Što je kisik? kisika jedinjenja

Kisika (O) - nemetalnih hemijski element u grupi 16 (putem) periodnog sistema. To je bezbojna, bez okusa i mirisa plina potrebne za živih organizama - životinja koje se pretvori u ugljen-dioksid, a biljke koje koriste CO ₂ kao izvor ugljika, i O ₂ se vraća u atmosferu. Kisika stvara spoj reagira s gotovo bilo koji drugi element, a istiskuje kemijski elementi komunikacije sa svakim drugim. U mnogim slučajevima, ovi procesi su u pratnji oslobađanje topline i svjetlosti. Najvažniji spoj kisika je voda.

Povijest otkrića

1772. godine, švedski kemičar Carl Wilhelm Scheele prvi pokazali da takav kisik prijema zagrijavanjem nitrata kalijum oksid, živa, kao i mnoge druge tvari. Nezavisno od njega 1774., na engleskom hemičar Dzhozef Pristli otkrili hemijski element po termičko razlaganje žive oksida i objavio svoja otkrića u istoj godini, tri godine prije nego što Scheele objavljivanja. U godinama 1775-1780 je francuski hemičar Antuan Lavuaze tumači ulogu kisika u dahu i spaljivanje, odbacivanja flogistonska teorija, najčešće prihvaćena na vrijeme. To je poznat po sklonosti da formiraju kiseline u kombinaciji sa raznih supstanci i pozvao oxygène element, koji je u grčkom znači "je proizvela kiselina".

rasprostranjenost

Što je kisik? Što čini 46% težine kore, to je najčešći element toga. Količina kiseonika u atmosferi je 21% zapremine i težine svojih 89% u morskoj vodi.

U stijenama element u kombinaciji s metalima i nemetala kao oksidi koji su kisele (npr sumpora, ugljika, aluminij, i fosfor) ili osnovnom (kalcij, magnezij i željezo), a kao jedinjenja soli kao što se može smatrati kao formira od kiseline i osnovne oksida, kao što su sulfati, karbonati, silikati, fosfati i aluminantni. Iako su brojni, ali ove materije ne mogu poslužiti kao izvor kisika, kao obveznica dekolte s metalnim elementom atomi potrošnje energije previše.

Značajke

Ako je temperatura kisika ispod -183 ° C, postaje blijedo plava tečnost, a na -218 ° C - čvrste. Pure O ₂ je 1,1 puta teži od zraka.

Tokom disanje životinja i neke bakterije troše kisik iz atmosfere i recikliraju ugljen-dioksida, dok je u zelenom biljka fotosinteze u prisustvu sunčeve svjetlosti apsorbuju ugljen-dioksida i pustite slobodnog kiseonika. Gotovo cijeli O ₂ u atmosferi nastaje fotosintezom.

Na 20 ° C oko 3 dijela po volumenu kisika otopljenog u 100 dijelova svježe vode, malo manje nego - u morskoj vodi. Neophodno je za disanje riba i drugih morskih život.

Prirodni kisik je mješavina tri stabilnih izotopa ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0,037%), a ¹⁸ O (0,204%). Postoji nekoliko umjetno proizvedena radioaktivnih izotopa. Većina od njih su dugo živio je ¹⁵ O (poluraspada 124) koji se koristi za proučavanje disanje u sisavaca.

alotrop

Jasniju sliku o tome šta kisika, omogućiti da dobiju svoja dva alotropskih oblika, diatomski (O ₂₎ i triatomic (O _3, ozon). Svojstva diatomski forma ukazuju na to da je šest elektrona vezuju atoma i dva ostaju nesparenih, uzrokujući paramagnetizam kisika. Tri atom molekule ozona se ne nalaze na jednoj ravnoj liniji.

Ozon mogu biti proizvedeni u skladu sa jednadžbe: 3O ₂ → 2O _3.

