Kisik je ... Kisikova formula. Molekula kisika

Med vsemi snovmi na Zemlji posebno mesto zaseda življenjsko doba plinskega kisika. Njegova prisotnost postaja naš planet edinstven med vsemi drugimi, poseben. Zahvaljujoč tej snovi obstaja na svetu veliko lepih bitij: rastline, živali, ljudje. Kisik je absolutno nepogrešljiva, edinstvena in izredno pomembna spojina. Zato poskusite ugotoviti, kaj je to, kakšne značilnosti ima.

Kemijski element kisik: značilnost

Za začetek označujemo lokacijo tega elementa v periodični tabeli. To lahko storite z več elementi.

1. Serijska številka je 8.
2. Atomska masa je 15,99903.
3. Nahaja se v šesti skupini glavne podskupine drugega obdobja sistema.
4. jedrska polnjenje - 8, število protonov - 8, elektron - 8, nevtronov - 8. Tako dvojna magična številka, pri čemer je glavni opazili izotopsko stabilnost oblika ¹⁶O.
5. Latinsko ime elementa je kisik. Rusko-kisik, to ime se oblikuje iz besedne zveze "rojevanje kislin." Obstaja tudi sinonim, včasih pa se imenuje tudi kisik.

Posebno pozornost je treba nameniti analizi elektronske strukture atoma, saj pojasnjuje stabilnost molekule ter fizikalne in kemijske lastnosti.

Struktura molekule

Elektronsko konfiguracijo atomov predstavlja formula 1s²2s²2p⁴. Iz tega zapisa je očitno, da pred dokončanjem nivoja energije in ustvarjanjem octetove zaveze, kisika nima dveh elektronov. To pojasnjuje njegove naslednje značilnosti:

• molekula kisika je diatomska;
• stopnja oksidacije elementa je vedno -2 (razen peroksidov in fluorijevega oksida, v katerem se spremeni za -1 in +2);
• je najmočnejši oksidant;
• enostavno reagirati tudi pod normalnimi pogoji;
• je sposoben tvoriti eksplozivne spojine.

Zdaj razmislite o vprašanju strukture. Kako nastane molekula kisika? Prvič, mehanizem tvorbe je kovalentni nepolarni, to je zaradi socializacije elektronov vsakega atoma. Tako je vez tudi kovalenten nepolar. V tem primeru je dvojna, saj ima vsak od atomov dva nepoštena elektronika na zunanji ravni. Zelo preprosto si lahko ogledate, kako izgleda kisik. Formula je naslednja: O₂ ali O = O.

Zaradi prisotnosti take vezi je molekula zelo stabilna. Za številne reakcije z njo so potrebni posebni pogoji: povečan pritisk, ogrevanje, uporaba katalizatorjev.

Kot kemični element je kisik atom, ki ima tri naravno stabilne izotope. Njihova masna števila so 16, 17, 18. Vendar je odstotek razmerja zelo različen, saj ¹⁶Približno 99,759%, ostalo pa manj kot 0,5%. Zato je najpogostejši in stabilen izotop ravno s številom mase 16.

Preprosto snov kisik

Če o tem elementu govorimo kot preprosto povezavo, takoj pod običajnimi pogoji takoj navedite agregatno stanje. Kisik je plin, ki nima niti okusa, niti barve niti vonja. Diatomska molekula, ki je najbolj bogata snov na planetu, po vodiku in plemenitem plinu helija.

Obstajajo druge agregatne države te snovi. Torej, pri negativni temperaturi -183⁰C kisik kondenzira v lepo modro tekočino. Če presegate prag -200⁰C se bo tekočina prelila v svetle modre kristale monoklinične igle podobne oblike.

Obstajajo tri glavne vrste obstoja kisika v trdnem stanju.

1. Alfa-oblika (alfa-O₂). Temperatura je nižja od 200 ⁰C.
2. Beta-oblika (beta-O₂). Temperaturni interval -200-400⁰C.
3. Gama oblika (gama - O₂). Interval od -400 do -500⁰C.

Kisik je eden najpomembnejših in pomembnejših plinov. Ne le za življenje živih bitij na planetu, temveč za naravo kot celoto. Težko je navesti naravni mineral ali spojino, v kateri ne bi bila vključena kot element.

