Nodul din gat este oxigen. S-a constatat că, în stare de stres, glota se extinde. Este situat la mijlocul laringelui, limitat de 2 pliuri musculare.
Ei sunt cei care pun presiune asupra țesuturilor din apropiere, creând o senzație de nod în gât. Extinderea decalajului este o consecință a consumului crescut de oxigen. Ajută să faci față stresului. Deci, nodul notoriu din gât poate fi numit oxigen.
Al 8-lea element al tabelului este familiar sub forma . Dar uneori lichid oxigen. Element magnetizat în această stare. Cu toate acestea, vom vorbi despre proprietățile oxigenului și avantajele care pot fi extrase din ele în partea principală.
Proprietățile oxigenului
Datorită proprietăților magnetice, oxigenul este mișcat cu ajutorul celor puternici. Dacă vorbim despre un element în starea sa obișnuită, el însuși este capabil să miște, în special, electronii.
De fapt, sistemul respirator este construit pe potențialul redox al unei substanțe. Oxigenul din el este acceptorul final, adică agentul receptor.
Enzimele acționează ca donatori. Substanțele oxidate de oxigen sunt eliberate în mediu. Este dioxid de carbon. Produce de la 5 la 18 litri pe oră.
Mai ies încă 50 de grame de apă. Așa că bea multă apă este o recomandare rezonabilă din partea medicilor. În plus, produsele secundare ale respirației sunt aproximativ 400 de substanțe. Printre acestea se numără acetona. Eliberarea sa este îmbunătățită într-o serie de boli, de exemplu, diabetul.
Modificarea obișnuită a oxigenului, O 2, este implicată în procesul respirației. Aceasta este o moleculă diatomică. Are 2 electroni nepereche. Ambele sunt în orbitali de antilegare.
Au o sarcină energetică mai mare decât lianții. Prin urmare, molecula de oxigen se descompune ușor în atomi. Energia de disociere ajunge la aproape 500 de kilojuli pe mol.
In vivo oxigen - gaz cu molecule aproape inerte. Au o legătură interatomică puternică. Procesele de oxidare abia se observă. Catalizatorii sunt necesari pentru a accelera reacțiile. În organism sunt enzime. Ele provoacă formarea de radicali, care excită procesul în lanț.
Temperatura poate fi un catalizator pentru reacțiile chimice cu oxigenul. Al 8-lea element reacționează chiar și la o încălzire ușoară. Căldura dă reacții cu hidrogenul, metanul și alte gaze combustibile.
Interacțiunile continuă cu explozii. Nu e de mirare că una dintre primele aeronave din istoria omenirii a explodat. A fost umplut cu hidrogen. Aeronava a fost numită Hindenburg și s-a prăbușit în 1937.
Încălzirea permite oxigenului să creeze legături cu toate elementele tabelului periodic, cu excepția gazelor inerte, adică argon, neon și heliu. Apropo, heliul a devenit un substitut pentru umplerea aeronavelor.
Gazul nu intră în reacție, doar că este scump. Dar, să revenim la eroul articolului. Oxigenul este un element chimic interacționând cu metalele chiar și la temperatura camerei.
De asemenea, este suficient pentru contactul cu unii compuși complecși. Acestea din urmă includ oxizi de azot. Dar cu azot simplu element chimic oxigen reactioneaza doar la 1200 de grade Celsius.
Pentru reacțiile eroului articolului cu nemetale, încălzirea este necesară cel puțin până la 60 de grade Celsius. Acest lucru este suficient, de exemplu, pentru contactul cu fosforul. Eroul articolului interacționează cu gri deja la 250 de grade. Apropo, sulful este inclus în elementele subgrupului de oxigen. Ea este principala din grupa a 6-a a tabelului periodic.
Oxigenul interacționează cu carbonul la 700-800 de grade Celsius. Aceasta se referă la oxidarea grafitului. Acest mineral este una dintre formele cristaline ale carbonului.
Apropo, oxidarea este rolul oxigenului în orice reacție. Cele mai multe dintre ele procedează cu eliberarea de lumină și căldură. Mai simplu spus, interacțiunea substanțelor duce la ardere.
Activitatea biologică a oxigenului se datorează solubilității sale în apă. La temperatura camerei, 3 mililitri din a 8-a substanță se disociază în ea. Calculul se bazează pe 100 de mililitri de apă.
Elementul prezintă performanțe ridicate în etanol și acetonă. Ele dizolvă 22 de grame de oxigen. Disocierea maximă se observă în lichidele care conțin fluor, de exemplu, perfluorobutitetrahidrofuran. Aproape 50 de grame din al 8-lea element sunt dizolvate la 100 de mililitri de acesta.
Apropo de oxigenul dizolvat, să menționăm izotopii acestuia. Atmosferic clasat pe locul 160. Este în aer 99,7%. 0,3% sunt izotopii 170 și 180. Moleculele lor sunt mai grele.
În contact cu ele, apa trece cu greu în stare de vapori. Doar a 160-a modificare a celui de-al 8-lea element se ridică în aer. Izotopii grei rămân în mări și oceane.
Interesant, pe lângă starea gazoasă și lichidă, oxigenul este solid. Ea, ca și versiunea lichidă, se formează la temperaturi sub zero. Pentru oxigenul apos este nevoie de -182 de grade, iar pentru piatră, cel puțin -223.
