Кислород

4 Сен

Общие сведения о кислороде

Кислород (лат. Oxygenium) впервые исследовал шведский химик К. Шееле в 1772 году. Это самый распространенный на Земле химический элемент. Массовая доля кислорода в земной коре примерно 49 %. Кислород встречается в природе в свободном (составная часть воздуха) и в связанном состоянии (вода, различные минералы, растения и животные).

Массовая доля элементов в земной коре

Кислород в нормальных условиях – газ без цвета и запаха, аллотропная модификация – озон, газ с характерным резким запахом.

Кислород малорастворим в воде (примерно 1 объем на 20 объемов воды). При температуре –183°C кислород образует в синеватую жидкость, а при –219°C превращается в темно-синие кристаллы.

Жидкий кислород

Кислород очень широко используется в технике, металлургии (при выплавке чугуна и стали, в производстве цветных металлов), для получения высоких температур при сварке металлов. Кислород применяется в медицине и в дыхательных приборах. Жидкий кислород используется как окислитель топлива в реактивных двигателях. Вместе с азотом и некоторыми другими газами кислород образует атмосферу Земли. Кислород играет важнейшую роль в жизни человека и животных.

Применение кислорода

Получение кислорода

В лаборатории:

  1. Разложением перманганата калия при нагревании:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Получение кислорода 1

Также в аналогичных реакциях разложения используют сурик Pb3O4, оксид ртути HgO, бертолетову соль КСlO3.

  1. Разложением пероксида водорода:

2H2O2 = 2H2O + O2

Получение кислорода 2

  1. В результате процесса фотосинтеза:

6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Фотосинтез

В промышленности:

  1. Сжижением воздуха с помощью холодильных машин, далее, используя различие температур кипения кислорода (–183°C) и азота (–196°C), выделяют кислород.
  2. Чистый кислород получают электролизом воды. Это очень дорогой метод и поэтому мало распространен.

Получение кислорода 3Электролиз воды

Химические свойства

В периодической системе кислород расположен в VI группе второго периода.

Атом кислорода содержит 8 электронов: 2 электрона на 1s2-орбитали и 6 на внешнем слое (электронная конфигурация 1s22s24). Только фтор может окислить кислород, образуя дифторид кислорода OF2. Во всех остальных соединениях степень окисления кислорода –2. Важной особенностью строения молекулы O2 – наличие двух неспаренных электронов, что приводит к эффекту парамагнетизма, т. е. свойству молекул ориентироваться в направлении магнитного поля.

Атомы кислорода образуют двухатомную молекулу с двойной связью. В обычных условиях молекулы кислорода устойчивы и на атомы не распадаются, поэтому молекулярный кислород высокой активностью не отличается.

Кислород – активный неметалл. Он образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С галогенами, криптоном, ксеноном, золотом и металлами платиновой группы он не реагирует, и их соединения можно получить только косвенным путем. С остальными элементами кислород непосредственно взаимодействует, образуя оксиды, причем большинство реакций протекают с выделением тепла.

Так, при нагревании кислород взаимодействует с водородом, серой, углеродом, фосфором, образуя воду и оксиды:

2 + О2 = 2Н2О

С + O2 = СO2

S + O2 = SO2

4Р + 5О2 = 2Р2О5

С галогенами кислород в реакцию не вступает.

Очень активно взаимодействуют с кислородом щелочные и щелочноземельные металлы с образованием оксидов (как правило, с литием), пероксидов (как правило, с натрием) и надпероксидов (как правило, с остальными щелочными металлами):

4К + О2 = 2К2О(KO2)

Ba + O2 = BaO2

С остальными металлами кислород реагирует при нагревании, выделяя большое количество теплоты и света:

2Mg + O2 = 2MgO

Некоторые металлы в обычных условиях окисляются лишь с поверхности, так как образующаяся пленка оксида защищает металл. При повышении температуры окисление ускоряется. Например, в нормальных условиях железо окисляется довольно медленно, а при температуре красного каления (≈ 400°C) железные стружки сгорают в кислороде:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

В кислороде горят также сложные вещества с образованием соответствующих оксидов:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

Химические свойства кислорода

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: