Što je kisik? spojevi kisik

Kisik (O) - nemetalnih kemijski element grupe 16 (Via) Periodnog. To je bezbojan, bez okusa i bez mirisa plina potrebne za žive organizme - životinje koje ga pretvaraju u ugljični dioksid, i biljke koje koriste _CO2 kao izvor ugljika, i O ₂ se vraća u atmosferu. Kisika tvori spoj reagira sa bilo kojeg drugog elementa, te istiskuje kemijske elemente komunikaciju sa svakim drugim. U mnogim slučajevima, ti procesi su u pratnji oslobađanje topline i svjetlosti. Najvažniji Spoj kisika voda.

Povijest otkrića

1772, Švedska kemičar Carl Wilhelm Scheele prvi su demonstrirali da takva kisik se prima pomoću grijanja nitrat kalijevog oksida, žive, kao i mnoge druge tvari. Neovisno o njemu u 1774., engleski kemičar Dzhozef Pristli otkrili kemijski element toplinskom razgradnjom živinog oksida i objavio svoja otkrića u istoj godini, tri godine prije Scheele objavljivanja. U godinama 1775-1780 je francuski kemičar Antuan Lavuaze tumači ulogu kisika u dahu i gori, odbacujući teoriju flogiston, prihvaćeni u to vrijeme. Opaženo je zbog svoje sklonosti da se dobije kiselina u kombinaciji s različitim tvarima i naziva kisikova elementa, koji je u grčkog znači „generira kiselinu”.

rasprostranjenost

Što je kisik? Računovodstvo za 46% po težini kore, to je najčešći element toga. Količina kisika u atmosferi 21% volumena i mase 89% u morskoj vodi.

U stijenama elementa u kombinaciji s metalima i nemetala kao oksidi koji su kisele (npr, sumpor, ugljik, aluminij i fosfor) ili bazičnom (kalcij, magnezij i željezo), kao i sol nalik spojevi koji se mogu smatrati nastao od kiseline i bazične okside kao sulfati, karbonati, silikati, fosfati i aluminata. Iako su brojni, ali ove tvari ne mogu poslužiti kao izvori kisika, kao i cijepanje veze s metalnim elementom ugljika potrošnje energije.

Značajke

Ako je temperatura kisika ispod -183 ° C, ona postane blijedo plava tekućina, a pri -218 ° C - krutina. Čisti O ₂ je 1,1 puta teži od zraka.

Tijekom disanja životinje i neke bakterije troše kisik iz atmosfere i reciklirati ugljični dioksid, dok je u zelenom biljaka fotosinteze u prisutnosti sunca apsorbiraju ugljični dioksid i oslobađanje slobodne kisika. Gotovo cijeli _O2 u atmosferi proizvodi fotosinteze.

Na 20 ° C tijekom oko 3 volumnih dijelova kisika otopljenog u 100 dijelova svježe vode, malo manje nego - u morskoj vodi. Potrebno je za disanje riba i drugih morskih života.

Prirodni kisik se smjesa tri stabilna izotopa ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0.037%), i ¹⁸ O (0,204%). Postoji nekoliko umjetno proizvedeni su ugrađeni radioaktivni izotopi. Većina od njih su dugo živjeli iznosi ¹⁵ O (vrijeme poluživota 124) koji se koristi za proučavanje disanja u sisavaca.

allotrope

Jasnije onoga što kisika, dozvoljavaju da se dobije svoja dva oblika, allotropic dvoatomski _(O2) i troatoman (O _3, ozona). Svojstva dvoatomski oblik ukazuju na to da je šest atoma elektroni vežu i dva pojedinačna dalje, uzrokujući paramagnetizam kisika. Tri molekule atom ozon ne nalaze se u jednom pravcu.

Ozon može biti proizveden u skladu s jednadžbom: 3O ₂ → 2O _3.

