

Dengan fluor yang lebih elektronegatif, oksigen melepaskan elektron valensinya, menunjukkan keadaan oksidasi +2 (OF 2).

O2

Molekul oksigen diatomik dibentuk oleh ikatan rangkap dua atom oksigen. Oleh karena itu, oksigen molekuler merupakan senyawa yang stabil dalam kondisi normal.

Energi disosiasi molekul oksigen kira-kira 2 kali lebih rendah dibandingkan molekul nitrogen (lihat Banyaknya ikatan kovalen), oleh karena itu oksigen memiliki reaktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan nitrogen (tetapi jauh lebih sedikit dibandingkan dengan, misalnya, fluor).

Reaktivitas oksigen meningkat seiring dengan pemanasan. Oksigen bereaksi dengan semua unsur kecuali gas mulia. Karena elektronegativitasnya yang tinggi (lihat Apa itu elektronegativitas) dalam senyawa kimia (dengan pengecualian fluor), oksigen bertindak sebagai zat pengoksidasi dengan derajat -2 (hanya fluor yang mengoksidasi oksigen membentuk oksigen difluorida OF 2).

Sifat gas oksigen:

• gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa;
• dalam bentuk cair atau padat, oksigen berwarna biru;
• cukup larut dalam air: fraksi massa oksigen pada 20°C adalah 0,004%.

Sifat kimia oksigen

Dalam semua reaksi, oksigen berperan sebagai zat pengoksidasi, bergabung dengan semua unsur (kecuali helium, argon, dan neon) melalui interaksi langsung (kecuali logam fluor, klor, emas, dan platina).

Dengan logam dan nonlogam (zat sederhana), oksigen membentuk oksida:

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

Ketika logam alkali natrium dan kalium dioksidasi, peroksida terbentuk:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

Hampir semua reaksi yang melibatkan oksigen bersifat eksotermik, namun ada pengecualian:

N 2 +O 2 ↔ 2NO-Q

Banyak zat bereaksi dengan oksigen dengan pelepasan panas dan cahaya yang besar, proses ini disebut pembakaran.

Reaksi pembakaran:

• pembakaran amonia di udara membentuk air dan nitrogen: 4NH 3 +3O 2 = 2N 2 +6H 2 O
• oksidasi katalitik amonia: 4NH 3 +5O 2 = 2NO+6H 2 O
• pembakaran hidrogen sulfida dalam oksigen berlebih: 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O
• dengan kekurangan oksigen, hidrogen sulfida perlahan teroksidasi menjadi belerang bebas: 2H 2 S+O 2 = 2S+2H 2 O
• pembakaran zat organik dalam oksigen dengan pembentukan air dan karbon dioksida: CH 4 +2O 2 → CO 2 +2H 2 O C 2 H 5 OH+3O 2 → 2CO 2 +3H 2 O
• selama pembakaran zat organik yang mengandung nitrogen, selain karbon dioksida dan air, nitrogen bebas dilepaskan: 4CH 3 NH 5 +9O 2 → 4CO 2 +2N 2 +10H 2 O

Banyak zat (alkohol, aldehida, asam) diperoleh melalui oksidasi terkontrol zat organik. Selain itu, banyak proses alami, seperti respirasi atau pembusukan, pada dasarnya merupakan reaksi oksidatif zat organik.

Zat pengoksidasi yang lebih kuat daripada oksigen adalah ozon, yang mampu mengoksidasi kalium iodida menjadi ion bebas - reaksi ini digunakan untuk penentuan ozon secara kualitatif dan kuantitatif: O 3 +2KI+H 2 O = I 2 ↓+2KOH+O 2

Memperoleh dan menggunakan oksigen

Oksigen banyak digunakan dalam industri dan kedokteran:

• dalam metalurgi, oksigen digunakan dalam peleburan baja (besi cor);
• dalam industri kimia, oksigen dibutuhkan untuk produksi asam (sulfat dan nitrat), metanol, asetilena, aldehida;
• dalam industri luar angkasa, oksigen digunakan sebagai oksidator bahan bakar roket;
• dalam pengobatan, oksigen digunakan dalam alat bantu pernapasan;
• Di alam, oksigen memainkan peran yang sangat penting - dalam proses oksidasi karbohidrat, lemak dan protein, energi yang diperlukan organisme hidup dilepaskan.

Metode memperoleh oksigen:

• industri cara:
  • pencairan udara, diikuti dengan pemisahan campuran cair gas menjadi komponen-komponennya;
  • elektrolisis air:
    2H 2 O = 2H 2 + O 2.
• laboratorium metode (penguraian garam saat dipanaskan):
  • kalium permanganat:
    2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2;
  • Garam Berthollet:
    2KClO 3 = 2KCl + 3O 2.
• dekomposisi termal nitrat logam alkali:
  2NaNO 3 = 2NaNO 2 +O 2
• dekomposisi katalitik hidrogen peroksida (katalis MnO 2):
  2H 2 O 2 = 2H 2 O+O 2;
• interaksi karbon dioksida peroksida dengan peroksida logam alkali:
  2CO 2 +2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 +O 2.

>>

Sifat kimia oksigen. Oksida

Paragraf ini berbicara tentang:

> tentang reaksi oksigen dengan zat sederhana dan kompleks;
> tentang reaksi majemuk;
> tentang senyawa yang disebut oksida.