Zgodovina odkritja

Prva omemba dejstva, da v zraku obstaja nekaj plina, ki podpira proces izgorevanja, se je pojavil v VIII. Stoletju. Vendar pa potem, da bi ga preučili, dokazati obstoj in odpreti, ni bilo tehnične možnosti. Šele po skoraj tisočletju je bilo v 18. stoletju to storjeno, zahvaljujoč delu več znanstvenikov.

1. 1771 Karl Scheele je eksperimentalno določil sestavo zraka in ugotovil, da sta glavni plini kisik in dušik.
2. Pierre Bayen izvaja poskuse razgradnje živega srebra in njegovega oksida ter uradno zabeleži rezultate.
3. 1773 Sheele uradno odpira element kisika, vendar ga ne dobi v čisti obliki.
4. 1774 Priestley, ne glede na Scheele, deluje enako kot on, in sprejema čist kisik z razgradnjo živosrebrovega oksida.
5. 1775 Antoine Lavoisier podaja ime temu elementu in ustvarja teorijo zgorevanja, ki je obstajala že več kot sto let.
6. 1898. Družba Thompson misli, da se lahko kisik v zraku konča zaradi velikih emisij ogljikovega dioksida v ozračje.
7. V istem letu Timiryazev dokazuje nasprotno, saj pojasnjuje, da je dobavitelj kisika zelene rastline na planetu.

Tako je postalo znano, kaj je kisik, kar je pomemben in pomemben plin. Potem ko so bile vse proučevali fizikalne in kemijske lastnosti snovi, obravnavanih metod za njeno pripravo, šteje približno vsebnost vode, zemeljski skorji in atmosfere in drugimi deli svetu.

Fizične lastnosti

Navajamo glavne fizikalne parametre, s katerimi je lahko ta spojina označena.

1. Kisik je plin pod normalnimi pogoji, ki je sestavni del zraka (21%). Nima nobene barve, okusa in vonja. Lažji od zraka, slabo topen v vodi.
2. Aktivno ga absorbira premog in kovinski prah, se raztopi v organskih snoveh.
3. Vrelišče je -183⁰C.
4. Taljenje -218,35⁰C.
5. Gostota je 0,0014 g / cm³.
6. Kristalna mreža je molekularna.

Kisik ima paramagnetne lastnosti v tekočem stanju.

Kemijske lastnosti

O tem, kako aktivni zadevni plin, kako se obnaša v reakcijah z drugimi snovmi, podrobneje pojasnjuje kemija. Kisik lahko pokaže več stopenj oksidacije, čeprav je najpogostejši -2, kar velja za konstantno. Poleg tega obstajajo spojine, v katerih so vrednosti naslednje:

• -1;
• -0,5;
• -1/3;
• +0,5;
• +1;
• +2.

Kemična aktivnost je razložena z visoko afiniteto za elektron, saj je vrednost elektronegativnosti glede na Polling 3,44. Višja le v fluoridu (4). Zato je kisik zelo močan oksidant. Hkrati se v reakcijah z še močnejšimi oksidanti obnaša kot redukcijsko sredstvo, ki kaže pozitivno oksidacijsko stanje. Na primer, v fluoridnem oksidu O⁺² F₂^- .

Obstaja veliko število spojin, ki vključujejo kisik. To so razredi snovi, kot so:

• oksidi;
• peroksidi;
• ozonidi;
• superperoksidi;
• kisline;
• baze;
• soli;
• organske molekule.

Z vsemi elementi lahko kisik reagira v normalnih pogojih, razen plemenitih kovin, helija, neona in argona ter halogenov. C inertni plini ne deluje v nobenih okoliščinah.

Pridobivanje v industriji

Vsebnost kisika v zraku in voda je tako velika (21 oziroma 88%), da je glavna industrijska metoda njegove sinteze delna destilacija tekočega zraka in elektroliza vode.

Posebno se pogosto uporablja prva metoda. Navsezadnje je veliko tega plina mogoče izolirati iz zraka. Vendar pa ne bo popolnoma čisto. Če je potreben izdelek višje kakovosti, se začnejo procesi elektrolize. Surovina za to je voda ali alkalija. Natrijev ali kalijev hidroksid se uporablja za povečanje električne prevodnosti raztopine. Na splošno se bistvo procesa zmanjša na razkroj vode.

