Vai skābeklis ir oksidētājs? "Skābeklis: nozīme, ražošana, fizikālās un ķīmiskās īpašības, pielietojums"

• Apzīmējums - O (skābeklis);
• Latīņu nosaukums - Oxigenium;
• Periods - II;
• grupa - 16 (VIa);
• Atommasa - 15,9994;
• Atomskaitlis - 8;
• Atomu rādiuss = 60 pm;
• Kovalentais rādiuss = 73 pm;
• Elektronu sadalījums - 1s 2 2s 2 2p 4 ;
• kušanas temperatūra = -218,4°C;
• viršanas temperatūra = -182,96°C;
• Elektronegativitāte (pēc Paulinga/pēc Alpreda un Rohova) = 3,44/3,50;
• Oksidācijas stāvoklis: +2; +1; 12 ; 0; - 13 ; - 12 ; -1; -2;
• Blīvums (nr.) = 1,42897 g/cm3;
• Molārais tilpums = 14,0 cm 3 /mol.

Skābekli (“skābju radīšanu”) 1774. gadā atklāja Dž. Prīstlijs. Šis ir visizplatītākais ķīmiskais elements uz Zemes – skābekļa masas daļa zemes garozā ir 47,2%. Atmosfēras gaisā skābekļa īpatsvars ir 21%, kas saistīts ar zaļo augu aktivitāti.

Skābeklis ir daļa no daudziem gan neorganiskiem, gan organiskiem savienojumiem. Skābeklis ir nepieciešams visu augsti organizēto dzīvo organismu dzīvībai: cilvēkiem, dzīvniekiem, putniem, zivīm. Skābeklis veido no 50 līdz 85% no dzīvnieku un augu audu masas.

Ir zināmi trīs stabili skābekļa izotopi: 16 O, 17 O, 18 O.

Brīvā stāvoklī skābeklis pastāv divās allotropās modifikācijās: O 2 - skābeklis; O 3 - ozons.

Rīsi. Skābekļa atoma struktūra.

Skābekļa atoms satur 8 elektronus: 2 elektroni atrodas iekšējā s orbitālē un vēl 6 ārējā enerģijas līmenī - 2 (sapāroti) s apakšlīmenī un 4 (divi pārī un divi nesapāroti) p apakšlīmenī (skat. atomi).

Pateicoties diviem ārējā līmeņa p-elektroniem, kas nav pārī, skābeklis veido divas kovalentās saites, pieņemot divus elektronus un uzrāda oksidācijas stāvokli -2 (H 2 O, CaO, H 2 SO 4).

Savienojumos ar O-O skābekļa saiti skābekļa atomam ir oksidācijas pakāpe -1 (H 2 O 2).

Ar elektronnegatīvāku fluoru skābeklis atdod savus valences elektronus, parādot +2 oksidācijas stāvokli (OF 2).

O2

Divatomu skābekļa molekulu veido divu skābekļa atomu dubultsaite. Šī iemesla dēļ molekulārais skābeklis normālos apstākļos ir stabils savienojums.

Skābekļa molekulas disociācijas enerģija ir aptuveni 2 reizes mazāka nekā slāpekļa molekulai (skat. Kovalento saišu daudzveidība), tāpēc skābeklim ir augstāka reaktivitāte salīdzinājumā ar slāpekli (bet daudz mazāka, salīdzinot, piemēram, ar fluoru).

Skābekļa reaktivitāte palielinās, kad tas uzsilst. Skābeklis reaģē ar visiem elementiem, izņemot cēlgāzes. Pateicoties augstajai elektronegativitātei (sk. Kas ir elektronegativitāte) ķīmiskajos savienojumos (izņemot fluoru), skābeklis darbojas kā oksidētājs ar pakāpi -2 (tikai fluors oksidē skābekli, veidojot skābekļa difluorīdu OF 2).

Skābekļa gāzes īpašības:

• bezkrāsaina, bez smaržas un garšas gāze;
• šķidrā vai cietā veidā skābeklim ir zila krāsa;
• vidēji šķīst ūdenī: skābekļa masas daļa 20°C temperatūrā ir 0,004%.

Skābekļa ķīmiskās īpašības

Visās reakcijās skābeklis spēlē oksidētāja lomu, tiešā mijiedarbībā savienojoties ar visiem elementiem (izņemot hēliju, argonu un neonu) (izņemot fluoru, hloru, zeltu un platīna metālus).

Ar metāliem un nemetāliem (vienkāršām vielām) skābeklis veido oksīdus:

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

Sārmu metālu nātrija un kālija oksidēšana rada peroksīdus:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

Gandrīz visas reakcijas, kas saistītas ar skābekli, ir eksotermiskas, taču ir arī izņēmumi:

N 2 +O 2 ↔ 2NO-Q

Daudzas vielas reaģē ar skābekli ar lielu siltuma un gaismas izdalīšanos, šo procesu sauc degšana.

Degšanas reakcijas:

• amonjaka sadegšana gaisā, veidojot ūdeni un slāpekli: 4NH 3 +3O 2 = 2N 2 +6H 2 O
• amonjaka katalītiskā oksidēšana: 4NH 3 +5O 2 = 2NO+6H 2 O
• sērūdeņraža sadedzināšana skābekļa pārpalikumā: 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O
• ar skābekļa trūkumu sērūdeņradis lēnām oksidējas līdz brīvam sēram: 2H 2 S+O 2 = 2S+2H 2 O
• organisko vielu sadegšana skābeklī, veidojoties ūdenim un oglekļa dioksīdam: CH 4 +2O 2 → CO 2 +2H 2 O C 2 H 5 OH+3O 2 → 2CO 2 +3H 2 O
• sadegot slāpekli saturošām organiskām vielām, papildus oglekļa dioksīdam un ūdenim izdalās brīvais slāpeklis: 4CH 3 NH 5 +9O 2 → 4CO 2 +2N 2 +10H 2 O

Daudzas vielas (spirti, aldehīdi, skābes) iegūst, kontrolējot organisko vielu oksidēšanu. Arī daudzi dabiski procesi, piemēram, elpošana vai sabrukšana, pēc savas būtības ir organisko vielu oksidatīvas reakcijas.

