С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома

С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома Кислород
Содержание
  1. Как определить число нейтронов в атоме?
  2. Как определить число нуклонов в ядре атома?
  3. Как определить число протонов в атоме?
  4. Положение в периодической системе химических элементов
  5. Похожие вопросы:
  6. Развернутый ответ
  7. С. т. жуков химия 8-9 класс глава 4. состав и строение атома
  8. Сколько протонов и нейтронов в атоме алюминия?
  9. Сколько протонов и нейтронов в атоме железа?
  10. Сколько протонов и нейтронов в атоме золота?
  11. Сколько протонов и нейтронов в атоме калия?
  12. Сколько протонов и нейтронов в атоме кислорода?
  13. Сколько протонов и нейтронов в атоме кремния?
  14. Сколько протонов и нейтронов в атоме магния?
  15. Сколько протонов и нейтронов в атоме натрия?
  16. Сколько протонов и нейтронов в атоме серы?
  17. Сколько протонов и нейтронов в атоме углерода?
  18. Сколько протонов и нейтронов в атоме фосфора?
  19. Сколько протонов и нейтронов в атоме фтора?
  20. Сколько протонов и нейтронов в атоме хлора?
  21. Сколько протонов и нейтронов в атоме цинка?
  22. Соединения кислорода
  23. Способы получения кислорода
  24. Физические свойства и нахождение в природе
  25. Химические свойства
  26. Электронное строение кислорода

Как определить число нейтронов в атоме?

Очень просто!

N = A – Z

Где N – число нейтронов, A – атомная масса элемента (в целых числах), Z – заряд ядра атома или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.

Как определить число нуклонов в ядре атома?

Число нуклонов в ядре атома равно массовому числу атома (относительная атомная масса химического элемента) или сумме протонов и нейтронов.

Как определить число протонов в атоме?

Число протонов в атоме равно заряду его ядра (обозначается как Z) или порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева.

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы  (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Похожие вопросы:

– Какие атомы имеют одинаковое число нейтронов?
– Как определить общее число электронов в атоме?

Развернутый ответ

Масса атома складывается из двух величин: масса протонов масса нейтронов. Дело в том, что масса электронов пренебрежимо мала.

Масса нейтрона = 1,674 927 498 04(95)⋅10⁻²⁷ кг= 1,008 664 915 60(57) а.е.м.

Масса протона = 1,672 621 923 69(51)⋅10⁻²⁷ кг = 1,007276466621(53) а.е.м.

Масса электрона = 9,109383 7015(28)⋅10⁻³¹ кг = 0,000548579909065 а.е.м.

То есть даже 100 электронов дадут в сумме всего 0,0548579909065 а.е.м.

Первоначально Д. И. Менделеев в построении своей периодической таблицы исходил из атомных весов элементов. Однако, дальнейшее развитие науки показало, что свойства химических элементов находятся в прямой зависимости не от атомной массы химического элемента, а от заряда ядра его атома.

Таким образом, в периодической таблице химические элементы выстроены в порядке возрастания заряда ядра атома и номер элемента в таблице соответствует заряду его ядра. А заряд ядра равен сумме протонов. То есть № (элемента) = Z (заряд ядра или число протонов).

Остаток массы ядра приходится на нейтроны. Поэтому чтобы определить число нейтронов в атоме нужно всего лишь вычесть из атомной массы число протонов, которое равно заряду ядра или порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

С. т. жуков химия 8-9 класс глава 4. состав и строение атома

С. Т. Жуков Химия 8-9 класс

4.1. Состав атомов

Слово » атом» переводится с
древнегреческого языка как » неделимый» .
Так и предполагалось почти до конца XIX века. В 1911
г. Э. Резерфорд обнаружил, что в атоме существует
положительно заряженное ядро. Позже было
доказано, что оно окружено электронной
оболочкой
.

Электронная оболочка – совокупность
движущихся вокруг ядра электронов.

Таким образом, атом представляет собой
материальную систему, состоящую из ядра и
электронной оболочки.
Атомы очень маленькие – так, по толщине
бумажного листа укладываются сотни тысяч атомов.
Размеры атомных ядер – еще в сто тысяч раз меньше
размеров атомов.
Ядра атомов заряжены положительно, но состоят
они не только из протонов. Ядра содержат еще и
нейтральные частицы, открытые в 1932 году и
названные нейтронами. Протоны и нейтроны
вместе носят название нуклоны – то есть
ядерные частицы.