Postupak je endotermni (potrebna energija); Pretvorba ozona u leđima dvoatomsku kisika doprinosi prisutnosti prijelaznih metala ili njihovih oksida. Čisti kisik se pretvara u ozon djelovanjem električnog sjaj iscjedak. Reakcija se također pojavljuje na apsorpciju ultraljubičastog zračenja s valnom duljinom od oko 250 nm. Pojava tog procesa u gornjim slojevima atmosfere eliminira zračenja koji bi bio štetan za život na površini Zemlje. Opor miris ozona je prisutan u zatvorenom prostoru s neiskrećoj električne opreme, kao što su generatori. Ovaj plin je svijetloplava. Gustoća pri 1.658 puta veći od zraka, i ima vrelište pri -112 ° C, pri atmosferskom tlaku.

Ozon - jaki oksidans može pretvoriti sumporni dioksid, trioksid, sulfid se sulfata, jodid, jod (analitička metoda za pružanje svoju procjenu), kao i mnogi sadržavaju kisik organske tvari kao što su derivati aldehida i kiseline. Konverzija ugljikovodika s ozona iz automobilske ispušnih plinova u ovih kiselina i aldehida je uzrok smog. U industriji, ozon se koristi kao reaktant, kemijski dezinfekcijskog sredstva za tretiranje otpadnih voda, pročišćavanje vode i izbjeljivanje tkanina.

metode priprave

Postupak za dobivanje kisika ovisi o tome koliko plina dužan primiti. Laboratorijske metode za sljedeće:

1. Termalno raspadanje nekih soli, kao što su kalijev klorat ili kalijevog nitrata:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + _O2.

Kalijev klorat raspadanje katalizirana prijelaznih metalnih oksida. Za ovu se često koristi mangan dioksid (piroluzit, MnO _2). Katalizator snižava temperaturu potrebnu za razvijanje kisika, od 400 do 250 ° C

2. Degradacija metalnih oksida pod djelovanjem temperature:

• 2HgO → 2Hg + _O2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + _O2.

Scheele i Priestley za ovaj kemijski element koristi spoj (oksid), kisik i živa (II).

3. termički raspad metalnih peroksida ili vodikovog peroksida:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + _O2.
• BaO ₂ + H _{2SO 4} → _H2O + ₂ BaSO _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O O + _2.

Prvi industrijski postupci za odvajanje kisika iz zraka ili za proizvodnju vodikovog peroksida ovisi o tvorbu oksida barijevog peroksida.

4. elektrolize vode s malim ili primjesa soli kiselina koje pružaju provođenja električne struje:

2H ₂ O → 2H ₂ + _O2

industrijska proizvodnja

Ako je potrebno, kako bi se dobila velika količina kisika koriste se frakcijskom destilacijom tekućeg zraka. Od glavnih sastojaka zraka ima najvišu točku ključanja, i stoga, u usporedbi s dušikom i manje hlapivih argonom. Proces koristi plin za hlađenje tijekom ekspanzije. Glavne faze rada, kako slijedi:

• zrak se filtrira da se ukloni krutih čestica;
• vlage i ugljični dioksid se uklone apsorpcije u alkalija;
• zrak komprimira i toplina kompresije se ukloni uobičajenim postupcima za hlađenje;
• zatim se ulazi u svitak nalazi unutar komore;
• Dio stlačenog plina (pri tlaku od oko 200 atm) u komori širi, hlađenje zavojnice;
• prošireno plina vraća na kompresor i prolazi kroz nekoliko faza kompresije i ekspanziju, gdje pri -196 ° C, zrak postane tekuća;
• grijanje tekućina destilacija prvi svjetlosni inertnih plinova, onda dušik i tekući kisik. ostaci Višestruki frakcioniranje proizvodi proizvod dovoljno čiste (99,5%) za većinu industrijskih aplikacija.

Koristi se u industriji

Metalurgija je najveći potrošač čistog kisika za proizvodnju visoko ugljičnog čelika: dobili osloboditi od ugljičnog dioksida i drugih nečistoća nemetala tako brže i lakše nego zrakom.

Voda obećanje kisik za učinkovitijim liječenjem tekućeg efluenta od drugih kemijskih procesa. To postaje sve važnija u zatvorenim sustavima za spaljivanje otpada koriste čisti _O2.

Tzv projektil oksidans je tekući kisik. Pure _O2 To se koristi na podmornicama i u ronilačkom zvonu.

U kemijskoj industriji, kisik zamijenjen obični zraka u proizvodnji tvari, kao što je acetilen etilen oksida i metanola. Medicinski programi uključuju korištenje plina kisika u komorama za inhalaciju i bebe inkubatora. Anestetik je obogaćen s kisikom osigurava održavanje života tijekom općom anestezijom. Bez tog kemijskog elementa su u mogućnosti da postoji niz industrija koje koriste peći. To je ono što kisik.

Kemijska svojstva i reakcija

Velike vrijednosti afiniteta elektrona i elektronegativnosti kisika su tipične komponente koje pokazuju svojstva metalne. Svi spojevi imaju negativno stanje oksidacije kisika. Kada su dva elektron orbitale ispunjen, nastaje O ^2- iona. Peroksidi ^(O) ₂ ^2- pretpostavlja da je svaki atom ima naboj -1. Ovo svojstvo prihvaćanja elektrona od potpune ili djelomične prijenos određuje i oksidacijsko sredstvo. Kada je agent reagira s tvari, elektron-donor, vlastiti oksidacijsko stanje smanjuje. Promjene (smanjenje) u oksidacijskom stanju kisika od nula do -2 zove oporavak.

Pod normalnim uvjetima element tvori dihidroksilni i trihidro spojeva. Osim toga, tu su vrlo nestabilne molekule chetyrehatomnye. U dvoatomsku obliku dva nesparenih elektrona nalaze se na nonbonding orbitala. To potvrđuje i plin paramagnetsku ponašanja.

Intenzivno reaktivnost ponekad objasnio ozonski pretpostavku da je jedan od tri atoma je u „atomskom” države. Reakciju ovog atom odvoji od O _3, ostavljajući molekularni kisik.

O ₂ molekula pri sobnoj temperaturi i pod tlakom okoliša slabo reaktivnim. Atomski kisik je mnogo aktivniji. Energija disocijacije (O ₂ → 2O) je značajno i 117,2 kcal mol.

veze

C takve kao nemetala vodika, ugljika, kisika, sumpora, čini veliki raspon kovalentno vezan spojeve, uključujući nemetala oksida poput vode _(H2O), sumporni dioksid _(SO2) i ugljičnog dioksida _(CO2); organski spojevi, kao što su alkoholi, aldehidi i karboksilne kiseline; uobičajene kiseline kao što su ugljična _{(H2 CO3),} sumporne kiseline (H ₂ SO ₄₎ i dušična _(HNO3); i odgovarajuće soli, kao što su natrij-sulfata _{(Na2SC 4),} natrij karbonat _(Na2 CO ₃₎ i natrij-nitrata (nano _3). Kisik prisutan u obliku O ^2- iona u kristalnoj strukturi krutih metalnih oksida, kao što je spoj (oksid), kisik i CaO kalcija. Metalni superoksid (KO ₂₎ sadrži ion O ₂ ^-, a metal peroksid (BaO ₂₎ sadrže ionske _O2 ^2-. kisik spojevi općenito imaju -2 oksidacije.

Ključne osobine

Konačno smo popis glavni svojstva kisika:

• Elektron konfiguracija: 1 s ² 2s ² 2p ^4.
• Atomski broj: 8.
• Atomska masa: 15,9994.
• Vrelište: -183,0 ° C.
• talište: -218,4 ° C.
• Gustoća (ako je tlak kisika iznosi 1 atm na 0 ° C): 1.429 g / l.
• oksidacijsko stanje -1, -2, +2 (spojevima s fluorom).