Полная характеристика кислорода : Относительная атомная масса, характер летучего водородного соединения, формула летучего водородного соединения, характер гидроксида, формула гидроксида, характер окси? — Химия

Полная характеристика кислорода : Относительная атомная масса, характер летучего водородного соединения, формула летучего водородного соединения, характер гидроксида, формула гидроксида, характер окси? - Химия Кислород

Краткое описание

В сфере народного хозяйства большой спрос получил изопропиловый спирт (общая формула — CH3CH (OH)CH3 или C3H8OH). Это органическое соединение было получено в результате проведения лабораторных опытов над пропанолом. Оба вещества относятся к категории простейших спиртов алифатического ряда, из-за чего их свойства имеют много совпадений. В Википедии указано, что CH3CH (OH)CH3 имеет сразу несколько названий:

  • пропанол-2 (структурная формула — C3H8O) либо втор-пропанол. Этот элемент получил своё название из-за присоединения гидроксильной группы ко второму углероду молекулы пропана (С3Н8);
  • изопропилэтаноат;
  • изопропен, изопропилен;
  • изобутиловый, изопентиловый спирт;
  • диизопропил;
  • изопропилпентан;
  • изопропанол — эта жидкость по принципу строения является изомером обычного пропанола.
  • изопропилпропионат;
  • диметилкарбинол.

В быту под любым из этих названий можно встретить C3H8OH. Это органическое соединение быстро сгорает и не образует копоти, дыма. В результате этого получается углекислый газ и вода. Изопропен обладает меньшей токсичностью, нежели метанол. За счёт этого C3H8OH получил спрос в косметологии. Эту жидкость добавляют в состав некоторых лекарственных препаратов наружного применения.

CH3CH (OH)CH3 помогает растворить эфирные масла, смолы, а также другие химические соединения. Изопропиловый спирт хорошо смешивается с Н2О. Благодаря химической реакции это вещество может быть преобразовано в ацетон. Если человек употребит изопропилпентан, то он опьянеет.

Но токсичное воздействие будет выше, чем у этанола. Реакция организма на химическое вещество зависит от индивидуальных показателей и объёма выпитой жидкости. Изопропанол отличается низким показателем плотности. При температуре 80 °C органическое соединение закипает. Если попробовать нагреть жидкость до 450 °C, то в итоге она самовоспламенится.

Изопропилпентан активно используют в качестве надёжного консерванта органических веществ и для хранения медицинских анализов. Для этих целей можно задействовать формальдегид, но он является более опасным. Изопропанол часто используют для исследования ДНК.

Основные химические свойства

Характеристики солей могут существенно различаться, так как всё зависит от состава и принадлежности к определённому подклассу. Для проведения химических экспериментов нужно точно знать, как реагируют друг на друга задействованные вещества.

Химические свойства солей Описание Примеры формул
Взаимодействие с активными металлами Если в пробирку поместить обезжиренный кусок меди и налить небольшое количество нитрата серебра с концентрацией 1:10, то уже через несколько часов на поверхности металла появятся игольчатые кристаллы. Cu 2AgNO3 → Cu (NO3)2 2Ag↓ 2Al Cr2 (SO4)3→Al2 (SO4)3 2Cr↓
Взаимодействие с кислотами Химическая реакция возможна только в том случае, если кислота будет более сильной, нежели задействованная соль. 2NaCl H2SO4 → Na2SO4 2HCl↑
Все соли отлично взаимодействуют между собой В качестве эксперимента можно задействовать хлорид аммония и нитрит свинца. В стакан общей ёмкостью 300 мл нужно налить концентрированный раствор Pb (NO3)2 и поместить в него кристалл NH4Cl. Постепенно в используемой ёмкости начнут расти солевые кристаллы, которые внешне будут напоминать покрытые инеем растения. NaCl AgNO3→AgCl NaNO3 Pb (NO3)2 2NH4Cl→2NH4NO3 PbCl2
Взаимодействие с растворами щелочей Под воздействием высоких температур многие MnAcm подвергаются разложению. В результате образуется кислотный оксид. Бескислородные соли разлагаются на неметалл и металл. Если реакции разложения будут подвергнуты MnAcm азотистой кислоты, тогда будет выделяться свободный кислород. О2 образуется также при нагревании перманганата калия. CaCO3 → CaO CO2↑, 2NaCl →2Na Cl2↑ 2KMnO4→K2MnO4 MnO2 O2↑

Если задействовать оксосоли хлора, тогда под воздействием высоких температур будут образованы хлориды, а также выделится кислород. Газообразный азот и воду можно получить в результате разложения нитрита аммония. После взаимодействия MnAcm с основанием может образовываться другая соль. Химическая реакция: Ba (OH)2 MgSO4 → BaSO4↓ Mg (OH)2. В итоге образуется сульфат бария, который выпадает в осадок.

Варианты применения

Биологическая роль химических элементов огромная, ведь они могут применяться не только в виде добавок для организма, но и в сельском хозяйстве. Даже незначительное добавление в почву полезных элементов существенно увеличивает уровень плодородия. Микроэлементы могут увеличивать активность ферментов внутри растений и активно способствуют синтезу белков. Это повышает урожайность и качество выращиваемых культур.