Нуклоны – общее название протонов и
нейтронов.

Любой атом в целом электронейтрален, а это
значит, что число электронов в электронной
оболочке атома равно числу протонов в его ядре.

Таблица 11.Важнейшие
характеристики электрона, протона и нейтрона

  • Название » электрон» происходит от
    греческого слова, означающего » янтарь» .
  • Название » протон» происходит от
    греческого слова, означающего » первый» .
  • Название » нейтрон» происходит от
    латинского слова, означающего » ни тот, ни
    другой» (имеется в виду его электрический
    заряд).
  • Знаки » –» , » » и » 0″ в символах
    частиц занимают место правого верхнего индекса.
  • Размер электрона столь мал, что в физике (в
    рамках современной теории) вообще считается
    некорректным говорить об измерении этой
    величины.

Image228a.gif (141 bytes)ЭЛЕКТРОН,
ПРОТОН, НЕЙТРОН, НУКЛОН, ЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКА.

Image228b.gif (137 bytes)
1.Определите, насколько масса протона меньше
массы нейтрона. Какую часть от массы протона
составляет эта разница (выразите ее в виде
десятичной дроби и в процентах)?
2.Во сколько раз (приближенно) масса любого
нуклона больше массы электрона?
3.Определите, какую часть от массы атома составит
масса его электронов, если в состав атома входят 8
протонов и 8 нейтронов. 4.Как вы думаете, удобно ли
использовать единицы международной системы
единиц измерений (СИ) для измерений масс атомов?

Между всеми заряженными частицами атома
действуют электрические (электростатические)
силы: электроны атома притягиваются к ядру и
вместе с тем отталкиваются друг от друга.
Действие заряженных частиц друг на друга
передается электрическим полем. Image673.gif

Вам знакомо уже одно поле – гравитационное.
Подробнее о том, что такое поля, и о некоторых их
свойствах вы узнаете из курса физики.

Все протоны в ядре заряжены положительно и за
счет электрических сил отталкиваются друг от
друга. Но ядра же существуют! Следовательно, в
ядре, кроме электростатических сил отталкивания,
действует еще какое-то взаимодействие между
нуклонами, за счет сил которого они
притягиваются друг к другу, причем это
взаимодействие – значительно сильнее
электростатического. Эти силы называются ядерными
силами
, взаимодействие – сильным
взаимодействием
, а поле, передающее это
взаимодействие – сильным полем.

В отличие от электростатического, сильное
взаимодействие ощущается только на коротких
расстояниях – порядка размеров ядер. Но силы
притяжения, вызванные этим взаимодействием (Fя).
во много раз больше электростатических (Fэ).
Отсюда – » прочность» ядер во много раз
больше » прочности» атомов. Поэтому в химических
явлениях изменяется только электронная
оболочка, а ядра атомов остаются неизменными.

Атомное ядро – сложная
положительно заряженная частица, состоящая из
нуклонов, связанных между собой ядерными силами.

Общее число нуклонов в ядре называется массовым
числом
и обозначается буквой А. Число
нейтронов
в ядре обозначается буквой N, а число
протонов
– буквой Z . Эти числа связаны
между собой простым соотношением:

A=Z N

Плотность вещества ядер огромна: она примерно
равна 100 миллионам тонн на кубический сантиметр,
что несоизмеримо с плотностью любого
химического вещества.

Image228a.gif (141 bytes)ЭЛЕКТРОННАЯ
ОБОЛОЧКА, АТОМНОЕ ЯДРО, МАССОВОЕ ЧИСЛО, ЧИСЛО
ПРОТОНОВ, ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ.

При химических peaкцияx атомы могут терять часть
своих электронов, а могут и присоединять »
лишние» . При этом из нейтральных атомов
образуются заряженные частицы – ионы.
Химическая сущность атомов при этом не меняется,
то есть атом, например, хлора не превращается в
атом азота или в атом какого-нибудь другого
элемента. Физические воздействия довольно
большой энергии могут вообще » сорвать» с
атома всю электронную оболочку. Химическая
сущность атома при этом также не изменится –
отняв электроны у каких-нибудь других атомов,
ядро снова превратится в атом или ион того же
элемента. Атомы, ионы и ядра обобщенно называются
нуклидами.

Нуклиды – общее название атомов, простых
ионов и атомных ядер.

Для обозначения нуклидов используют символы
элементов (вы помните, что они могут обозначать и
один атом) с левыми индексами: верхний равен
массовому числу, нижний – числу протонов.
Примеры обозначения нуклидов:

Image674.gif в
общем случае Image675.gif

Теперь мы можем сформулировать окончательное
определение понятия » химический элемент» .

Химический элемент – совокупность
нуклидов с одинаковым зарядом ядра.

Так как заряд ядра определяется числом
протонов, то химическим элементом можно назвать
совокупность нуклидов с одинаковым числом
протонов.Вспомнив сказанное в начале параграфа,
мы можем уточнить один из важнейших химических
законов.

При химических реакциях (и при физических
взаимодействиях, не затрагивающих ядра) нуклиды
не возникают, не исчезают и не превращаются друг
в друга.

А

Z

N

112

50

62

114

50

64

115

50

65

116

50

66

117

50

67

118

50

68

119

50

69

120

50

70

122

50

72

124

50

74

Итак, массовое число равно сумме числа протонов
и числа нейтронов: А = Z N. У нуклидов
одного элемента заряд ядра одинаков (= const),
а число нейтронов N? У нуклидов одного
элемента число нейтронов в ядре может быть
одинаковым, а может и отличаться. Поэтому и
массовые числа нуклидов одного элемента могут
быть разными. Примеры нуклидов одного элемента с
разными массовыми числами – различные
устойчивые нуклиды олова, характеристики
которых приведены в табл. 12. У нуклидов с
одинаковыми массовыми числами масса одинакова, а
у нуклидов с разными массовыми числами – разная.
Отсюда следует, что атомы одного элемента могут
отличаться по массе.

Изотоп – совокупность
нуклидов одного элемента с одинаковым массовым
числом.

Следовательно, у нуклидов одного изотопа
одинаковое число протонов (так как это один
элемент), одинаковое число нейтронов (так как это
один изотоп) и, естественно, одинаковая масса.
Такие нуклиды совершенно одинаковы и потому
принципиально неразличимы. (В физике под словом
«изотоп» иногда подразумевают и одинт
нуклид данного изотопа)

Нуклиды разных изотопов одного элемента
отличаются массовыми числами, то есть числами
нейтронов, и массой.

Примеры:

Общее число известных ученым нуклидов
приближается к 2000. Из них устойчивы, то есть
существуют в природе, около 300. Элементов в
настоящее время, включая искусственно
полученные, известно 110.(Среди нуклидов физики
выделяют изобары— нуклиды с одинаковой
массой(независимо от заряда))
Многие элементы имеют по одному природному
изотопу, например, Be, F, Nа, Al, P, Mn, Co, I, Au и некоторые
другие. Но большинство элементов имеют по два, по
три и более устойчивых изотопа.
Для описания состава атомных ядер иногда
рассчитывают доли протонов или нейтронов в
этих ядрах.

Доля – отношение числа тех объектов, долю
которых мы определяем, к общему числу объектов.

Image677.gif

где Di – доля интересующих нас
объектов (например, седьмых),
N1 – число первых объектов,
N2 – число вторых объектов,
N3 – число третьих объектов,
Ni – число интересующих нас объектов
(например, седьмых),
Nn – число последних по счету объектов.

Для сокращения записи формул в математике
знаком Image678.gif
обозначают сумму всех чисел Ni, от
первого (i = 1) до последнего (i = n). В
нашей формуле это означает, что суммируются
числа всех объектов: от первого (N1) до
последнего (Nn).

Пример.

В коробке лежат 5 зеленых карандашей, 3
красных и 2 синих; требуется определить долю
красных карандашей.

N

1 = nз, N2 = Nк,
N3 = nc;

Image679.gif

Доля может выражаться простой или десятичной
дробью, а также в процентах, например:

Image680.gif

Image228a.gif (141 bytes)
НУКЛИД, ИЗОТОП, ДОЛЯ

Image228b.gif (137 bytes)
1.Определите долю протонов в ядре атома С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома.  .Определите долю
нейтронов в этом ядре.
2.Какова доля нейтронов в ядрах нуклидов С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома
3.Массовое число нуклида равно 27. Доля протонов в
нем 48,2%. Нуклидом какого элемента является данный
нуклид?
4.В ядре нуклида Image683.gif доля нейтронов 0,582. Определите Z.
5.Во сколько раз масса атома тяжелого изотопа
урана 92U, содержащего 148 нейтронов в ядре,
больше массы атома легкого изотопа урана,
содержащего в ядре 135 нейтронов?

Из количественных характеристик атома вам уже
знакомы массовое число, число нейтронов в ядре,
число протонов в ядре и заряд ядра.
Так как заряд протона равен элементарному
положительному заряду, то число протонов в ядре (Z)
и заряд этого ядра (qя), выраженный в
элементарных электрических зарядах, численно
равны. Поэтому, как и число протонов, заряд ядра
обычно обозначают буквой Z.
Число протонов одинаково для всех нуклидов
какого-либо элемента, поэтому оно может
использоваться как характеристика этого
элемента. В этом случае оно называется атомным
номером.

Атомный номер элемента – характеристика
химического элемента, равная числу протонов в
ядре любого нуклида этого элемента.

Так как электрон «легче» любого из
нуклонов почти в 2000 раз, масса атома (mo)
сосредоточена прежде всего в ядре. Ее можно
измерять в килограммах, но это очень неудобно.
Например, масса самого легкого атома – атома
водорода – равна 1,674.10– 27 кг, и даже
масса самого тяжелого из существующих на Земле
атомов – атома урана – равна всего лишь 3,952.10–
25 кг. Даже используя самую маленькую
десятичную долю грамма – аттограмм (аг), мы
получим значение массы атома водорода mo(H)
= = 1,674.10– 9 аг. Действительно,
неудобно.
Поэтому в качестве единицы измерений масс атомов
используется специальная атомная единица массы,
для которой знаменитый американский химик
Лайнус Полинг (1901 – 1994) предложил название »
дальтон» .

Атомная единица массы с точностью, достаточной
в химии, равна массе любого нуклона и близка к
массе атома водорода, ядро которого состоит из
одного протона. В 11-м классе из курса физики вы
узнаете, почему она в действительности несколько
меньше массы любой из этих частиц. Из соображений
удобства измерений атомная единица массы
определяется через массу нуклида самого
распространенного изотопа углерода.

Дальтон (атомная единица массы) – 1/12 часть
массы нуклида 12С.

Обозначение атомной единицы массы – а.
е. м. или Дн.
1Дн = 1,6605655.10– 27 кг С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома 1,66.10–
27кг.

Если массу атома измеряют в дальтонах, то по
традиции ее называют не » масса атома» , а
атомная масса.
Масса атома и атомная масса –
одна и та же физическая величина. Так как речь
идет о массе одного атома (нуклида), то ее
называют атомной массой нуклида.

Атомная масса нуклида – масса нуклида,
выраженная в дальтонах.

Обозначается атомная масса нуклида буквами Аr
с указанием символа нуклида, например:
Аr(16O) – атомная масса нуклида 16O,
Ar(35Cl) – атомная масса нуклида 35Сl,
Ar(27Аl) – атомная масса нуклида 27Аl.

Если у элемента есть несколько изотопов, то
этот элемент состоит из нуклидов с разной массой.
В природе изотопный состав элементов обычно
постоянен, поэтому для каждого элемента можно
посчитать среднюю массу атомов этого
элемента (С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома):

 Image685.gif

где D1, D2, …, Di
доля 1-го, 2-го, , i-го изотопа;
m0(1), m0(2), …, m0(i) –
масса нуклида 1-го, 2-го, …, i-го изотопа;
n – общее число изотопов данного элемента.
Если среднюю массу атомов элемента измеряют в
дальтонах, то в этом случае ее называют атомной
массой элемента.

Атомная масса элемента

– средняя
масса атомов элемента в природной смеси изотопов
этого элемента, выраженная в атомных единицах
массы (дальтонах).

Обозначается атомная масса элемента так же, как
и атомная масса нуклида, буквами Аr, но в
скобках указывается не символ нуклида, а символ
соответствующего элемента, например:
Аr(O) – атомная масса кислорода,
Аr(Сl) – атомная масса хлора,
Аr(Аl) — атомная масса алюминия.

Так как атомная масса элемента и средняя масса
атома этого элемента – одна и та же физическая
величина, выраженная в разных единицах
измерений, то и формула для вычисления атомной
массы элемента аналогична формуле для
вычисления средней массы атомов этого элемента:

Image686.gif

где D1, D2, …, Dn
доля 1-го, 2-го, …, i-того изотопа;
Аr(1), Аr(2), …, Ar(i)
– атомная масса 1-го, 2-го, …, i-го изотопа;
п – общее число изотопов данного элемента.

Image228a.gif (141 bytes)АТОМНЫЙ
НОМЕР ЭЛЕМЕНТА, МАССА АТОМА (НУКЛИДА),АТОМНАЯ
МАССА НУКЛИДА, АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ, АТОМНАЯ
МАССА ЭЛЕМЕНТА

Image228b.gif (137 bytes)1)Определите
число нейтронов N и число электронов N(е–
) в следующих атомах: Image687.gif.
Какова доля протонов в ядре каждого из этих
атомов?
2)Изотопами каких элементов являются нуклиды,
содержащие в ядре

нейтронов 5 16 4 1 60 2 146 0
протонов 5 15 3 1 47 1 92 1

Запишите символы этих нуклидов.
3)Какова доля атомов водорода в молекуле воды? На
этом примере докажите, что » доля не зависит от
порции» , то есть, что доля атомов водорода в
любой порции воды равна доле атомов водорода в
одной молекуле этого вещества.

Image688.gif4)Какова доля а) атомов кислорода в
оксиде азота N2O5; б) атомов серы в
серной кислоте? 5)Принимая атомную массу нуклида
численно равной массовому числу, рассчитайте
атомную массу бора, если природная смесь
изотопов бора содержит 19% изотопа 10В и 81%
изотопа 11В.

6)Принимая атомную массу нуклида численно
равной массовому числу, рассчитайте атомные
массы следующих элементов, если доли их изотопов
в природной смеси (изотопный состав) составляют:
а)24Mg – 0,796 25Mg – 0,091 26Mg – 0,113
б)28Si – 92,2 % 29Si – 4,7 %  30Si – 3,1 %
в) 63Cu – 0,691 65Cu – 0,309

7)Определите изотопный состав природного
таллия (в долях соответствующих изотопов), если в
природе встречаются изотопы таллий-207 и таллий-203,
а атомная масса таллия равна 204,37 Дн.

8)Природный аргон состоит из трех изотопов. Доля
нуклидов 36Аr составляет 0,34%. Атомная масса
аргона – 39,948 Дн. Определите, в каком соотношении
встречаются в природе 38Аr и 40Аr.

9)Природный магний состоит из трех изотопов.
Атомная масса магния – 24,305 Дн. Доля изотопа 25Mg
– 9,1%. Определите доли остальных двух изотопов
магния с массовыми числами 24 и 26.

10)В земной коре (атмосфере, гидросфере и
литосфере) атомы лития-7 встречаются примерно в
12,5 раз чаще, чем атомы лития-6. Определите атомную
массу лития.

11)Атомная масса рубидия – 85,468 Дн. В природе
встречаются 85Rb и 87Rb. Определите, во
сколько раз легкого изотопа рубидия больше, чем
тяжелого.

Сколько протонов и нейтронов в атоме алюминия?

Ar (Al) = 27 а.е.м.Z (Al) = 13 (протонов)N = Ar (Al) – Z (Al) = 27 – 13 = 14 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме алюминия равно 13, а число нейтронов в атоме алюминия равно 14 .

Сколько протонов и нейтронов в атоме железа?

Ar (Fe) = 39 а.е.м.Z (Fe) = 19 (протонов)N = Ar (Fe) – Z (Fe) = 56 – 26 = 30 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме железа равно 19, а число нейтронов в атоме железа равно 30.

Сколько протонов и нейтронов в атоме золота?

