Qué é o osíxeno? compostos oxigenados

elemento non metálico do grupo 16 (VI-A) da Táboa Periódica - osíxeno (O). É un gas incoloro, inodoro e insípido necesaria para os organismos vivos - animais que converten dióxido de carbono, e as plantas que utilizan _CO2 como fonte de carbono, e _de O ₂ é devolto á atmosfera. Osíxeno forma un composto reaccionar con practicamente calquera outro elemento, e despraza os elementos químicos de comunicación entre si. En moitos casos, estes procesos son acompañados pola liberación de calor e luz. O composto máis importante do osíxeno é auga.

Historia do descubrimento

En 1772, o químico sueco Carl Wilhelm Scheele demostrado por primeira vez que tales osíxeno recibilo la por quecemento nitrato de óxido de potasio, mercurio, así como moitas outras substancias. Independentemente del en 1774, o químico inglés Dzhozef Pristli descubriu o elemento por descomposición térmica de óxido de mercurio e publicou seus descubrimentos no mesmo ano, tres anos antes da publicación Scheele. Nos anos 1775-1780 o químico francés Antuan Lavuaze interpretar o papel do osíxeno na respiración e queima, descartando a teoría do flogisto, comunmente aceptada na época. É coñecido pola súa tendencia a formar ácidos, cando combinados con diferentes substancias e chamado elemento oxygene, que en grego significa "xerados ácido".

predominio

Qué é o osíxeno? Representando o 46% en peso da codia, é o elemento máis común do mesmo. A cantidade de osíxeno na atmosfera é de 21% en volume eo peso do seu 89% en auga do mar.

No elemento de rochas combinado cos metais e non metais como os óxidos que son ácidos (por exemplo, xofre, carbono, aluminio e fósforo) ou básica (calcio, magnesio e ferro) e, como compostos de sal do tipo que pode ser considerada como formada a partir do ácido e óxidos básicos, tales como sulfatos, carbonatos, silicatos, fosfatos e aluminatos. Aínda que eles son numerosas, pero estes sólidos non poden servir como fontes de osíxeno, como a Eumetazoa da conexión co elemento de metal átomos de consumo tamén.

características

Se a temperatura de osíxeno por baixo de -183 ° C, convértese nun líquido azul pálido, ea -218 º C - sólido. O ₂ puro e 1,1 veces máis pesado que o aire.

Durante a respiración animais e algunhas bacterias consumir osíxeno a partir da atmosfera eo dióxido de carbono reciclado, mentres que na fotosíntese da planta verde en presenza de luz solar absorber dióxido de carbono e liberar osíxeno libre. Case todo o _O2 na atmosfera é producido por fotosíntese.

A 20 ºC durante uns 3 partes en volume de osíxeno disolto en 100 partes de auga fresca, un pouco menos que - na auga do mar. É necesario para a respiración de peixes e outras formas de vida mariña.

osíxeno natural é unha mestura de tres isótopos estables ¹⁶ O (99,759%), ^17, O ^(0,037%), e ^18, O (0,204%). Existen varios isótopos radioactivos producidos artificialmente. A maior parte deles son de longa duración é ^{de 15} O (semi-vida de 124), que se usa para o estudo de respiración en mamíferos.

allotrope

Unha idea máis clara do que o osíxeno, para permitir obter as súas dúas formas alotrópicas, diatômico _(O2) e triatômica (O _3, a capa de ozono). Propiedades de formulario diatômico suxiren que os seis electróns unen átomos e dous permanecen non vinculación, facendo que o paramagnetismo de osíxeno. Tres moléculas átomo de ozono non son localizados nunha liña recta.

O ozono pode ser producido en conformidade coa ecuación: 3o ₂ → 2O _3.

O proceso é endotérmica (esixe enerxía); conversión de ozono en osíxeno diatômico volta contribúe á presenza de metais de transición ou os seus óxidos. O osíxeno puro é convertido ozono pola acción dunha descarga luminescente eléctrico. A reacción tamén ocorre na absorción de luz ultravioleta cunha lonxitude de onda de aproximadamente 250 nm. A aparición deste proceso na atmosfera superior elimina radiación que sería prexudicial para a vida na superficie da Terra. olor punxente do ozono está presente no interior cun equipo eléctrico de ignición, como xeradores. Este gas é azul claro. A súa densidade a 1.658 veces maior que a do aire, e ten un punto de ebulición de -112 ° C á presión atmosférica.

Ozono - oxidante forte capaz de converter o dióxido de xofre, trióxido, sulfuro para sulfato, iodeto, iodo (método analítico para proporcionar a súa apreciación), así como moitos derivados de compostos orgánicos que conteñen osíxeno, como aldehidos e ácidos. Conversión de hidrocarburos con ozono a partir de gases de escape automóbil nestes ácidos e aldehidos é a causa de contaminación atmosférica. Na industria, o ozono é utilizado como un reactivo químico, desinfectante para o tratamento de augas residuais, desinfección de auga e de branqueo de tecidos.

métodos de preparación

Proceso para a produción de osíxeno depende da cantidade de gas é necesario para recibir. Métodos de laboratorio para o seguinte:

1. A descomposición térmica dalgúns sales, tales como o clorato de potasio ou nitrato de potasio:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3o _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

descomposición de clorato potásico catalizada por óxidos de metais de transición. Para este dióxido de manganeso frecuentemente utilizado (pirolusite, MnO _2). O catalizador reduce a temperatura requirida para o desenvolvemento de osíxeno, de 400 a 250 º C.

2. A degradación dos óxidos de metal baixo a acción de temperatura:

• 2HgO → 2HG + _O2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + _O2.

Scheele e Priestley para este elemento composto químico utilizado (óxido), de osíxeno e de mercurio (II).

3. A descomposición térmica dos peróxidos de metal ou peróxido de hidróxeno:

• 2BaO + _O2 → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + _O2.
• Bao ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + _BaSO4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Os primeiros métodos industriais para a separación de osíxeno a partir da atmosfera ou para a produción de peróxido de hidróxeno depende da formación dun óxido de peróxido de bario.

4. A electrólise de auga con pequenas mesturas de sales ou ácidos que fornecen a condución da corrente eléctrica:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

produción industrial

Se é necesario obter grandes cantidades de osíxeno son utilizados destilación fraccionada de aire líquido. Dos principais compoñentes de aire que ten o punto de ebulición máis elevado, e polo tanto, en comparación co nitróxeno eo argón menos volátil. O proceso utiliza un gas de refrixeración, durante a súa expansión. As principais fases da operación como segue:

• o aire é filtrado para eliminar partículas sólidas;
• de humidade e dióxido de carbono son eliminados por absorción en álcali;
• o aire é comprimido e calor de compresión é eliminada por medio de procedementos convencionais de refrixeración;
• A continuación, el entra na serpentín situado dentro da cámara;
• parte do gas comprimido (a unha presión de preto de 200 atm) na cámara expande-se, o refrixeración da bobina;
• expandida retorno de gas para o compresor e pasa por varias fases de compresión e de expansión posterior, polo que a -196 ° C, o aire pasa a ser líquido;
• destilación primeira luz gases inertes líquidos quentes, logo de nitróxeno e de osíxeno líquido restos. fraccionamento múltiple produce un produto suficientemente puro (99,5%) para a maioría das aplicacións industriais.

Use na industria

Metalurxia é o maior consumidor de osíxeno puro para a produción de aceiro de alto carbono: librarse dos non-metais de dióxido de carbono e outras impurezas de xeito máis rápido e máis fácil do que co aire.

promesa de osíxeno das augas residuais para un tratamento máis eficaz efluente líquido do que noutros procesos químicos. É cada vez máis importante nos sistemas de incineración de residuos pechados usando puro O _2.

O chamado oxidante mísil e osíxeno líquido. O Pure ₂ Isto é usado en submarinos eo campá de mergullo.

Na industria química, osíxeno substituído aire común na produción de substancias tales como o acetileno, o óxido de etileno e metanol. As aplicacións médicas inclúen o uso de gas de osíxeno nos inaladores cámaras e incubadoras para bebés. gas anestésico enriquecido con osíxeno ofrece soporte de vida durante a anestesia xeral. Sen este elemento foron capaces de existir un número de industrias que utilizan fornos. Iso é o que osíxeno.

As propiedades químicas e reacción

Grandes valores de afinidade de electróns e Electronegatividade do osíxeno son compoñentes típicos que exhiben propiedades metálicas. Todos os compostos teñen estado de oxidación de osíxeno negativo. Cando dous orbitais de electróns cheo, formado o ^2- iónica. Os peróxidos (O ^{₂₎ 2-} asume que cada átomo ten unha carga de -1. Esta propiedade de aceptar electróns por unha transmisión total ou parcial, e determina un axente oxidante. Cando o axente reacciona coa substancia, doante de electróns, o seu propio estado de oxidación diminúe. O cambio (redución) no estado de oxidación de osíxeno dende cero a -2 chamado recuperación.

En condicións normais, o elemento forma un composto di-hídricos e tri-hídricos. Ademais, hai moléculas moi inestables chetyrehatomnye. Na forma diatomic dous electróns desemparelhados están localizados nas orbitais non ligantes. Isto é confirmado polo comportamento paramagnética gas.

reactividade intensa, ás veces, explícase presuposto de ozono que un dos tres átomos está no estado "atómica". Facer reaccionar este átomo é disociada do _O3, deixando o osíxeno molecular.

O ₂ molécula a temperaturas normais e presión ambiente feblemente reactivos. O osíxeno atómico é moito máis activo. A enerxía de disociación _(O2 → 2O) é significativa e 117,2 kcal mol.

conexións

C non metais como o hidróxeno, carbono, xofre, osíxeno, forma unha gran variedade de compostos ligados covalentemente, incluíndo óxidos de metaloide, como a auga _(H2O), dióxido de xofre (SO ₂₎ e de dióxido de carbono _(CO2), compostos orgánicos, como alcohois, aldehidos e ácidos carboxílicos; ácidos comúns, tales como carbónico _{(Co3 H2),} ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄₎ e nítrico _(HNO3); e os seus sales correspondentes como sulfato de sodio (Na ₂ SO _4), carbonato de SiO (Na ₂ CO ₃₎ e nitrato de sodio _(NaNO3). O osíxeno está presente en forma de O ^2- iónica na estrutura de cristal de óxidos metálicos sólidos, como o composto (óxido), de osíxeno e de can de calcio. superóxido de metal (KO ₂₎ conteñen ións _O2 ^-, mentres que os peróxidos de metal (Bao ₂₎ conteñen ións _O2 ^2-. Os compostos de osíxeno teñen xeralmente un estado de oxidación -2.

propiedades clave

Finalmente listados as principais propiedades do osíxeno:

• configuración electrónica: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Número atómico: 8.
• masa atómica: 15,9994.
• Punto de ebulición: -183,0 ° C.
• Punto de fusión: -218,4 ° C.
• Densidade (a presión de osíxeno é de 1 atm a 0 ° C): 1429 g / l.
• estado de oxidación de -1, -2, 2 (en compostos con flúor).