V laboratorij

Med laboratorijskimi metodami je postala zelo razširjena metoda toplotne obdelave:

• peroksidi;
• soli kislin, ki vsebujejo kisik.

Pri visokih temperaturah se razgrajujejo s sproščanjem plinastega kisika. Postopek najpogosteje katalizira manganov (IV) oksid. Kisik se zbira z izpodrivanjem vode in odkrije se - s tlačnim žarkom. Kot veste, v atmosferi kisika plamen zelo razžaruje.

Druga snov, ki se uporablja za izdelavo kisika v šolski kemiji, je vodikov peroksid. Tudi 3% raztopina pod vplivom katalizatorja se takoj razgrajuje s sproščanjem čistega plina. Zbirati ga je treba le. Katalizator je enak - mangan oksid MnO₂.

Med soli, ki jih najpogosteje uporabljamo, so:

• sol bergoleta ali kalijevega klorata;
• kalijev permanganat ali mangan.

Za opis postopka lahko podamo enačbo. Kisik zadostuje za laboratorijske in raziskovalne potrebe:

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂uarr-.

Alotropne spremembe kisika

Obstaja ena alotropna modifikacija, ki jo ima kisik. Formula za to spojino je O₃, se imenuje ozon. To je plin, ki se tvori v naravnih pogojih pod vplivom ultravijoličnega in razsmernega toka na kisik zraka. V nasprotju s samim O₂, ozon ima prijeten vonj svežine, ki se počuti v zraku po dežju z munjem in gromom.

Razlika med kisikom in ozonom ni le število atomov v molekuli, ampak tudi struktura kristalne rešetke. Kemično je ozon še močnejši oksidant.

Kisik je sestavni del zraka

Porazdelitev kisika v naravi je zelo široka. Kisik je v:

• kamnine in minerali;
• voda slana in sveža;
• tla;
• rastlinskih in živalskih organizmov;
• zrak, vključno z zgornjo atmosfero.

Očitno je, da zasede vse zemeljske lupine - litosfero, hidrosfero, atmosfero in biosfero. Posebno pomembna je njegova vsebina v zraku. Navsezadnje je to dejavnik, ki na našem planetu omogoča življenje, vključno z moškimi.

Sestava zraka, ki ga dihamo, je izredno heterogena. Vključuje tako konstantne komponente kot spremenljivke. V nespremenjeni in vedno prisotni so:

• Ogljikov dioksid;
• kisik;
• dušik;
• plemeniti plini.

Spremenljivke lahko vključujejo vodno paro in prašni delci motečih pline (izpuh, proizvodov izgorevanja, gnitje, itd), naprava za cvetni prah, bakterije, glive in druge.

Pomen kisika v naravi

Zelo pomembno je, koliko kisika je v naravi. Znano je, da so bili nekateri sateliti velikih planetov (Jupiter, Saturn) sledovih tega plina odkrili, vendar je jasno, da ni življenje tam. Naša Zemlja ima zadostno količino, ki je v kombinaciji z vodo, zaradi česar je mogoče, da obstaja v vseh živih organizmih.

Poleg dejavnega udeleženca pri dihanju, kisik še vedno vodi neštete reakcije oksidacije, ki sproščajo energijo za življenje.

Glavni dobavitelji tega edinstvenega plina v naravi so zelene rastline in nekatere vrste bakterij. Zahvaljujoč njih se ohranja stalna uravnoteženost kisika in ogljikovega dioksida. Poleg tega ozon gradi zaščitni zaslon po celotni Zemlji, kar ne omogoča prodiranja velikih količin ultravijoličnega sevanja, ki ga uničujejo.

Le nekaj vrst anaerobnih organizmov (bakterij, gliv) lahko živi izven kisikovega ozračja. Vendar pa je veliko manj od tistih, ki to zelo potrebujejo.

Uporaba kisika in ozona v industriji

Glavna področja uporabe modifikacij alotropnih kisikov v industriji so naslednja.

1. Metalurgija (za varjenje in rezanje kovin).
2. Medicina.
3. Kmetijstvo.
4. Kot raketno gorivo.
5. Sinteza številnih kemičnih spojin, vključno z eksplozivi.
6. Čiščenje in dezinfekcija vode.

Težko je poimenovati celo en proces, v katerem ta velik plin, edinstvena snov - kisik ne sodeluje.