8 класс. Химия. Применение кислорода — Применение кислорода | Курсотека

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | Курсотека Кислород

Характеристика кислорода как химического элемента

(слайды 5-8)

  • Химический знак – О,
  • латинское название – Оxygenium,
  • Аr(O) = 16;
  • валентность – II,
  • степень окисления в соединениях: – 2;
  • содержание в земной коре – I место – более 49% ,
  • самые распространённые оксиды: оксид водорода (вода) – H2O, оксид кремния – SiO2 , оксид алюминия – Al2O3 .

Демонстрация минералов:

  • кварцSiO2 эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем; происхождение названия остается неизвестным. Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре.
  • аметистSiO2
  • горный хрусталь – SiO2
  • агат – SiO2
  • рубин – Аl2О3 – одна из разновидностей корунда
  • изумруд – Be3Al2[Si6O18] – одна из разновидностей берилла. Химический состав:SiO2 66,9%.Al2O3 19,0 %, BeO 14,1%, в виде примесей содержатся Na2O, K2O, Li2O, иногда Rb2O, Cs2O.
  • александрит – BeAl2O4 – разновидность хризоберилла «хризос» по гречески – золото. Химический состав. Al2O380,2 %. BeO 19,8 %, Всегда присутствуют примеси: FeO (3,5-6%), иногда TiO2 (до 3%) и Cr2O3 (до 0,4%), с чем связана окраска александрита. Цветалександрита изумрудно-зеленый, а при электрическом освещении – фиолетово-красный.

Закрепление изученного материала

(слайды 23-25)

(химический тест):

  1. Кто назвал кислород «огненным», а азот « испорченным» воздухом?
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  2. Какие вещества образует химический элемент кислород?
    А) только простые вещества, В) простые и сложные вещества, С) только сложные вещества.

  3. Как называются бинарные соединения, молекулы которых образованы атомами какого-либо химического элемента и кислорода:
    А) сульфиды, В) хлориды, С) оксиды.

  4. В 1774 году один учёный после проведённого эксперимента написал: «Но что поразило меня больше всего – это то, что свеча горела в этом воздухе удивительно блестящим пламенем…» Это был:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  5. Название «Оxygenium» предложил:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  6. Кислород в воде:
    А) хорошо растворим, В)малорастворим, С)вообще не растворяется.

  7. При вдувании кислорода в пламя температура пламени:
    А) не изменяется, В) понижается, С) повышается.

  8. Оксид железа (III) имеет формулу:
    А) Fe2O3, В) FeO, С) FeO2.

  9. В каком уравнении коэффициенты расставлены правильно:
    А) 2P O2 = P2O5; В) 2P 5O2 = P2O5, С) 4P 5O2 = 2P2O5

  10. В каком ряду все три формулы написаны правильно:
    А) P2O5, Al2O, H2O; В) MgO, Al2O3 , CO2; С) CO2, FeO2, P2O5

Проверка диктанта. (слайд 26-27)

Номер вопросаБуква ответаПравильно
Неправильно —
1С 
2В 
3С 
4В 
5А 
6В 
7С 
8А 
9С 
10В 

Итого:Оценка:

Критерии оценки:

  • «5» – 10-9 правильных ответов
  • «4» – 8-7 правильных ответов
  • «3» – 6-5 правильных ответов

Горение и виды горючих веществ

Реакция, протекающая с участием кислорода и сопровождающаяся выделением большого количества света и тепла, называется горением.

В чистом кислороде, по сравнению с воздухом, вещества горят во много раз быстрее (рис. 22). В обоих случаях выделяется равное количество теплоты, но в кислороде этот процесс протекает быстрее и выделяющаяся теплота не расходуется, как в случае с воздухом, на нагревание азота.

https://www.youtube.com/watch?v=kursoteka.ruplayer

Температура при горении в чистом кислороде выше, чем в воздухе. Опуская тлеющую лучину в сосуд с чистым кислородом, можно увидеть, как она сразу загорается. А в воздухе тлеющая лучина может вскоре и потухнуть. Если эта лучина зажжена, то она продолжает гореть на воздухе, потому что выделяющееся при горении тепло требует большей температуры, чем температура воспламенения лучины.

Про кислород:  «Какую роль играет углекислый газ в полуавтоматическом устройстве и каковы основные принципы работы методов сварки Mig и Mag для новичков?»

Рис. 22. Горение магния в чистом кислороде

Рис. 23. Тушение пламени

Температура, необходимая для поджигания вещества на воздухе, называегся температурой воспламенения.

Значит, для обеспечения горения веществ, нужно нагревать их до температуры воспламенения и подавать кислород в достаточном количестве.

Для того чтобы потушить пламя, необходимо ликвидировать факторы, обеспечивающие его появление, т.е. охладить вещество до температуры ниже температуры возгорания и прекратить подачу кислорода (рис. 23).

Чтобы потушить горящую вещь, сначала следует понизить температуру, используя невоспламеняющиеся средства, затем накрыть источник возгорания одеялом или брезентом, чтобы прекратить подачу воздуха.

В непредвиденных ситуациях для тушения пожара необходимо использовать специальные средства, а если их нет, то применять указанный выше способ.

Вообще процесс горения имеет огромное значение в промышленности и в повседневной жизни.Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

От твердого топлива остается минеральный осадок — пепел. Жидкое и газообразное топливо такого недостатка не имеет. Но любое топливо независимо от места добычи, промышленного объема, экономической эффективности имеет только свое место применения, и возможности по его взаимозамещению ограничены.

Неправильное сжигание топлива приносит вред народному хозяйству.

Топливо позволяет спокойно переносить холод, варить пищу, которая не употребляется в сыром виде, получать металлы из руд путем их выплавки, обеспечивать движение транспорта, получать другие виды энергии.

История открытия


Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли первого августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

2HgO (t) → 2Hg  O2

https://www.youtube.com/watch?v=_EING_B8boA

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.


Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория.

Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.


Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе. получение кислорода и его физические свойства

Наш урок посвящен химическому элементу, который занимает особое место в жизни человека и всего живого. Речь пойдет о кислороде. Вы познакомитесь с общей характеристикой химического элемента – кислорода по его положению в ПСХЭ, рассмотрим нахождение кислорода в природе, изучим способы получения кислорода и его физические свойства.

Также данный урок посвящен изучению истории открытия одного из самых известных неорганических веществ – кислорода. Из материалов урока вы узнаете, кому принадлежит приоритет открытия кислорода и кто дал название этом веществу.

Эпиграф урока

“Кислород — это вещество, вокруг которого вращается земная химия”.

Я. Берцелиус.

I. Познавательный фильм: “Кислород”

Про кислород:  Строение, изомерия и номенклатура альдегидов и кетонов | CHEMEGE.RU

II. Общая характеристика кислорода как химического элемента по положению его в ПСХЭ

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | Курсотека

Кислород — элемент главной подгруппы шестой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным порядковым номером 8.

Обозначается символом O  (лат. Oxygenium).

Относительная атомная масса химического элемента кислорода равна 16, т.е. Ar(O)=16.

Относительная молекулярная масса равна 32, т.е. Мr(O2)=32.

III. Валентность кислорода, физические свойства

В соединениях кислород обычно двухвалентен (в оксидах), валентность VI не существует. В свободном виде встречается в виде двух простых веществ: О2 («обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — газ без цвета и запаха, с относительной молекулярной массой =32. О3 – газ без цвета с резким запахом, с относительной молекулярной массой =48.

Тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния сжи­жен­но­го кис­ло­ро­да -183 С, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния твер­до­го кис­ло­ро­да -219 С. Ин­те­рес­но, что кис­ло­род при­тя­ги­ва­ет­ся маг­ни­том.

Кис­ло­род под­дер­жи­ва­ет ды­ха­ние и го­ре­ние. При­чем, если вне­сти в сосуд с кис­ло­ро­дом тле­ю­щую лу­чин­ку, то она вспых­нет ярким пла­ме­нем.

