FormationVideregående uddannelse og skoler

Oxygenformlen. Periodisk tabel af Mendeleev - ilt

Det kemiske element ilt er i den anden periode af VI-hovedgruppen af den forældede korte version af det periodiske bord. Ifølge de nye nummereringsstandarder er dette den 16. gruppe. Den tilsvarende beslutning blev truffet af IUPAC i 1988. Formlen for ilt som et enkelt stof er O 2 . Lad os overveje dens grundlæggende egenskaber, dens rolle i naturen og økonomien. Lad os begynde med egenskaberne for hele gruppen af det periodiske system, som er ledet af ilt. Elementet adskiller sig fra dets beslægtede chalogener, og vand adskiller sig fra hydrogenforbindelser af svovl, selen og tellur. Forklaring af alle de karakteristiske træk kan kun findes efter at have lært om atomets struktur og egenskaber.

Chalkogener er beslægtede elementer af ilt

Lignende atomer på egenskaberne danner en gruppe i det periodiske system. Oxygen fører familien af chalogener, men adskiller sig fra dem i en række egenskaber.

Atommassen af ilt - grundlæggeren af gruppen - er 16 a. Kalkogenerne i dannelsen af forbindelser med hydrogen og metaller udviser deres sædvanlige oxidationstilstand: -2. I vandet (H20) er for eksempel oxidationstalet ilt -2.

Sammensætningen af typiske hydrogenforbindelser af chalcogener svarer til den generelle formel: H2R. Når disse stoffer opløses, dannes syrer. Kun hydrogenforbindelsen i oxygen-vand-har særlige egenskaber. Ifølge forskerne er dette usædvanlige stof en meget svag syre og en meget svag base.

Svovl, selen og tellurium har typiske positive oxidationstilstande (+4, +6) i forbindelser med oxygen og andre ikke-metaller, som har høj elektronegativitet (EO). Sammensætningen af chalcogenoxider afspejler de generelle formler: RO2, RO3. De tilsvarende syrer har sammensætningen: H2R03, H2R04.

Elementer svarer til simple stoffer: ilt, svovl, selen, tellur og polonium. De første tre repræsentanter viser ikke-metalliske egenskaber. Oxygenformlen er O2. Allotrop modifikation af det samme element er ozon (O3 ) . Begge modifikationer er gasser. Svovl og selen er faste ikke-metaller. Tellurium er en metalloid substans, leder af en elektrisk strøm, polonium er et metal.

Oxygen er det mest almindelige element

Det samlede indhold af elementære atomer i jordskorpen er ca. 47% (efter vægt). Oxygen findes både i en fri form og i sammensætningen af talrige forbindelser. Et enkelt stof, hvis formel er O 2 , er indeholdt i atmosfæren, svarende til 21% luft (volumen). Molekylært ilt opløses i vand, der ligger mellem jordpartikler.

Vi ved allerede, at der findes en anden form for eksistens af det samme kemiske element i form af et simpelt stof. Denne ozon er en gas, der i en højde på ca. 30 km fra jordens overflade udgør et lag, der ofte kaldes ozonskærmen. Bundet oxygen kommer ind i vandmolekylerne, ind i mange klipper og mineraler, organiske forbindelser.

Oplagets struktur

Mendeleevs periodiske tabel indeholder komplette oplysninger om ilt:

  1. Elementets serienummer er 8.
  2. Kerneladningen er +8.
  3. Det samlede antal elektroner er 8.
  4. Den elektroniske oxygenformel er 1s 2 2s 2 2p 4 .

I naturen er der tre stabile isotoper, der har det samme ordinære tal i det periodiske bord, den samme sammensætning af protoner og elektroner, men forskellige antal neutroner. Isotoperne betegnes med samme symbol, O. Til sammenligning lad os give et diagram, som afspejler sammensætningen af de tre isotoper af ilt:

Egenskaber for ilt - kemisk element

På atomets 2p-underniveau er der to uparvede elektroner, hvilket forklarer udseendet af oxidationstilstandene -2 og +2. To parrede elektroner kan ikke frakobles, så oxidationsgraden stiger til +4, som i svovl og andre chalcogener. Årsagen er fraværet af et frit underniveau. Derfor udviser oxygenet i kemiske elementer ikke en valens- og oxidationsgrad svarende til gruppens nummer i den korte version af det periodiske system (6). Det sædvanlige oxidative tal er -2.

Kun i forbindelser med fluor udviser ilt en ikke-karakteristisk positiv oxidationstilstand på +2. EO-værdien af to stærke ikke-metaller er forskellig: EO (O) = 3,5; EO (F) = 4. Som et mere elektronegativt kemisk element tilbageholder fluor sine elektroner mere og tiltrækker valenspartikler på oxygenatomets eksterne energiniveau. I reaktionen med fluor er oxygen derfor et reduktionsmiddel, det afgiver elektroner.

Oxygen er et simpelt stof

Den engelske explorer D. Priestley i 1774, under forsøgene, isolerede gas i nedbrydning af kviksølvoxid. To år tidligere blev det samme stof opnået i ren form af K. Scheele. Kun få år senere etablerede den franske kemiker A. Lavoisier, at han er en del af luften til gas, studerede han ejendomme. Den kemiske formel for oxygen er O2. Vi reflekterer i materialets sammensætning de elektroner, der deltager i dannelsen af en ikke-polær kovalent binding - O :: O. Vi erstatter hvert bindende elektronpar med en linje: 0 = 0. Denne oxygenformel viser klart, at atomerne i molekylet er forbundet mellem to almindelige par elektroner.

Vi udfører enkle beregninger og bestemmer, hvad der er den relative molekylmasse af ilt: Mr (O2) = Ar (O) x2 = 16x2 = 32. Til sammenligning: Mr (luft) = 29. Den kemiske formel for oxygen afviger fra ozonformlen Per et oxygenatom. Derfor er hr (O 3 ) = Ar (O) x 3 = 48. Ozon er 1,5 gange tungere end oxygen.

Fysiske egenskaber

Oxygen er en gas uden farve, smag og lugt (ved almindelig temperatur og atmosfærisk tryk). Stoffet er lidt tungere end luft; Opløses i vand, men i små mængder. Smeltepunktet for ilt er negativt og er -218,3 ° C. Det punkt, hvor flydende ilt igen bliver til gasformigt, er kogepunktet. For molekyler af O2 når værdien af denne fysiske mængde -182,96 ° C. I flydende og fast tilstand erhverver ilt en lyseblå farve.

At opnå ilt i laboratoriet

Når de iltholdige stoffer, såsom kaliumpermanganat opvarmes, frigives en farveløs gas, der kan opsamles i en kolbe eller et reagensglas. Hvis du bringer det rene ilt i en tændt stråle, brænder den mere lys end i luften. To andre laboratoriemetoder til opnåelse af oxygen - nedbrydning af hydrogenperoxid og kaliumchlorat (bertholletsalt). Lad os overveje systemets anordning, som bruges til termisk nedbrydning.

I et reagensglas eller en rundbundet kolbe er det nødvendigt at hælde lidt bertholetsalt for at lukke det med en prop med et gasudløbsrør. Dens modsatte ende bør rettes (under vand) ind i den opadgående kolbe. Nakken bør sænkes i et bredt glas eller krystallisator fyldt med vand. Når testrøret med Bertolet-saltet opvarmes, frigives ilt. På gasrøret kommer han ind i kolben og forskyder vand fra den. Når kolben er fyldt med gas, er den lukket med en prop under vandet og vendt om. Det ilt, der opnås i dette laboratorieeksperiment, kan bruges til at studere de kemiske egenskaber af et enkelt stof.

brænding

Hvis laboratoriet forbrænder stoffer i ilt, skal du vide og overholde brandbestemmelserne. Brint brænder øjeblikkeligt i luften, og blandes med ilt i forholdet 2: 1, det er eksplosivt. Forbrænding af stoffer i ren ilt forekommer langt mere intensivt end i luften. Dette fænomen forklares af luftens sammensætning. Oxygen i atmosfæren er lidt mere end 1/5 del (21%). Forbrænding er reaktionen af stoffer med ilt, hvilket resulterer i forskellige produkter, hovedsageligt oxider af metaller og nonmetals. Brandblandinger O2 med brændbare stoffer, derudover kan de resulterende forbindelser være toksiske.

Forbrænding af et konventionelt stearinlys (eller match) ledsages af dannelsen af kuldioxid. Følgende erfaringer kan udføres hjemme. Hvis du brænder et stof under en glasburk eller et stort glas, stopper forbrændingen, så snart al oxygen er forbrugt. Kvælstof understøtter ikke åndedræt og brænding. Kuldioxid, en oxidationsprodukt, reagerer ikke længere med ilt. Gennemsigtigt kalkholdigt vand kan detektere tilstedeværelsen af kuldioxid efter forbrændingen af stearinlyset. Hvis du passerer forbrændingsprodukterne via calciumhydroxid, bliver opløsningen overskyet. Der er en kemisk reaktion mellem kalkholdigt vand og kuldioxid, hvilket resulterer i uopløseligt calciumcarbonat.

Produktion af ilt i industriel skala

Den billigste proces, som et resultat af hvilke luftfrie O2 molekyler opnås, er ikke forbundet med kemiske reaktioner. I industrien siger man ved metallurgiske anlæg, at luft ved lav temperatur og højt tryk er flydende. Sådanne vigtige komponenter i atmosfæren, som nitrogen og oxygen, koger ved forskellige temperaturer. Separat luftblandingen med gradvis opvarmning til normal temperatur. For det første skilles kvælstofmolekyler, så ilt. Separationsmetoden er baseret på forskellige fysiske egenskaber ved simple stoffer. Formlen for det enkle stof af ilt er det samme som før køling og flydelse af luft, O2.

Som et resultat af nogle elektrolysereaktioner frigives oxygen også, den opsamles over den tilsvarende elektrode. Der kræves gas fra industri- og byggefirmaer i store mængder. Behovet for ilt vokser konstant, især den kemiske industri har brug for det. Den opnåede gas opbevares til industrielle og medicinske formål i stålcylindre udstyret med mærkning. Kapaciteter med oxygen er malet blå eller blå for at skelne dem fra andre flydende gasser - nitrogen, methan, ammoniak.

Kemiske beregninger med formel og reaktionsligninger, der involverer O2 molekyler

Den numeriske værdi af den molære masse af ilt falder sammen med en anden værdi - den relative molekylmasse. Kun i det første tilfælde er der måleenheder. Kort fortalt skal formlen for oxygenindholdet og dens molmasse skrives som følger: M (O2) = 32 g / mol. Under normale forhold beder jeg om enhver gas, der svarer til et volumen på 22,4 liter. Derfor er 1 mol O2 22,4 liter stof, 2 mol O2 - 44,8 liter. Ved ligningen af reaktionen mellem oxygen og hydrogen kan det ses, at 2 mol hydrogen og 1 mol ilt interagerer:

Hvis 1 mol hydrogen deltager i reaktionen, vil mængden af ilt være 0,5 mol • 22,4 l / mol = 11,2 l.

O2-molekylernes rolle i naturen og menneskelivet

Oxygen forbruges af levende organismer på Jorden og deltager i omsætning af stoffer over 3 milliarder år. Dette er hovedstoffet for åndedræt og stofskifte, det hjælper med at nedbryde næringsstofmolekylerne, syntetiserer den energi, der er nødvendig for organismer. Oxygen forbruges konstant på Jorden, men dets bestande genopfyldes takket være fotosyntese. Den russiske videnskabsmand K. Timiryazev mente, at takket være denne proces er der stadig liv på vores planet.

Oliens rolle i naturen og økonomien er stor:

  • Absorberes i vejrtrækningen af levende organismer;
  • Deltager i reaktionerne af fotosyntese i planter;
  • Er en del af organiske molekyler;
  • Processer med forfald, fermentering, rustning forekommer med deltagelse af ilt, som virker som en oxidator;
  • Det bruges til at opnå værdifulde produkter af organisk syntese.

Liquefied oxygen i cylindre anvendes til skæring og svejsning af metaller ved høje temperaturer. Disse processer udføres på maskinbygningsanlæg, transport- og byggevirksomheder. For at udføre arbejde under vand, under jorden, i høj højde i et luftløst rum, har mennesker også brug for O 2 molekyler. Oxygenpuder anvendes i medicin for at berige luftkompositionen, der inhaleres af syge mennesker. Gassen til medicinske formål adskiller sig fra den tekniske praktisk i fravær af fremmede urenheder, lugt.

Oxygen er en ideel oxidator

Oxygenforbindelser med alle de kemiske elementer i det periodiske bord er kendt, bortset fra de første repræsentanter for familien af ædelgasser. Mange stoffer reagerer direkte med O-atomer, undtagen halogener, guld og platin. Af stor betydning er fænomener der involverer ilt, som ledsages af udslip af lys og varme. Sådanne processer anvendes i vid udstrækning i hverdagen, industrien. I metallurgi kaldes interaktionen mellem malmer med oxygen brændning. Forkrosset malm blandes med luft beriget med ilt. Ved høje temperaturer reduceres metaller fra sulfider til simple stoffer. Så få jern og nogle ikke-jernholdige metaller. Tilstedeværelsen af rent ilt øger hastigheden af teknologiske processer i forskellige kerne af kemi, teknik og metallurgi.

Udseendet af en billig metode til opnåelse af ilt fra luft ved hjælp af separationsmetoden til komponenter ved lav temperatur stimulerede udviklingen af mange retninger af industriel produktion. Kemister betragter O 2 molekyler og O atomer som ideelle oxidationsmidler. Disse er naturlige materialer, de er konstant fornyet i naturen, forurener ikke miljøet. Derudover resulterer kemiske reaktioner, der involverer ilt, oftest i syntesen af et andet naturligt og sikkert produkt - vand. O2's rolle i neutraliseringen af giftigt industriaffald, rensningen af vand fra forurening er stor. Ud over ilt anvendes dets allotropiske modifikation - ozon - til desinfektion. Dette enkle stof har en høj oxidativ aktivitet. Ved ozonisering af vand nedbrydes forurenende stoffer. Ozon har også en skadelig virkning på den patogene mikroflora.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 da.unansea.com. Theme powered by WordPress.