Proces je endotermičkih (potreban energije); konverzija ozona natrag u diatomski kisik doprinosi prisutnost tranzicije metala ili njihovih oksida. Čistim kisikom se pretvara u ozon djelovanjem električnog pražnjenja sjaj. Reakcija se javlja i na apsorpciju ultraljubičasto zračenje talasne dužine od oko 250 nm. Pojava ovog procesa u gornjim slojevima atmosfere eliminira zračenja koje bi bilo štetno za život na površini Zemlje. Opor miris ozona je prisutan u zatvorenom prostoru sa električne opreme što je izazvalo kao što su generatori. Ovaj gas je svijetlo plava. Njegova gustoća na 1.658 puta veće od zraka, i ima ključanja -112 ° C na atmosferskom pritisku.

Ozon - jak oksidansa u stanju pretvaranja sumpor-dioksida, trioksid, sulfid u sulfat, jodid, jod (analitička metoda za pružanje svoju procjenu), kao i mnoge sadrže kiseonik organsko jedinjenje derivate kao što su aldehidi i kiseline. Konverzija ugljikovodika ozonom iz automobilske izduvnih gasova u ovih kiselina i aldehida je uzrok smoga. U industriji, ozon se koristi kao hemijski reagensa, dezinfekcijsko sredstvo za preradu otpadnih voda, pročišćavanje vode i bijeljenje tkanina.

metode pripreme

Proces za proizvodnju kisika ovisi o tome koliko plina je dužan da primi. Laboratorijske metode za sljedeće:

1. Termičko raspadanje nekih soli kao što su kalijum klorata ili kalijev nitrat:

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

Kalij klorat razgradnje katalizovana tranzicije metalnih oksida. Za to se često koristi mangan dioksid (Pyrolusite, MnO _2). Katalizator smanjuje temperatura potrebna za evoluciju kisik, 400-250 ° C

2. Degradacija metalnog oksida pod dejstvom temperature:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2AG ₂ O → 4AG + O _2.

Scheele i Priestley za ovaj hemijski element koji se koristi spoj (oksid), kisik i živa (II).

3. termičko razlaganje metalnih peroksida ili vodikovog peroksida:

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

Prva industrijska metoda za odvajanje kisika iz atmosfere ili za proizvodnju vodikovog peroksida zavisi formiranje oksida barij peroksid.

4. Elektroliza vode sa malim primjese soli ili kiseline koje pružaju provodljivost električne struje:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

industrijska proizvodnja

Ako je potrebno da dobiju velike količine kisika koriste se frakcionom destilacijom tečnosti zraka. Od glavnih komponenti vazduha ima najveću ključanja, i stoga, u poređenju sa dušika i manje nestabilnom argon. Proces koristi plin za hlađenje u toku njegovo širenje. Glavne faze rada kako slijedi:

• zrak se filtrira za uklanjanje čvrstih čestica;
• vlagu i ugljični dioksid se uklanjaju apsorpcijom u lužine;
• vazduh se komprimirani i kompresija topline se uklanja konvencionalnim postupcima za hlađenje;
• onda ulazi u zavojnicu se nalazi unutar komore;
• dio komprimiranog plina (pod pritiskom od oko 200 atm) u komori širi, hlađenje zavojnice;
• proširio plin vraća u kompresor i prolazi kroz nekoliko faza kompresije i naknadne ekspanzije, pri čemu na -196 ° C, zrak postaje tečnost;
• grijani tečnost destilacija zoru inertnih plinova, zatim azot i tečni kiseonik ostataka. Višestruki frakcioniranje proizvodi proizvod dovoljno čistog (99,5%) za većinu industrijskih aplikacija.

Koriste u industriji

Metalurgija je najveći potrošač čistog kisika za proizvodnju visoko-ugljičnog čelika: dobili osloboditi od nemetala ugljen-dioksida i drugih nečistoća tako brže i lakše nego sa vazduhom.

Otpadnih voda obećanje kisika za efikasnije liječenje tečnih otpadnih voda nego u drugim hemijskim procesima. To postaje sve važnija u zatvorenim spaljivanje otpada sistema koji koriste čista O _2.

Takozvani raketa oksidans je tečni kiseonik. Pure O ₂ Ovo se koristi na podmornice i u ronilačko zvono.

U kemijskoj industriji, kisik zamijenjen obični zrak u proizvodnji supstanci, kao što su acetilen, etilen oksida i metanol. Medicinske primjene uključuju korištenje plina kisika u komorama inhalatore i inkubatora. anestetik plin obogaćen kisikom pruža podršku života tokom općoj anesteziji. Bez ovog hemijski element su bili u mogućnosti da postoji niz industrija koje koriste peći. To je ono što kisika.

Na kemijska svojstva i reakcije

Veliki vrijednosti elektrona afiniteta i elektronegativnosti kisika su tipične komponente koje pokazuju metalik svojstva. Svi spojevi imaju negativan oksidacije kisika države. Kada se dva elektrona orbitala popunjena, formirana O ^2- ion. The peroksida (O ₂ ^2-) pretpostavlja da svaki atom ima zadužen za -1. Ova nekretnina prihvatanja elektrona od strane potpuno ili delimično prijenos i određuje oksidaciono sredstvo. Kada je agent reaguje sa supstance, elektron donatora, vlastite oksidacijsko stanje smanjuje. Promjena (smanjenje) u oksidacije kisika države od nula do -2 zove oporavak.

Pod normalnim uvjetima element formira dihydric i trihydric jedinjenja. Osim toga, tu su izuzetno nestabilne molekule chetyrehatomnye. U diatomski obliku dva nesparenih elektrona se nalaze na nonbonding orbitala. To potvrđuje i plina paramagnetičan ponašanja.

Intense reaktivnost se ponekad objasnio ozon pretpostavka da je jedan od tri atoma je u "atomskom" stanje. Reagirajući ovaj atom odvojiti od O _3, ostavljajući molekularni kisik.

O ₂ molekula na normalnoj temperaturi i ambijentalne pritisak slabo reaktivan. Atomski kisik je mnogo aktivniji. Energija disocijacije (O ₂ → 2O) je značajan i 117,2 kcal mol.

veze

C kao što nemetala kao vodik, ugljik, sumpor, kisik, formira veliki asortiman kovalentno vezan spojeva, uključujući i nemetala oksida kao što su voda (H ₂ O), sumpor dioksida (SO ₂₎ i ugljen-dioksida (CO _2); organski spojevi kao što su alkoholi, aldehidi i karboksilne kiseline; uobičajene kiseline kao što su ugljenu _{(H2 CO3),} sumporna kiselina (H ₂ SO ₄₎ i dušične (HNO _3); i odgovarajuće soli kao što su natrijev sulfat (Na ₂ SO _4), natrijevog karbonata (Na ₂ CO ₃₎ i natrijev nitrat (NaNO _3). Kisik je prisutan u obliku O ^2- ion u kristalne strukture čvrstih metalnih oksida, kao što je spoj (oksid), kisik i CaO kalcijuma. Metal superoksid (KO ₂₎ sadrže ion O ₂ ^-, dok metal peroksida (BaO ₂₎ sadrže ion O ₂ ^2-. spojevi kisika uglavnom imaju -2 oksidacije države.

ključne osobine

Na kraju ćemo navesti glavne osobine kisika:

• Elektron konfiguracija: 1s 2s ^{2 2} 2P ^4.
• Atomski broj: 8.
• Atomska masa: 15,9994.
• Tačka: -183,0 ° C.
• Topljenja: -218,4 ° C.
• Gustina (ako pritisak kiseonika je 1 atm na 0 ° C): 1,429 g / l.
• oksidacijsko stanje -1, -2, +2 (u spojevi s fluorom).