Sifat kimia setiap zat diwujudkan dalam reaksi kimia dengan partisipasinya.

Oksigen adalah salah satu non-logam paling aktif. Namun dalam kondisi normal ia bereaksi dengan sedikit zat. Reaktivitasnya meningkat secara signifikan dengan meningkatnya suhu.

Reaksi oksigen dengan zat sederhana.

Oksigen bereaksi, sebagai suatu peraturan, ketika dipanaskan, dengan sebagian besar non-logam dan hampir semua logam.

Reaksi dengan batubara (karbon). Diketahui bahwa batu bara yang dipanaskan di udara hingga suhu tinggi akan terbakar. Hal ini menunjukkan adanya reaksi kimia suatu zat dengan oksigen. Panas yang dilepaskan selama proses ini digunakan, misalnya, untuk menghangatkan rumah di daerah pedesaan.

Produk utama pembakaran batu bara adalah karbon dioksida. Miliknya rumus kimia- CO 2 . Batubara merupakan campuran dari banyak zat. Fraksi massa karbon di dalamnya melebihi 80%. Dengan asumsi bahwa batubara hanya terdiri dari atom karbon, kita tulis persamaan kimianya:

T
C + O 2 = CO 2.

Karbon membentuk zat sederhana - grafit dan berlian. Mereka memiliki nama yang umum - karbon - dan bereaksi dengan oksigen ketika dipanaskan sesuai dengan persamaan kimia 1.

Reaksi yang terbentuknya suatu zat dari beberapa zat disebut reaksi senyawa.

Reaksi dengan belerang.

Transformasi kimia ini terjadi ketika semua orang menyalakan korek api; belerang adalah bagian dari kepalanya. Di laboratorium, reaksi belerang dengan oksigen dilakukan dalam lemari asam. Sejumlah kecil belerang (bubuk atau kristal berwarna kuning muda) dipanaskan dalam sendok besi. Zat mula-mula meleleh, kemudian terbakar akibat interaksi dengan oksigen di udara dan terbakar dengan nyala api biru yang nyaris tak terlihat (Gbr. 56, b). Ada bau menyengat dari produk reaksi - sulfur dioksida (kita mencium bau ini saat korek api menyala). Rumus kimia sulfur dioksida adalah SO 2, dan persamaan reaksinya adalah
T
S + O 2 = JADI 2.

Beras. 56. Belerang (a) dan pembakarannya di udara (b) dan oksigen (c)

1 Jika oksigen tidak mencukupi, senyawa Karbon lain terbentuk dengan Oksigen- karbon monoksida
T
BERSAMA: 2C + O 2 = 2CO.

Beras. 57. Fosfor merah (a) dan pembakarannya di udara (b) dan oksigen (c)

Jika sesendok belerang yang terbakar ditempatkan dalam bejana berisi oksigen, maka belerang akan terbakar dengan nyala api yang lebih terang daripada di udara (Gbr. 56, c). Hal ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa terdapat lebih banyak molekul O2 dalam oksigen murni daripada di udara.

Reaksi dengan fosfor. Fosfor, seperti belerang, terbakar lebih hebat di oksigen daripada di udara (Gbr. 57). Produk reaksinya adalah padatan putih - fosfor(\/) oksida (partikel kecilnya membentuk asap):
T
P + O 2 -> P 2 0 5 .

Ubah diagram reaksi menjadi persamaan kimia.

Reaksi dengan magnesium.

Sebelumnya reaksi ini digunakan fotografer untuk menciptakan pencahayaan terang (“lampu kilat magnesium”) saat mengambil foto. Di laboratorium kimia, percobaan terkait dilakukan sebagai berikut. Dengan menggunakan pinset logam, ambil strip magnesium dan bakar di udara. Magnesium terbakar dengan nyala api putih yang menyilaukan (Gbr. 58, b); Anda tidak dapat melihatnya! Reaksi menghasilkan padatan putih. Ini adalah senyawa Magnesium dengan Oksigen; namanya magnesium oksida.

Beras. 58. Magnesium (a) dan pembakarannya di udara (b)

Tuliskan persamaan reaksi magnesium dengan oksigen.

Reaksi oksigen dengan zat kompleks. Oksigen dapat berinteraksi dengan beberapa senyawa yang mengandung oksigen. Misalnya, karbon monoksida CO terbakar di udara membentuk karbon dioksida:

T
2CO + O 2 = 2C0 2.

Kita melakukan banyak reaksi oksigen dengan zat kompleks dalam kehidupan sehari-hari, membakar gas alam (metana), alkohol, kayu, kertas, minyak tanah, dll. Ketika dibakar, karbon dioksida dan uap air terbentuk:
T
CH 4 + 20 2 = CO 2 + 2H 2 O;
metana
T
C 2 H 5 OH + 30 2 = 2C0 2 + 3H 2 O.
alkohol

Oksida.

Produk dari semua reaksi yang dibahas dalam paragraf ini adalah senyawa biner unsur dengan Oksigen.

Senyawa yang dibentuk oleh dua unsur, salah satunya adalah Oksigen, disebut oksida.

Rumus umum oksida adalah EnOm.

Setiap oksida memiliki nama kimianya, dan beberapa juga memiliki nama tradisional atau sepele (Tabel 4). Nama kimia oksida terdiri dari dua kata. Kata pertama adalah nama unsur yang bersesuaian, dan kata kedua adalah kata “oksida”. Jika suatu unsur mempunyai valensi variabel, ia dapat membentuk beberapa oksida. Nama mereka harus berbeda. Untuk melakukan ini, setelah nama unsur, tunjukkan (tanpa lekukan) dalam angka Romawi dalam tanda kurung nilai valensinya dalam oksida. Contoh nama senyawa tersebut adalah tembaga(II) oksida (diucapkan tembaga-dua-oksida).

Tabel 4

1 Istilah ini berasal dari kata latin sepele - biasa.

kesimpulan

Oksigen adalah zat yang aktif secara kimia. Ia berinteraksi dengan sebagian besar zat sederhana serta zat kompleks. Produk dari reaksi tersebut adalah senyawa unsur dengan Oksigen - oksida.

Reaksi yang terbentuknya suatu zat dari beberapa zat disebut reaksi senyawa.

?
135. Apa perbedaan reaksi senyawa dan dekomposisi?

136. Ubah skema reaksi menjadi persamaan kimia:

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

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

137. Pilih dari rumus berikut yang sesuai dengan oksida:

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

138. Berikan nama kimia pada oksida dengan rumus sebagai berikut:

TIDAK, Ti 2 O 3, Cu 2 O, MnO 2, CI 2 O 7, V 2 O 5, CrO 3.

Perlu diketahui bahwa unsur-unsur yang membentuk oksida ini memiliki valensi yang bervariasi.

139. Tuliskan rumus: a) timbal(I\/) oksida; b) kromium(III) oksida;
c) klor(I) oksida; d) nitrogen(I\/) oksida; e) osmium(\/III) oksida.

140. Lengkapi rumus zat sederhana pada skema reaksi dan buatlah persamaan kimia:

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

b) TIDAK + ... -> TIDAK 2; ... + ... -> Sebagai 2 HAI 3 ; Mn 2 O 3 + ... -> MnO 2.

141. Tuliskan persamaan reaksi yang dapat digunakan untuk melakukan “rantai” transformasi berikut, yaitu mendapatkan zat kedua dari zat pertama, dan sepertiga dari zat kedua:

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

142.. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi ketika aseton (CH 3) 2 CO dan eter (C 2 H 5) 2 O terbakar di udara. Produk dari setiap reaksi adalah karbon dioksida dan air.

143. Fraksi massa Oksigen dalam oksida EO 2 adalah 26%. Identifikasi elemen E.

144. Dua labu berisi oksigen. Setelah ditutup, kelebihan magnesium dibakar di satu labu, dan kelebihan belerang di labu lainnya. Di dalam labu manakah terbentuk ruang hampa? Jelaskan jawabanmu.

Popel P.P., Kryklya L.S., Kimia: Pidruch. untuk kelas 7. zagalnosvit. navigasi. penutupan - K.: VC "Academy", 2008. - 136 hal.: sakit.

Oksigen adalah unsur kimia paling melimpah di planet ini. Fraksi massanya di kerak bumi adalah 47,3%, fraksi volumenya di atmosfer 20,95%, dan fraksi massanya pada organisme hidup sekitar 65%. Apa gas ini, dan apa sifat fisik dan kimia yang dimiliki oksigen?

Oksigen: informasi umum

Oksigen merupakan zat bukan logam yang dalam kondisi normal tidak memiliki warna, rasa atau bau.

Beras. 1. Rumus oksigen.

Di hampir semua senyawa, kecuali senyawa dengan fluor dan peroksida, ia menunjukkan valensi II yang konstan dan bilangan oksidasi -2. Atom oksigen tidak memiliki keadaan tereksitasi, karena tidak ada orbital bebas di tingkat terluar kedua. Sebagai zat sederhana, oksigen ada dalam bentuk dua modifikasi alotropik - gas oksigen O 2 dan ozon O 3.

Dalam kondisi tertentu, oksigen bisa berbentuk cair atau padat. Berbeda dengan gas, warnanya: cairan berwarna biru muda, dan oksigen padat berwarna biru muda.

Beras. 2. Oksigen padat.

Oksigen dalam industri diperoleh dengan mencairkan udara, diikuti dengan pemisahan nitrogen karena penguapannya (ada perbedaan titik didih: -183 derajat untuk oksigen cair dan -196 derajat untuk nitrogen cair).

Sifat kimia interaksi oksigen

Oksigen adalah non-logam aktif. Oksigen mampu bereaksi dengan semua unsur kecuali neon, helium, dan argon. Biasanya reaksi gas ini dengan zat lain bersifat eksotermik. Proses oksidasi yang terjadi dengan pelepasan energi berupa panas dan cahaya secara simultan disebut pembakaran. Penggunaan senyawa organik, khususnya alkana, sebagai bahan bakar sangatlah penting, karena reaksi pembakaran radikal bebas melepaskan sejumlah besar panas:

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

Oksigen biasanya bereaksi dengan nonlogam ketika dipanaskan, membentuk oksida. Jadi, reaksi dengan nitrogen hanya dimulai pada suhu di atas 1200 derajat atau dalam pelepasan listrik:

Oksigen juga bereaksi dengan logam:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (sebagai hasil reaksi terbentuk senyawa - oksida besi)

Di alam, terdapat zat pengoksidasi yang lebih kuat dari oksigen, yaitu ozon. Ia mampu mengoksidasi emas dan platinum. Dalam kondisi alami, ozon terbentuk dari oksigen atmosfer selama pelepasan petir, dan di laboratorium - dengan melewatkan pelepasan listrik melalui oksigen: 3O 2 = 2O 3 – 285 kJ (reaksi endotermik)

Beras. 3. Ozon.

Senyawa oksigen yang paling signifikan adalah air. Sekitar 71% permukaan bumi ditempati oleh air. Molekul air sudut bersifat polar, masing-masing membentuk empat ikatan hidrogen: dua sebagai donor proton dan dua sebagai akseptor proton. Asosiasi (H 2 O)x terbentuk, di mana x bervariasi dari 2 hingga 5. Dimer (H 2 O)2 terdapat dalam uap air, dan dalam fase terkondensasi sebuah molekul air dapat berada dalam lingkungan tetrahedral dari empat molekul lainnya. jika molekul air tidak terikat, maka titik didihnya bukan 100 derajat, tetapi sekitar 80 derajat.

Apa yang telah kita pelajari?

Oksigen merupakan oksidator kuat dan nonlogam aktif, sehingga pembelajarannya dimulai pada kelas 8. Ini adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, tetapi dalam kondisi tertentu ia juga dapat berada dalam bentuk cair dan padat. Ia bereaksi dengan logam dan non-logam untuk membentuk oksida, dan juga bereaksi dengan sebagian besar zat sederhana.

Uji topiknya

Evaluasi laporan

Penilaian rata-rata: 4.5. Total peringkat yang diterima: 205.

Unsur-unsur terletak pada subkelompok utama golongan VI sistem periodik unsur D. I. Mendeleev.

Pemeriksaan terhadap struktur atom unsur-unsur subkelompok utama golongan VI menunjukkan bahwa semuanya memiliki struktur enam elektron pada lapisan terluar (Tabel 13) dan, oleh karena itu, memiliki nilai elektronegativitas yang relatif tinggi. , memiliki keelektronegatifan terbesar, dan paling kecil, yang dijelaskan oleh perubahan jari-jari atom. Tempat khusus oksigen dalam kelompok ini ditekankan oleh fakta bahwa telurium dapat langsung bergabung dengan oksigen, tetapi tidak dapat bergabung satu sama lain.

Unsur-unsur golongan oksigen juga termasuk dalam golongan tersebut R-elemen, karena sedang diselesaikan R-kerang. Untuk semua unsur dalam keluarga, kecuali oksigen itu sendiri, 6 elektron pada lapisan terluar merupakan elektron valensi.
Dalam reaksi redoks, unsur-unsur golongan oksigen sering kali menunjukkan sifat pengoksidasi. Sifat pengoksidasi paling kuat diekspresikan dalam oksigen.
Semua unsur dari subkelompok utama golongan VI dicirikan oleh bilangan oksidasi negatif -2. Namun, untuk belerang, selenium dan telurium, bilangan oksidasi positif juga dimungkinkan (maksimum +6).
Molekul oksigen, seperti gas sederhana lainnya, bersifat diatomik, dibangun berdasarkan jenis ikatan kovalen yang terbentuk melalui dua pasangan elektron. Oleh karena itu, oksigen bersifat divalen ketika membentuk oksigen sederhana.
Belerang adalah zat padat. Molekul tersebut mengandung 8 atom belerang (S8), tetapi mereka terhubung dalam semacam cincin, di mana setiap atom belerang hanya terhubung ke dua atom tetangga melalui ikatan kovalen.

Jadi, setiap atom belerang, yang memiliki satu pasangan elektron yang sama dengan dua atom tetangganya, bersifat divalen. Molekul serupa membentuk selenium (Se8) dan telurium (Te8).

■ 1. Tulislah cerita tentang golongan oksigen menurut rencana berikut: a) kedudukannya dalam tabel periodik; b) muatan inti dan. jumlah neutron dalam inti; c) konfigurasi elektronik; d) struktur kisi kristal; e) kemungkinan bilangan oksidasi oksigen dan semua unsur lain dari golongan ini.
2. Apa persamaan dan perbedaan struktur atom dan konfigurasi elektron atom-atom unsur subgolongan utama golongan VI dan VII?
3. Berapa jumlah elektron valensi yang dimiliki unsur-unsur subkelompok utama golongan VI?
4. Bagaimana seharusnya unsur-unsur subkelompok utama golongan VI berperilaku dalam reaksi redoks?
5. Unsur manakah dari subkelompok utama golongan VI yang paling elektronegatif?

Ketika mempertimbangkan unsur-unsur subkelompok utama golongan VI, pertama-tama kita menjumpai fenomena alotropi. Unsur yang sama dalam keadaan bebas dapat membentuk dua atau lebih zat sederhana. Fenomena ini disebut alotropi, dan fenomena itu sendiri disebut modifikasi alotropik.

Tulis kata-kata ini di buku catatan Anda.

Misalnya, unsur oksigen mampu membentuk dua unsur sederhana - oksigen dan ozon.
Rumus oksigen sederhana O2, rumus zat sederhana ozon O3. Molekulnya dibangun secara berbeda:

Oksigen dan ozon merupakan modifikasi alotropik dari unsur oksigen.
Belerang juga dapat membentuk beberapa alotrop (modifikasi). Belerang ortorombik (oktahedral), plastis, dan monoklinik telah diketahui. Selenium dan telurium juga membentuk beberapa alotrop. Perlu dicatat bahwa fenomena alotropi merupakan karakteristik banyak unsur. Kami akan mempertimbangkan perbedaan sifat-sifat modifikasi alotropik yang berbeda ketika mempelajari unsur-unsur.

■ 6. Apa perbedaan antara struktur molekul oksigen dan struktur molekul ozon?

7. Jenis ikatan apa yang terdapat pada molekul oksigen dan ozon?

Oksigen. Sifat fisik, efek fisiologis, pentingnya oksigen di alam

Oksigen merupakan unsur paling ringan dari subkelompok utama golongan VI. Berat atom oksigen adalah 15,994. 31.988. Atom oksigen memiliki jari-jari terkecil dari unsur-unsur subkelompok ini (0,6 Å). Konfigurasi elektronik atom oksigen: ls 2 2s 2 2p 4.

Distribusi elektron pada orbital lapisan kedua menunjukkan bahwa oksigen memiliki dua elektron tidak berpasangan pada orbital p-nya, yang dapat dengan mudah digunakan untuk membentuk ikatan kimia antar atom. Keadaan oksidasi karakteristik oksigen.
Oksigen adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ia lebih berat dari udara, pada suhu -183° berubah menjadi cairan biru, dan pada suhu -219° membeku.

Kepadatan oksigen adalah 1,43 g/l. Oksigen sulit larut dalam air: 3 volume oksigen larut dalam 100 volume air pada 0°C. Oleh karena itu, oksigen dapat disimpan dalam gasometer (Gbr. 34) - alat untuk menyimpan gas yang tidak larut dan sedikit larut dalam air. Paling sering, oksigen disimpan dalam gasometer.
Gasometer terdiri dari dua bagian utama: bejana 1 yang berfungsi untuk menyimpan gas, dan corong besar 2 dengan keran dan tabung panjang yang mencapai hampir sampai ke dasar bejana 1 dan berfungsi untuk mensuplai air ke alat tersebut. Bejana 1 mempunyai tiga tabung: corong 2 dengan sumbat dimasukkan ke dalam tabung 3 dengan permukaan bagian dalam yang ditanahkan ke dalam tabung saluran keluar gas yang dilengkapi dengan sumbat dimasukkan ke dalam tabung 4; tabung 5 di bagian bawah berfungsi untuk mengeluarkan air dari perangkat saat mengisi dan mengeluarkannya. Dalam gasometer bermuatan, bejana 1 diisi dengan oksigen. Di bagian bawah bejana terdapat tempat ujung tabung corong 2 diturunkan.

Beras. 34.
1 - kapal penyimpanan gas; 2 - corong untuk suplai air; 3 - tabung dengan permukaan tanah; 4 - tabung untuk mengeluarkan gas; 5 - tabung untuk mengeluarkan air saat mengisi daya perangkat.

Jika Anda perlu mengambil oksigen dari gasometer, buka dulu keran corong dan tekan sedikit oksigen di dalam gasometer. Kemudian buka katup pada pipa saluran keluar gas, tempat keluarnya oksigen, digantikan oleh air.

Dalam industri, oksigen disimpan dalam silinder baja dalam keadaan terkompresi (Gbr. 35, a), atau dalam bentuk cair dalam “tangki” oksigen (Gbr. 36).

Beras. 35. Balon oksigen

Tuliskan dari teks nama alat yang dimaksudkan untuk menyimpan oksigen.
Oksigen adalah unsur yang paling umum. Ia menyumbang hampir 50% dari berat seluruh kerak bumi (Gbr. 37). Tubuh manusia mengandung 65% oksigen, yang merupakan bagian dari berbagai zat organik yang membentuk jaringan dan organ. Air mengandung sekitar 89% oksigen. Di atmosfer, oksigen menyumbang 23% berat dan 21% volume. Oksigen merupakan bagian dari berbagai macam batuan (misalnya batu kapur, kapur, marmer CaCO3, pasir SiO2), bijih berbagai logam (bijih besi magnet Fe3O4, bijih besi coklat 2Fe2O3 nH2O, bijih besi merah Fe2O3, bauksit Al2O3 nH2O, dll. .) . Oksigen adalah bagian dari sebagian besar zat organik.

