Oxy là gì? hợp chất oxy

nguyên tố hóa học phi kim loại của nhóm 16 (VIA) của Bảng tuần hoàn - Oxy (O). Nó là một chất khí không màu, không vị và không mùi cần thiết cho các sinh vật sống - động vật đó chuyển đổi nó thành carbon dioxide, và các nhà máy mà sử dụng CO ₂ như một nguồn carbon, và O ₂ được trả lại cho bầu khí quyển. Oxy tạo thành một hợp chất phản ứng với hầu như bất kỳ yếu tố khác, và chiếm chỗ của các nguyên tố hóa học của thông tin liên lạc với nhau. Trong nhiều trường hợp, các quá trình này được đi kèm với sự ra đời của nhiệt và ánh sáng. Các hợp chất quan trọng nhất của oxy là nước.

Lịch sử phát hiện

Năm 1772, nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele đầu tiên chứng minh rằng oxy như nhận nó bằng cách nung nóng nitrat kali oxit, thủy ngân, cũng như nhiều chất khác. Một cách độc lập của ông vào năm 1774, nhà hóa học Anh Dzhozef Pristli đã khám phá ra nguyên tố hóa học bằng cách phân hủy nhiệt của oxit thủy ngân và công bố phát hiện của mình trong cùng một năm, ba năm trước khi xuất bản Scheele. Trong những năm 1775-1780 nhà hóa học người Pháp Antuan Lavuaze giải thích vai trò của oxy trong hơi thở và đốt, loại bỏ các thuyết phlogiston, thường được chấp nhận vào thời điểm đó. Cần lưu ý đối với xu hướng của nó để tạo thành axit khi kết hợp với các chất khác nhau và được gọi là yếu tố oxygene, mà trong phương tiện Hy Lạp "tạo ra axit".

tỷ lệ

oxy là gì? Chiếm 46% tính theo trọng lượng của vỏ trái đất, nó là yếu tố phổ biến nhất của nó. Lượng oxy trong khí quyển là 21% theo thể tích và trọng lượng của 89% của nó trong nước biển.

Trong yếu tố đá kết hợp với các kim loại và phi kim loại như oxit có tính chất axit (ví dụ, lưu huỳnh, cacbon, nhôm, và phốt pho) hoặc cơ bản (canxi, magiê và sắt) và như là một hợp chất muối giống như có thể được coi là hình thành từ các axit và oxit cơ bản như sunfat, cacbonat, silicat, phốt phát và aluminat. Mặc dù họ rất nhiều, nhưng những chất rắn không thể đóng vai trò là nguồn oxy, như tách từ trái phiếu có yếu tố kim loại nguyên tử tiêu thụ năng lượng quá.

Các tính năng

Nếu nhiệt độ oxy dưới -183 ° C, nó trở nên nhạt chất lỏng màu xanh, và ở -218 ° C - rắn. Tinh khiết O ₂ nặng hơn không khí 1,1 lần.

Trong thở động vật và một số vi khuẩn tiêu thụ oxy từ khí quyển và tái chế khí carbon dioxide, trong khi quá trình quang hợp cây xanh trong sự hiện diện của ánh sáng mặt trời hấp thụ carbon dioxide và giải phóng oxy tự do. Gần như toàn bộ O ₂ trong khí quyển được tạo ra bởi quang hợp.

Ở 20 ° C trong khoảng 3 phần theo thể tích của oxy hòa tan trong 100 phần nước ngọt, một chút ít hơn - trong nước biển. Nó là cần thiết cho hô hấp của cá và sinh vật biển khác.

oxy tự nhiên là một hỗn hợp của ba đồng vị ổn định ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0.037%), và ¹⁸ O (0.204%). Có một số đồng vị phóng xạ nhân tạo. Hầu hết trong số đó là tồn tại lâu dài là ¹⁵ O (chu kỳ bán rã 124) được sử dụng để nghiên cứu hít vào động vật có vú.

allotrope

Một ý tưởng rõ ràng hơn về những gì oxy, cho phép để có được hai hình thức của nó thù hình, hai nguyên (O ₂₎ và triatomic (O _3, ozone). Thuộc tính hình thức hai nguyên gợi ý rằng sáu electron liên kết các nguyên tử và hai vẫn lẻ, gây ra thuận từ oxy. Ba phân tử nguyên tử ozone không nằm trên một đường thẳng.

Ozone có thể được sản xuất theo phương trình: 3o ₂ → 2O _3.

