ԹԹվածին , հատկությունները

Название кислороду Oxygenium

дал А . Лавуазье

C лат . о xygenium – “ рождающий кислоту ”

С греч . oxygenes – “ образующий кислоты ”

• Химический знак – О
• Относительная атомная масса : Ar = 16

• Изотопы кислорода – ( 99 ,75 %) , ,

• Строение атома : ( 8 p + + 8n 0 ) + 8
• Заряд ядра : ( +8)
• Электронная конфигурация атома : 1s 2 2s 2 2p 4

• Типичный неметалл . Сильный окислитель ( по электроотрицательности уступает лишь фтору )

• Валентные возможности : в соединениях обычно 2-х валентен , реже – 3-х , (4-х) валентен
• Возможные степени окисления : - 2 , - 1 , 0 , + 2 , (+4)

(наиболее характерные степени окисления : 0 , - 2 )

Английский ученый .

В 1774 году разложением

o ксида ртути ( II )

получил кислород

и

изучил его свойства

2 HgO = 2Hg + O 2 ↑

1733 - 1804

Шведский ученый .

В 1771 году провел опыты

по разложению

оксида ртути ( II ) ,

изучил свойства

образующегося газа .

Однако результаты

его исследований

были опубликованы

лишь в 177 7 году .

1742 - 1786

С целью проверки опытов

Шееле и Пристли

в 1774 году получил кислород ,

установил его природу и изучил

его способность соединяться

с фосфором и серой при горении

и металлами при обжиге .

Изучил состав атмосферного воздуха .

Создал кислородную теорию горения .

Совместно с Ж . Менье установил

сложный состав воды и получил

воду из кислорода и водорода .

2H 2 + O 2 = 2 H 2 O

Лавуазье показал , что процесс дыхания

подобен процессу горения .

1743 - 1794

1572 - 1633

Голландский алхимик и технолог .

Получил кислород примерно за 150 лет

до Пристли и Шееле при нагревании нитрата калия :

2К NO 3 = 2KNO 2 + O 2 ↑

Его открытие было засекречено , т . к . использование полученного газа предполагалось для дыхания людей на подводных лодках

Кислород занимает 1 место по распространенности элементов на Земле (по массе)

1 - кислород - 49

2 - алюминий - 7

3 - железо - 5

4 - кальций - 4

5 - натрий - 2

6 - калий - 2

7 - магний - 2

8 - водород - 1

9 - остальные - 2

10 - кремний - 26

• В земной коре – 49 %
• (атмосфера , литосфера , гидросфера)

• В воздухе – 20,9 % ( по объему )
• В воде

(в чистой воде – 88 , 8 % , в морской воде – 8 5,8 % )

• В песке , многих горных породах и минералах
• В составе органических соединений :

белков , жиров , углеводов и др .

• В организме человека – 62 %

2 KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑

КМ nO 4 – перманганат калия ; 1- стекловата

2 Н 2 O 2 = 2 Н 2 O + O 2 ↑

1 – капельная воронка

с раствором

пероксида водорода

2 – порошок оксида

марганца ( IV) – М nO 2

(используется в данной

реакции как катализатор)

3 – колба Вюрца

а – вытеснением воды ( над водой ) ; б – вытеснением воздуха ; 1 – вспыхнувшая тлеющая лучина

• Условия реакций – нагревание ( t )

2 КМ n О 4 = К 2 М n О 4 + М nO 2 + О 2 ↑

2КС l О 3 = 2КС l + О 2 ↑ 2Н gO = 2Hg + О 2 ↑

3 Р bO 2 = Р b 3 O 4 + О 2 ↑ 2К NO 3 = 2К NO 2 + О 2 ↑

• Условия реакции – присутствие катализатора ( K )

2Н 2 О 2 = 2Н 2 О + О 2 ↑ ( К – М n О 2 )

• Условия реакции – действие электрического тока ( )

(р . электролиза )

2Н 2 О = 2Н 2 ↑ + О 2 ↑

Кислород получают из воздуха

газовой ректификацией

• Воздух охлаждают примерно до – 200 0 С и под давлением сжижают
• Далее жидкий воздух подвергают перегонке

Жидкий азот испаряется при – 196 О С

( t кип . жидкого азота)

Жидкий кислород испаряется при – 183 О С

( t кип . жидкого кислорода)

• Газообразный кислород хранят в стальных баллонах , окрашенных в голубой цвет , под давлением 1 - 1 ,5 МПА

В 1774 г . А . Лавуазье доказал , что воздух – это смесь в основном двух газов - азота и кислорода

Кислород - 21 %

Азот - 78 %

Другие газы -1%

Примечание

К другим газам (1 %) относятся :

углекислый газ (0 ,03 %) ;

инертные газы

( в основном аргон - 0 ,93 % ) ;

водяные пары

Сжигание фосфора

под колоколом :

а – горение фосфора ;

б – уровень воды

поднялся на 1 / 5 объема

• Выдыхаемый человеком воздух

содержит ( в %, по объему)

1 – Кислород 16%

2 – Углекислый газ 4 %

3 – Остальное : азот ,

водяные пары и пр .