Vēl spēcīgāks oksidētājs par skābekli ir ozons, kas spēj oksidēt kālija jodīdu līdz brīvam jonam – šo reakciju izmanto ozona kvalitatīvai un kvantitatīvai noteikšanai: O 3 +2KI+H 2 O = I 2 ↓+2KOH+O 2

Skābekļa iegūšana un izmantošana

Skābekli plaši izmanto rūpniecībā un medicīnā:

• metalurģijā skābekli izmanto tērauda (čuguna) kausēšanā;
• ķīmiskajā rūpniecībā skābeklis nepieciešams skābju (sērskābe un slāpekļskābe), metanola, acetilēna, aldehīdu ražošanai;
• kosmosa rūpniecībā skābekli izmanto kā oksidētāju raķešu degvielai;
• medicīnā skābekli izmanto elpošanas aparātos;
• Dabā skābeklim ir ārkārtīgi liela nozīme – ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu oksidēšanās procesā izdalās dzīvajiem organismiem nepieciešamā enerģija.

Iegūšanas metodes skābeklis:

• rūpnieciski veidi:
  • gaisa sašķidrināšana ar sekojošu šķidrā gāzu maisījuma atdalīšanu komponentos;
  • ūdens elektrolīze:
    2H2O = 2H2+O2.
• laboratorija metodes (sāļu sadalīšanās karsējot):
  • kālija permanganāts:
    2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2;
  • Berthollet sāls:
    2KClO 3 = 2KCl + 3O 2.
• sārmu metālu nitrātu termiskā sadalīšanās:
  2NaNO 3 = 2NaNO 2 +O 2
• ūdeņraža peroksīda (MnO 2 katalizators) katalītiskā sadalīšanās:
  2H2O2 = 2H2O+O2;
• oglekļa dioksīda peroksīdu mijiedarbība ar sārmu metālu peroksīdiem:
  2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 +O 2.

>>

Skābekļa ķīmiskās īpašības. Oksīdi

Šajā rindkopā ir runāts par:

> par skābekļa reakcijām ar vienkāršām un sarežģītām vielām;
> par saliktām reakcijām;
> par savienojumiem, ko sauc par oksīdiem.

Katras vielas ķīmiskās īpašības izpaužas ķīmiskās reakcijas ar viņa līdzdalību.

Skābeklis ir viens no aktīvākajiem nemetāliem. Bet normālos apstākļos tas reaģē ar dažām vielām. Tā reaktivitāte ievērojami palielinās, palielinoties temperatūrai.

Skābekļa reakcijas ar vienkāršām vielām.

Skābeklis karsējot, parasti reaģē ar lielāko daļu nemetālu un gandrīz visiem metāliem.

Reakcija ar akmeņoglēm (oglekli). Ir zināms, ka ogles, kas uzkarsētas gaisā līdz augstai temperatūrai, aizdegas. Tas norāda uz vielas ķīmisko reakciju ar skābekli. Šajā procesā izdalītais siltums tiek izmantots, piemēram, māju apkurei laukos.

Galvenais ogļu sadegšanas produkts ir oglekļa dioksīds. Viņa ķīmiskā formula- CO 2 . Akmeņogles ir daudzu vielu maisījums. Oglekļa masas daļa tajā pārsniedz 80%. Pieņemot, ka ogles sastāv tikai no oglekļa atomiem, mēs rakstām atbilstošo ķīmisko vienādojumu:

t
C + O 2 = CO 2.

Ogleklis veido vienkāršas vielas - grafītu un dimantu. Viņiem ir vispārpieņemts nosaukums - ogleklis - un tie reaģē ar skābekli, kad tos karsē saskaņā ar doto ķīmisko vienādojumu 1.

Reakcijas, kurās no vairākām vielām veidojas viena viela, sauc par saliktām reakcijām.

Reakcija ar sēru.

Šī ķīmiskā transformācija notiek, kad visi aizdedzina sērkociņu; sērs ir daļa no tā galvas. Laboratorijā sēra reakciju ar skābekli veic velkmes pārsegā. Nelielu sēra daudzumu (gaiši dzeltenu pulveri vai kristālus) karsē dzelzs karotē. Viela vispirms kūst, tad aizdegas mijiedarbības rezultātā ar skābekli gaisā un deg ar tikko pamanāmu zilu liesmu (56. att., b). Parādās asa reakcijas produkta smarža - sēra dioksīds (šo smaku mēs jūtam brīdī, kad iedegas sērkociņš). Sēra dioksīda ķīmiskā formula ir SO 2, un reakcijas vienādojums ir
t
S + O 2 = SO 2.

Rīsi. 56. Sērs (a) un tā sadegšana gaisā (b) un skābeklī (c)

1 Nepietiekama skābekļa gadījumā veidojas cits oglekļa savienojums ar Skābeklis- oglekļa monoksīds
t
CO: 2C + O 2 = 2CO.

Rīsi. 57. Sarkanais fosfors (a) un tā sadegšana gaisā (b) un skābeklī (c)

Ja karoti ar degošu sēru ievieto traukā ar skābekli, tad sērs degs ar spožāku liesmu nekā gaisā (56. att., c). Tas izskaidrojams ar to, ka tīrā skābeklī ir vairāk O 2 molekulu nekā gaisā.

Reakcija ar fosforu. Fosfors, tāpat kā sērs, skābeklī deg intensīvāk nekā gaisā (57. att.). Reakcijas produkts ir balta cieta viela - fosfora (\/) oksīds (tā mazās daļiņas veido dūmus):
t
P + O 2 -> P 2 0 5 .