Signifikansi fisiologis oksigen sangat besar. Ini adalah satu-satunya gas yang dapat digunakan organisme hidup untuk bernafas. Kekurangan oksigen menyebabkan terhentinya proses kehidupan dan kematian tubuh. Tanpa oksigen, seseorang hanya dapat hidup beberapa menit saja. Saat bernafas, oksigen diserap, yang mengambil bagian dalam proses redoks yang terjadi di dalam tubuh, dan produk oksidasi zat organik - karbon dioksida dan zat lainnya dilepaskan. Organisme hidup terestrial dan akuatik menghirup oksigen: organisme terestrial - dengan oksigen atmosfer bebas, dan organisme akuatik - dengan oksigen terlarut dalam air.
Di alam, terjadi semacam siklus oksigen. Oksigen dari atmosfer diserap oleh hewan, tumbuhan, manusia, dan digunakan untuk proses pembakaran bahan bakar, pembusukan dan proses oksidatif lainnya. Karbon dioksida dan air yang terbentuk selama proses oksidasi dikonsumsi oleh tumbuhan hijau, di mana dengan bantuan klorofil daun dan energi matahari, proses fotosintesis dilakukan, yaitu sintesis zat organik dari karbon dioksida dan air, disertai dengan pelepasan oksigen.
Untuk menyediakan oksigen bagi satu orang, diperlukan tajuk dua pohon besar. Tumbuhan hijau menjaga komposisi atmosfer tetap konstan.

■ 8. Apa pentingnya oksigen dalam kehidupan makhluk hidup?
9. Bagaimana pasokan oksigen di atmosfer terisi kembali?

Sifat kimia oksigen

Oksigen bebas, ketika bereaksi dengan zat sederhana dan kompleks, biasanya berperilaku seperti ini.

Beras. 37.

Bilangan oksidasi yang diperolehnya dalam hal ini selalu -2. Banyak unsur yang berinteraksi langsung dengan oksigen, kecuali logam mulia, unsur dengan nilai keelektronegatifan mendekati oksigen (), dan unsur inert.
Akibatnya terbentuk senyawa oksigen dengan zat sederhana dan kompleks. Banyak yang terbakar dalam oksigen, meskipun di udara mereka tidak terbakar atau terbakar sangat lemah. terbakar dalam oksigen dengan nyala kuning cerah; ini menghasilkan natrium peroksida (Gbr. 38):
2Na + O2 =Na2O2,
Belerang terbakar dalam oksigen dengan nyala api biru terang membentuk belerang dioksida:
S + O2 = SO2
Arang hampir tidak membara di udara, tetapi dalam oksigen menjadi sangat panas dan terbakar membentuk karbon dioksida (Gbr. 39):
C + O2 = CO2

Beras. 36.

Ia terbakar dalam oksigen dengan nyala api putih yang sangat terang, dan fosfor pentoksida putih padat terbentuk:
4P + 5O2 = 2P2O5
terbakar dalam oksigen, menyebarkan percikan api dan membentuk kerak besi (Gbr. 40).
Zat organik juga terbakar dalam oksigen, misalnya metana CH4, komposisi penyusun gas alam: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Pembakaran dalam oksigen murni terjadi jauh lebih intens daripada di udara, dan memungkinkan seseorang memperoleh suhu yang jauh lebih tinggi. Fenomena ini dimanfaatkan untuk mengintensifkan sejumlah proses kimia dan pembakaran bahan bakar yang lebih efisien.
Dalam proses respirasi, oksigen bergabung dengan hemoglobin dalam darah membentuk oksihemoglobin, yang merupakan senyawa yang sangat tidak stabil, mudah terurai di jaringan dengan pembentukan oksigen bebas yang mengalami oksidasi. Pembusukan juga merupakan proses oksidatif yang melibatkan oksigen.
Mereka mengenali oksigen murni dengan memasukkan serpihan yang membara ke dalam wadah di mana ia seharusnya berada. Berkedip terang - ini adalah tes oksigen berkualitas tinggi.

■ 10. Bagaimana, dengan memiliki serpihan, Anda dapat mengenali oksigen dan karbon dioksida dalam wadah yang berbeda? 11. Berapa volume oksigen yang akan digunakan untuk membakar 2 kg batubara yang mengandung 70% karbon, 5% hidrogen, 7% oksigen, dan sisanya komponen tidak mudah terbakar?

Beras. 38. Pembakaran natrium Beras. 39. Pembakaran batu bara Beras. 40. Pembakaran besi dalam oksigen.

12. Apakah 10 liter oksigen cukup untuk membakar 5 g fosfor?
13. 1 m3 campuran gas yang mengandung 40% karbon monoksida, 20% nitrogen, 30% hidrogen, dan 10% karbon dioksida dibakar dalam oksigen. Berapa banyak oksigen yang dikonsumsi?
14. Apakah mungkin untuk mengeringkan oksigen dengan melewatkannya melalui: a) asam sulfat, b) kalsium klorida, c) fosfat anhidrida, d) logam?
15. Bagaimana cara membebaskan karbon dioksida dari pengotor oksigen dan sebaliknya bagaimana cara membebaskan oksigen dari pengotor karbon dioksida?
16. 20 liter oksigen yang mengandung campuran karbon dioksida dilewatkan melalui 200 ml 0,1 N. larutan barium. Akibatnya, kation Ba 2+ diendapkan seluruhnya. Berapa banyak karbon dioksida (dalam persen) yang terkandung dalam oksigen asli?

