Oxygen formulu. Mendeleevin dövri masası - oksigen

Kimyəvi element oksigen dövri cədvəlin köhnə qısa versiyasının VI qrupunun ikinci dövründədir. Yeni nömrə standartlarına görə bu 16 qrupdur. Müvafiq qərar IUPAC tərəfindən 1988-ci ildə qəbul edilmişdir. Sadə bir maddə kimi oksigen formulası O2'dir. Əsas xüsusiyyətlərini, təbiətdə və iqtisadiyyatdakı rolunu nəzərdən keçirək. Oxygenin idarə etdiyi dövri sistemin bütün qrupunun xüsusiyyətləri ilə başlayaq. Element müvafiq xalkogenlərdən fərqlənir və su kükürd, selenyum və tellurun hidrogen birləşmələrindən fərqlənir. Bütün fərqləndirici xüsusiyyətlərin izahı yalnız atomun strukturu və xüsusiyyətləri haqqında öyrənildikdən sonra tapıla bilər.

Kalkogenlər oksigenlə əlaqəli elementlərdir

Hissələrə aid olan atomlar dövri sistemdə bir qrup təşkil edir. Oxygen xalkogenlərin ailəsinə rəhbərlik edir, lakin bir sıra xüsusiyyətlərdən onlardan fərqlənir.

Oxygen atom kütləsi - qrupun qurucusu - 16 a. Hidogen və metallarla birləşmələrin formalaşmasında xalkogenlər odlu oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirirlər: -2. Məsələn, suda (H ₂ O) oksigenin oksidləşmə sayı -2-dir.

Xalkogenlərin tipik hidrogen birləşmələrinin tərkibi ümumi formulaya cavab verir: H ₂ R. Bu maddələr həll edilərkən, turşuları meydana gəlir. Yalnız oksigen-suyun hidrogen tərkibi xüsusi xüsusiyyətlərə malikdir. Elm adamlarına görə, bu qeyri-adi maddə çox zəif bir asid və çox zəif bir baza.

Kükürd, selenyum və tellur oksigen və yüksək elektrosegativliyə (EO) malik olmayan digər metallar ilə birləşmələrdə tipik müsbət oksidləşmə vəziyyətlərinə (+4, +6) malikdir. Kalsogen oksidin tərkibi ümumi formulları əks etdirir: RO ₂ , RO ₃ . Müvafiq kislotalar tərkibinə malikdir: H ₂ RO ₃ , H ₂ RO ₄ .

Elementlər sadə maddələrə uyğundur: oksigen, kükürd, selenyum, tellur və polonium. İlk üç nümayəndə qeyri-metal xüsusiyyətləri göstərir. Oksigen formulu O2-dir. Eyni elementin allotropik modifikasiyası ozondur (O ₃₎ . Hər iki dəyişiklik də qazlardır. Kükürd və selenyum qatı olmayan metallardır. Tellurium bir metaloid maddədir, elektrik cərəyanının keçiricisi, polonium bir metaldır.

Oxygen ən ümumi elementdir

Yerin qabığında elementar atomların ümumi tərkibi təxminən 47% -dir. Oxygen hər ikisi də azad formada və çoxsaylı birləşmələrin tərkibində tapılır. Formulası O ₂ olan sadə bir maddə atmosferdə, havanın 21% (həcmi ilə) təşkil edir. Molekulyar oksigen torpaq hissəcikləri arasında yerləşən suda həll olunur.

Artıq bilirik ki, sadə bir maddə şəklində eyni kimyəvi elementin başqa bir növü mövcuddur. Bu ozon yerin səthindən təxminən 30 km yüksəklikdə formalaşan bir təbəqədir, tez-tez ozon ekranı deyilir. Bağlı oksigen su molekullarına bir çox qayalar və minerallar, üzvi birləşmələr daxil olur.

Oksigen atomunun quruluşu

Mendeleyevin dövri cədvəli oksigen haqqında tam məlumatları ehtiva edir:

1. Elemanın seriya nömrəsi 8 dir.
2. Əsas yük +8.
3. Elektronların ümumi sayı 8-dir.
4. Elektron oksigen formülü 1s ² 2s ² 2p 4dir.

Təbiətdə periodik masada eyni ədəd sayına malik olan üç proton və elektronun eyni kompozisiyasına malik, lakin müxtəlif neytron nöqtələrə malik üç sabit izotop var. İzotoplar eyni simvolu, O ilə ifadə edilir. Müqayisə üçün, üç oksigen izotopunun tərkibini əks etdirən bir diaqram verək:

Oxygen - kimyəvi elementin xüsusiyyətləri

Atomun 2p-alt səviyyəsində oksidləşmə vəziyyətlərinin 2 və +2 görünüşünü izah edən iki eşit olmayan elektron var. Kükürd və digər kalsogenlərdəki kimi oksidləşmə dərəcəsi +4 dərəcəsinə qədər artacaq şəkildə iki cütləşdirilmiş elektron ayrılmaq mümkün deyil. Bunun səbəbi pulsuz bir alt səviyyənin olmamasıdır. Buna görə, birləşmələrdə, kimyəvi element oksigen, dövri sistemin (6) qısa versiyasında qrup sayına bərabər bir valentlik və oksidləşmə dərəcəsi göstərmir. Normal oksidləşdirici nöqtə -2 olur.

Yalnız florlu birləşmələrdə oksigen qeyri-xarakterik bir pozitiv oksidləşmə vəziyyəti +2 göstərir. İki güclü qeyri-metal EO dəyəri fərqlidir: EO (O) = 3.5; EO (F) = 4. Daha elektron tərkibli kimyəvi element kimi, fluor öz elektronlarını daha çox saxlayır və oksigen atomunun xarici enerji səviyyəsində valensiya hissəciklərini cəlb edir. Buna görə, fluor ilə reaksiyada, oksigen bir azaldıcı maddədir, elektronları verir.

Oxygen sadə bir maddədir

İngilis tədqiqatçı D. Priestley 1774-cü ildə, təcrübələr zamanı civə oksidin parçalanmasında qaz izolyasiya etmişdir. İki il bundan əvvəl eyni maddə K. Şeyel tərəfindən təmiz şəklində əldə edilmişdir. Bir neçə il sonra fransız kimyacı A. Lavoisier qazın havanın bir hissəsi olduğunu təsis etdi, xüsusiyyətlərini öyrəndi. Oksigenin kimyəvi formulu O2dir. Qeyri-potensial kovalent istiqrazın formalaşmasında iştirak edən elektronların maddənin tərkibinin qeydini əks etdiririk - O: O. Hər bir məcburi elektron cütü bir xətt ilə əvəz edirik: 0 = 0. Bu oksigen formulu molekülündəki atomların iki ümumi elektron arasında birləşdiyini aydın şəkildə göstərir.

Sadə hesablamalar aparır və nisbi molekulyar oksigen kütləsini təyin edirik: cyan (O2) = Ar (O) x2 = 16x2 = 32. Müqayisə üçün: cənab (hava) = 29. Oksigen üçün kimyəvi formul ozon formulundan fərqlənir Bir oksigen atomuna görə. Beləliklə, cənab (O ₃ ) = Ar (O) x 3 = 48. Ozon oksigendən 1,5 dəfə ağırdır.

Fiziki xüsusiyyətlər

Oxygen, rəngsiz, dad və qoxusuz bir qazdır (adi temperaturda və atmosfer təzyiqində). Maddə havadan bir qədər ağırdır; Suda həll edir, amma kiçik miqdarda. Oxygenin əriməsi nöqtəsi mənfi və -218,3 ° C-dir. Yağlı oksigenin yenə qazla çevrildiyi nöqtə onun qaynama nöqtəsidir. O ₂ molekulları üçün bu fiziki miqdarı 182,96 ° C-ə çatır. Maye və bərk hallarda oksigen açıq mavi rəng əldə edir.

Laboratoriyada oksigenin əldə edilməsi

Kalium permanganat kimi oksigen tərkibli maddələr qızdırıldığı zaman, bir şüşə və ya test tüpündə toplana bilən bir rəngsiz qaz buraxılır. Əgər saf oksigenə yanan bir şüa gətirirsənsə, o, havadan daha parlaq bir şəkildə yandırır. Oxygen əldə etmək üçün digər iki laboratoriya üsulu - hidrogen peroksid və kalium kloratın (bertalol tuzu) parçalanması. Termal ayrışmada istifadə edilən cihazın sxemini nəzərdən keçirək.

Bir test borusu və ya dəyirmi bir dipli şüşə, bir qaz tıxanma borusu ilə bir stoper ilə bağlamaq üçün bir az bertholet duz tökmək lazımdır. Onun qarşı tərəfi (suyun altında) baş aşağı şüşəya yönəldilməlidir. Boyun su ilə doldurulmuş geniş şüşə və ya kristalizatora salınmalıdır. Bertolet tuzu ilə test borusu qızdırıldığında oksigen sərbəst buraxılır. Qaz borusunda o suyun içindən suyun yerindən çıxarılmasını təmin edir. Şüşə, qazla doldurulduqda, suyun altından bir tıxac ilə bağlanmış və çevrilmişdir. Bu laboratoriya təcrübəsində əldə edilən oksigen sadə bir maddənin kimyəvi xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün istifadə edilə bilər.

Yanan

Əgər laboratoriya oksigen maddələrini yandırsa, onda bilmək və yanğın qaydalarına riayət etmək lazımdır. Hidrogen dərhal havada yanır və oksigen ilə 2: 1 nisbətində qarışdırılır, partlayıcıdır. Təmiz oksigen maddələrin yanması havadan çox daha sıx görünür. Bu fenomen havanın tərkibi ilə izah olunur. Atmosferdə oksigen 1/5 hissədən (21%) bir qədər çoxdur. Yanma oksigen olan maddələrin reaksiyasıdır, nəticədə müxtəlif məhsullar, əsasən metalların oksidləri və qeyri-metal tərkibləri yaranır. Yanacaq qarışığı O ₂ yanacaq maddələr ilə yanaşı, əlavə edilən birləşmələr toksik ola bilər.

Konvensiyalı şamın (və ya matçın) yanması karbondioksidin formalaşması ilə müşayiət olunur. Aşağıdakı təcrübə evdə aparılmalıdır. Əgər bir şüşə çanta və ya böyük bir şüşə altında bir maddə yandırırsan, bütün oksigen istehlak edildikdən sonra yanma dayandırılır. Azot tənəffüs və yanmağı dəstəkləmir. Oksidləşmə məhsulu olan karbon dioksidi artıq oksigen ilə reaksiya vermir. Şəffaf kalsiumlu su şamın yanmasından sonra karbon dioksidin varlığını aşkar edə bilər. Əgər yanma məhsullarını kalsium hidroksidlərindən keçirsəniz, həll buludlu olur. Kalsiyum su ilə karbon dioksid arasında kimyəvi reaksiya mövcuddur, bu da həll edilməyən kalsium karbonatına səbəb olur.

Sənaye miqyasında oksigen istehsalı

Havadan azad olan O ₂ molekullarının əldə edilməsi nəticəsində ən ucuz proses kimyəvi reaksiyalarla əlaqəli deyil. Sənaye, məsələn, metallurgiya zavodlarında, aşağı temperaturda hava və yüksək təzyiqdə sıxılmışdır. Atmosferin azot və oksigen kimi mühüm komponentləri müxtəlif temperaturlarda qaynar. Hava temperaturunu tədricən istiləşmə ilə normal temperatura ayırın. Birincisi, azot molekulları ayrılır, sonra oksigen. Ayrılma metodu sadə maddələrin müxtəlif fiziki xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Oksigenin sadə məsələsi üçün hazırlanan formula, O ₂ , havanın soyudulması və sıxılması əvvəlcədən eynidır.

Bəzi elektroliz reaksiyaları nəticəsində oksigen də sərbəst buraxılır, müvafiq elektrodun üzərində toplanır. Qaz çox miqdarda sənaye, tikinti şirkətləri tərəfindən tələb olunur. Oxygenə olan tələbat daim artır, xüsusilə kimya sənayesi ehtiyacı var. Alınan qaz, markalanma ilə təchiz edilmiş polad silindrlərdə sənaye və tibbi məqsədlər üçün saxlanılır. Azot, metan, ammonyak olan digər mayeləşdirilmiş qazlardan fərqləndirmək üçün oksigenlə olan güclər mavi və ya mavi rənglərlə boyanır.

O ₂ molekullarını ehtiva edən formula və reaksiya tənlikləri ilə kimyəvi hesablamalar

Oksigenin molar kütləsinin ədədi dəyəri başqa bir dəyərlə - nisbi molekulyar kütləə bərabərdir. Yalnız birinci vəziyyətdə ölçü vahidi var. Qısaca oksijenin və onun molar kütləsinin forması aşağıdakı kimi yazılmalıdır: M (O2) = 32 g / mol. Normal şəraitdə 22.4 litr həcmli hər hansı bir qaz üçün dua edirəm. Beləliklə, 1 mol O ₂ 22.4 litr maddə, 2 mol O ₂ - 44.8 litr təşkil edir. Oxygen və hidrogen arasındakı reaksiyanın tənliyi ilə 2 mole hidrojen və 1 mole oksigenin qarşılıqlı təsir göstərdiyi görülə bilər:

Reaksiya zamanı 1 mol hidrogen iştirak edərsə, oksigenin həcmi 0,5 mol olacaqdır. 22,4 l / mol = 11,2 l.