Это интересно: “Какого цвета твердый кислород”

При температуре 90 K газ кислород превращается в бледно-голубую жидкость, а при температуре 54 K становится твёрдым. Но твёрдый кислород твёрдому кислороду рознь: в интервале давлений от 0 до приблизительно 130 гигапаскалей (1,3 млн атмосфер) кислород может существовать по крайней мере в шести модификациях (их обозначают греческими буквами γ, β, α, δ, ε и ζ). Эти модификации отличаются друг от друга кристаллической решёткой, магнитными и электрическими свойствами, а также цветом. Например, при давлении 5,4 гПа (это примерно в 52 тысячи раз выше атмосферного) твёрдый кислород имеет бледно-голубой цвет. При дальнейшем повышении давления (до 10 гПа) твёрдый кислород становится красным. Некоторые модификации твёрдого кислорода даже называют по их характерному цвету. Например, δ-O2 называют оранжевым кислородом, а ε-O2 — красным кислородом.

IV. Кислород в природе

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | КурсотекаКислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов), приходится около 49% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,5% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем составе содержат кислород.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 20 %, по массовой доле — около 65 %.

V. Открытие и получение кислорода

От­кры­тие кис­ло­ро­да при­хо­дит­ся на XVIII век. До этого вре­ме­ни счи­та­лось, что любой газ – это раз­но­вид­ность воз­ду­ха. На­ча­лом изу­че­ния газов по­слу­жи­ло, ка­за­лось бы, незна­чи­тель­ное изоб­ре­те­ние. Ан­глий­ский уче­ный Гейлс пред­ло­жил при­бор для сбора газов. За­пол­нен­ную водой колбу он опу­стил гор­лом вниз в сосуд с водой, в горло колбы по­ме­стил изо­гну­тый ру­жей­ный ствол, по ко­то­ро­му в колбу, вы­тес­няя воду, по­сту­па­ли газы. Вот с этого при­бо­ра все и на­ча­лось…

При­о­ри­тет от­кры­тия кис­ло­ро­да при­над­ле­жит ан­гли­ча­ни­ну Джо­зе­фу Прист­ли.В 1774 г. он об­на­ру­жил, что при раз­ло­же­нии ок­си­да ртути об­ра­зу­ет­ся га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство, в ат­мо­сфе­ре ко­то­ро­го тле­ю­щая лу­чи­на вспы­хи­ва­ет ярким пла­ме­нем, а ды­шать этим газом осо­бен­но легко. Это был кис­ло­род. Урав­не­ние ре­ак­ции раз­ло­же­ния ок­си­да ртути:

2HgO = 2Hg O2

Прист­ли по­де­лил­ся своим от­кры­ти­ем с А.Ла­ву­а­зье, и тот дал газу на­зва­ние «кис­ло­род».

Ин­те­рес­но, что еще до работ Дж. Прист­ли в 1771 г. опыты по раз­ло­же­нию ок­си­да ртути про­де­лал швед­ский химик Карл Шееле. Но ре­зуль­та­ты его ис­сле­до­ва­ний были опуб­ли­ко­ва­ны толь­ко в 1775 г., по­это­му Прист­ли о них ни­че­го не знал.

Есть еще один ин­те­рес­ный ис­то­ри­че­ский факт. Ока­зы­ва­ет­ся гол­ланд­ский химик Кор­не­ли­ус Дреб­бел при­мер­но за 150 лет до Прист­ли и Шееле по­лу­чил кис­ло­род при на­гре­ва­нии нит­ра­та калия:

2KNO3 = 2KNO2  O2

Он опи­сал свой­ства по­лу­чен­но­го га­зо­об­раз­но­го ве­ще­ства: тле­ю­щий уго­лек в нем вспы­хи­вал, в ат­мо­сфе­ре этого газа легко ды­ша­лось. Свое от­кры­тие уче­ный даже ис­поль­зо­вал на изоб­ре­тен­ном им под­вод­ном судне. Од­на­ко в то время уче­ные не ин­те­ре­со­ва­лись га­за­ми, и от­кры­тие Дреб­бе­ла даже не за­ме­ти­ли.