Quá trình này là thu nhiệt (yêu cầu năng lượng); chuyển đổi của ozone trở lại ôxi góp phần vào sự hiện diện của kim loại chuyển tiếp hoặc oxit của họ. oxy tinh khiết được chuyển đổi thành ozone do tác động của một phóng điện phát sáng điện. Phản ứng cũng xảy ra khi hấp thụ ánh sáng cực tím với bước sóng khoảng 250 nm. Sự xuất hiện của quá trình này trong khí quyển trên loại bỏ bức xạ đó sẽ có hại cho sự sống trên bề mặt của Trái Đất. mùi hăng của ozone là trong nhà hiện nay với một thiết bị điện châm ngòi như máy phát điện. Khí này là màu xanh nhạt. mật độ của nó tại lớn hơn không khí 1.658 lần, và có một điểm sôi của -112 ° C ở áp suất khí quyển.

Ozone - oxy hóa mạnh mẽ có khả năng chuyển đổi sulfur dioxide, trioxide, sulfide để sulfate, iodide, iốt (phương pháp phân tích để cung cấp đánh giá của mình) cũng như nhiều dẫn xuất hợp chất hữu cơ chứa oxy như aldehyt và acid. Chuyển đổi hydrocarbon với ozone từ khí thải ô tô trong các axit và aldehyt là nguyên nhân của khói. Trong ngành công nghiệp, ozone được sử dụng như một chất phản ứng hóa học, thuốc khử trùng để xử lý nước thải, xử lý nước và tẩy trắng vải.

phương pháp chuẩn bị

Quy trình sản xuất oxy phụ thuộc vào bao nhiêu khí được yêu cầu để nhận được. phương pháp phòng thí nghiệm sau:

1. phân hủy nhiệt của một số muối như kali clorat hoặc kali nitrat:

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

clorat kali phân hủy xúc tác bởi các oxit kim loại chuyển tiếp. Đối với điều này thường được sử dụng mangan dioxide (Pyrolusit, MnO _2). Chất xúc tác làm giảm nhiệt độ cần thiết cho quá trình tiến hóa oxy, 400-250 ° C.

2. Sự xuống cấp của oxit kim loại dưới tác động của nhiệt độ:

• 2HgO → 2Hg + O _2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + O _2.

Scheele và Priestley cho nguyên tố hóa học này được sử dụng hợp chất (oxit), oxy và thủy ngân (II).

3. Sự phân hủy nhiệt của peroxit kim loại hoặc hydrogen peroxide:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• Bảo ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + Baso _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Các phương pháp công nghiệp đầu tiên để tách oxy từ khí quyển hoặc để sản xuất hydrogen peroxide phụ thuộc vào sự hình thành của một hàm lượng oxit của bari peroxide.

4. Điện phân nước với hỗn hợp nhỏ các muối hoặc axit cung cấp dẫn của dòng điện:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

sản xuất công nghiệp

Nếu cần thiết để có được một lượng lớn oxy được sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Của các thành phần chính của không khí nó có nhiệt độ sôi cao nhất, và do đó, so với nitơ và argon ít biến động. Quá trình này sử dụng một loại khí làm mát trong quá trình mở rộng của nó. Các giai đoạn chính của hoạt động như sau:

• không khí được lọc để loại bỏ các hạt rắn;
• độ ẩm và carbon dioxide được loại bỏ bằng cách hấp thụ trong kiềm;
• Không khí được nén và nhiệt nén được lấy ra bởi các thủ tục truyền thống làm mát;
• sau đó nó đi vào cuộn dây nằm trong buồng;
• một phần của khí nén (ở áp suất khoảng 200 atm) trong nở buồng, làm mát cuộn dây;
• mở rộng lợi nhuận khí đốt cho máy nén và đi qua nhiều giai đoạn nén và mở rộng tiếp theo, trong đó ở -196 ° C, không khí trở nên lỏng;
• nóng chưng cất ánh sáng đầu tiên khí trơ lỏng, sau đó nitrogen và oxygen lỏng cốt. Nhiều phân đoạn sản xuất một sản phẩm đầy đủ tinh khiết (99,5%) cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp.

Sử dụng trong ngành công nghiệp

Luyện kim là nước tiêu thụ lớn nhất của oxy tinh khiết để sản xuất thép carbon cao: thoát khỏi carbon dioxide và các tạp chất khác phi kim nên nhanh hơn và dễ dàng hơn với không khí.

Nước thải hứa oxy để điều trị hiệu quả hơn của chất thải lỏng hơn trong quá trình hóa học khác. Nó ngày càng trở nên quan trọng trong hệ thống đốt rác thải khép kín sử dụng tinh khiết O _2.

Cái gọi là chất oxy hóa tên lửa là oxy lỏng. Tinh khiết O ₂ này được sử dụng trên tàu ngầm và trong chuông lặn.

Trong ngành công nghiệp hóa chất, oxy thay thế không khí bình thường trong việc sản xuất các chất như axetylen, etylen oxit và methanol. ứng dụng y tế bao gồm sử dụng khí oxy trong buồng hít và vườn ươm bé. khí gây mê làm giàu với oxy cung cấp hỗ trợ cuộc sống trong khi gây mê tổng quát. Nếu không có nguyên tố hóa học này đã có thể tồn tại một số ngành công nghiệp có sử dụng lò. Đó là những gì oxy.

Các tính chất hóa học và phản ứng

giá trị lớn của ái lực điện tử và độ âm điện của oxy là những thành phần điển hình mà thể hiện tính chất kim loại. Tất cả các hợp chất có trạng thái ôxi hóa oxy tiêu cực. Khi hai quỹ đạo electron điền, hình thành O ^2- ion. Các peroxit (O ₂ ^2-) giả định rằng mỗi nguyên tử có điện tích -1. Khách sạn này chấp nhận electron của một truyền toàn bộ hoặc một phần và xác định một tác nhân oxy hóa. Khi tác nhân phản ứng với các chất, các nhà tài trợ electron, trạng thái ôxi hóa riêng của nó giảm. Sự thay đổi (giảm) trong trạng thái ôxi hóa oxy từ số không đến -2 được gọi là phục hồi.

Trong điều kiện bình thường nguyên tố này tạo thành một hợp chất dihydric và trihydric. Bên cạnh đó, có những phân tử cực kỳ không ổn định chetyrehatomnye. Ở dạng hai nguyên hai electron chưa ghép cặp đang nằm trên quỹ đạo nonbonding. Đây là khẳng định hành vi khí thuận.

phản ứng dữ dội đôi khi được giải thích ozone giả định rằng một trong ba nguyên tử ở trạng thái "nguyên tử". Phản ứng nguyên tử này được tách ra từ O _3, để lại oxy phân tử.

O ₂ phân tử ở nhiệt độ bình thường và áp lực môi trường xung quanh một cách yếu ớt phản ứng. Oxy nguyên tử có nhiều tích cực hơn. Năng lượng phân ly (O ₂ → 2O) là đáng kể và 117,2 mol kcal.

kết nối

C phi kim như hydro, carbon, lưu huỳnh, ôxy, tạo thành một phạm vi rộng lớn của các hợp chất đồng hóa trị ràng buộc, bao gồm các oxit phi kim loại như nước (H ₂ O), lưu huỳnh đioxit (SO ₂₎ và carbon dioxide (CO _2); hợp chất hữu cơ như rượu, andehit và axit cacboxylic; axit thông thường như carbonic _{(H2 CO3),} acid sulfuric (H ₂ SO ₄₎ và nitric (HNO _3); và các muối tương ứng như natri sulfat (Na ₂ SO _4), natri cacbonat (Na ₂ CO ₃₎ và natri nitrat (NaNO _3). Oxy hiện diện dưới hình thức O ^2- ion trong cấu trúc tinh thể của oxit kim loại rắn, chẳng hạn như hợp chất (oxit), oxy và CaO canxi. Kim loại superoxide (KO ₂₎ chứa ion O ₂ ^-, trong khi peroxit kim loại (Bảo ₂₎ chứa ion O ₂ ^2-. hợp chất oxy thường có một trạng thái ôxi hóa -2.

tính chất then chốt

Cuối cùng chúng tôi liệt kê các thuộc tính chính của oxy:

• Cấu hình điện tử: 1s 2s ² 2p ^{2 4.}
• số nguyên tử: 8.
• khối lượng nguyên tử: 15,9994.
• điểm sôi: -183,0 ° C.
• Điểm nóng chảy: -218,4 ° C.
• Mật độ (nếu áp suất oxy là 1 atm ở 0 ° C): 1.429 g / l.
• trạng thái ôxi hóa là -1, -2, +2 (trong hợp chất với flo).