Memperoleh oksigen

Oksigen diperoleh melalui beberapa cara. Di laboratorium, oksigen diperoleh dari zat yang mengandung oksigen yang mudah terurai, misalnya dari kalium permanganat KMnO4 (Gbr. 41) atau dari garam berthollet KClO3:
2КМnО4 = K2MnO4 + МnО2 + O2

2KlO3 = 2Kl + O2
Saat memproduksi oksigen dari garam bertolit, harus ada katalis untuk mempercepat reaksi - mangan dioksida. Katalis mempercepat dekomposisi dan membuatnya lebih seragam. Tanpa katalis, hal itu bisa terjadi

Beras. 41. Alat untuk menghasilkan oksigen dengan metode laboratorium dari kalium permanganat. 1 - kalium permanganat; 2 - oksigen; 3 - kapas; 4 - silinder - koleksi.

ledakan dapat terjadi jika garam Bertholet dikonsumsi dalam jumlah banyak dan terutama jika terkontaminasi zat organik.
Oksigen juga diperoleh dari hidrogen peroksida dengan adanya katalis - mangan dioksida MnO2 menurut persamaan:
2H2O2[MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. Mengapa MnO2 ditambahkan selama penguraian garam Berthollet?
18. Oksigen yang terbentuk selama penguraian KMnO4 dapat terkumpul di atas air. Refleksikan ini dalam diagram perangkat.
19. Kadang-kadang, jika mangan dioksida tidak tersedia di laboratorium, sedikit residu setelah kalsinasi kalium permanganat ditambahkan ke garam bertholtol. Mengapa penggantian seperti itu mungkin terjadi?
20. Berapa volume oksigen yang akan dilepaskan selama penguraian 5 mol garam Berthollet?

Oksigen juga dapat diperoleh dengan penguraian Nitrat ketika dipanaskan di atas titik leleh:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
Dalam industri, oksigen diperoleh terutama dari udara cair. Udara, yang diubah menjadi wujud cair, mengalami penguapan. Pertama, ia menguap (titik didihnya 195,8°), dan oksigen tetap ada (titik didihnya -183°). Dengan cara ini, oksigen diperoleh dalam bentuk yang hampir murni.
Terkadang, jika tersedia listrik murah, oksigen diperoleh melalui elektrolisis air:
H2O ⇄ H + + OH —
T++ e— → Н 0
di katoda
2OH — — e— → H2O + O; 2O = O2
di anoda

■ 21. Sebutkan metode laboratorium dan industri untuk memproduksi oksigen yang Anda ketahui. Tuliskan dalam buku catatan Anda, lengkapi setiap metode dengan persamaan reaksi.
22. Apakah reaksi yang digunakan untuk menghasilkan oksigen adalah redoks? Berikan jawaban yang masuk akal.
23. 10 g bahan berikut diambil; kalium permanganat, garam bertholet, kalium nitrat. Dalam hal manakah volume oksigen terbesar dapat diperoleh?
24. 1 g batubara dibakar dalam oksigen yang diperoleh dengan memanaskan 20 g kalium permanganat. Berapa persentase permanganat yang terurai?

Oksigen merupakan unsur yang paling melimpah di alam. Ini banyak digunakan dalam pengobatan, kimia, industri, dll. (Gbr. 42).

Beras. 42. Penggunaan oksigen.

Pilot di ketinggian, orang yang bekerja di atmosfer dengan gas berbahaya, dan mereka yang melakukan pekerjaan bawah tanah dan bawah air menggunakan perangkat oksigen (Gbr. 43).

Jika sulit karena penyakit tertentu, orang tersebut diberikan oksigen murni untuk bernapas dari kantong oksigen atau ditempatkan di tenda oksigen.
Saat ini, udara yang diperkaya oksigen atau oksigen murni banyak digunakan untuk mengintensifkan proses metalurgi. Obor oksigen-hidrogen dan oksi-asetilen digunakan untuk mengelas dan memotong logam. Dengan menghamili zat yang mudah terbakar dengan oksigen cair: serbuk gergaji, bubuk batu bara, dll., diperoleh campuran yang mudah meledak yang disebut oxyliquits.

■ 25. Gambarlah sebuah tabel di buku catatanmu dan isilah.

Ozon O3

Seperti telah disebutkan, unsur oksigen dapat membentuk modifikasi alotropik lain - ozon O3. Ozon mendidih pada suhu -111° dan membeku pada suhu -250°. Dalam wujud gas warnanya biru, dalam wujud cair warnanya biru. ozon dalam air jauh lebih tinggi daripada oksigen: 45 volume ozon larut dalam 100 volume air.

Ozon berbeda dari oksigen karena molekulnya terdiri dari tiga, bukan dua atom. Oleh karena itu, molekul oksigen jauh lebih stabil dibandingkan molekul ozon. Ozon mudah terurai menurut persamaan:
O3 = O2 + [O]

Pelepasan oksigen atom selama dekomposisi ozon menjadikannya zat pengoksidasi yang jauh lebih kuat daripada oksigen. Ozon mempunyai bau yang segar (“ozon” dalam terjemahannya berarti “berbau”). Di alam, ia terbentuk di bawah pengaruh aliran listrik yang tenang dan di hutan pinus. Penderita penyakit paru-paru disarankan untuk lebih banyak menghabiskan waktu di hutan pinus. Namun, kontak yang terlalu lama dengan atmosfer yang kaya ozon dapat menimbulkan efek toksik pada tubuh. Keracunan disertai pusing, mual, dan mimisan. Dengan keracunan kronis, penyakit jantung bisa terjadi.
Di laboratorium, ozon diperoleh dari oksigen dalam ozonizer (Gbr. 44). Oksigen dialirkan ke dalam tabung kaca 1 yang bagian luarnya dibungkus dengan kawat 2. Kawat 3 berjalan di dalam tabung. Kedua kabel ini dihubungkan ke kutub sumber arus yang menghasilkan tegangan tinggi pada elektroda yang ditunjukkan. Pelepasan listrik yang tenang terjadi di antara elektroda, yang menyebabkan ozon terbentuk dari oksigen.

Gambar 44; ozonator. 1 - wadah kaca; 2 - belitan luar; 3 - kawat di dalam tabung; 4 - larutan kalium iodida dengan pati

3O2 = 2O3
Ozon merupakan oksidator yang sangat kuat. Ia bereaksi jauh lebih energik daripada oksigen, dan umumnya jauh lebih aktif daripada oksigen. Misalnya, tidak seperti oksigen, ia dapat menggantikan hidrogen iodida atau garam iodida:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

Terdapat sangat sedikit ozon di atmosfer (sekitar sepersejuta persen), namun ozon berperan penting dalam menyerap sinar ultraviolet dari matahari, itulah sebabnya ozon mencapai bumi dalam jumlah yang lebih kecil dan tidak menimbulkan efek berbahaya bagi kehidupan. organisme.
Ozon digunakan dalam jumlah kecil terutama untuk pendingin udara dan juga dalam bidang kimia.

■ 26. Apa yang dimaksud dengan modifikasi alotropik?
27. Mengapa kertas pati yodium membiru karena pengaruh ozon? Berikan jawaban yang masuk akal.
28. Mengapa molekul oksigen jauh lebih stabil dibandingkan molekul ozon? Benarkan jawaban Anda dalam kaitannya dengan struktur intramolekul.
29. Bagaimana menjelaskan mengapa ozon mempunyai efek oksidasi yang lebih kuat dibandingkan oksigen?

Artikel tentang topik Sifat fisik oksigen

Mengapa Oksigen termasuk zat pengoksidasi? Pada ciri umum subkelompok ini diketahui bahwa semua atom unsurnya pada lapisan terluar mempunyai enam elektron,...

Analisis OKSIGEN O, Reaksi kualitatif terhadap Oksigen Indigo carmine Garam dinatrium asam indigo-5,5′-disulfonat C16H8O8N2Na2S2, MW 466,36 Kristal biru (bubuk); sedikit larut dalam air. Dengan mudah...

MEMERIKSA PENYELESAIAN TUGAS DAN JAWABAN PERTANYAAN 2. Persamaannya adalah keduanya termasuk dalam jumlah elemen p dan...

Struktur kulit terluar: 1 hal 2 2s 2 2p 4, yang menunjukkan bahwa lebih mudah bagi oksigen untuk mengikat 2 elektron ke dirinya sendiri sebelum mengisi tingkat terluarnya daripada melepaskannya. Oleh karena itu, oksigen adalah zat pengoksidasi.

Isotop oksigen.

Ada 3 bentuk stabil oksigen: 16 Oh, 17 Oh dan 18 Oh, rata-rata kandungannya masing-masing adalah 99,759%, 0,037% dan 0,204% dari jumlah atom.

Paling umum 16 TENTANG, karena paling ringan (terdiri dari 8 proton dan 8 elektron), sehingga sangat stabil.

Sifat fisik oksigen.

Metode untuk memperoleh oksigen.

Ada 4 cara untuk menerima oksigen:

1. Elektrolisis air.

2. Metode industri: distilasi campuran udara (oksigen, sebagai unsur yang lebih berat, tetap berada dalam campuran, dan nitrogen menguap)

3. Metode laboratorium untuk penguraian oksida, peroksida, garam:

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

2BaO 2 = 2BaO + O 2,

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2.

4. Dari peroksida (digunakan di luar angkasa untuk regenerasi O2 dari karbon dioksida):

2 K2O2+2CO2 = 2K2CO3+O2.

Sifat kimia oksigen.

Bereaksi dengan logam pada suhu kamar:

2Ca + O 2 = 2CaO,

2Mg +O 2 = 2MgO,

Dengan non-logam (bila dipanaskan):

S + O 2 = JADI 2 (T=250°C),

C + O 2 = CO 2 (T=700°C),

O2 berinteraksi dengan senyawa kompleks:

2NO + O 2 = 2NO 2,

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

Menemukan oksigen di alam.

Oksigen- unsur kimia yang paling umum. Oksigen terikat membentuk sekitar 6/7 massa cangkang air bumi - hidrosfer (85,82% massa), hampir setengah litosfer (47% massa), dan hanya di atmosfer, di mana oksigen berada dalam keadaan bebas. negara bagian, apakah ia menempati posisi kedua (23,15% berat) setelah nitrogen.

Oksigen membentuk sejumlah besar mineral: silikat, kuarsa, oksida besi, karbonat, sulfat, nitrat. Ini adalah bagian dari sel organisme hidup, berpartisipasi dalam proses respirasi, difusi, aliran darah, reaksi oksidasi dan reduksi.

Oksigen adalah komponen utama fotosintesis.