Hvad er ilt? oxygenforbindelser

Oxygen (O) - ikke-metalliske grundstof i gruppen 16 (Via) i det periodiske system. Det er en farveløs, uden smag og lugt gas kræves for levende organismer - dyr, som omdanner det til kuldioxid, og planter, der udnytter _CO2 som carbonkilde, og _O2 er tilbage til atmosfæren. Oxygen danner en forbindelse, der reagerer med stort set enhver anden element, og forskyder de kemiske elementer i kommunikation med hinanden. I mange tilfælde er disse processer ledsaget af frigivelse af varme og lys. Den vigtigste forbindelse af oxygen er vand.

Historien om opdagelsen

I 1772, den svenske kemiker Carl Wilhelm Scheele først påvist, at en sådan oxygen modtager den ved opvarmning nitrat kaliumoxid, kviksølv, såvel som mange andre stoffer. Uafhængigt af ham i 1774, den engelske kemiker Dzhozef Pristli opdagede grundstof ved termisk nedbrydning af kviksølvoxid og offentliggjort sine resultater i det samme år, tre år før Scheele publikation. I årene 1775-1780 den franske kemiker Antuan Lavuaze fortolket rolle ilt i udåndingsluften og brændende, kasserer det flogiston-teorien, almindeligt accepteret på det tidspunkt. Det er kendt for sin tendens til at danne syrer, når de kombineres med forskellige stoffer og kaldes oxygène element, som på græsk betyder "genererede syre".

prævalens

Hvad er ilt? Tegner sig for 46% efter vægt af skorpen, det er den mest almindelige element i det. Mængden af oxygen i atmosfæren er 21 vol% og vægten af dens 89% i havvand.

I bjergarter element kombineret med metaller og ikke-metaller som oxiderne, der er sure (fx svovl, carbon, aluminium og phosphor) eller basisk (calcium, magnesium og jern) og som en saltagtige forbindelser, der kan betragtes som dannet fra syren og basiske oxider, såsom sulfater, carbonater, silicater, phosphater og aluminater. Selv om de er talrige, men disse faste stoffer ikke kan tjene som oxygenkilder, som bindingsspaltning med metalelement atomer energiforbruget også.

Egenskaber

Hvis ilt temperatur under -183 ° C, bliver det bleg blå væske, og ved -218 ° C - fast stof. Ren _O2 er 1,1 gange tungere end luft.

Under vejrtrækning dyr og nogle bakterier forbruger oxygen fra atmosfæren og recirkuleret kuldioxid, hvorimod i grøn plante fotosyntese i nærvær af sollys absorbere kuldioxid og frigive frit oxygen. Næsten hele _O2 i atmosfæren frembringes ved fotosyntese.

Ved 20 ° C i ca. 3 volumendele oxygen opløst i 100 dele vand, lidt mindre end - i havvand. Det er nødvendigt for respiration af fisk og andre havdyr.

Naturlige oxygen er en blanding af tre stabile isotoper ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^{(0,037%) og 18} O (0,204%). Der er flere kunstigt fremstillede radioaktive isotoper. De fleste af dem er langlivede er ¹⁵ O (halveringstid 124), som anvendes til at studere vejrtrækning hos pattedyr.

allotrope

En klarere idé om hvad oxygen, det muligt at opnå sine to allotropic former, diatomisk _(O2) og triatomic (O _3, ozon). Egenskaber diatomisk danner tyder på, at de seks elektroner binder atomer og to forbliver uparret, forårsager paramagnetisme af oxygen. Tre atom ozonmolekylerne ikke placeret på en lige linje.

Ozon kan fremstilles i overensstemmelse med ligningen: 3O ₂ → 2O _3.

Fremgangsmåden er endoterm (kræver energi); omdannelse af ozon tilbage i diatomiske oxygen bidrager til tilstedeværelsen af overgangsmetaller eller deres oxider. Rent oxygen omdannes til ozon ved indvirkning af en elektrisk glimudladning. Reaktionen forekommer også ved absorption af ultraviolet lys med en bølgelængde på ca. 250 nm. Forekomsten af denne proces i den øvre atmosfære fjerner stråling, der ville være skadeligt for livet på jordens overflade. Stikkende lugt af ozon er til stede indendørs med gnister elektrisk udstyr såsom generatorer. Denne gas er lyseblå. Dets densitet ved 1.658 gange større end luft, og har et kogepunkt på -112 ° C ved atmosfærisk tryk.

Ozon - stærk oxidant stand til at omdanne svovldioxid, svovltrioxid, sulfid til sulfat, iodid, iod (analysemetode til tilvejebringelse sin vurdering) samt mange oxygenholdige organiske forbindelser derivater, såsom aldehyder og syrer. Omdannelse af carbonhydrider med ozon fra bil udstødningsgasser i disse syrer og aldehyder er årsag til smog. I industrien er ozon anvendes som et kemisk reaktant, desinfektionsmiddel til spildevandsbehandling, vandrensning og blegning stoffer.

fremstillingsmetoder

Fremgangsmåde til fremstilling ilt afhænger af, hvor meget gas der er nødvendig for at modtage. Laboratoriemetoder til følgende:

1. Termisk nedbrydning af visse salte, såsom kaliumchlorat eller kaliumnitrat:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + _O2.

Kaliumklorat nedbrydning katalyseret af overgangen metaloxider. Til dette anvendes ofte mangandioxid (brunsten, _MnO2). Katalysatoren sænker temperaturen påkrævet til oxygenudvikling mellem 400 og 250 ° C.

2. Nedbrydning af metaloxiderne under påvirkning af temperaturen:

• 2HgO → 2HG + _O2.
• 2AG _H2O → 4AG + _O2.

Scheele og Priestley for dette grundstof anvendte forbindelse (oxid), oxygen og kviksølv (II).

3. Den termiske dekomponering af metal peroxider eller hydrogenperoxid:

• 2BaO + _O2 → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + _O2.
• BaO ₂ + _{H2 SO4} → H ₂ O ₂ + _BaSO4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + _O2.

De første industrielle fremgangsmåder til separation af oxygen fra atmosfæren eller til fremstilling af hydrogenperoxid afhænger af dannelsen af et oxid af bariumperoxid.

4. Elektrolyse af vand med små blandinger af salte eller syrer, der tilvejebringer ledning af elektrisk strøm:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

industriel produktion

Hvis det er nødvendigt at opnå store mængder oxygen anvendes fraktioneret destillation af flydende luft. De vigtigste bestanddele af luft det har den højeste kogepunkt, og derfor, sammenlignet med nitrogen, og mindre flygtige argon. Processen anvender en kølende gas under dens ekspansion. De vigtigste faser i operationen som følger:

• luft filtreres for at fjerne faste partikler;
• fugt og carbondioxid fjernes ved absorption i alkali;
• Luften komprimeres og kompressionsvarmen fjernes ved konventionelle procedurer køling;
• derefter den træder ind i spolen placeret inden i kammeret;
• del af den komprimerede gas (ved et tryk på ca. 200 atm) i kammeret udvider, afkøling af spolen;
• ekspanderet gas vender tilbage til kompressoren og passerer gennem flere stadier af kompression og efterfølgende ekspansion, hvorved ved -196 ° C, luften bliver flydende;
• opvarmede flydende destillation første lys inerte gasser, derefter nitrogen og flydende oxygen rester. Multipel fraktionering frembringer et produkt tilstrækkeligt rent (99,5%) for de fleste industrielle anvendelser.

Anvendelse i industrien

Metallurgi er den største forbruger af rent oxygen til produktion af høj kulstofstål: slippe af med de kuldioxid og andre urenheder ikke-metaller så hurtigere og lettere end med luft.

Spildevand oxygen lovende for mere effektiv behandling af flydende spildevand end i andre kemiske processer. Det bliver stadig vigtigere i lukkede affaldsforbrændingsanlæg, der anvender rent _O2.

Den såkaldte missil oxidationsmiddel er flydende oxygen. Pure _O2 Dette bruges på ubåde og i dykkerklokke.

I den kemiske industri, oxygen erstattet almindelig luft i produktionen af stoffer, såsom acetylen, ethylenoxid og methanol. Medicinske anvendelser omfatter brug af ilt gas i kamrene inhalatorer og baby væksthuse. anæstesigas beriget med oxygen giver liv støtte under generel anæstesi. Uden dette grundstof har været i stand til at eksistere en række industrier, der anvender ovne. Det er, hvad ilt.

De kemiske egenskaber og reaktion

Store værdier af elektron affinitet og elektronegativitet af oxygen er typiske komponenter, som udviser metalliske egenskaber. Alle forbindelser har negative oxygen oxidationstilstand. Når to elektron orbitaler fyldt, dannet ^O2- ion. Peroxiderne (O ₂ ^2-) antager, at hvert atom har en ladning på -1. Denne egenskab ved at acceptere elektroner fra en hel eller delvis transmission og bestemmer et oxidationsmiddel. Når midlet reagerer med stoffet, elektrondonor, formindsker sin egen oxidationstrin. Ændringen (fald) i oxygen oxidationstrin fra nul til -2 kaldet nyttiggørelse.

Under normale forhold elementet danner en divalente og trivalente forbindelser. Derudover er der ekstremt ustabile molekyler chetyrehatomnye. I diatomisk danner to uparrede elektroner er placeret på ikke-bindende orbitaler. Dette bekræftes af gas paramagnetisk adfærd.

Intens reaktivitet er undertiden forklaret ozon antagelse, at en af de tre atomer er i "atomare" tilstand. Omsætning af dette atom dissocieres fra O _3, efterlader molekylært oxygen.

_O2 molekyle ved normale temperaturer og omgivende tryk svagt reaktive. Det atomare oxygen er meget mere aktiv. Dissociationen energi _(O2 → 2O) er væsentlig, og 117,2 kcal mol.

tilslutninger

C sådanne ikke-metaller som hydrogen, carbon, svovl, oxygen, danner et stort udvalg af kovalent bundne forbindelser, herunder ikke-metallisk oxider, såsom vand _(H2O), svovldioxid _(SO2) og kuldioxid _(CO2); organiske forbindelser såsom alkoholer, aldehyder og carboxylsyrer; almindelige syrer, såsom carbonsyre _{(H2 CO3),} svovlsyre _{(H2 SO4)} og salpetersyre _(HNO3); og de tilsvarende salte såsom natriumsulfat _{(Na2SO 4),} natriumcarbonat _{(Na2 CO3)} og natriumnitrat _(NaNO3). Oxygen er til stede i form af ^O2- ion i krystalstrukturen af faste metaloxider, såsom forbindelse (oxid), oxygen og CaO af calcium. Metal superoxid (KO ₂₎ indeholde ion O ₂ ^-, mens metalperoxider (BaO ₂₎ indeholder ion _O2 ^2-. oxygenforbindelser har generelt en -2 oxidationstrin.

Vigtige egenskaber

Endelig er en liste over de vigtigste egenskaber af ilt:

• Elektronkonfiguration: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atomic nummer: 8.
• Atomic masse: 15,9994.
• Kogepunkt: -183,0 ° C.
• Smeltepunkt: -218,4 ° C.
• Densitet (hvis oxygentrykket er 1 atm ved 0 ° C): 1.429 g / l.
• oxidationstrin på -1, -2, +2 (i forbindelser med fluor).