Ar (Au) = 197 а.е.м.Z (Au) = 79 (протонов)N = Ar (Au) – Z (Au) = 197 – 79 = 118 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме золота равно 79, а число нейтронов в атоме золота равно 118.

Сколько протонов и нейтронов в атоме калия?

Ar (K) = 39 а.е.м.Z (K) = 19 (протонов)N = Ar (K) – Z (K) = 39 – 19 = 20 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме калия равно 19, а число нейтронов в атоме калия равно 20.

Сколько протонов и нейтронов в атоме кислорода?

Ar (O) = 16 а.е.м.Z (O) = 8 (протонов)N = Ar (O) – Z (O) = 16 – 8 = 8 (нейтронов)Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кислорода равно 8.

Сколько протонов и нейтронов в атоме кремния?

Ar (Si) = 28 а.е.м.Z (Si) = 14 (протонов)N = Ar (Si) – Z (Si) = 28 – 14 = 14 (нейтронов)Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кремния равно 14.

Сколько протонов и нейтронов в атоме магния?

Ar (Mg) = 32 а.е.м.Z (Mg) = 16 (протонов)N = Ar (Mg) – Z (Mg) = 24 – 12 = 12 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме магния равно 16, а число нейтронов равно 12.

Сколько протонов и нейтронов в атоме натрия?

Ar (Na) = 23 а.е.м.Z (Na) = 11 (протонов)N = Ar (Na) – Z (Na) = 23 – 11 = 12 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме натрия равно 11, а число нейтронов в атоме натрия равно 12.

Сколько протонов и нейтронов в атоме серы?

Ar (S) = 32 а.е.м.Z (S) = 16 (протонов)N = Ar (S) – Z (S) = 32 – 16 = 16 (нейтронов)Ответ: число протонов и нейтронов в атоме серы равно 16.

Сколько протонов и нейтронов в атоме углерода?

Ar (C) = 12 а.е.м.Z (C) = 6 (протонов)N = Ar (C) – Z (C) = 12 – 6 = 6 (нейтронов)Ответ: число протонов и нейтронов в атоме углерода равно 6.

Сколько протонов и нейтронов в атоме фосфора?

Ar (P) = 31 а.е.м.Z (P) = 15 (протонов)N = Ar (P) – Z (P) = 31 – 15 = 16 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме фосфора равно 15, а число нейтронов в атоме фосфора равно 16.

Сколько протонов и нейтронов в атоме фтора?

Ar (F) = 19 а.е.м.Z (F) = 9 (протонов)N = Ar (F) – Z (F) = 19 – 9 = 10 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме фтора равно 9, а число нейтронов в атоме фтора равно 10.

Сколько протонов и нейтронов в атоме хлора?

Ar (Cl) = 35 а.е.м.Z (Cl) = 17 (протонов)N = Ar (Cl) – Z (Cl) = 35 – 17 = 18 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме хлора равно 17, а число нейтронов равно 18.

Сколько протонов и нейтронов в атоме цинка?

Ar (Zn) = 65 а.е.м.Z (Zn) = 30 (протонов)N = Ar (Zn) – Z (Zn) = 65 – 30 = 35 (нейтронов)Ответ: число протонов в атоме цинка равно 30, а число нейтронов в атоме цинка равно 35.

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород 2, 1, 0, -1 и -2.

Соединения кислорода:

Степень окисления Типичные соединения
2 Фторид кислорода OF2
1 Пероксофторид кислорода O2F2
-1 Пероксид водорода H2O2

Пероксид натрия Na2Oи др.

-2 Вода H2O

Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др.

Кислородсодержащие кислоты

Соли кислородсодержащих кислот

Кислородсодержащие органические вещества

Основания и амфотерные гидроксиды

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

  • Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

2KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора  MnO2:

2KClO3 → 2KCl 3O2

Разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV):

2H2O2 →  2H2O O2

2HgO → 2Hg O2

2KNO3 → 2KNO2 O2

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183оС.

Озон О3 — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре —  около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %. 

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

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

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация  кислорода в основном состоянии:

😯 1s22s22p4     1s С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома  2s С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома  2s С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома 2p С. Т. Жуков Химия 8-9 класс Глава 4. Состав и строение атома

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий