Kisikova formula. Periodična tabela Mendelejeva - kisik

Kemijski element

Halkogenovi so povezani s kisikovimi elementi

Podobni atomi so ena skupina v periodičnem sistemu. Kisik vodi družino halkogenov, vendar se od njih razlikuje v številnih lastnostih.

Atomska masa kisika - prednik skupine - je 16 a. Halcogeni pri tvorbi spojin z vodikom in kovinami kažejo svoje običajno oksidacijsko stanje: -2. Na primer, v vodi (H₂O) oksidacijsko število kisika je -2.

Sestava značilnih vodikovih spojin halkogenov ustreza splošni formuli: H₂R. Ko se te snovi raztopijo, se tvorijo kisline. Posebna lastnost je le vodikov spojina kisikove vode. Po mnenju znanstvenikov je ta nenavadna snov zelo šibka kislina in zelo šibka osnova.

Žveplo, selen in telur imajo tipična pozitivna oksidacijska stanja (+4, +6) v spojinah s kisikom in drugimi ne-metali, ki imajo visoko elektronegativnost (EO). Sestava halkogenih oksidov odraža splošne formule: RO₂, RO₃. Ustrezne kisline imajo sestavek: H₂RO₃, H₂RO₄.

Elementi ustrezajo preprostim snovem: kisik, žveplo, selen, telur in polonij. Prvi trije predstavniki kažejo nekovinske lastnosti. Kisikova formula je O₂. Alotropna modifikacija istega elementa je ozon (O₃₎. Obe spremembi sta plini. Žveplo in selen so trdne nekovine. Telur je kovinska snov, vodnik električnega toka, polonij je kovina.

Kisik je najpogostejši element

Celotna vsebnost elementarnih atomov v zemeljski skorji je približno 47% (po teži). Kisik se nahaja v prosti obliki in v sestavi številnih spojin. Preprosta snov, katere formula je O₂, se nahaja v ozračju, ki znaša 21% zraka (po prostornini). Molekularni kisik raztopimo v vodi, ki se nahaja med delci tal.

Že vemo, da obstaja drugačen obstoj istega kemijskega elementa v obliki preproste snovi. Ta ozon je plin, ki tvori na površini približno 30 km od površine zemlje, ki se pogosto imenuje ozonski zaslon. Vezani kisik vstopi v molekule vode, v številne kamnine in minerale, organske spojine.

Struktura kisikovega atoma

Periodična tabela Mendelejeva vsebuje popolne informacije o kisiku:

1. Serijska številka elementa je 8.
2. Osnovni naboj je +8.
3. Skupno število elektronov je 8.
4. Elektronska formula kisika je 1s²2s²2p⁴.

V naravi obstajajo trije stabilni izotopi, ki imajo v redni tabeli isto število vrstic, enako sestavo protonov in elektronov, vendar različno število nevtronov. Izotopi označujemo z istim simbolom O. Za primerjavo podajamo diagram, ki odraža sestavo treh izotopov kisika:

Lastnosti kisika - kemični element

Na 2p-podlogi atoma sta dva neparirana elektronika, kar pojasnjuje pojavnost oksidacijskih stanj -2 in +2. Dva uparjena elektrona ni mogoče ločiti, tako da se stopnja oksidacije poveča na +4, tako kot pri žveplu in drugih halkogenih. Razlog je odsotnost brezplačnega podlage. Zato v spojinah kemijski element kisik ne kaže stopnje valence in oksidacije, ki je enaka številu skupine v kratki različici periodičnega sistema (6). Običajno oksidativno število je -2.

Samo s fluorovimi spojinami kaže kisikov dikcijo pozitivno oksidacijsko stanje +2 zanj. EO vrednost dveh različnih jakosti nekovin: EA (D) = 3,5 EE (F) = 4. bolj elektro element, fluor močnejša ohrani svoje valenčnih elektronov in privlači delce na zunanjo energijski nivo atomom kisika. Zato je v reakciji s fluorom kisik reducent, daje elektrone.

Kisik je preprosta snov

Angleški raziskovalec D. Priestley leta 1774 je med poskusi izoliral plin v razkroju živosrebrovega oksida. Dve leti prej je K. Sheele prejela enako snov v svoji čisti obliki. Le nekaj let kasneje je francoski kemik A. Lavoisier ugotovil, da je za plin del zraka, študiral je lastnosti. Kemična formula kisika je O₂. V zapisu o sestavi snovi odražamo elektrone, ki sodelujejo pri nastanku nepolarne kovalentne vezi - O :: O. Vsak vezni elektronski par zamenjamo z eno vrstico: 0 = 0. Ta formula kisika jasno kaže, da so atomi v molekuli povezani med dvema skupnima paroma elektronov.

Izvedemo preproste izračune in določimo, kakšna je relativna molekulska masa kisika: g. (O₂) = Ar (O) x 2 = 16 x 2 = 32. Za primerjavo: g. (Zrak) = 29. Kemična formula za kisik se od ozonske formule razlikuje po enem atomu kisika. Zato, gospod (O₃) = Ar (O) x 3 = 48. Ozon je 1,5 krat težji od kisika.

Fizične lastnosti

Kisik je plin brez barve, okusa in vonja (pri navadni temperaturi in atmosferskem tlaku). Snov je nekoliko težja od zraka, se raztopi v vodi, vendar v majhnih količinah. Tališče kisika je negativna vrednost in je -218,3 ° C. Točka, na kateri se tekoči kisik spet pretvori v plinasto, je njegova vrelišče. Za molekule O₂ vrednost te fizikalne količine doseže -182,96 ° C. V tekočem in trdnem stanju kisik pridobi svetlo modro barvo.

Pridobivanje kisika v laboratoriju

Kadar se kisik vsebujoče snovi, kot je kalijev permanganat, segrejejo, se sprosti brezbarvni plin, ki se lahko zbere v bučko ali epruveti. Če v čisti kisik prinesete osvetljen žarek, potem žari bolj svetlo kot v zraku. Dve drugi laboratorijski metodi za pridobivanje kisika - razgradnja vodikovega peroksida in kalijevega klorata (berthollet sol). Razmislimo o shemi naprave, ki se uporablja za termično razgradnjo.

V epruveti ali bučko z okroglim dnom je potrebno nalijte malo Bertholetove soli in zaprite zamašek s cevjo za izpust plina. Njen nasprotni konec je treba poslati (pod vodo) v bučko na glavo. Vrat je treba spustiti v široko steklo ali kristalizator napolnjen z vodo. Ko se epruveta s soljo Bertoleta segreje, se sprosti kisik. Na cev za plin vstopi v erlenmajerico, iz nje izliva vodo. Ko se steklenica napolni s plinom, se z vodo zapreti z zamaškom in se obrne. Kisik, pridobljen v tem laboratorijskem poskusu, se lahko uporabi za proučevanje kemijskih lastnosti preproste snovi.

Burning

Če v laboratoriju gori snovi v kisiku, morate poznati in upoštevati požarne predpise. Vodik takoj opeče v zraku in se zmeša s kisikom v razmerju 2: 1, je eksploziven. Izgorevanje snovi v čistem kisiku se precej bolj intenzivno pojavlja kot v zraku. Ta pojav je razložen s sestavo zrak. Kisik v ozračju je nekoliko več kot 1/5 dela (21%). Zgorevanje je reakcija snovi s kisikom, zaradi česar nastajajo različni izdelki, predvsem oksidi kovin in nekovine. Protipožarne mešanice O₂ Poleg tega so lahko nastale spojine strupene.

Zgorevanje konvencionalne sveče (ali ujemanje) spremlja nastajanje ogljikovega dioksida. Naslednje izkušnje lahko izvedemo doma. Če spravite snov pod stekleno posodo ali veliko steklo, se bo gorenje ustavilo takoj, ko se porabi ves kisik. Dušik ne podpira dihanja in opeklin. Ogljikov dioksid, oksidacijski produkt, ne reagira več s kisikom. Transparentno apnenčasta voda omogoča odkrivanje prisotnosti ogljikov dioksid po požiranju sveč. Če produkti izgorevanja prehaja skozi kalcijev hidroksid, raztopina postane motna. Obstaja kemična reakcija med apnenčasto vodo in ogljikovim dioksidom, kar povzroča netopen kalcijev karbonat.

Proizvodnja kisika v industrijskem obsegu

Najcenejši proces, ki ima za posledico molekule brez zraka, O₂, ni povezan z vodenjem kemijskih reakcij. V industriji, recimo, v metalurških obratih, je zrak pri nizki temperaturi in visokem tlaku utekočinjen. Takšne pomembne sestavine atmosfere, kot sta dušik in kisik, segrejejo pri različnih temperaturah. Mešanico zraka ločite s postopnim segrevanjem na normalno temperaturo. Prvič, molekule dušika so ločene, nato pa kisik. Metoda ločevanja temelji na različnih fizičnih lastnostih preprostih snovi. Formula za preprosto materijo kisika je enaka, kot je bila pred hlajenjem in utekočinjenim zrakom, - O₂.