Про кислород:  Пульсоксиметры в Воронеже: 908-товаров: бесплатная доставка, скидка-53% [перейти]

VI. Получение кислорода

Промышленный способ получения кислорода

В про­мыш­лен­ных целях кис­ло­род необ­хо­ди­мо по­лу­чать в боль­ших объ­ё­мах и мак­си­маль­но де­шё­вым спо­со­бом. Такой спо­соб по­лу­че­ния кис­ло­ро­да был пред­ло­жен ла­у­ре­а­том Но­бе­лев­ской пре­мии Пет­ром Лео­ни­до­ви­чем Ка­пи­цей. Он изоб­рёл уста­нов­ку для сжи­же­ния воз­ду­ха. Как из­вест­но, в воз­ду­хе на­хо­дит­ся около 21% по объ­е­му кис­ло­ро­да. Кис­ло­род можно вы­де­лить из жид­ко­го воз­ду­ха ме­то­дом пе­ре­гон­ки, т.к. все ве­ще­ства, вхо­дя­щие в со­став воз­ду­ха имеют раз­ные тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния. Тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния кис­ло­ро­да —  -183°С, а азота — -196°С. Зна­чит, при пе­ре­гон­ке сжи­жен­но­го воз­ду­ха пер­вым за­ки­пит и ис­па­рит­ся азот, а затем – кис­ло­род.

Лабораторные способы получения кислорода

В ла­бо­ра­то­рии кис­ло­род тре­бу­ет­ся не в таких боль­ших ко­ли­че­ствах, как в про­мыш­лен­но­сти. Обыч­но его при­во­зят в го­лу­бых сталь­ных бал­ло­нах, в ко­то­рых он на­хо­дит­ся под дав­ле­ни­ем. В неко­то­рых слу­ча­ях всё же тре­бу­ет­ся по­лу­чить кис­ло­род хи­ми­че­ским путём. Для этого ис­поль­зу­ют ре­ак­ции раз­ло­же­ния.

1. Разложение пероксида водорода

При ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре пе­рок­сид во­до­ро­да раз­ла­га­ет­ся мед­лен­но (при­зна­ков про­те­ка­ния ре­ак­ции мы не видим), но этот про­цесс можно уско­рить, если до­ба­вить в рас­твор несколь­ко кру­пи­нок ок­си­да мар­ган­ца(IV). Во­круг кру­пи­нок чер­но­го ок­си­да сразу на­чи­на­ют вы­де­лять­ся пу­зырь­ки газа. Это кис­ло­род. Как бы долго ни про­те­ка­ла ре­ак­ция, кру­пин­ки ок­си­да мар­ган­ца(IV) в рас­тво­ре не рас­тво­ря­ют­ся. То есть, оксид мар­ган­ца(IV) участ­ву­ет в ре­ак­ции, ее уско­ря­ет, но сам в ней не рас­хо­ду­ет­ся.

Ве­ще­ства, ко­то­рые уско­ря­ют ре­ак­цию, но не рас­хо­ду­ют­ся в ре­ак­ции, на­зы­ва­ют ка­та­ли­за­то­ра­ми.

Ре­ак­ции, уско­ря­е­мые ка­та­ли­за­то­ра­ми, на­зы­ва­ют ка­та­ли­ти­че­ски­ми.

Уско­ре­ние ре­ак­ции ка­та­ли­за­то­ром на­зы­ва­ют ка­та­ли­зом.

Таким об­ра­зом, оксид мар­ган­ца (IV) в ре­ак­ции раз­ло­же­ния пе­рок­си­да во­до­ро­да слу­жит ка­та­ли­за­то­ром. В урав­не­нии ре­ак­ции фор­му­ла ка­та­ли­за­то­ра за­пи­сы­ва­ет­ся свер­ху над зна­ком ра­вен­ства. За­пи­шем урав­не­ние про­ве­ден­ной ре­ак­ции. При раз­ло­же­нии пе­рок­си­да во­до­ро­да вы­де­ля­ет­ся кис­ло­род и об­ра­зу­ет­ся вода. Вы­де­ле­ние кис­ло­ро­да из рас­тво­ра по­ка­зы­ва­ют стрел­кой, на­прав­лен­ной вверх:

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | Курсотека

2. Разложение перманганата калия

В по­все­днев­ной жизни вы на­вер­ня­ка стал­ки­ва­лись с ве­ще­ством, ко­то­рое в быту на­зы­ва­ет­ся «мар­ган­цов­кой». Хи­ми­че­ское на­зва­ние этого ве­ще­ства — пер­ман­га­нат калия, его хи­ми­че­ская фор­му­ла KMnO4.