Отличается от лесного воздуха наличием выбросов : ( загрязняющих и ухудшающих воздух )

• от автотранспорта ( в Москве - 90% всех загрязнений)
• от котельных установок
• от промышленных предприятий

Автомашины выбрасывают в атмосферу :

углекислый газ СО 2 , сернистый газ SO 2 , оксиды азота NO и NO 2 , угарный газ СО , формальдегид НСОН , а также сажу

Металлургические предприятия выбрасывают в воздух :

сернистый газ , угарный газ , формальдегид , циановодород НС N

Алюминиевые заводы

фтороводород Н F

Целлюлозно – бумажныые комбинаты

сероводород , хлор , фенол C 6 H 5 OH и формальдегид

,

1 . Отношение к простым веществам

а) металлам

б) неметаллам

3 Fe + 2 О 2 ═ Fe 3 О 4 + Q

2Mg + O 2 ═ 2MgO + Q

С + О 2 ═ СО 2 + Q

S + О 2 ═ S О 2 + Q

4 Р + 5О 2 ═ 2Р 2 О 5 + Q

N 2 + О 2 2 NO Q

Реакции окисления , сопровождающиеся выделением теплоты и света ,

называют горением (вещества при этом воспламеняются)

t

t

( Fe О · Fe 2 О 3 )

t

t

t

Реакции окисления без горения

t

t

2Cu + O 2 ═ 2CuO + Q

Воспламенения меди не происходит

В реакциях окисления , как правило , образуются оксиды

2. Отношение к сложным веществам

• При полном сгорании углеводородов

образуются оксиды - углекислый газ и вода :

СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + Q

метан

2С 2 Н 2 + 5О 2 = 4СО 2 + 2Н 2 О + Q

ацетилен

• При неполном сгорании углеводородов

(например , при недостатке кислорода О 2 ) образуются еще угарный газ СО и сажа С :

2 СН 4 + 3 О 2 = 2 СО + 4 Н 2 О + Q

СН 4 + О 2 = С + 2Н 2 О + Q

t

t

t

t

Условия для возникновения горения

Условия для прекращения горения

• Нагревание горючего вещества до температуры воспламенения
• Доступ кислорода

1 . Прекратить доступ к горючему веществу кислорода

2. Охладить вещество ниже температуры воспламенения

• Медленное окисление - химический процесс медленного взаимодействия вещества с кислородом без воспламенения вещества
• В ходе этого процесса теплота выделяется постепенно и вещество не нагревается до температуры воспламенения

Примеры :

• В процессах окисления (аэробного распада)

некоторых веществ пищи и продуктов обмена веществ в клетках и тканях живых организмов выделяется энергия , нужная организму

• В процессе гниения (окисления) навоза выделяется теплота и др .

• Реакции веществ с кислородом - реакции окисления .

Реакции окисления – составная часть окислительно –

– восстановительных реакций (ОВР)

• Преобладающая функция кислорода – окислительная .

При комнатной температуре О 2 – малоактивен , при высокой – сильный окислитель

• В реакциях окисления , как правило , получаются оксиды ( ЭО )
• Реакции окисления , сопровождающиеся воспламенением вещества , - реакции горения
• Реакции горения всегда – экзотермические реакции (+ Q )

• Медленное окисление - химический процесс медленного взаимодействия вещества с кислородом без воспламенения вещества

• Кислород входит в состав воды , которая составляет большую часть массы живых организмов и является внутренней средой жизнедеятельности клеток и тканей
• Кислород входит в состав биологически важных молекул , образующих живую материю

(белки , углеводы , жиры , гормоны , ферменты и др . )

• Кислород в виде простого вещества О 2 необходим как окислитель для протекания реакций , дающих клеткам необходимую для жизнедеятельности энергию

Кислород на Земле является

окислителем № 1,

т . к он обеспечивает протекание

таких важных процессов, как :

• дыхание всех живых организмов
• гниение органических масс

(помимо воздействия грибов и бактерий)

• горение веществ

Кислород используют

В чистом виде :

• В металлургии – при получении чугуна , стали , цветных металлов ( для интенсификации окислительных процессов)
• Во многих химических производствах
• Как жидкий окислитель для ракет
• При резке и сварке металлов и сплавов
• В медицине - для приготовления лечебных водных и воздушных ванн , лечебных коктейлей
• В медицине - в кислородных подушках

В чистом виде и в составе смесей :

• На космических кораблях, подводных лодках в подводном плавании , на больших высотах

В составе воздуха :

• Для сжигания топлива (в двигателях автомобилей , тепловозов , теплоходов ; на тепловых электростанциях, на многих производствах и др . )

• Кислород расходуется в природе на процессы окисления

(дыхания , гниения , горения )

• Масса кислорода в воздухе пополняется в ходе процесса фотосинтеза

свет

6СО 2 + 6 Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 ↑