Kot posledica nekaterih elektroliznih reakcij se sprosti kisik, ki se zbere nad ustrezno elektrodo. Gas potrebujejo industrijske, gradbene družbe v velikih količinah. Potreba po kisiku nenehno narašča, še posebej v kemični industriji. Dobljeni plin je shranjen v industrijske in medicinske namene v jeklenih valjih z oznako. Zmogljivosti s kisikom so barvane modre ali modre, da jih ločijo od drugih utekočinjenih plinov - dušika, metana, amonijaka.

Kemijski izračuni s formulo in reakcijske enačbe, ki vključujejo molekule O₂

Številčna vrednost molske mase kisika sovpada z drugo vrednostjo - relativno molekulsko maso. Le v prvem primeru so merske enote. Na kratko, formula za vsebnost kisika in molsko maso je treba zapisati takole: M (O₂) = 32 g / mol. V normalnih pogojih molim, da vsak plin ustreza prostornini 22,4 litra. Torej, 1 mol₂ Je 22,4 litrov snovi, 2 mol O₂ - 44,8 litrov. Z enačbo reakcije med kisikom in vodikom lahko vidimo, da 2 mol molekula vodika in 1 mol kisika medsebojno delita:

Če v reakciji sodeluje 1 mol vodika, bo prostornina kisika 0,5 mol • 22,4 l / mol = 11,2 l.

Vloga molekul O₂ v naravi in ​​človeškem življenju

Kisik porabijo živi organizmi na Zemlji in sodelujejo v kroženju snovi več kot 3 milijarde let. To je glavna snov za dihanje in presnovo, pomaga razgraditi molekule hranilnih snovi, sintetizira energijo, potrebno za organizme. Kisik se ves čas porabi na Zemlji, vendar se njegove zaloge polnijo zaradi fotosinteze. Ruski znanstvenik K. Timiryazev je verjel, da zahvaljujoč temu samemu procesu še vedno živi na našem planetu.

Vloga kisika v naravi in ​​gospodarstvu je odlična:

• se absorbira v procesu dihanja živih organizmov;
• sodeluje pri reakcijah fotosinteze v rastlinah;
• je del organskih molekul;
• procesi razpadanja, fermentacije, rjavenja se pojavljajo s sodelovanjem kisika, ki deluje kot oksidant;
• Uporablja se za pridobivanje dragocenih produktov organske sinteze.

Utekočinjeni kisik v jeklenkah se uporablja za rezanje in varjenje kovin pri visokih temperaturah. Ti procesi se izvajajo v strojništvu, prevoznih in gradbenih podjetjih. Za delo pod vodo, pod zemljo, na visoki nadmorski višini v zračnem prostoru ljudje potrebujejo tudi molekule O₂. Kisikove blazine Uporabljajo se v medicini za obogatitev sestave zraka, ki ga vdihujejo bolniki. Plin za medicinske namene se razlikuje od tehničnega skoraj popolnega pomanjkanja tujih nečistoč, vonja.

Kisik je idealen oksidant

Znane so kisikove spojine z vsemi kemijskimi elementi periodične mize, razen prvih predstavnikov družine žlahtnih plinov. Mnoge snovi neposredno reagirajo z O atomi, razen halogenov, zlata in platine. Zelo pomembni so pojavi, ki vključujejo kisik, ki jih spremlja sproščanje svetlobe in toplote. Takšni procesi se pogosto uporabljajo v vsakdanjem življenju, industriji. V metalurgiji se interakcija rude s kisikom imenuje praženje. Pred-zdrobljena ruda se pomeša z zrakom, obogatenim s kisikom. Pri visokih temperaturah se kovine predelajo iz sulfidov v preproste snovi. Torej dobite železo in nekatere neželezne kovine. Prisotnost čistega kisika povečuje hitrost tehnoloških procesov v različnih panogah kemije, inženiringa in metalurgije.

Pojav poceni metoda pridobivanja kisika iz zraka z metodo ločevanja na komponente pri nizkih temperaturah je spodbudil razvoj številnih področij industrijske proizvodnje. Kemiki upoštevajo molekule O₂ in O atomov z idealnimi oksidanti. To so naravni materiali, se v naravi nenehno obnavljajo, ne onesnažujejo okolja. Poleg tega kemijske reakcije, ki vključujejo kisik, najpogosteje povzročijo sintezo drugega naravnega in varnega proizvoda - vode. Vloga O₂ pri nevtralizaciji strupenih industrijskih odpadkov, čiščenju vode pred onesnaženjem. Poleg kisika se za razkuževanje uporablja alotropna modifikacija ozona. Ta preprosta snov ima visoko oksidativno aktivnost. Pri ozoniziranju vode se onesnaževalci razgrajujejo. Ozon ima tudi škodljiv učinek na patogeno mikrofloro.