O2 molekullarının təbiətdə və insan həyatında rolu

Oksigen Yerdəki canlı orqanizmlər tərəfindən tükənir və 3 milyarddan çox maddələrin dövranına qatılır. Bu tənəffüs və metabolizm üçün əsas maddədir, qida maddələrinin molekullarını parçalamağa kömək edir, orqanizmlər üçün lazım olan enerjiyi sintez edir. Oksigen Yer üzərində daim istifadə olunur, lakin fotosintez sayəsində ehtiyatları artırılır. Rusiyalı alim K. Timiryazev bu proses sayəsində planetimizin həyatını hələ də davam etdirdiyinə inanırdı.

Təbiətdə və iqtisadiyyatda oksigenin rolu böyükdür:

• Canlı orqanizmlər tərəfindən tənəffüs prosesində absorbe;
• Bitkilərdə fotosintez reaksiyalarında iştirak edir;
• Üzvi molekulların bir hissəsi;
• Çürük, fermantasiya, paslanma prosesi oksidləşdirici rol oynayan oksigenin iştirakı ilə baş verir;
• Üzvi sintezin qiymətli məhsullarını əldə etmək üçün istifadə olunur.

Silindrlərdə sıxılmış oksijen yüksək temperaturda metalların kəsilməsi və qaynaqlanması üçün istifadə olunur. Bu proseslər maşınqayırma zavodlarında, nəqliyyat və tikinti müəssisələrində həyata keçirilir. Su, yeraltı, havasız yerlərdə yüksək hündürlükdə iş aparmaq üçün insanlar da O2 molekuluna ehtiyac duyurlar. Oxygen yastıqları , xəstələr tərəfindən tənəffüs edilən hava tərkibini zənginləşdirmək üçün tibbdə istifadə olunur. Təbii məqsədlər üçün təbii qaz xarici qoxuların olmaması, qoxu olmadığından praktik olaraq fərqlənir.

Oxygen ideal oksidləşdirici vasitədir

Periodik masanın bütün kimyəvi elementləri ilə oksigen birləşmələri, nəcib qazların ailəsinin ilk nümayəndələri istisna olmaqla, bilinir. Bir çox maddələr halogen, qızıl və platin istisna olmaqla, O atomları ilə reaksiya verir. İşığı və istidən azad olunma ilə müşayiət olunan oksigeni əhatə edən hadisələr böyük əhəmiyyət daşıyır. Belə proseslər gündəlik həyatda, sənayedə geniş istifadə olunur. Metalurji sahəsində, oksigen ilə filizlərin qarşılıqlı qovurma adı verilir. Əvvəlcədən qırılan filiz oksigen ilə zənginləşdirilmiş hava ilə qarışdırılır. Yüksək temperaturda metal sulfidlərdən sadə maddələrə endirilir. Deməli, dəmir və bəzi rəngli metallar alın. Saf oksigenin mövcudluğu kimya, mühəndislik və metallurgiya sahələrində texnoloji proseslərin sürətini artırır.

Aşağı temperaturda parçalanma üsulu ilə havadan oksigen əldə etmək üçün ucuz metodun görünüşü sənaye istehsalının bir çox istiqamətlərinin inkişafını stimullaşdırdı. Kimyaçılar, O ₂ molekullarını və O atomlarını ideal oksidləşdirici maddələr hesab edir. Bunlar təbii materiallardır, təbiətdə daim yenilənirlər, ətraf mühitin çirkləndirilmirlər. Bundan əlavə, oksigeni cəlb edən kimyəvi reaksiyalar ən çox təbii və təhlükəsiz bir məhsulun - suyun sintezinə səbəb olur. Toksik sənaye tullantılarının zərərsizləşdirilməsində O ₂ -nin rolu, suyun çirklənmədən təmizlənməsi böyükdür. Oksigenə əlavə olaraq, allotropik modifikasiya - ozon - dezinfeksiya üçün istifadə olunur. Bu sadə maddə yüksək oksidativ aktivliyə malikdir. Suyun ozonlaşması zamanı çirkləndiricilər çökdürürlər. Ozon həmçinin patogen mikrofloraya da zərərli təsir göstərir.