А также микроэлементы добавляют в корм животным, чтобы улучшить их характеристики и повысить уровень продуктивности. Соединения могут применяться как лекарственные препараты. Активное изучение биологического значения химических элементов, их возможной взаимосвязи с другими веществами позволяет создавать препараты и средства, помогающие бороться с болезнями или снимающие симптоматику. Они используются как с лечебной, так и с профилактической целью.

Периодический закон Менделеева находится в основе изучения свойств и реакций химических элементов: в зависимости от положения в периодической системе элементы могут обладать разными качествами, которые проявляются в большей или меньшей мере. Увеличение заряда атома увеличивает активность и токсичность элементов и влияет на уменьшение их в организме.

Химики объясняют уменьшение количества таких веществ внутри человеческой системы тем, что они плохо усваиваются организмом и практически не расщепляются на полезные элементы. Но лёгкие элементы в организме могут содержаться в больших количествах. Благодаря им возможно соединение и формирование новых соединений, которые используются для выполнения ряда функций и жизнедеятельности системы. К жизненно необходимым можно отнести элементы, находящиеся в четвёртом периоде:

  • марганец;
  • железо;
  • цинк;
  • медь.

Элементы пятого и шестого периода не обладают полезными для человеческого организма свойствами. Но молибден в составе окислительно-восстановительных ферментов может активно влиять на биохимические процессы в организме.

Влияние химических элементов может быть как положительным, так и негативным, в зависимости от сочетания с другими и количеством соединений.

Влияние изучения строения атома

В 1886 году Клеменс Винклер, немецкий химик-технолог заполнил один из пробелов, оставленных Менделеевым — он открыл элемент германий. Его химические свойства совпали с предсказаниями Менделеева.

Германий относится к той же группе элементов, что и уголь, кремний, олово и свинец. Точность периодической системы подтвердили открытия шотландского химика Уильяма Рамзая. В период между 1894 и 1898 годами он открыл несколько благородных газов — новую отдельную группу элементов.

Рамзай открыл благородные газы в атмосфере, где из-за химически инертного поведения они долго оставались не обнаруженными. Эта группа легко вошла в таблицу. Но по-настоящему периодическую систему поняли только тогда, когда выяснилось, что атом состоит из ядра и электронов.

Электроны расположены в оболочках атомов согласно определенным законам. Когда одна из них заполняется, создается новая, поэтому химические свойства зависят, в частности, от числа электронов во внешней оболочке. В каждой новой оболочке эти свойства повторяются, а в таблице начинается новый ряд.

Первым в таблице стоит водород, атом которого самый легкий из всех. Атомы азота и кислорода — двух главных составляющих атмосферы, во много раз тяжелее его. Атомный вес водорода примерно равен единице. Атомы самого тяжёлого, из встречающихся в природе химических веществ — урана более, чем в 200 раз тяжелее водорода.

К сороковому году были обнаружены все девяносто два элемента — от водорода до урана за исключением прометия. В конце тридцатых годов группы ученых пытались искусственно получить из урана более тяжелые частицы. В 1938 году немецкий химик Отто Ган почти случайно открыл ядерное деление. Он вместе с помощником Фрицем Штрассманом изучал образцы урана, которые бомбардировал нейтронами.

Но вместо нового тяжелого элемента Ган получил только более легкие, образованные при распаде ядра урана. Так Отто Ган впервые доказал деление ядра.

Через два года, выполняя похожие опыты, американские ученые создали первое искусственное химическое вещество — нептуний. Год спустя к нему добавился плутоний. Обе эти частицы тяжелее урана. Они легко вошли, в существующую таблицу элементов.

Какие вещества реагируют с соляной кислотой

В реакцию с соляной кислотой вступают следующие вещества:

  • металлы, стоящие в электрохимическом ряду до водорода;

  • неметаллы (фтор);

  • основания;

  • соли;

  • оксиды различных металлов;

  • органические соединения и биоорганические соединения.

Способность указанных выше веществ реагировать с хлористым водородом определяется их химическими свойствами. Так, например, неметаллы в виде фтора, за счет более высокого уровня электроотрицательной способности вытесняют хлор (компонент хлороводорода) из соединения, или основания (гидроксиды металлов), обладая выраженными основными свойствами, вступая в реакцию с хлороводором, образуют соли металлов (такое химическое превращение называется р. нейтрализации).

Отдельно стоит отметить взаимодействие хлороводорода с белками, которое каждые 1,5 часа (циркадные ритмы) происходит в желудке человека, с образованием аминокислот их хлорных соединений. Такое химическое превращение получило название кислотного гидролиза.

Электроотрицательность представляет собой способность атома перетягивать электронную плотность от других структур в химическом соединении. Соответственно, чем выше данный показатель у того или иного элемента периодической таблицы, тем больше будет выражена его способность перетягивать электронную плотность в веществе, и наоборот.

Электрохимический ряд потенциалов – это последовательное расположение металлов из таблицы Менделеева в порядке повышения их уровня электроотрицательности. Водород занимает в данной последовательности срединное положение. Металлы, расположенные до водорода, будут обладать меньшей способность удерживать электронное облако, то есть обладать более выраженными металлическими свойства, в результате чего хлор (составная часть HCl) будет проще взаимодействовать с подобными атомами.

Характерными признаки реакции хлороводорода с металлами, стоящими в ряду напряжения металлов до водорода, следующие:

выделение газа (в виде газа представлен H2);

образование осадка (в случае реакции со свинцом, соединение PbCl2 малорастворимое, и может выпадать в осадок при определенных условиях).

Общее значение для организма

Основная функция, выполняемая макроэлементами, состоит в построении тканей и поддержании осмотического давления. Микроэлементы входят в гормональный состав, в витамины и биологически активные вещества, могут выступать в роли активаторов и запускать жизненно важные процессы в организме. К основным действиям относятся:

  • Обмен веществ.
  • Процесс размножения.
  • Тканевое дыхание.
  • Обезвреживание химических вредных веществ.
  • Микроэлементы также влияют на кровь, очищают сосуды и делают их шире. Благодаря восстановлению проницаемости в тканях и сосудах можно предотвратить инфаркт, инсульт и бороться с проблемами сердца. Макро- и микроэлементы формируют основу организма — скелет — и принимают участие в укреплении зубной эмали. Эти функции выполняются благодаря магнию, кремнию, фтору, кальцию, фосфору, йоду и алюминию.

    На содержание элементов в организме влияет биологический возраст человека: чем он старше, тем полезных веществ внутри меньше. Пополнить запасы можно с помощью приёма специальных витаминных комплексов или добавок. Учёными обнаружено немало заболеваний, которые связаны с уменьшением количества полезных веществ.

    Организм является сложной многоуровневой структурой, в которой все процессы не только взаимосвязанны, но и имеют норму, нарушение которой приводит к ухудшению самочувствия и возможным проблемам. Благодаря балансу оптимальных концентраций, так называемому химическому гомеостазу, человек ощущает, всё ли в порядке с организмом. Специалисты выделяют основу организма, к этим микроэлементам относятся:

  • Углерод.
  • Водород.
  • Азот.
  • Кислород.
  • Сера.
  • Фосфор.
  • Это органический «скелет» для функционирования организма, благодаря которому человек может двигаться, дышать и активно функционировать. Дополнительно нужны и неорганические элементы, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность.

    При недостатке в питании железа, хрома, цинка, йода, кальция, магния и фосфора могут возникать серьёзные проблемы и заболевания.

    Особенности кристаллогидратов

    Все существующие MnAcm отличаются своей классификацией. Швейцарский учёный А. Вернер и российский химик В. Освальд внесли огромный вклад в изучение комплексных солей (КС). В результате проведённых лабораторных исследований удалось определить, что КС состоит из различных частиц.

    Имеющийся центральный элемент называется комплексообразователем, а все связанные с ним элементы — лигандами. Их итоговое количество рассматривается исключительно как координационное число химического соединения. К лигандам могут относиться не только нейтральные молекулы, но и различные ионы, катионы водорода.

    На уроках химии в 8 классе можно узнать, что комплексные MnAcm принято делить на три группы: анионные, нейтральные, а также катионные. Все эти типы химических веществ образуются благодаря разным лигандам:

    • Если с комплексообразователем связаны молекулы аммиака, тогда речь касается аммиакатов.
    • Сформированные лигандами Н2О аквакомплексы.
    • Наличие кислотных остатков свойственно для ацидокомплекса.

    Кристаллогидратами принято называются те кристаллы, которые образуются в водном растворе после выпадения солей в осадок. На основании этой реакции базируются многие школьные эксперименты, которые проводятся на уроках химии. Если всё сделано правильно, то между молекулами Н2О и солевыми растворами будут сформированы прочные связи.

    Все химические реакции кристаллогидратов должны быть записаны только в виде количественного соотношения MnAcm и Н2О, разделённых точкой. Например, Na2SO4 ⋅ 10H2O. Если речь касается номенклатуры, тогда для корректного обозначения Н2О должны быть задействованы греческие числа, с которых начинается название.

    Особенности технологического процесса

    Процесс алкилирования весьма сложный. Его производят на технологической установке, которая работает с хлорметаном, иодметаном и прочими элементами по Фриделю Крафтсу. Она состоит из следующих блоков:

  • Аппарат холодильного типа.
  • Система, состоящая из реакторов.
  • Часть, где действует выделение кислоты.
  • Отделение для промывки щелочами и другими способами, включая оксиэтилирование.
  • Колонны ректификации.
  • Наивысшее количество продуктов от реакции алкилирования в присутствии серной кислоты происходит при температуре 5 градусов по Цельсию. Для этого сырье олефина, изобутан и катализатор поступают в охлаждающий аппарат с увеличенным давлением. Это нужно для того, чтобы вещества пребывали в жидком агрегатном состоянии.

    Получившаяся смесь попадает в систему, состоящую из нескольких реакторов, которые для профилактики необходимо натереть этиловым спиртом. Там идет еще одно перемешивание, обеспечивающее полноценность протекающей реакции. Так как алкилирование обладает медленным действием, как и деалкилирование, смесь находится в емкостях от 15 до 20 минут. От этого зависит качество выходного алкилата.

    Температура имеет влияние в основном на вязкость кислоты, поэтому ее выдерживают на уровне 40 градусов, как у бутилового спирта. Если показатель снижается, то кислота не очень хорошо взаимодействует с сырьем, что снижает выход реакции. В то же время увеличение этого параметра приведет к тому, что можно получить ненужные алкены и арены, что ухудшит качественный выход алкилата.

    Далее, продукты от реакции попадают в кислотный отстойник. Углеводороды и остаток кислоты разделяются, последний уходит на дно и рециркулируется в процесс. Кислота перебивается водой и набирает определенное число смол, пропиленов и анизола.

    Но так как в отстойнике нет возможности полноценного отделения кислоты от алкила и других элементов, смесь переправляется в узел промывки. Там происходит ее переработка гидроксидом натрия. И после этого смесь передается на ректификационные колонны. Там алкилат подвергается отделению от насыщенных газов.

    Не сумевший прореагировать изобутан переводят в процесс, так как необходим избыток для повышения эффективности. Тогда алкилирование получается эффективным и безопасным.

    Природный газ

    Основным компонентом этого природного ресурса является метан. В незначительном количестве содержит этан, пропан, бутан, а также азот, углекислый газ и сероводород. Без углеводородов не было бы и природного газа. Его залежи образовываются в донных отложениях при анаэробном разложении останков животного и растительного происхождения.

    Газ имеет превосходство перед нефтью по эффективности использования, простоте добычи и экономичности. Добыча заключается в бурении скважин на всей площади месторождения. Поскольку газ в чистом виде в природе встречается крайне редко, для отделения его от примесей породы или других химических соединений рядом с местом добычи разворачиваются перерабатывающие комплексы.

    Значительно экономить на транспортировке позволяет то, что сырье не требует такой очистки, как нефть, для перегонки по газопроводу. На химических заводах газ подвергается вторичной переработке, которая по принципу воздействия на природное сырье подразделяется на следующие виды:

    • физико-энергетическая переработка;
    • термохимическая;
    • химико-каталитическая.

    Первый метод предполагает сильное нагревание или охлаждение газа, за счет чего происходит его сжатие и разделение на компоненты. Обычно именно этот способ используется на местах газодобычи.

    Суть второй технологии заключается в образовании непредельных углеводородов под воздействием высоких температур и давления.

    Третий способ заключается в трансформации метана в синтезированный газ и последующая его переработка. Для этого применяют паровую конверсию. Этот вариант — самый быстрый и экономичный, так как высокая скорость протекания химической реакции избавляет от использования дополнительных катализаторов.

    В основном продукты переработки природного газа используют как топливо.

    Из прочих составляющих также получают смолы, формальдегиды, аммиак, различные кислоты, которые находят дальнейшее применение в химической, оборонной, пищевой промышленности, в текстильном производстве и многих других отраслях.

    Разработка урока по теме "общая характеристика элементов подгруппы кислорода"

    Образовательные задачи: создать условия для совершенствования умения давать общую характеристику элементов подгруппы на основании их положения в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева и строения их атомов на примере элементов подгруппы кислорода.

    Воспитательные задачи: формировать положительное отношение к ценности Творчество: воспитывать самостоятельность, активность, инициативность через организацию самостоятельной поисковой деятельности уч-ся на уроке. Продолжить работу по формированию мировоззрения уч-ся, раскрывая сущность причинно-следственной связи – строение-свойства.

    Развивающие задачи: обучать уч-ся умениям принимать и намечать задачи своей учебной деятельности, осуществлять ее самооценку. Обеспечить условия для развития основных приемов мышления: конкретизации и обобщения, анализа, сравнения, установления причинно-следственных связей, умения делать выводы.

    Учитель объявляет тему урока.

    Постановка целей урока

    Учитель: Ребята, сегодня нам предстоит с вами дать характеристику элементов подгруппы кислорода. Какие знания нам необходимы для этого?

    Ответы учащихся:

    • Необходимо знать строение атома.
    • Уметь пользоваться периодической таблицей химических элементов для описания строения их атомов.
    • Надо уметь определять свойства химических элементов на основании строения их атомов.
    • Надо уметь сравнивать активность химических элементов.
    • Уметь объяснять разную активность химических элементов на основании строения их атомов.

    Учитель: Совершенно верно. А имеете ли вы перечисленные знания и умения?

    Учащиеся отвечают утвердительно.

    Учитель: Поэтому сегодня на уроке работу мы организуем таким образом, что вы сами попробуете дать характеристику элементов подгруппы кислорода. У вас есть все знания, чтобы сделать это самостоятельно. Я уверена, что вы с успехом справитесь с заданием.

    Учитель (организует участие учеников в целеполагании): «Ребята, как вы считаете, какие вопросы нам необходимо рассмотреть при изучении данной темы?»

    Ответы учащихся:

    • Строение атомов элементов подгруппы.
    • Какие свойства проявляют эти элементы, металлические или неметаллические.
    • Как свойства этих элементов изменяются в группе.
    • Формулы оксидов и гидроксидов этих элементов, их характер.

    Учитель: Молодцы! А теперь давайте повторим материал, который поможет вам самостоятельно ответить на все эти вопросы.

    Актуализация опорных знаний

    Каждый учащийся получает карточку многоразового использования по теме «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева».

    I II I II
    1. F Sr 2е,8е,18е,6е 2е,8е,1е 1.
    2. As Ne 2е,8е,18е,8е,1е 2е,8е,6е 2.
    3. Rb Cl 2е,5е 2е,8е,18,2е 3.
    4. Te P 2е,8е,3е 2е,8е 4.
    5. Kr Na 2е,7е 2е,8е,5е 5.
    6. Mg Zn 2е,8е,18е,5е 2е,8е,18е,18е,7е 6.
    7. Li S 2е,8е,2е 2е,8е,8е,1е 7.
    8. Se N 2е,8е,18е,18е,6е 2е,8е,7е 8.
    9. Al Mg 2е,8е,18е,8е 2е,8е,2е 9.
    10 Ca I 2е,1е 2е,6е 10
    11. N K 2е,8е,18е,7е 2е,5е 11.
    12. Br O 2е,8е,8е,2е 2е,8е,18е,8е,2е 12.

    Работа организуется фронтально. Учащиеся отвечают на вопросы учителя: (работают по двум вариантам, на данном уроке используем столбцы с электронными формулами химических элементов).

    1. По электронным формулам найдите элементы одной группы главной подгруппы.
    2. Как определили их принадлежность к одной группе?
    3. Какие из этих элементов относятся к металлам, к неметаллам? Дайте обоснованный ответ.
    4. Сравните элементы, стоящие под №5 и №11. В какой группе они находятся?
    5. Как атомы этих элементов завершают наружный энергетический уровень?
    6. В чем заключается сущность неметаллических свойств?
    7. У какого из этих элементов неметаллические свойства выражены ярче? Докажите почему?
    8. Как неметаллические свойства изменяются в группах? Дайте обоснованный ответ.
    9. Как называется процесс присоединения электронов с точки зрения окислительно-восстановительных процессов?
    10. Какую роль в окислительно-восстановительных реакциях выполняют элементы, атомы которых присоединяют электроны?
    11. Как изменяются окислительные свойства в группах?

    Весь класс следит за ответами товарищей, а при наличии ошибок в ответе, вносят в него поправки.

    Формирование новых знаний

    Учитель:Ребята, вам предстоит серьезная работа, но не нужно этого бояться. Вы будете работать парами и помогать друг другу. При необходимости можете за помощью обратиться ко мне.

    Далее учитель дает инструктаж по заданию для самостоятельной работы. После инструктажа учащиеся работают самостоятельно (парами, по карточкам).

    Задание для самостоятельной работы.

    I. 1. Заполните таблицу

    Общая характеристика элементов подгруппы кислорода

    Положение химического элемента в периодической системе Строение атома
    Химический элемент Mr Группа, подгруппа Период Поряд. N Заряд ядра Число энергет. уровней Число е на внеш. эн. ур. Распределение е по энергетическим уровням
    O                
    S                
    Se                
    Te                
    1. Запишите формулы высших оксидов.
    2. Запишите формулы соответствующих им гидроксидов.

    II. Проверьте друг у друга правильность выполнения задания I.

    III. Подготовьте вместе устные ответы на вопросы:

    1. Что общего в строении атомов элементов подгруппы кислорода?
    2. Сколько электронов атомам этих элементов не достает до завершения наружного энергетического уровня?
    3. Как атомы элементов завершают наружный энергетический уровень?
    4. Какую роль выполняют эти элементы, принимая электроны для завершения наружного энергетического уровня (с точки зрения окислительно-восстановительных процессов)? Какую степень окисления при этом проявляют?
    5. Какие свойства проявляют элементы подгруппы кислорода? Как эти свойства изменяются в группе с увеличением заряда атомного ядра?
    6. Какой характер проявляют высшие оксиды и их гидроксиды элементов подгруппы кислорода?
    7. Как изменяется сила оксидов и гидроксидов элементов подгруппы кислорода в группе сверху вниз?

    После выполнения задания организуем его проверку. Обсуждаем с учащимися ответы на вопросы.

    Под руководством учителя учащиеся формулируют общие выводы, используя задание III в качестве плана ответа.

    Ответы учащихся:

    • Атомы элементов подгруппы кислорода находятся в главной подгруппе VI группы, так как имеют сходное строение атомов – на внешнем энергетическом уровне содержат 6 электронов. Конфигурация внешнего уровня ns2np4.
    • Атомам этих элементов до завершения наружного энергетического уровня не достает двух электронов. Для завершения наружного энергетического уровня атомы элементов подгруппы кислорода присоединяют по два недостающих электрона и в соединениях с металлами и водородом проявляют отрицательную степень окисления — 2.
    • Завершая наружный энергетический уровень атомов присоединением недостающих электронов, элементы подгруппы кислорода проявляют окислительные свойства. Их окислительная способность уменьшается в группе сверху вниз, т.к. увеличивается атомный радиус, и способность к присоединению электронов убывает (учитель поясняет учащимся, что для элементов подгруппы кислорода характерны и восстановительные свойства, они будут изучаться на последующих уроках).
    • Высшие оксиды элементов подгруппы кислорода соответствуют формуле ЭО3, соответствующие им гидроксиды – Н2ЭО4. Оксиды проявляют кислотный характер, соответствующие им гидроксиды являются кислотами. Сила кислот в группе сверху вниз уменьшается.

    Закрепление изученного материала

    Учащимся выданы карточки со «слепым» текстом.

    Задание: вставить в текст пропущенные слова и словосочетания.

    ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПОДГРУППЫ КИСЛОРОДА

    Элементы подгруппы кислорода – это элементы … группы, …подгруппы. Они находятся в одной группе, потому что имеют сходное … … . В наружном энергетическом уровне их атомов — … электронов. Для завершения наружного энергетического уровня атомы этих элементов … … , поэтому проявляют … свойства. Эти свойства в группе сверху вниз …, так как … .

    Характерная степень окисления этих элементов — … .

    Общая формула высших оксидов … . Эти оксиды проявляют … свойства.

    Соответствующие им гидроксиды являются … . Их сила в группе сверху вниз … .

    После выполнения данного задания заслушиваем 1-2 ответа.

    Первичная проверка усвоения знаний

    Учащимся предлагается карточка с 10 утверждениями.

    Задание: записать цифры утверждений, которые являются верными.

    ПРОВЕРЬ СЕБЯ

    1. Элементы подгруппы кислорода находятся в главной подгруппе V группы, так как их атомы имеют 5е в наружном энергетическом уровне.
    2. К элементам подгруппы кислорода относятся O, S, Cr, Mo, Se.
    3. Элементы подгруппы кислорода проявляют окислительные свойства, которые в группе сверху вниз возрастают.
    4. Элементы подгруппы кислорода проявляют окислительные свойства, которые в группе сверху вниз убывают.
    5. Электронная формула наружного энергетического уровня атомов элементов подгруппы кислорода — ns2np4 .
    6. До завершения наружного энергетического уровня атомам элементов подгруппы кислорода не достает 2е.
    7. Характерная степень окисления элементов подгруппы кислорода 2.
    8. Принимая недостающие электроны для завершения наружного энергетического уровня, атомы элементов подгруппы кислорода выполняют роль восстановителя.
    9. Высшие оксиды элементов подгруппы кислорода проявляют основные свойства.
    10. Гидроксиды, соответствующие высшим оксидам элементов подгруппы кислорода, являются кислотами.

    Проверка: вместе с учащимися называем правильные ответы. При этом каждый ученик проверяет свою работу.

    Рефлексия

    1. Своей работой на уроке я:

    • доволен;
    • не совсем доволен;
    • не доволен потому что…

    2. Над чем еще надо поработать?

    Домашнее задание

    § 7 Обратить особое внимание на те вопросы, которые вызвали у вас наибольшие затруднения в ходе самостоятельной работы.

    Письменное задание на ваш выбор:

    1. Охарактеризовать по плану характеристики химического элемента любой элемент подгруппы кислорода.
    2. Дать сравнительную характеристику двух элементов подгруппы кислорода.

    Учитель: Ребята, вы отлично сегодня поработали! Мне приятно было слушать ваши ответы. Спасибо за работу! (объявляет и комментирует оценки за урок).

    Свойства концентрированной кислоты

    В концентрированном виде жидкость H2SO4 способна максимально проявить свои окислительные свойства. Это вызвано тем, что в молекулах кислоты находятся атомы серы в высшей степени окисления ( 6). В концентрированном виде H2SO4 взаимодействует с металлами, которые находятся в электрохимическом ряду напряжения (правее водорода).

    • До свободной серы возможно восстановление в том случае, если речь касается металлов, которые расположены в ряду напряжений от алюминия до железа.
    • Калий, натрий, литий. Активные металлы восстанавливают H2SO4 до сероводорода.
    • Металлы с меньшей активностью позволяют образовать сернистый газ.

    В концентрированном виде H2SO4 не вступает в реакцию с платиной и золотом, так как эти металлы обладают небольшой активностью. Если речь касается хрома, алюминия и железа, тогда понадобится нагревание. В противном случае реакция не произойдёт, что связано с пассивированием этих металлов (на поверхности образуется тонкая защитная плёнка).

    Продукт восстановления кислоты всецело зависит от концентрации H2SO4 и активности используемого металла. Каждая химическая реакция должна быть рассмотрена индивидуально. Алюминий, хром и железо могут растворяться в концентрированной кислоте, но при условии сильного нагревания.

    • 2Cr 6H2SO4 = Cr2 (SO4)3 3SO2↑ 6H2O.
    • 8Al 15H2SO4 = 4AL2 (SO4)3 3H2S↑ 12H2O.
    • 2Fe 6H2SO4 = FE (SO4)3 3SO2↑ 6H2O.

    Совершенно другую реакцию можно наблюдать в том случае, если нужно проверить взаимодействие кислоты с металлами. Происходит выделение SO2 и окисление неметаллов до высшей степени. Например:

    • S 2H2SO4 = 3SO2↑ 2H2O.
    • C 2H2SO4 = CO2↑ 2SO2↑ 2H2O.
    • H2SO4 H2S = SO2↑ S↓ 2H2O.
    • 2P 5H2SO4 = 2H3PO4 5SO2↑ 2H2O.

    В разбавленном виде кислота ничем не отличается от других похожих жидкостей. В категорию исключений входит только то, что H2SO4 не вступает в реакцию со свинцом, так как образовавшийся сульфат свинца невозможно растворить.

    Склонность к диссоциации

    В водных растворах кислоты свободно диссоциируют на катионы водорода и кислотные остатки. Этот процесс не занимает много времени. Все кислоты делятся на малодиссоциирующие и диссоциирующие. Для корректного построения уравнения сильных одноосновных соединений может быть использована одна направленная вправо стрелка (→), либо знак равенства (=).

    Таким способом можно показать необратимость такой диссоциации. К примеру, самое элементарное уравнение диссоциации соляной кислоты можно записать двумя способами: HCl → H CL— или HCl = H CL—. Оба варианта являются правильными.

    Используемая стрелка нужна для того, чтобы наглядно показать, что обратный процесс объединения кислотных остатков с катионами водорода практически не происходит. Если по условиям задачи нужно будет написать уравнение диссоциации одноосновного слабого соединения, тогда будет использоваться уже 2 стрелки (↔), которые будут направлены в разные стороны.

    Химический процесс может происходить ступенчато. В этом случае речь касается многоосновных веществ, у которых катионы водорода отрываются от молекул не одновременно, а по очереди. Для выражения диссоциации понадобиться уже несколько уравнений, итоговое количество которых будет соответствовать основности кислот.

    • Н3РО4 ↔ Н Н2РО4.
    • Н2РО4 ↔ Н НРО42-.
    • НРО42- ↔ Н РО43-.

    Для правильного решения аналогичных задач нужно понимать, что каждая последующая степень диссоциации всегда протекает в меньшей степени, нежели предыдущая. Такое явление основано на увеличении заряда кислотных остатков, из-за чего прочность связи между ними и положительными ионами только возрастает.

    Среди многоосновных веществ в категорию исключений входит только H2SO4. Это связано с тем, что это соединение диссоциирует сразу по двум ступеням.

    Сферы применения

    Химические вещества используются практически во всех отраслях современной промышленности. Но в настоящее время минеральные и органические кислоты применяются в следующих сферах:

    • Борная кислота (H3BO3). Получила большой спрос в медицине как надёжное антисептическое средство. H3BO3 используется при пайке различных металлов, это вещество также добавляют в удобрения и применяют для борьбы с тараканами.
    • В домашних условия при выпечке сдобных изделий не обойтись без лимонной и уксусной кислот, их также используют для удаления накипи с кранов, чайников.
    • Хорошо всем известная аскорбиновая кислота, которая также известна как витамин С, применяется при простудных заболеваниях.
    • Серная кислота (H2SO4). Активно используется в химической промышленности. H2SO4 используется для производства эффективных минеральных удобрений, лакокрасочных материалов. Часто используется в пищевой промышленности (например, пищевая добавка Е513), а также в качестве электролита, когда речь касается производства аккумуляторных батарей.
    • Специальная хромовая смесь (раствор двухромовокислого калия в H2SO4) применяется в лабораторных условиях для очистки химической посуды. Это вещество является сильным окислителем, благодаря чему помогает максимально быстро и качественно удалить следы загрязнения органическими веществами. Хромовая смесь также используется в органическом синтезе.
    • Азотная кислота (HNO3). Благодаря своим уникальным свойствам получила спрос в производстве взрывчатых веществ. Именно HNO3 используют при производстве востребованных в сельскохозяйственной отрасли азотосодержащих удобрений (например, калиевая и аммиачная селитра), а также для изготовления медикаментозных средств («Нитроглицерин»).

    При использовании любой из кислот нужно соблюдать правила безопасности, так как такие вещества могут нанести серьёзный вред здоровью.

    В 8 классе на уроках химии даётся общая информация по кислотам. Но учащимся нужно запомнить, что это сложные соединения, в составе которых содержатся атомы водорода, замещающиеся атомами металлов и кислотных остатков. Изучаемые химические элементы наделены определёнными свойствами. Например, могут взаимодействовать с оксидами, солями и металлами.

    Токсичность и сферы применения

    Серная кислота и олеум относятся к категории наиболее едких веществ. Они могут обжечь кожу, слизистые оболочки и дыхательные пути. Из-за неаккуратного обращения с агрессивной жидкостью не исключено возникновение химического ожога. Вдыхание паров этих веществ может спровоцировать кашель, затруднённое дыхание, бронхит.

    При правильном применении H2SO4 может пригодиться в следующих случаях:

    • Серийное производство минеральных удобрений.
    • Изготовление электролита для свинцовых аккумуляторов.
    • Производство химических волокон, взрывчатых и дымообразующих веществ, а также красителей.
    • Получение солей и минеральных кислот.
    • Изготовление пищевой добавки (эмульгатора) Е513.
    • Использование в металлообрабатывающей, нефтяной, кожевенной, текстильной промышленности.
    • Гидратация (например, этанол из этилена).
    • Дегидратация (получение сложных и диэтиловых эфиров).
    • Алкилирование. H2SO4 позволяет получить полиэтилен гликоль, изооктан, капролактам.
    • Восстановление смол в очистительных фильтрах на участке производства дистиллированной воды.

    Во всём мире в год используется до 160 тонн кислоты. Больше всего эту жидкость применяют в производстве минеральных удобрений. По этой причине сернокислотные заводы стараются возводить вместе с предприятиями, которые будут заниматься изготовлением удобрений.

    Не менее востребованными являются соли серной кислоты. Мирабилит (Nа2SO4•10Н2O) был получен немецким химиком И. Глаубером, который экспериментировал с тем, как действует H2SO4 на хлорид натрия. В медицинской практике это средство используется в качестве слабительного.

    Спрос также получил железный купорос (FeSO4*7H2O), который ранее применяли для лечения диагностированной чесотки. Но в настоящее время этот химический компонент используется только для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Применение большой концентрации железного купороса чревато гибелью обработанной культуры. Медный купорос (CuSO4*5H2O) получил большой спрос в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений.

    Токсичность некоторых элементов

    Оценка состояния окружающей среды состоит из детального анализа тех факторов, что имеют ключевое влияние на формирование проблемы. Учёным тяжело провести черту между природным и антропогенным влиянием, но деятельность человека здесь занимает одну из ключевых позиций.