Această din urmă temperatură dă rețeaua cubică de cristale. De la -229 la -249 de grade Celsius, structura cristalină a oxigenului este deja hexagonală. Obținute artificial și alte modificări. Dar, pentru ei, pe lângă temperaturile scăzute, este necesară o presiune crescută.
În starea obișnuită oxigenul aparține elementelor cu 2 atomi, este incolor și inodor. Cu toate acestea, există o versiune cu 3 atomi a eroului articolului. Acesta este ozon.
Are o aromă proaspătă pronunțată. Este plăcut, dar toxic. Diferența față de oxigenul obișnuit este, de asemenea, o masă mare de molecule. Atomii se reunesc în descărcări de fulgere.
Prin urmare, mirosul de ozon se simte după dușuri. Aroma se simte si la altitudini mari de 10-30 de kilometri. Acolo, formarea ozonului provoacă radiații ultraviolete. Atomii de oxigen captează radiația soarelui, combinându-se în molecule mari. Acest lucru, de fapt, salvează omenirea de radiații.
Producția de oxigen
Industriașii îl scot din aer pe eroul articolului. Se curăță de vapori de apă, monoxid de carbon și praf. Apoi, aerul este lichefiat. După purificare, rămân doar azotul și oxigenul. Prima se evaporă la -192 de grade.
Oxigenul rămâne. Dar, oamenii de știință ruși au descoperit un depozit al elementului deja lichefiat. Este situat în mantaua Pământului. Se mai numește și geosferă. Există un strat sub crusta solidă a planetei și deasupra miezului acesteia.
Instalați acolo semnul elementului oxigen a ajutat presa cu laser. Am lucrat cu el la Centrul Sincrotron DESY. Este situat în Germania. Cercetarea a fost realizată în comun cu oameni de știință germani. Împreună, au calculat că conținutul de oxigen din presupusul strat de manie este de 8-10 ori mai mare decât în atmosferă.
Să clarificăm practica de calcul a râurilor de oxigen adânc. Fizicienii au lucrat cu oxid de fier. Strângând și încălzind-o, oamenii de știință au primit toți oxizii metalici noi, necunoscuti anterior.
Când a fost vorba de temperaturi de 1.000 de grade și presiuni de 670.000 de ori atmosferice, s-a obținut compusul Fe 25 O 32. Sunt descrise condițiile straturilor mijlocii ale geosferei.
Reacția de conversie a oxidului merge cu o eliberare globală de oxigen. Ar trebui să presupunem că acest lucru se întâmplă și în interiorul planetei. Fierul este un element tipic pentru manta.
Combinația unui element cu oxigenul de asemenea tipic. Versiunea conform căreia gazul atmosferic s-a infiltrat din pământ de-a lungul a milioane de ani și s-a acumulat lângă suprafața sa nu este tipică.
În linii mari, oamenii de știință au pus la îndoială rolul dominant al plantelor în formarea oxigenului. Verzii pot da doar o parte din gaz. În acest caz, trebuie să vă fie teamă nu numai de distrugerea florei, ci și de răcirea miezului planetei.
O scădere a temperaturii mantalei poate bloca formarea oxigen. Fractiune in masa va scădea și în atmosferă și, în același timp, viața pe planetă.
Întrebarea cum să extragem oxigenul din manie nu merită. Este imposibil să forezi pământul la o adâncime mai mare de 7.000-8.000 de kilometri. Rămâne de așteptat până când eroul articolului iese însuși la suprafață și îl extrage din atmosferă.
Aplicarea oxigenului
Utilizarea activă a oxigenului în industrie a început odată cu inventarea turboexpansoarelor. Au apărut la mijlocul secolului trecut. Dispozitivele lichefiază aerul și îl separă. De fapt, acestea sunt instalații pentru minerit oxigen.
Ce elemente se formează cercul de „comunicare” al eroului articolului? În primul rând, sunt metale. Nu este vorba despre interacțiunea directă, ci despre topirea elementelor. Se adauga oxigen la arzatoare pentru a arde combustibilul cat mai eficient posibil.
Ca rezultat, metalele se înmoaie mai repede, amestecându-se în aliaje. Fără oxigen, de exemplu, metoda convectorului de producție a oțelului este indispensabilă. Aerul obișnuit ca aprindere este ineficient. Nu fără gaz lichefiat în cilindri și tăierea metalului.
A fost descoperit oxigenul ca element chimic si fermierii. În formă lichefiată, substanța intră în cocktailuri pentru animale. Ei se îngrașă în mod activ. Legătura dintre oxigen și masa animalelor poate fi urmărită în perioada carboniferă a dezvoltării Pământului.
Epoca este marcată de o climă caldă, o abundență de plante și, în consecință, de al 8-lea gaz. Drept urmare, centipedele cu lungimea mai mică de 3 metri s-au târât în jurul planetei. Au fost găsite fosile de insecte. Schema funcționează și astăzi. Dați animalului un supliment constant la porția obișnuită de oxigen, veți obține o creștere a masei biologice.
Medicii se aprovizionează cu oxigen în butelii pentru oprire, adică oprirea atacurilor de astm. Gazul este, de asemenea, necesar la eliminarea hipoxiei. Aceasta este ceea ce se numește foamete de oxigen. Al 8-lea element ajută și la afecțiunile tractului gastro-intestinal.
În acest caz, cocktailurile cu oxigen devin medicament. În alte cazuri, substanța se administrează pacienților în perne cauciucate, sau prin tuburi și măști speciale.
În industria chimică, eroul articolului este un agent oxidant. Reacțiile la care poate participa al 8-lea element au fost deja menționate. Caracterizarea oxigenului considerat pozitiv, de exemplu, în știința rachetelor.
Eroul articolului a fost ales ca oxidant de combustibil pentru nave. Combinația dintre ambele modificări ale celui de-al 8-lea element este recunoscută ca fiind cel mai puternic amestec oxidant. Adică, combustibilul rachetei interacționează cu oxigenul obișnuit și cu ozonul.
Prețul oxigenului
Eroul articolului este vândut în baloane. Ei furnizeaza element link. Cu oxigen poti cumpara cilindri in 5, 10, 20, 40, 50 litri. În general, pasul standard între volumele de tara este de 5-10 litri. Gama de prețuri pentru versiunea de 40 de litri, de exemplu, este de la 3.000 la 8.500 de ruble.
Pe lângă etichetele de preț ridicat, de regulă, există o indicație a GOST observată. Numărul lui este „949-73”. În reclamele cu costul bugetar al cilindrilor, GOST este rar înregistrat, ceea ce este alarmant.
Transportul oxigenului în cilindri
Din punct de vedere filosofic, oxigenul este neprețuit. Elementul este baza vieții. Oxigenul transportă fierul în tot corpul uman. O grămadă de elemente se numește hemoglobină. Deficitul său este anemia.
Boala are consecințe grave. Prima dintre acestea este scăderea imunității. Interesant este că la unele animale, oxigenul din sânge nu este transportat de fier. La crabii potcoave, de exemplu, cuprul furnizează al 8-lea element organelor.
Oxigenul este un element al subgrupului principal al celui de-al șaselea grup, a doua perioadă a sistemului periodic de elemente chimice, cu numar atomic 8. Notat cu simbolul O (lat. Oxigeniu). Oxigenul este un nemetal reactiv și este cel mai ușor element al grupului de calcogen. Substanța simplă oxigen (număr CAS: 7782-44-7) în condiții normale este un gaz incolor, insipid și inodor, a cărui moleculă este formată din doi atomi de oxigen (formula O 2) și de aceea se numește și dioxigen. Oxigenul lichid are o culoare albastru deschis, iar oxigenul solid este cristale albastru deschis.
Există și alte forme alotrope de oxigen, de exemplu, ozonul (număr CAS: 10028-15-6) - în condiții normale, gazul culoarea albastra cu un miros specific, a cărui moleculă este formată din trei atomi de oxigen (formula O 3).
Istoria descoperirilor
Se crede oficial că oxigenul a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley la 1 august 1774 prin descompunerea oxidului de mercur într-un vas închis ermetic (Priestley a direcționat razele solare către acest compus folosind o lentilă puternică).
2HgO (t) → 2Hg + O 2
Cu toate acestea, Priestley nu și-a dat seama inițial că a descoperit o nouă substanță simplă, el a crezut că a izolat una dintre părțile constitutive ale aerului (și a numit acest gaz „aer deflogistic”). Priestley a raportat descoperirea sa remarcabilului chimist francez Antoine Lavoisier. În 1775, A. Lavoisier a stabilit că oxigenul este parte integrantă a aerului, acizilor și se găsește în multe substanțe.
Cu câțiva ani mai devreme (în 1771), chimistul suedez Carl Scheele obținuse oxigen. A calcinat salitrul cu acid sulfuric și apoi a descompus oxidul de azot rezultat. Scheele a numit acest gaz „aer de foc” și a descris descoperirea sa într-o carte publicată în 1777 (tocmai pentru că cartea a fost publicată mai târziu decât Priestley și-a anunțat descoperirea, acesta din urmă fiind considerat descoperitorul oxigenului). Scheele a raportat și lui Lavoisier experiența sa.
O etapă importantă care a contribuit la descoperirea oxigenului a fost lucrarea chimistului francez Peter Bayen, care a publicat lucrări despre oxidarea mercurului și descompunerea ulterioară a oxidului acestuia.
În cele din urmă, A. Lavoisier și-a dat seama în cele din urmă natura gazului rezultat, folosind informații de la Priestley și Scheele. Opera sa a avut o mare importanță, deoarece datorită ei, teoria flogistului care domina la acea vreme și împiedica dezvoltarea chimiei a fost răsturnată. Lavoisier a experimentat arderea diverse substanțeși a infirmat teoria flogistului publicând rezultate privind greutatea elementelor arse. Greutatea cenușii a depășit greutatea inițială a elementului, ceea ce i-a dat lui Lavoisier dreptul de a pretinde că în timpul arderii, reactie chimica(oxidarea) substanței, în legătură cu aceasta, masa substanței inițiale crește, ceea ce infirmă teoria flogistului.
Astfel, meritul pentru descoperirea oxigenului este de fapt împărțit de Priestley, Scheele și Lavoisier.
originea numelui
Cuvântul oxigen (numit în începutul XIX secol încă „aciditate”), apariția sa în limba rusă se datorează într-o oarecare măsură lui M.V. Lomonosov, care a introdus, împreună cu alte neologisme, cuvântul „acid”; astfel, cuvântul „oxigen”, la rândul său, a fost o hârtie de calc al termenului „oxigen” (franceză oxygène), propus de A. Lavoisier (din altă greacă ὀξύς - „acru” și γεννάω - „eu nasc”), care se traduce prin „acid generator”, care este asociat cu semnificația sa originală - „acid”, care anterior însemna oxizi, care sunt numiți oxizi conform nomenclaturii internaționale moderne.
Chitanță
În prezent, în industrie, oxigenul se obține din aer. Principala metodă industrială de obținere a oxigenului este distilarea criogenică. Instalațiile de oxigen bazate pe tehnologia membranei sunt, de asemenea, bine cunoscute și utilizate cu succes în industrie.
Laboratoarele folosesc oxigen productie industriala furnizate în cilindri de oțel la o presiune de aproximativ 15 MPa.
Cantități mici de oxigen pot fi obținute prin încălzirea permanganatului de potasiu KMnO 4:
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Se mai folosește reacția de descompunere catalitică a peroxidului de hidrogen H 2 O 2:
2H2O2 → 2H2O + O2
Catalizatorul este dioxidul de mangan (MnO 2) sau o bucată de legume crude (acestea conțin enzime care accelerează descompunerea peroxidului de hidrogen).
Oxigenul poate fi obținut prin descompunerea catalitică a cloratului de potasiu (sare bertolet) KClO 3:
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2
Electroliza este o metodă de laborator pentru producerea de oxigen. solutii apoase alcalii.
Proprietăți fizice
În condiții normale, oxigenul este un gaz incolor, insipid și inodor.
1 litru are o masă de 1,429 g. Este puțin mai greu decât aerul. Puțin solubil în apă (4,9 ml/100g la 0°C, 2,09 ml/100g la 50°C) și alcool (2,78 ml/100g la 25°C). Se dizolvă bine în argint topit (22 volume de O 2 în 1 volum de Ag la 961 ° C). Este paramagnetic.
Când oxigenul gazos este încălzit, are loc disocierea lui reversibilă în atomi: la 2000 °C - 0,03%, la 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99,5%.
Oxigenul lichid (punct de fierbere -182,98 °C) este un lichid albastru pal.
Oxigen solid (punct de topire -218,79 ° C) - cristale albastre.
DEFINIȚIE
Oxigen- un element din perioada a doua a grupei VIA a Sistemului periodic de elemente chimice D.I. Mendeleev, cu număr atomic 8. Simbol - O.
Masa atomică - 16 a.m.u. Molecula de oxigen este diatomică și are formula - O2
Oxigenul aparține familiei de elemente p. Configurația electronică a atomului de oxigen este 1s 2 2s 2 2p 4 . În compușii săi, oxigenul este capabil să prezinte mai multe stări de oxidare: „-2”, „-1” (în peroxizi), „+2” (F 2 O). Oxigenul se caracterizeaza prin manifestarea fenomenului de alotropie - existenta sub forma mai multor substante simple - modificari alotropice. Modificările alotropice ale oxigenului sunt oxigenul O2 și ozonul O3.
Proprietățile chimice ale oxigenului
Oxigenul este un agent oxidant puternic, deoarece pentru a completa nivelul electronic extern, ii lipsesc doar 2 electroni si ii ataseaza usor. În ceea ce privește reactivitatea, oxigenul este al doilea după fluor. Oxigenul formează compuși cu toate elementele, cu excepția heliului, neonului și argonului. Oxigenul reacționează direct cu halogenii, argintul, aurul și platina (compușii acestora sunt obținuți indirect). Aproape toate reacțiile care implică oxigen sunt exoterme. O trăsătură caracteristică a multor reacții de combinare cu oxigenul este eliberarea un numar mare căldură și lumină. Astfel de procese se numesc combustie.
Interacțiunea oxigenului cu metalele. Cu metalele alcaline (cu excepția litiului), oxigenul formează peroxizi sau superoxizi, cu restul - oxizi. De exemplu:
4Li + O2 = 2Li2O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2;
K + O 2 \u003d KO 2;
2Ca + O 2 \u003d 2CaO;
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3;
2Cu + O 2 \u003d 2CuO;
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4.
Interacțiunea oxigenului cu nemetale. Interacțiunea oxigenului cu nemetalele are loc atunci când este încălzit; toate reacțiile sunt exoterme, cu excepția interacțiunii cu azotul (reacția este endotermă, are loc la 3000C într-un arc electric, în natură - cu o descărcare fulger). De exemplu:
4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5;
C + O 2 \u003d CO 2;
2H2 + O2 \u003d 2H2O;
N 2 + O 2 ↔ 2NO - Q.
Interacțiunea cu complexul substante anorganice. La ardere substanțe complexeîn exces de oxigen, se formează oxizi ai elementelor corespunzătoare:
2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O (t);
4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O (t);
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H20 (t, kat);
2PH3 + 4O2 = 2H3PO4 (t);
SiH4 + 2O2 \u003d SiO2 + 2H2O;
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8 SO 2 (t).
Oxigenul este capabil să oxideze oxizii și hidroxizii la compuși cu o stare de oxidare mai mare:
2CO + O 2 \u003d 2CO 2 (t);
2S02 + O2 = 2S03 (t, V2O5);
2NO + O 2 \u003d 2NO 2;
4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 (t).
Interacțiunea cu substanțe organice complexe. Aproape toate substanțele organice ard, fiind oxidate de oxigenul atmosferic în dioxid de carbon și apă:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + H 2 O.
Pe lângă reacțiile de ardere (oxidare completă), sunt posibile și reacțiile de oxidare parțială sau catalitică, caz în care produșii de reacție pot fi alcooli, aldehide, cetone, acizi carboxilici și alte substanțe:
Oxidarea carbohidraților, proteinelor și grăsimilor servește ca sursă de energie într-un organism viu.
Proprietățile fizice ale oxigenului
Oxigenul este cel mai abundent element de pe pământ (47% din masă). Aerul conține 21% oxigen în volum. Oxigenul este o componentă a apei, mineralelor, materie organică. Țesuturile vegetale și animale conțin 50-85% oxigen sub formă de diverși compuși.
În stare liberă, oxigenul este un gaz incolor, insipid și inodor, slab solubil în apă (3 litri de oxigen se dizolvă în 100 de litri de apă la 20 ° C. Oxigenul lichid este de culoare albastră, are proprietăți paramagnetice (este atras într-un camp magnetic).
Obținerea oxigenului
Există metode industriale și de laborator pentru producerea oxigenului. Deci, în industrie, oxigenul este obținut prin distilarea aerului lichid, iar principalele metode de laborator pentru obținerea oxigenului includ reacțiile de descompunere termică a substanțelor complexe:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
4K 2 Cr 2 O 7 \u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 +3 O 2
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3 O 2
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | Descompunerea a 95 g de oxid de mercur (II) a produs 4,48 litri de oxigen (N.O.). Calculați proporția de oxid de mercur (II) descompus (în % în greutate). |
| Soluţie | Să scriem ecuația reacției pentru descompunerea oxidului de mercur (II): 2HgO \u003d 2Hg + O 2. Cunoscând volumul de oxigen eliberat, găsim cantitatea de substanță a acestuia:
Conform ecuației reacției n (HgO): n (O 2) \u003d 2: 1, prin urmare, n (HgO) \u003d 2 × n (O 2) \u003d 0,4 mol. Să calculăm masa oxidului descompus. Cantitatea de substanță este legată de masa substanței prin raportul: Masa molară (greutatea moleculară a unui mol) de oxid de mercur (II), calculată folosind tabelul elementelor chimice din D.I. Mendeleev - 217 g/mol. Atunci masa oxidului de mercur (II) este egală cu: m(HgO) = n(HgO) × M(HgO) \u003d 0,4 × 217 \u003d 86,8 g. Să definim fractiune in masa oxid descompus: |
mol.Potrivit oamenilor religioși, numai Dumnezeu poate fi omniprezent, omnipotent și în același timp invizibil. De fapt, toate aceste trei epitete pot fi atribuite element chimic cu număr atomic 8 - oxigen. - omniprezent: nu numai aerul, apa și pământul, ci și tu și cu mine, mâncarea, băutura, hainele noastre constau în mare parte din el; Majoritatea substanțelor din jurul nostru conțin oxigen.
Puterea oxigenului se manifestă deja prin faptul că îl respirăm, iar respirația este sinonim pentru viață. „Dum spiro - spero”: în timp ce respir, sper... Acesta este Ovidiu. Și oxigenul poate fi considerat omnipotent, deoarece elementul puternic al focului, de regulă, este foarte dependent de candidatul nostru pentru omnipotență și omnipotență.
În ceea ce privește al treilea epitet - „invizibil”, atunci probabil că nu este nevoie de dovezi. În condiții obișnuite, oxigenul elementar nu este doar incolor și, prin urmare, invizibil, ci și nu este perceptibil, nu este perceptibil de niciun organ de simț. Adevărat, lipsa, și cu atât mai mult lipsa de oxigen, am simți instantaneu.
Temându-se de a fi suspectat de erezie și clericalism în același timp, autorul este forțat să admită că nu i-a venit ideea de a compara oxigenul cu însuși Domnul Dumnezeu, ci l-a împrumutat de la unul dintre personajele lui Alexei Konstantinovici Tolstoi. poezia „Pârâul Bogatyr”. Există rânduri despre un anumit farmacist care „înainte ca mulțimea să învețe că ei spun că nu există suflet, ci doar carne și că, dacă Domnul există cu adevărat, atunci el este doar un fel de oxigen”.
Deci să oxigenul este un element cu număr atomic 8, „gazul de respirație și ardere”, cel mai comun element de pe Pământ.
Tripla descoperire a oxigenului
Faptul că oxigenul este invizibil, insipid, inodor, gazos în condiții obișnuite, a întârziat descoperirea sa pentru o lungă perioadă de timp. Mulți oameni de știință din trecut au ghicit că a existat o substanță cu proprietăți care, după cum știm acum, sunt inerente oxigenului.
Inventatorul submarinului K. Drebbel la începutul secolului al XVII-lea. oxigen izolat, și-a dat seama care este rolul acestui gaz pentru respirație și l-a folosit în submarinul său. Dar munca lui Drebbel a avut un efect redus asupra dezvoltării chimiei. Invenția sa a fost de natură militară și s-a încercat să fie clasificat în timp util tot ceea ce era legat de ea.
Oxigenul a fost descoperit aproape simultan de doi chimiști proeminenți ai celui de-al doilea jumătate a XVIII-leaîn. - suedezul Carl Wilhelm Scheele și englezul Joseph Priestley. Scheele a primit oxigen mai devreme, dar tratatul său Despre aer și foc, care conținea informații despre oxigen, a fost publicat mai târziu decât descoperirea lui Priestley.
Și totuși, figura principală din istoria descoperirii oxigenului nu este Scheele sau Priestley. Au descoperit un gaz nou - și nimic mai mult. Au descoperit oxigenul – și până la sfârșitul zilelor au rămas apărători zeloși ai teoriei flogistului! Teorii - cândva utile, dar să sfârşitul XVIII-leaîn. care a devenit deja „cătuşele de pe picioarele ştiinţei”.
Friedrich Engels avea să scrie mai târziu despre asta: „Amândoi nu au aflat niciodată ce era în mâinile lor. Elementul care era destinat să revoluționeze chimia a dispărut fără urmă în mâinile lor... Prin urmare, rămâne Lavoisier cel care a descoperit efectiv oxigenul, și nu cei doi care au descris doar oxigenul, nici măcar nu ghicesc ce descriu.
Marele chimist francez Antoine Laurent Lavoisier (pe atunci încă foarte tânăr) a aflat despre oxigen chiar de la Priestley.La două luni după descoperirea „aerului deflogistinat”, Priestley a sosit la Paris și a vorbit în detaliu despre cum a fost făcută această descoperire și din ce substanțe ( mercur și sol de plumb) este lansat un nou „aer”.
Înainte de a-l întâlni pe Priestley, Lavoisier nu știa că doar o parte din aer participă la ardere și respirație. Acum a pus într-un mod nou investigațiile de ardere începute cu doi ani mai devreme. Ele se caracterizează printr-o abordare cantitativă riguroasă: tot ceea ce poate fi cântărit sau măsurat în alt mod.
Lavoisier a observat formarea de fulgi roșii de „calamă de mercur” și o scădere a volumului de aer atunci când este încălzit într-o retortă sigilată. Într-o altă replică, folosind încălzirea la temperatură înaltă, a descompus cele 2,7 g de „scara de mercur” obținute în experimentul anterior și a obținut 2,5 g de mercur și 8 inci cubi din același gaz despre care vorbea Priestley. În primul experiment, în care o parte din mercur a fost transformată în scară, doar 8 inci cubi de aer s-au „pierdut”, iar restul său a devenit „a-zot” - nu este vital, nefiind susținând nici respirația, nici arderea. Gazul eliberat în timpul descompunerii calcarului a arătat proprietăți opuse și, prin urmare, Lavoisier l-a numit la început „gaz vital”. Lavoisier și-a dat seama de esența arderii. Și nevoia de flogiston - „materie de foc”, care se presupune că eliberată în timpul arderii oricăror combustibili, a dispărut.
Teoria arderii oxigenului a înlocuit teoria flogistului. De-a lungul celor două secole care au trecut de la descoperire, teoria lui Lavoisier nu numai că nu a fost infirmată, ci și mai mult întărită.
Acest lucru nu înseamnă, desigur, că despre elementul numărul 8 stiinta moderna se stie absolut totul.
Despre oxigen cunoscut și nu prea cunoscut
A vorbi într-un articol popular despre proprietățile oxigenului este o sarcină extrem de ingrată. Pe de o parte, acest element în sine este prea popular și, vorbind despre el, riscați să repetați numeroase manuale. Unul dintre trasaturi caracteristice oxigenul constă în faptul că, probabil, în toate țările acest element este „trecut” la școală ...
Dar, pe de altă parte, pentru a explica proprietățile oxigenului, uneori trebuie să urcăm într-o astfel de junglă științifică, al cărei lexic este extrem de dificil de „tradus” în limbajul general acceptat.
Luați, de exemplu, o astfel de proprietate a oxigenului ca paramagnetismul. Proprietățile magnetice ale elementului nr. 8 diferă de toate celelalte elemente gazoase (în condiții normale). Oxigenul este un agent oxidant activ, dar există și alte elemente oxidante, cum ar fi fluorul. Oxigenul se transformă în lichid la temperaturi foarte scăzute - dar pentru hidrogen, heliu, azot, punctele de fierbere sunt și mai mici. Dar nu există un alt paramagnet printre elementele gazoase.
Manifestarea vizibilă a paramagnetismului - capacitatea unei substanțe de a fi atrasă într-un câmp magnetic - se explică prin faptul că moleculele substanțelor paramagnetice au propriul moment magnetic. O au și moleculele de oxigen, dar de unde vine?
Învelișul exterior de electroni a unui atom de oxigen este format din șase electroni. Patru dintre ele - pereche - sunt combinate în două perechi, iar două sunt „singure”. Electronii perechi diferă unul de celălalt doar prin spin. Spinul este momentul unghiular intern al unei particule, care are o natură cuantică. Aceste „momente” determină toate proprietățile magnetice ale materiei (diamagnetism, feromagnetism, paramagnetism etc.). Purtătorul fizic al proprietăților magnetice nu este doar un electron, ci un electron nepereche, deoarece electronii perechi formează un sistem stabil care nu are propriul său moment magnetic.
Mergând pe analogii sportive, putem spune că electronul pereche este ca un fotbalist care a primit instrucțiunea „să nu rateze” unul dintre adversarii jocului. Și se comportă în conformitate cu instrucțiunile antrenorului său: ai grijă la apărătorul care te păzește, se alătură atacului, el, spun ei, este foarte periculos. Ambii sunt pasionați de „reținerea reciprocă” și, într-un fel, abandonează jocul – fotbal sau magnetic. Pe de altă parte, un electron nepereche este o „rătăcire înainte” de la care te poți aștepta la orice (totuși, ca în sport, în anumite reguli).
Deci, capacitatea moleculelor de oxigen de a fi atrase într-un câmp magnetic arată că au electroni nepereche. La prima vedere, acest lucru nu este surprinzător: s-a stabilit de mult timp că fiecare atom de oxigen are doi electroni nepereche pe învelișul său exterior. Dar pot rămâne nepereche atunci când doi atomi de oxigen sunt combinați într-o moleculă?
Evident, fiecare moleculă de O 2 trebuie să fie formată folosind două legături covalente O=O. Dar, în acest caz, toți cei patru electroni nepereche ar fi cheltuiți pentru construirea moleculei. Și atunci molecula de oxigen nu ar putea avea proprietăți paramagnetice. Dar paramagnetismul elementului nr. 8 este un fapt care a fost confirmat în mod repetat în experiment.
S-a sugerat că fiecare atom de oxigen cheltuiește doar un electron nepereche pentru formarea unei molecule diatomice, în timp ce celălalt rămâne „inactiv”, iar acești electroni fac molecula paramagnetică. Cu toate acestea, această explicație contrazice datele experimentale. Ar fi nevoie de aproximativ 50 kcal pentru a rupe legăturile simple dintr-o moleculă gram de oxigen; în realitate, trebuie să cheltuiești mai mult de două ori mai multă energie.
Se dovedește că în molecula de oxigen nu poate exista nici o legătură dublă, nici o legătură simplă. Atunci care este această legătură?
Oamenii de știință încă nu au o opinie unanimă asupra acestei chestiuni și multe detalii ale structurii moleculei de oxigen nu au fost încă pe deplin elucidate. Destul de satisfăcătoare este însă explicația proprietăților moleculei de oxigen folosind metoda orbitelor moleculare propusă de chimia cuantică. Cu toate acestea, această explicație este prea complicată pentru a fi discutată în treacăt într-un articol popular.
Acum despre altele - mai ușor de înțeles și mai ușor de explicat proprietățile elementului nr. 8.
După cum se potrivește unui element care ocupă un loc în colțul din dreapta sus al tabelului periodic, oxigenul are proprietăți oxidante pronunțate. Învelișul exterior de electroni a atomului de oxigen este format din șase electroni, iar atomul de oxigen poate ajunge la învelișul complet umplut (condiția de stabilitate chimică maximă) în două moduri: fie prin captarea a doi electroni „străini”, fie renunțând la șase. Prima modalitate, desigur, este mai simplă, necesită mai puțină energie. Prin urmare, în reacțiile cu marea majoritate a atomilor, oxigenul acționează ca un agent oxidant. Dacă pot să spun așa, un singur element este mai oxidant decât oxigenul - fluorul. Numai în reacțiile cu fluor, agentul de oxidare nu este elementul nr. 8, ci partenerul său.
Pentru dezvoltarea unei reacții active a oxigenului cu cele mai multe substanțe simple și complexe, este necesară încălzirea - pentru a depăși bariera potențială care împiedică procesul chimic. Energia „aditivă” (energia de activare) în diferite reacții are nevoie de altele diferite. Oxigenul reacționează activ cu fosforul atunci când acesta din urmă este încălzit la 60, cu sulf - până la 250, cu hidrogen - mai mult de 300, cu carbon (sub formă de grafit) - la 700 - 800 ° C. Adevărat, există substanțe, precum oxidul nitric, compușii monovalenți de cupru și, din fericire, hemoglobina din sânge, capabile să reacționeze cu oxigenul chiar și la temperatura camerei. Cu ajutorul catalizatorilor care reduc energia de activare, pot continua și alte procese fără încălzire, în special combinația de oxigen cu hidrogen.
De obicei, această reacție are loc la temperaturi ridicate și decurge foarte rapid - se poate transforma chiar într-o explozie. Un astfel de proces are loc într-o schemă de reacție în lanț ramificat. (Teoria reacțiilor valoroase a fost creată ca urmare a muncii multor oameni de știință și, în primul rând, a laureatului Premiul Nobel Academicianul N.N. Semenov.) Reacțiile valoroase încep cu formarea de particule active instabile - radicali liberi, „purtători” de electroni nepereche.
Oxigenul este unul dintre agenții oxidanți puternici. Acest lucru poate fi judecat, fie și doar pentru că rezervoarele de oxigen lichid sunt un accesoriu necesar pentru majoritatea motoarelor cu rachete lichide. Cu toate acestea, reacțiile oxidative care implică oxigen nu arată întotdeauna ca elementele unei flăcări sau explozii.
Procesele de oxidare lentă a diferitelor substanțe la temperaturi obișnuite nu sunt mai puțin importante pentru viață decât arderea este pentru energie.
Oxidarea lentă a substanțelor alimentare din corpul nostru este „baza energetică” a vieții. (Remarcăm în treacăt că organismul nostru nu folosește oxigenul inhalat foarte economic: există aproximativ 16% oxigen în aerul expirat.) Căldura fânului putrezit este rezultatul oxidării lente a substanțelor organice de origine vegetală. Oxidarea lentă a gunoiului de grajd și a humusului încălzește serele...
Dar oxidarea lentă a substanțelor organice nu este întotdeauna inofensivă și sigură. Dacă căldura generată în acest proces nu este îndepărtată, se poate produce autoaprindere. Acest lucru este cunoscut de mult timp. Un manual de chimie publicat în Rusia în 1812 descria incendiile din Sankt Petersburg cauzate de acest fenomen. „În 1770 a fost un mare incendiu într-un magazin de cânepă de pe insula Malaya Neva, unde nu au ținut deloc focul.” Adevărat, același manual a povestit despre cazul autoaprinderii „o bătrână din America de Nord” cu nota că „acest lucru se întâmplă în principal cu persoanele care sunt necumpărate în utilizarea băuturilor alcoolice” ...
Având în vedere nevoia de a lupta împotriva beției, oamenii puternici ai presei și ai științei, nu ar merita să infirmăm astfel de afirmații. Dar, din păcate, faptele sunt un lucru încăpățânat: corpul uman risipește căldura în spațiu, iar chiar și cei mai experimentați bețivi nu se pot aprinde fizic spontan. Este bine că din punct de vedere științific, teza opusă - Dumnezeu îl salvează pe bețiv - este la fel de insuportabilă.
Încheind capitolul despre proprietățile și caracteristicile oxigenului, să ne amintim – foarte pe scurt – despre circulația acestui element în natură.
Dacă plantele nu au transformat apa în timpul fotosintezei și dioxid de carbonîn compuși organici și acest proces nu a fost însoțit de eliberarea de oxigen legat, apoi, după ce au epuizat destul de repede rezervele de oxigen atmosferic, toate lumea animală, inclusiv umanitatea, avea să se sufoce în curând. Dar plantele de după aceea le-ar fi avut greu.
Cert este că plantele, ca și animalele, consumă oxigen atmosferic, totuși, fac acest lucru doar în întuneric. Noaptea, când fotosinteza se oprește, plantele se transformă din producători de oxigen în consumatori de oxigen. Scheele a observat acest fenomen. Iar un alt descoperitor al oxigenului, J. Priestley, chiar înainte ca oxigenul să fie descoperit, a aflat că o ramură verde de mentă, plasată sub un capac de sticlă cu aer în care lumânarea se stinsese deja, redă capacitatea de a susține respirația și arderea. acest aer.
Patru elemente „calcogen” (adică „producător de cupru”) conduc subgrupul principal al grupului VI (conform cu noua clasificare- grupa a 16-a) a sistemului periodic. Pe lângă sulf, telur și seleniu, acestea includ și oxigen. Să aruncăm o privire mai atentă asupra proprietăților acestui element cel mai comun de pe Pământ, precum și asupra utilizării și producerii de oxigen.
Abundența elementelor
LA formă legată oxigenul intră compoziție chimică apă - procentul său este de aproximativ 89%, precum și în compoziția celulelor tuturor ființelor vii - plante și animale.
În aer, oxigenul se află în stare liberă sub formă de O2, ocupând o cincime din compoziția sa și sub formă de ozon - O3.
Oxigenul O2 este un gaz incolor, insipid și inodor. Este ușor solubil în apă. Punctul de fierbere este de 183 de grade sub zero Celsius. Sub formă lichidă, oxigenul are o culoare albastră, iar în formă solidă formează cristale albastre. Punctul de topire al cristalelor de oxigen este de 218,7 grade sub zero Celsius.
Proprietăți chimice
Când este încălzit, acest element reacționează cu multe substanțe simple, atât metale, cât și nemetale, formând în același timp așa-numiții oxizi - compuși ai elementelor cu oxigen. în care elementele intră cu oxigen se numește oxidare.
De exemplu,
4Na + O2= 2Na2O
2. Prin descompunerea peroxidului de hidrogen atunci când este încălzit în prezența oxidului de mangan, care acționează ca un catalizator.
3. Prin descompunerea permanganatului de potasiu.
Producția de oxigen în industrie se realizează în următoarele moduri:
1. În scopuri tehnice, oxigenul este obținut din aer, în care conținutul său obișnuit este de aproximativ 20%, adică. partea a cincea. Pentru a face acest lucru, aerul este mai întâi ars, obținându-se un amestec cu un conținut de oxigen lichid de aproximativ 54%, azot lichid - 44% și argon lichid - 2%. Aceste gaze sunt apoi separate printr-un proces de distilare folosind un interval relativ mic între punctele de fierbere ale oxigenului lichid și ale azotului lichid - minus 183, respectiv minus 198,5 grade. Se dovedește că azotul se evaporă înaintea oxigenului.
Echipamentele moderne asigură producerea de oxigen de orice grad de puritate. Azotul, care se obține prin separarea aerului lichid, este folosit ca materie primă în sinteza derivaților săi.
2. dă şi oxigen într-un grad foarte pur. Această metodă a devenit larg răspândită în țările cu resurse bogate și electricitate ieftină.
Aplicarea oxigenului
Oxigenul este cel mai important element din viața întregii noastre planete. Acest gaz, care este conținut în atmosferă, este consumat în acest proces de animale și oameni.
Obținerea oxigenului este foarte importantă pentru astfel de domenii ale activității umane precum medicina, sudarea și tăierea metalelor, sablare, aviație (pentru respirație și pentru funcționarea motoarelor), metalurgie.
În procesul activitate economică oxigenul uman este consumat în cantități mari - de exemplu, la ardere diferite feluri combustibil: gaz natural, metan, cărbune, lemn. În toate aceste procese, se formează.Totodată, natura a prevăzut procesul de legare naturală a acestui compus folosind fotosinteza, care are loc în plantele verzi sub acțiunea lumina soarelui. În urma acestui proces, se formează glucoză, pe care planta o folosește apoi pentru a-și construi țesuturile.