Pārvērtiet reakcijas diagrammu ķīmiskā vienādojumā.

Reakcija ar magniju.

Iepriekš šī reakcija tika izmantota fotogrāfi lai fotografēšanas laikā radītu spilgtu apgaismojumu (“magnija zibspuldzi”). Ķīmiskajā laboratorijā attiecīgais eksperiments tiek veikts šādi. Izmantojot metāla pinceti, paņemiet magnija sloksni un uzlieciet to gaisā. Magnijs deg ar žilbinoši baltu liesmu (58. att., b); Jūs nevarat uz viņu skatīties! Reakcijā veidojas balta cieta viela. Tas ir magnija savienojums ar skābekli; tā nosaukums ir magnija oksīds.

Rīsi. 58. Magnijs (a) un tā sadegšana gaisā (b)

Uzrakstiet vienādojumu magnija reakcijai ar skābekli.

Skābekļa reakcijas ar sarežģītām vielām. Skābeklis var mijiedarboties ar dažiem skābekli saturošiem savienojumiem. Piemēram, oglekļa monoksīds CO sadedzina gaisā, veidojot oglekļa dioksīdu:

t
2CO + O 2 = 2C0 2.

Sadzīvē veicam daudzas skābekļa reakcijas ar sarežģītām vielām, sadedzinot dabasgāzi (metānu), spirtu, koksni, papīru, petroleju u.c. Tiem degot veidojas oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki:
t
CH4 + 202 = CO2 + 2H2O;
metāns
t
C2H5OH + 302 = 2C02 + 3H2O.
alkohols

Oksīdi.

Visu rindkopā apskatīto reakciju produkti ir elementu bināri savienojumi ar skābekli.

Savienojumu, ko veido divi elementi, no kuriem viens ir skābeklis, sauc par oksīdu.

Oksīdu vispārējā formula ir EnOm.

Katram oksīdam ir ķīmiskais nosaukums, un dažiem ir arī tradicionāli vai triviāli 1 nosaukumi (4. tabula). Oksīda ķīmiskais nosaukums sastāv no diviem vārdiem. Pirmais vārds ir atbilstošā elementa nosaukums, bet otrais ir vārds "oksīds". Ja elementam ir mainīga valence, tas var veidot vairākus oksīdus. Viņu nosaukumiem jābūt atšķirīgiem. Lai to izdarītu, pēc elementa nosaukuma (bez atkāpes) ar romiešu cipariem iekavās norādiet tā valences vērtību oksīdā. Šāda saliktā nosaukuma piemērs ir vara(II) oksīds (izrunā cuprum-two-oxide).

4. tabula

1 Termins cēlies no latīņu vārda trivialis — parasts.

secinājumus

Skābeklis ir ķīmiski aktīva viela. Tas mijiedarbojas ar lielāko daļu vienkāršo vielu, kā arī ar sarežģītām vielām. Šādu reakciju produkti ir elementu savienojumi ar skābekli - oksīdiem.

Reakcijas, kurās no vairākām vielām veidojas viena viela, sauc par saliktām reakcijām.

?
135. Kā atšķiras savienojumu un sadalīšanās reakcijas?

136. Pārvērtiet reakcijas shēmas ķīmiskos vienādojumos:

a) Li + O 2 -> Li 2 O;
N2 + O2 -> NO;

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

137. Izvēlieties no dotajām formulām tās, kas atbilst oksīdiem:

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

138. Piešķiriet oksīdu ķīmiskos nosaukumus ar šādām formulām:

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

Lūdzu, ņemiet vērā, ka elementiem, kas veido šos oksīdus, ir mainīga valence.

139. Pierakstiet formulas: a) plumbum(I\/) oksīds; b) hroma(III) oksīds;
c) hlora (I) oksīds; d) slāpekļa (I\/) oksīds; e) osmija (\/III) oksīds.

140. Aizpildiet vienkāršu vielu formulas reakciju shēmās un izveidojiet ķīmiskos vienādojumus:

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

b) NO + ... -> NO 2; ... + ... -> As 2 O 3 ; Mn 2 O 3 + ... -> MnO 2.

141. Uzrakstiet reakciju vienādojumus, ar kuru palīdzību jūs varat veikt šādas pārveidojumu “ķēdes”, t.i., no pirmās vielas iegūt sekundi, bet no otrās trešo:

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

142.. Uzrakstiet vienādojumus reakcijām, kas notiek, gaisā sadegot acetonam (CH 3) 2 CO un ēterim (C 2 H 5) 2 O. Katras reakcijas produkti ir oglekļa dioksīds un ūdens.

143. Skābekļa masas daļa EO 2 oksīdā ir 26%. Identificējiet elementu E.

144. Divas kolbas piepilda ar skābekli. Pēc tam, kad tie bija noslēgti, vienā kolbā sadedzināja lieko magniju, bet otrā - sēra pārpalikumu. Kurā kolbā izveidojās vakuums? Paskaidrojiet savu atbildi.

Popel P. P., Kryklya L. S., Ķīmija: Pidruch. 7. klasei zagalnosvit. navch. slēgšana - K.: VC "Akadēmija", 2008. - 136 lpp.: ill.

Skābeklis ir visizplatītākais ķīmiskais elements uz planētas. Tā masas daļa zemes garozā ir 47,3%, tilpuma daļa atmosfērā ir 20,95%, un tā masas daļa dzīvos organismos ir aptuveni 65%. Kas ir šī gāze un kādas fizikālās un ķīmiskās īpašības piemīt skābeklim?

Skābeklis: vispārīga informācija

Skābeklis ir nemetāls, kam normālos apstākļos nav ne krāsas, ne garšas, ne smaržas.

Rīsi. 1. Skābekļa formula.

Gandrīz visos savienojumos, izņemot savienojumus ar fluoru un peroksīdiem, tam ir nemainīga II valence un oksidācijas pakāpe -2. Skābekļa atomam nav ierosinātu stāvokļu, jo otrajā ārējā līmenī nav brīvu orbitāļu. Kā vienkārša viela skābeklis pastāv divu alotropu modifikāciju veidā - skābekļa gāzēs O 2 un ozonā O 3.

Noteiktos apstākļos skābeklis var būt šķidrā vai cietā stāvoklī. Atšķirībā no gāzes tiem ir krāsa: šķidrums ir gaiši zils, bet cietajam skābeklim ir gaiši zila nokrāsa.

Rīsi. 2. Cietais skābeklis.

Skābekli rūpniecībā iegūst, sašķidrinot gaisu ar sekojošu slāpekļa atdalīšanu tā iztvaikošanas dēļ (ir viršanas punktu atšķirība: -183 grādi šķidrajam skābeklim un -196 grādi šķidrajam slāpeklim).

Skābekļa mijiedarbības ķīmiskās īpašības

Skābeklis ir aktīvs nemetāls. Skābeklis spēj reaģēt ar visiem elementiem, izņemot neonu, hēliju un argonu. Parasti šīs gāzes reakcijas ar citām vielām ir eksotermiskas. Oksidācijas procesu, kas notiek ar vienlaicīgu enerģijas izdalīšanos siltuma un gaismas veidā, sauc par sadegšanu. Organisko savienojumu, jo īpaši alkānu, izmantošana par degvielu ir ļoti svarīga, jo brīvo radikāļu sadegšanas reakcija atbrīvo lielu daudzumu siltuma:

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

Karsējot, skābeklis parasti reaģē ar nemetāliem, veidojot oksīdu. Tādējādi reakcija ar slāpekli sākas tikai temperatūrā virs 1200 grādiem vai elektriskās izlādes gadījumā:

Skābeklis reaģē arī ar metāliem:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (reakcijas rezultātā veidojas savienojums - dzelzs oksīds)

Dabā ir vēl spēcīgāks oksidētājs par skābekli, tas ir ozons. Tas spēj oksidēt zeltu un platīnu. Dabiskos apstākļos ozons veidojas no atmosfēras skābekļa zibens izlādes laikā, bet laboratorijā - izlaižot elektrisko izlādi caur skābekli: 3O 2 = 2O 3 – 285 kJ (endotermiska reakcija)

Rīsi. 3. Ozons.

Nozīmīgākais skābekļa savienojums ir ūdens. Apmēram 71% no Zemes virsmas aizņem ūdens. Stūra ūdens molekulas ir polāras, katra no tām veido četras ūdeņraža saites: divas kā protonu donoru un divas kā protonu akceptoru. Veidojas asociētie savienojumi (H 2 O)x, kur x svārstās no 2 līdz 5. (H 2 O)2 dimēri atrodas ūdens tvaikos, un kondensētās fāzēs ūdens molekula var atrasties četru citu molekulu tetraedriskā vidē. ja ūdens molekulas netiktu asociētas, tad tā viršanas temperatūra būtu nevis 100 grādi, bet aptuveni 80 grādi.

Ko mēs esam iemācījušies?

Skābeklis ir spēcīgs oksidētājs un aktīvs nemetāls, tāpēc tā mācības sākas 8. klasē. Tā ir bezkrāsaina gāze bez smaržas, bet noteiktos apstākļos tā var pastāvēt arī šķidrā un cietā stāvoklī. Tas reaģē ar metāliem un nemetāliem, veidojot oksīdus, kā arī reaģē ar lielāko daļu vienkāršāko vielu.

Tests par tēmu

Ziņojuma izvērtēšana

Vidējais vērtējums: 4.5. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 205.

Elementi, kas atrodas D. I. Mendeļejeva periodiskās sistēmas elementu VI grupas galvenajā apakšgrupā.

Izpētot VI grupas galvenās apakšgrupas elementu atomu struktūras, redzams, ka tiem visiem ir ārējā slāņa sešu elektronu struktūra (13. tabula) un līdz ar to tiem ir salīdzinoši augstas elektronegativitātes vērtības. , ir vislielākā elektronegativitāte un vismazākā, kas izskaidrojama ar atoma rādiusa izmaiņām. Skābekļa īpašo vietu šajā grupā uzsver fakts, ka , un telūrs var tieši savienoties ar skābekli, bet nevar apvienoties viens ar otru.

Pie grupas pieder arī skābekļa grupas elementi R-elementi, jo tie tiek pabeigti R- apvalks. Visiem saimes elementiem, izņemot pašu skābekli, 6 elektroni ārējā slānī ir valences elektroni.
Redoksreakcijās skābekļa grupas elementiem bieži ir oksidējošas īpašības. Spēcīgāk oksidējošās īpašības izpaužas skābeklī.
Visiem VI grupas galvenās apakšgrupas elementiem ir raksturīgs negatīvs oksidācijas stāvoklis -2. Tomēr sēram, selēnam un telūram ir iespējami arī pozitīvi oksidācijas stāvokļi (maksimums +6).
Skābekļa molekula, tāpat kā jebkura vienkārša gāze, ir diatomiska, veidota kā kovalenta saite, kas veidojas caur diviem elektronu pāriem. Tāpēc skābeklis ir divvērtīgs, veidojot vienkāršu skābekli.
Sērs ir cieta viela. Molekulā ir 8 sēra atomi (S8), bet tie ir savienoti tādā kā gredzenā, kurā katrs sēra atoms ir savienots tikai ar diviem blakus atomiem ar kovalentu saiti.

Tādējādi katrs sēra atoms, kuram ir viens kopīgs elektronu pāris ar diviem blakus esošajiem atomiem, pats par sevi ir divvērtīgs. Līdzīgas molekulas veido selēnu (Se8) un telūru (Te8).

■ 1. Uzrakstiet stāstu par skābekļa grupu pēc šāda plāna: a) pozīcija periodiskajā tabulā; b) kodolu lādiņi un. neitronu skaits kodolā; c) elektroniskās konfigurācijas; d) kristāla režģa struktūra; e) skābekļa un visu pārējo šīs grupas elementu iespējamie oksidācijas stāvokļi.
2. Kādas ir VI un VII grupas galveno apakšgrupu elementu atomu uzbūves un elektroniskās konfigurācijas līdzības un atšķirības?
3. Cik valences elektronu ir VI grupas galvenās apakšgrupas elementiem?
4. Kā redoksreakcijās jāuzvedas VI grupas galvenās apakšgrupas elementiem?
5. Kurš no VI grupas galvenās apakšgrupas elementiem ir elektronnegatīvākais?

Apsverot VI grupas galvenās apakšgrupas elementus, mēs vispirms sastopamies ar alotropijas fenomenu. Viens un tas pats elements brīvā stāvoklī var veidot divas vai vairākas vienkāršas vielas. Šo parādību sauc par alotropiju, un tās pašas par alotropiskām modifikācijām.

Ierakstiet šo formulējumu savā piezīmju grāmatiņā.

Piemēram, elements skābeklis spēj veidot divus vienkāršus elementus - skābekli un ozonu.
Vienkāršā skābekļa O2 formula, vienkāršas vielas ozona O3 formula. Viņu molekulas ir veidotas atšķirīgi:

Skābeklis un ozons ir skābekļa elementa alotropās modifikācijas.
Sērs var veidot arī vairākus alotropus (modifikācijas). Ir zināms ortorombiskais (oktaedrisks), plastiskais un monoklīniskais sērs. Selēns un telūrs arī veido vairākus alotropus. Jāatzīmē, ka alotropijas parādība ir raksturīga daudziem elementiem. Pētot elementus, mēs apsvērsim dažādu alotropo modifikāciju īpašību atšķirības.

■ 6. Kāda ir atšķirība starp skābekļa molekulas struktūru un ozona molekulas struktūru?

7. Kāda veida saite ir skābekļa un ozona molekulās?

Skābeklis. Fizikālās īpašības, fizioloģiskā ietekme, skābekļa nozīme dabā

Skābeklis ir VI grupas galvenās apakšgrupas vieglākais elements. Skābekļa atomu svars ir 15,994. 31 988. Skābekļa atomam ir mazākais rādiuss no šīs apakšgrupas elementiem (0,6 Å). Skābekļa atoma elektroniskā konfigurācija: ls 2 2s 2 2p 4.

Elektronu sadalījums pa otrā slāņa orbitālēm norāda, ka skābekļa p-orbitālēs ir divi nepāra elektroni, kurus var viegli izmantot ķīmiskas saites veidošanai starp atomiem. Raksturīgs skābekļa oksidācijas stāvoklis.
Skābeklis ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze. Tas ir smagāks par gaisu, -183° temperatūrā pārvēršas zilā šķidrumā, un -219° temperatūrā sacietē.

Skābekļa blīvums ir 1,43 g/l. Skābeklis slikti šķīst ūdenī: 3 tilpumi skābekļa izšķīst 100 tilpumos ūdens 0°C temperatūrā. Tāpēc skābekli var turēt gazometrā (34. att.) - ierīcē nešķīstošu un ūdenī nedaudz šķīstošu gāzu uzglabāšanai. Visbiežāk skābekli uzglabā gazometrā.
Gazometrs sastāv no divām galvenajām daļām: tvertnes 1, kas kalpo gāzes uzglabāšanai, un lielas piltuves 2 ar krānu un garu cauruli, kas sniedzas gandrīz līdz trauka 1 apakšai un kalpo ūdens padevei ierīcei. Tvertnei 1 ir trīs caurules: piltuve 2 ar noslēgkrānu tiek ievietota caurulē 3 ar iezemētu iekšējo virsmu, gāzes izplūdes caurule, kas aprīkota ar noslēgkrānu, ir ievietota caurulē 4; caurule 5 apakšā kalpo, lai atbrīvotu ūdeni no ierīces, to uzlādējot un izlādējot. Uzlādētā gazometrā trauks 1 ir piepildīts ar skābekli. Tvertnes apakšā atrodas, kurā ir nolaists piltuves caurules 2 gals.

Rīsi. 34.
1 - gāzes uzglabāšanas tvertne; 2 - piltuve ūdens padevei; 3 - caurule ar zemes virsmu; 4 - caurule gāzes noņemšanai; 5 - caurule ūdens izlaišanai ierīces uzlādes laikā.

Ja nepieciešams iegūt skābekli no gazometra, vispirms atveriet piltuves krānu un nedaudz saspiediet skābekli gazometrā. Pēc tam atveriet vārstu uz gāzes izplūdes caurules, caur kuru izplūst skābeklis, ko izspiež ūdens.

Rūpniecībā skābekli uzglabā tērauda cilindros saspiestā stāvoklī (35. att., a), vai šķidrā veidā skābekļa “tvertnēs” (36. att.).

Rīsi. 35. Skābekļa balons

No teksta pierakstiet skābekļa uzglabāšanai paredzēto ierīču nosaukumus.
Skābeklis ir visizplatītākais elements. Tas veido gandrīz 50% no visas zemes garozas svara (37. att.). Cilvēka ķermenī ir 65% skābekļa, kas ir daļa no dažādām organiskām vielām, no kurām tiek veidoti audi un orgāni. Ūdens satur apmēram 89% skābekļa. Atmosfērā skābeklis veido 23% no svara un 21% pēc tilpuma. Skābeklis ir daļa no visdažādākajiem iežiem (piemēram, kaļķakmens, krīts, marmors CaCO3, smiltis SiO2), dažādu metālu rūdas (magnētiskā dzelzsrūda Fe3O4, brūnā dzelzsrūda 2Fe2O3 nH2O, sarkanā dzelzsrūda Fe2O3, boksīts Al2O3 nH2O u.c. .) . Skābeklis ir daļa no vairuma organisko vielu.

Skābekļa fizioloģiskā nozīme ir milzīga. Tā ir vienīgā gāze, ko dzīvie organismi var izmantot elpošanai. Skābekļa trūkums izraisa dzīvības procesu apstāšanos un ķermeņa nāvi. Bez skābekļa cilvēks var dzīvot tikai dažas minūtes. Elpojot tiek absorbēts skābeklis, kas piedalās organismā notiekošajos redoksprocesos, un izdalās organisko vielu oksidācijas produkti - oglekļa dioksīds un citas vielas. Gan sauszemes, gan ūdens dzīvie organismi elpo skābekli: sauszemes - ar brīvu atmosfēras skābekli, bet ūdens - ar ūdenī izšķīdinātu skābekli.
Dabā notiek sava veida skābekļa cikls. Skābekli no atmosfēras absorbē dzīvnieki, augi, cilvēki, un tas tiek izlietots degvielas sadegšanas procesos, sabrukšanas un citos oksidācijas procesos. Oglekļa dioksīdu un ūdeni, kas veidojas oksidācijas procesā, patērē zaļie augi, kuros ar lapu hlorofila un saules enerģijas palīdzību tiek veikts fotosintēzes process, t.i., organisko vielu sintēze no oglekļa dioksīda un ūdens, ko pavada. ar skābekļa izdalīšanos.
Lai nodrošinātu skābekli vienam cilvēkam, nepieciešami divu lielu koku vainagi. Zaļie augi uztur nemainīgu atmosfēras sastāvu.

■ 8. Kāda ir skābekļa nozīme dzīvo organismu dzīvē?
9. Kā tiek papildināta skābekļa padeve atmosfērā?

Skābekļa ķīmiskās īpašības

Brīvais skābeklis, reaģējot ar vienkāršām un sarežģītām vielām, parasti uzvedas kā.

Rīsi. 37.

Oksidācijas pakāpe, ko tas iegūst šajā gadījumā, vienmēr ir -2. Daudzi elementi tieši mijiedarbojas ar skābekli, izņemot cēlmetālus, elementus ar elektronegativitātes vērtībām tuvu skābeklim () un inertos elementus.
Tā rezultātā veidojas skābekļa savienojumi ar vienkāršām un sarežģītām vielām. Daudzi sadedzina skābeklī, lai gan gaisā tie vai nu nedeg, vai deg ļoti vāji. deg skābeklī ar spilgti dzeltenu liesmu; tas rada nātrija peroksīdu (38. attēls):
2Na + O2 =Na2O2,
Sērs deg skābeklī ar spilgti zilu liesmu, veidojot sēra dioksīdu:
S + O2 = SO2
Ogles gaisā tik tikko kūp, bet skābeklī ļoti uzkarst un deg, veidojot oglekļa dioksīdu (39. att.):
C + O2 = CO2

Rīsi. 36.

Tas sadeg skābeklī ar baltu, žilbinoši spilgtu liesmu, un veidojas ciets balts fosfora pentoksīds:
4P + 5O2 = 2P2O5
apdegumus skābeklī, izkliedējot dzirksteles un veidojot dzelzs nogulsnes (40. att.).
Skābeklī deg arī organiskās vielas, piemēram, metāns CH4, dabasgāzes sastāvs: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Degšana tīrā skābeklī notiek daudz intensīvāk nekā gaisā un ļauj iegūt ievērojami augstāku temperatūru. Šo parādību izmanto, lai intensificētu vairākus ķīmiskos procesus un efektīvāku degvielas sadegšanu.
Elpošanas procesā skābeklis savienojas ar hemoglobīnu asinīs, veidojot oksihemoglobīnu, kas, būdams ļoti nestabils savienojums, viegli sadalās audos, veidojot brīvu skābekli, kas nonāk oksidācijā. Tūšana ir arī oksidatīvs process, kas saistīts ar skābekli.
Viņi atpazīst tīru skābekli, ievietojot gruzdošu šķembu traukā, kur tai vajadzētu būt. Tas mirgo spilgti - tas ir augstas kvalitātes skābekļa tests.

■ 10. Kā, ja jūsu rīcībā ir šķemba, jūs varat atpazīt skābekli un oglekļa dioksīdu dažādos traukos? 11. Kāds skābekļa tilpums tiks izmantots, lai sadedzinātu 2 kg ogļu, kas satur 70% oglekļa, 5% ūdeņraža, 7% skābekļa, bet pārējās - nedegošas sastāvdaļas?

Rīsi. 38. Nātrija sadegšana Rīsi. 39. Ogļu dedzināšana Rīsi. 40. Dzelzs sadegšana skābeklī.

12. Vai ar 10 litriem skābekļa pietiek, lai sadedzinātu 5 g fosfora?
13. Skābeklī tika sadedzināts 1 m3 gāzu maisījuma, kas satur 40% oglekļa monoksīda, 20% slāpekļa, 30% ūdeņraža un 10% oglekļa dioksīda. Cik daudz skābekļa tika patērēts?
14. Vai ir iespējams izžāvēt skābekli, izlaižot to caur: a) sērskābi, b) kalcija hlorīdu, c) fosfora anhidrīdu, d) metālu?
15. Kā atbrīvot oglekļa dioksīdu no skābekļa piemaisījumiem un otrādi, kā atbrīvot skābekli no oglekļa dioksīda piemaisījumiem?
16. Caur 200 ml 0,1 N tika izlaisti 20 litri skābekļa, kas satur oglekļa dioksīda piejaukumu. bārija šķīdums. Rezultātā Ba 2+ katjons tika pilnībā nogulsnēts. Cik daudz oglekļa dioksīda (procentos) saturēja sākotnējais skābeklis?

Skābekļa iegūšana

Skābekli iegūst vairākos veidos. Laboratorijā skābekli iegūst no skābekli saturošām vielām, kas to var viegli atdalīt, piemēram, no kālija permanganāta KMnO4 (41. att.) vai no bertoleta sāls KClO3:
2КМnО4 = K2MnO4 + МnО2 + O2

2КlO3 = 2Кl + O2
Ražojot skābekli no bertolīta sāls, reakcijas paātrināšanai ir jābūt katalizatoram - mangāna dioksīdam. Katalizators paātrina sadalīšanos un padara to vienmērīgāku. Bez katalizatora var

Rīsi. 41. Ierīce skābekļa ražošanai ar laboratorijas metodi no kālija permanganāta. 1 - kālija permanganāts; 2 - skābeklis; 3 - vate; 4 - cilindrs - kolekcija.

Ja Bertolē sāli uzņem lielos daudzumos un īpaši, ja tas ir piesārņots ar organiskām vielām, var notikt sprādziens.
Skābekli iegūst arī no ūdeņraža peroksīda katalizatora - mangāna dioksīda MnO2 klātbūtnē saskaņā ar vienādojumu:
2H2O2[MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. Kāpēc Bertolē sāls sadalīšanās laikā tiek pievienots MnO2?
18. Skābekli, kas veidojas KMnO4 sadalīšanās laikā, var savākt virs ūdens. Atspoguļojiet to ierīces diagrammā.
19. Dažkārt, ja mangāna dioksīds laboratorijā nav pieejams, bertholtola sālim tā vietā pievieno nedaudz atlikumu pēc kālija permanganāta kalcinēšanas. Kāpēc šāda nomaiņa ir iespējama?
20. Kāds skābekļa tilpums izdalīsies, sadaloties 5 moliem Bertolē sāls?

Skābekli var iegūt arī, sadaloties nitrātiem, karsējot virs kušanas temperatūras:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
Rūpniecībā skābekli iegūst galvenokārt no šķidra gaisa. Gaiss, kas pārvērsts šķidrā stāvoklī, tiek pakļauts iztvaikošanai. Pirmkārt, tas iztvaiko (tā viršanas temperatūra ir 195,8 °), un skābeklis paliek (tā viršanas temperatūra ir -183 °). Tādā veidā skābeklis tiek iegūts gandrīz tīrā veidā.
Dažreiz, ja ir pieejama lēta elektrība, skābekli iegūst ūdens elektrolīzē:
H2O ⇄ H + + OH —
N++ e— → Н 0
pie katoda
2OH — — e— → H2O + O; 2O = O2
pie anoda

■ 21. Uzskaitiet jums zināmās laboratorijas un rūpnieciskās metodes skābekļa ražošanai. Pierakstiet tos savā piezīmju grāmatiņā, katrai metodei pievienojot reakcijas vienādojumu.
22. Vai reakcijas tiek izmantotas, lai radītu skābekļa redoksu? Sniedziet argumentētu atbildi.
23. Ņemti 10 g šādu vielu; kālija permanganāts, berthollet sāls, kālija nitrāts. Kurā gadījumā būs iespējams iegūt lielāko skābekļa daudzumu?
24. 1 g ogļu sadedzināja skābeklī, kas iegūts, karsējot 20 g kālija permanganāta. Cik procenti no permanganāta tika sadalīti?

Skābeklis ir visizplatītākais elements dabā. To plaši izmanto medicīnā, ķīmijā, rūpniecībā uc (42. att.).

Rīsi. 42.Skābekļa izmantošana.

Piloti lielā augstumā, cilvēki, kas strādā kaitīgu gāzu atmosfērā, kā arī tie, kas nodarbojas ar darbu pazemē un zem ūdens, izmanto skābekļa ierīces (43. att.).

Gadījumos, kad ir grūti kādas konkrētas slimības dēļ, cilvēkam iedod tīru skābekli elpot no skābekļa maisa vai ievieto skābekļa teltī.
Šobrīd metalurģijas procesu intensificēšanai plaši izmanto ar skābekli bagātinātu gaisu vai tīru skābekli. Metālu metināšanai un griešanai izmanto skābekļa-ūdeņraža un skābekļa-acetilēna degļus. Piesūcot viegli uzliesmojošas vielas ar šķidru skābekli: zāģu skaidām, ogļu pulveri utt., tiek iegūti sprādzienbīstami maisījumi, ko sauc par oksišķidrumiem.

■ 25. Uzzīmējiet tabulu piezīmju grāmatiņā un aizpildiet to.

Ozons O3

Kā jau minēts, elements skābeklis var veidot vēl vienu alotropu modifikāciju - ozonu O3. Ozons vārās -111° un sacietē pie -250°. Gāzveida stāvoklī tas ir zils, šķidrā stāvoklī tas ir zils. ozons ūdenī ir daudz augstāks par skābekli: 45 tilpumi ozona izšķīst 100 tilpumos ūdens.

Ozons atšķiras no skābekļa ar to, ka tā molekula sastāv no trim, nevis diviem atomiem. Pateicoties tam, skābekļa molekula ir daudz stabilāka nekā ozona molekula. Ozons viegli sadalās saskaņā ar vienādojumu:
O3 = O2 + [O]

Atomiskā skābekļa izdalīšanās ozona sadalīšanās laikā padara to par daudz spēcīgāku oksidētāju nekā skābekli. Ozonam ir svaiga smarža ("ozons" tulkojumā nozīmē "smaržot"). Dabā tas veidojas klusas elektriskās izlādes ietekmē un priežu mežos. Pacientiem ar plaušu slimībām ieteicams vairāk laika pavadīt priežu mežos. Tomēr ilgstošai iedarbībai ar ozonu ļoti bagātinātā atmosfērā var būt toksiska ietekme uz ķermeni. Saindēšanos pavada reibonis, slikta dūša un deguna asiņošana. Ar hronisku saindēšanos var rasties sirds slimības.
Laboratorijā ozonu iegūst no skābekļa ozonizatoros (44. att.). Skābeklis tiek ievadīts stikla mēģenē 1, no ārpuses ietīts ar stiepli 2. Caurules iekšpusē iet vads 3. Abi šie vadi ir savienoti ar strāvas avota poliem, kas rada augstu spriegumu pie norādītajiem elektrodiem. Starp elektrodiem notiek klusa elektriskā izlāde, kuras dēļ no skābekļa veidojas ozons.

44. attēls; Ozonizators. 1 - stikla trauks; 2 - ārējais tinums; 3 - vads caurules iekšpusē; 4 - kālija jodīda šķīdums ar cieti

3O2 = 2O3
Ozons ir ļoti spēcīgs oksidētājs. Tas reaģē daudz enerģiskāk nekā skābeklis un parasti ir daudz aktīvāks par skābekli. Piemēram, atšķirībā no skābekļa, tas var izspiest ūdeņraža jodīdu vai jodīda sāļus:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

Atmosfērā ir ļoti maz ozona (apmēram viena procenta miljonā daļa), bet tam ir nozīmīga loma ultravioleto staru absorbēšanā no saules, tāpēc tie sasniedz zemi mazākos daudzumos un neatstāj kaitīgu ietekmi uz dzīvi. organismiem.
Ozonu nelielos daudzumos izmanto galvenokārt gaisa kondicionēšanai un arī ķīmijā.

■ 26. Kas ir alotropās modifikācijas?
27. Kāpēc joda-cietes papīrs ozona ietekmē kļūst zils? Sniedziet argumentētu atbildi.
28. Kāpēc skābekļa molekula ir daudz stabilāka par ozona molekulu? Pamatojiet savu atbildi attiecībā uz intramolekulāro struktūru.
29. Kā izskaidrot, kāpēc ozonam ir spēcīgāka oksidējoša iedarbība nekā skābeklim?

Raksts par tēmu Skābekļa fizikālās īpašības

Kāpēc skābeklis ir oksidētājs?Šīs apakšgrupas vispārīgajos raksturojumos jāatzīmē, ka visiem tā elementu atomiem ārējā slānī ir seši elektroni,...

SKĀBEKĻA analīze O, Kvalitatīva reakcija uz skābekli Indigokarmīns Indigo-5,5′-disulfonskābes dinātrija sāls C16H8O8N2Na2S2, MW 466.36 Zilie kristāli (pulveris); nedaudz šķīst ūdenī. Viegli...

UZDEVUMU IZPILDES PĀRBAUDE UN ATBILDES UZ JAUTĀJUMIEM 2. Līdzība ir tāda, ka abi pieder pie p-elementu skaita un...

Ārējā apvalka struktūra: 1 s 2 2s 2 2р 4, kas liek domāt, ka skābeklim ir vieglāk piestiprināt sev 2 elektronus pirms ārējā līmeņa piepildīšanas, nekā to atdot. Tāpēc skābeklis ir oksidētājs.

Skābekļa izotopi.

Ir 3 stabilas formas skābeklis: 16 Ak, 17 ak un 18 ak, kuru vidējais saturs ir attiecīgi 99,759%, 0,037% un 0,204% no kopējā atomu skaita.

Visbiežāk 16 PAR, jo tas ir vieglākais (sastāv no 8 protoniem un 8 elektroniem), kas padara to ļoti stabilu.

Skābekļa fizikālās īpašības.

Skābekļa iegūšanas metodes.

Ir 4 veidi, kā saņemt skābeklis:

1. Ūdens elektrolīze.

2. Rūpnieciskā metode: gaisa maisījuma destilācija (skābeklis, kā smagāks elements, paliek maisījumā, un slāpeklis iztvaiko)

3. Laboratorijas metodes oksīdu, peroksīdu, sāļu sadalīšanai:

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

2BaO 2 = 2BaO + O 2,

2KNO 3 = 2 KNO 2 + O 2.

4. No peroksīdiem (izmanto kosmosā reģenerācijai O2 no oglekļa dioksīda):

2 K2O2+2CO2 = 2K2CO3+O2.

Skābekļa ķīmiskās īpašības.

Reaģē ar metāliem jau istabas temperatūrā:

2Ca + O 2 = 2CaO,

2Mg +O 2 = 2MgO,

Ar nemetāliem (karsējot):

S + O 2 = SO 2 (T=250°C),

C + O 2 = CO 2 (T = 700°C),

O2 mijiedarbojas ar sarežģītiem savienojumiem:

2NO + O 2 = 2NO 2,

2H2S + O2 = 2S + 2H2O,

Skābekļa atrašana dabā.

Skābeklis- visizplatītākais ķīmiskais elements. Saistītais skābeklis veido aptuveni 6/7 no Zemes ūdens čaulas masas - hidrosfēras (85,82% masas), gandrīz pusi no litosfēras (47% pēc masas) un tikai atmosfērā, kur skābeklis atrodas brīvā slānī. stāvoklī, vai tas ieņem otro vietu (23 .15% no svara) aiz slāpekļa.

Skābeklis veido lielu skaitu minerālvielu: silikātus, kvarcu, dzelzs oksīdus, karbonātus, sulfātus, nitrātus. Tā ir daļa no dzīvo organismu šūnām, piedalās elpošanas, difūzijas, asinsrites, oksidācijas un reducēšanas reakcijās.

Skābeklis ir galvenā fotosintēzes sastāvdaļa.