    На ход химических превращений, что приводят к образованию токсических веществ, влияют климатические условия, деятельность разных форм жизни, состояние почвы, вода и воздух. Для решения проблемы нужно детально анализировать все данные и наблюдать за изменениями биосферы и содержанием в ней разных химических элементов и их соотношения.

    Например, загрязнение тяжёлыми металлами имеет отношение к эколого-аналитическому мониторингу супертоксикантов, ведь большинство из них проявляют высокую токсичность и способность концентрироваться в живых организмах. Все источники загрязнения можно поделить на природные и искусственные или антропогенные.

    К естественным (природным) можно отнести извержение вулканов, лесные пожары или разрушение степей, к антропогенным относятся загрязнения природы выбросами из фабрик и заводов, большое количество использованного пластика и вредные химические соединения, которые появляются в результате разложения разных элементов, ранее использованных человеком.

    Главными и наиболее опасными источниками загрязнения природы являются антропогенные. С помощью макроэлементтера можно определить количество того или иного химического состава внутри почвы и определить возможный вред для окружающей среды.

    Изучение тяжёлых металлов и их биохимических циклов показывает их двойственную роль в природе: с одной стороны, они положительно сказываются на конкретном организме, увеличивая его характеристики и качество, а с другой — могут нанести вред окружающей среде при высоком содержании в почвах.

    Химические свойства

    При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

    1. Кислород проявляет свойства окислителя(с большинством химических элементов) и свойства восстановителя(только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

    1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

    O2   2F2  →  2OF2

    С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

    1.2. Кислород реагирует с серой и кремниемс образованием оксидов:

    S O2 → SO2

      Si O2 → SiO2

    1.3.Фосфоргорит в кислороде с образованием оксидов:

    При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

    4P      3O2  →   2P2O3

    Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

    4P      5O2  →   2P2O5

    1.4.С азотомкислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):

        N2  O2→  2NO

    1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием  и алюминием кислород  также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

    2Ca       O2 → 2CaO

    Однако при горении натрияв кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

        2Na O2→  Na2O2

    А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

        K O2→  KO2

    Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

    Цинк окисляется до оксида цинка (II):

    2Zn O2→  2ZnO

    Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

    2Fe O2→  2FeO

    4Fe 3O2→  2Fe2O3

    3Fe 2O2→  Fe3O4

    1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит, образуя оксид углерода (IV):

    C     O2  →  CO2

     при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

    2C     O2  →  2CO

    Алмаз горит при высоких температурах:

    Горение алмаза в жидком кислороде:

    Графит также горит:

    Графит также горит, например, в жидком кислороде:

    Графитовые стержни под напряжением:

    2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

    2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:

    4FeS 7O2→  2Fe2O3 4SO2

    Al4C3 6O2→  2Al2O3 3CO2

    Ca3P2 4O2→  3CaO P2O5

    2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

    • летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом также образуются оксиды: 

    2H2S 3O2→  2H2O 2SO2

    Аммиакгорит с образованием простого вещества, азота:

    4NH3 3O2→  2N2 6H2O

    Аммиакокисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

    4NH3 5O2→  4NO 6H2O

    • прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):

    CS2 3O2→  CO2 2SO2

    • некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):

    2CO O2→  2CO2

    2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

    Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):

    4Fe(OH)2 O2 2H2O → 4Fe(OH)3

    Кислород окисляет азотистую кислоту:

    2HNO2 O2 → 2HNO3

    2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

    CH4 2O2→  CO2 2H2O

    2CH4 3O2→  2CO 4H2O

    CH4 O2→  C  2H2O

    Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

    2CH2=CH2 O2 → 2CH3=CH=O

    Эксплуатационные свойства

    Внешний вид мельхиора позволяет имитировать дорогостоящее серебро. При этом сплав отличается большой прочностью и весит гораздо меньше, чем благородный металл. Чтобы разобраться во всех нюансах использования такого материала, нужно первым делом изучить его характеристики.

    Среди основных химических свойств материала можно выделить следующие:

    • Сплав отлично противостоит газам и большим атмосферным нагрузкам.
    • Высокий показатель сопротивляемости негативному воздействию коррозии.
    • Материал не реагирует на агрессивную кислотную среду.
    • Инертность к воздействию пресной и морской воды.

    Не менее интересными являются физические свойства. Даже если мельхиор будет использоваться при температуре до 150 °C, он всё равно не окислится. Этот материал можно подвергать спайке. Мельхиор разрешено полировать. На производстве столовые приборы из этого материала покрывают тонким слоем серебра либо золотым напылением. В противном случае необработанный сплав может придавать пище характерный металлический привкус.

    Чтобы добиться идеального серебристого блеска, потускневшие приборы обрабатывают специальными растворами. Если чистка изделий происходит в домашних условиях, тогда могут быть задействованы неагрессивные народные составы.

    Плотность материала находится в пределах 8900 кг/м³, что ниже, чем у серебра. Температура плавления зависит от марки используемого сплава, но чаще всего итоговое значение находится в пределах от 1180 до 1240 °C. Удельное электрическое сопротивление мельхиора в 20 раз превышает показатели меди — 285 нОм*м.

    Если в составе снижено содержание марганца и железа, тогда сплав будет проводить ток. Прочностные показатели описываемого сплава можно сравнить со сталью. Временное сопротивление на разрыв достигает отметки 400 МПа. На производстве сплав проходит термическую обработку, так как это позволяет существенно повысить твёрдость.

    Оцените статью
    Кислород
    Добавить комментарий