При на­гре­ва­нии пер­ман­га­нат калия раз­ла­га­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем кис­ло­ро­да.

В про­бир­ку на­сы­па­ют кри­стал­ли­че­ский пер­ман­га­нат калия. При на­гре­ва­нии пер­ман­га­нат калия раз­ла­га­ет­ся, вы­де­ля­ю­щий­ся кис­ло­род по­сту­па­ет по га­зо­от­вод­ной труб­ке в кол­бу-при­ем­ник. Кис­ло­род тя­же­лее воз­ду­ха, по­это­му не по­ки­да­ет колбу и по­сте­пен­но за­пол­ня­ет ее. Если опу­стить тле­ю­щую лу­чи­ну в колбу с со­бран­ным кис­ло­ро­дом, то она ярко вспых­нет.

Урав­не­ние про­ве­ден­ной ре­ак­ции:

2 KMnO4 = K2MnO4   MnO2   O2 ↑

3. Разложение бертолетовой соли

Для получения кислорода к бертолетовой соли всегда примеши­вают оксид марганца МпО2 или другое вещество, каталитически ускоряющее процесс разложения. Если нагревать более или менее значительные количества чистой соли, то на поверхности расплава может образоваться корка тугоплавкого хлорида калия, под кото­рой скопляется кислород, в результате чего происходит взрыв. В присутствии оксида марганца MnO2 бертолетова соль начинает разлагаться раньше, чем она расплавится (около 200 ºС). 

2KClO3 t˚C , MnO2=2KCl 3O2↑

Это интересно

Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха, поэтому его можно получать двумя способами:

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | Курсотека

  • вытеснением воздуха (кислород будет собираться на дне сосуда)

8 класс. Химия. Применение кислорода  - Применение кислорода  | Курсотека

ЦОРы

Познавательный фильм: “Кислород”

Видео: “Разложение пероксида водорода”

Видео: “Разложение перманганата калия” 

Домашнее задание

  1. Параграф 22
  2. Стр. 75 упр. 4-6 (письменно)

Оксиды

Продуктами всех реакций, рассмотренных в параграфе, являются бинарные соединения элементов с Оксигеном.

Соединение, образованное двумя элементами, одним из которых является Оксиген, называют оксидом.

Общая формула оксидов — Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

Таблица 4Формулы и названия некоторых оксидов

  
Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

Выводы:

Кислород — химически активное вещество. Он взаимодействует с большинством простых веществ, а также со сложными веществами. Продуктами таких реакций являются соединения элементов с Оксигеном — оксиды.

Реакции, при которых из нескольких веществ образуется одно, называют реакциями соединения.

Получение кислорода

1.      Промышленный способ — перегонка жидкого воздуха и электролиз воды:



2

О → 2Н

2

О

2
кислород получение

2.

В лаборатории кислород получают:
1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na

2

SO

4

и др.)

2. Термическим разложением перманганата калия KMnO

4

:
2KMnO

4

= K

2

MnO4 MnO

2

O

2

↑,

Бертолетовой соли  KClO

3

:
2KClO

3

= 2KCl 3O

2

↑      (катализатор MnO

2

)

Оксида марганца ( 4) MnO

2

:
4MnO

2

= 2Mn

2

O

3

O

2

↑      (700

o

C),

3MnO

2

= 2Mn

3

O

4

O

2

↑      (1000

o

C),

3. Разложением пероксида водорода:
2H

2

O

2

= H

2

O O

2

↑           (катализатор MnO

2

)

4. Разложение нитратов:
2KNO

3

→ 2KNO

2

O

2

На космических кораблях и подводных лодках кислород получают из смеси K

2

O

2

и K

2

O

4

:
2K

2

O

4

2H

2

O = 4KOH 3O

2


4KOH 2CO

2

= 2K

2

CO

3

2H

2

O

Суммарно:
2K

2

O

4

2CO

2

= 2K

2

CO

3

2

Когда используют K

2

O

2

, то суммарная реакция выглядит так:
2K

2

O

2

2CO

2

= 2K

2

CO

3

O

2

Если смешать K

2

O

2

и K

2

O

4

в равномолярных (т.е. эквимолярных) количествах, то на 1 моль поглощенного  СО

2

выделится один моль О

2.

Реакция с серой

Это химическое превращение осуществляет каждый, когда зажигает спичку; сера входит в состав ее головки. В лаборатории реакцию серы с кислородом проводят в вытяжном шкафу. Небольшое количество серы (светло-желтый порошок или кристаллы) нагревают в железной ложке. Вещество сначала плавится, потом загорается в результате взаимодействия с кислородом воздуха и горит едва заметным синим пламенем (рис. 56, б). Появляется резкий запах продукта реакции — сернистого газа (этот запах мы ощущаем в момент загорания спички). Химическая формула сернистого газа — Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами
Рис. 56. Сера (а) и ее горение на воздухе (б) и в кислороде (в)
Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

Рис. 57.Красный фосфор (а) и его горение на воздухе (б) и в кислороде (в)

Строение и физические свойства простых веществ

С простым веществом кислородом вы уже познакомились в курсе химии 7-го класса. Напомним, что простое вещество кислород в природе существует в виде двух аллотропных модификаций — обычного кислорода Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиозона Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

В природе озон образуется при грозовых разрядах и при окислении смолы хвойных деревьев. Небольшие количества озона в воздухе оказывают целебное действие на людей. Однако сильное обогащение воздуха озоном может стать опасным для здоровья. Увеличение содержания озона в воздухе выше предельно допустимой концентрации приводит к появлению головных болей, раздражению дыхательных путей и глаз, а затем к ослаблению сердечной деятельности.

Источниками озона являются работающие приборы, в которых происходит высоковольтный электрический разряд — копировальные установки и лазерные принтеры, а также источники ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Поэтому помещения, в которых находятся такие приборы, необходимо часто проветривать.

Озон сосредоточен в верхних слоях атмосферы, образуя озоновый слой, который защищает Землю и ее обитателей от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Поверхности Земли достигают только те ультрафиолетовые лучи, которые не опасны для живых организмов.

Кислород и озон в воде мало растворимы. При 20 °С в 100 объемах Кислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерамиКислород как химический элемент в химии - формулы, определение с примерами

Физические свойства

При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (темп. кипения −182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Твердый кислород (темп. плавления −218,79 °C) — синие кристаллы. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 К; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53° .β-О2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Å, α=46,25°.

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:δ-О2 интервал температур до 300 К и давление 6-10 ГПа, оранжевые кристаллы;ε-О2 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от темно красного до чёрного, моноклинная сингония;

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:4K  O2 → 2K2O2Sr  O2 → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:2NO  O2 → 2NO2

Окисляет большинство органических соединений:CH3CH2OH  3O2 → 2CO2  3H2O

При определенных условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:CH3CH2OH  O2 → CH3COOH  H2O


Кислород не окисляет Au и Pt, галогены и инертные газы.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления −1.— Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:2Na  O2 → Na2O2

— Некоторые окислы поглощают кислород:2BaO  O2 → 2BaO2

— По принципам горения, разработанным А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется перекись водорода:H2  O2 → H2O2

Надпероксиды имеют степень окисления −1/2, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O2-). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре:Na2O2  O2 → 2NaO2

Озониды содержат ион O3- со степенью окисления −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:КОН(тв.)  О3 → КО3  КОН  O2

Ион диоксигенил O2 имеет степень окисления 1/2. Получают по реакции:PtF6  O2 → O2PtF6

Фториды кислородаДифторид кислорода, OF2 степень окисления 2, получают пропусканием фтора через раствор щелочи:2F2  2NaOH → OF2  2NaF  H2O

Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления 1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C.

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получаются смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий