Kyslík je ... Kyslík. Molekula kyslíku

Mezi všemi látkami na Zemi je zvláštní místo obsazeno tím, co život poskytuje - plyn kyslíku. Je to jeho přítomnost, která dělá naší planetu jedinečnou mezi všemi ostatními, zvláštní. Díky této látce je na světě tolik krásných zvířat: rostliny, zvířata, lidé. Kyslík je absolutně nepostradatelnou, jedinečnou a nesmírně důležitou složkou. Proto se pokuste zjistit, co to je, jaké vlastnosti má.

Chemický prvek kyslík: charakteristický

Nejprve charakterizujeme umístění tohoto prvku v periodické tabulce. To lze provést několika položkami.

1. Sériové číslo je 8.
2. Atomová hmotnost je 15.99903.
3. Nachází se v šesté skupině hlavní podskupiny druhého období systému.
4. nukleární náboj - 8, počet protonů - 8, elektron - 8, neutrony - 8. Tím, dvojité magické číslo, přičemž hlavní pozorované izotopu tvarovou stabilitu ¹⁶O.
5. Latinský název prvku je kyslík. Ruska - kyslík, toto jméno je tvořeno z výrazu "zrodit kyseliny". Existuje také synonymum, někdy se nazývá kyslík.

Zvláštní pozornost by měla být věnována analýze elektronické struktury atomu, protože vysvětluje stabilitu molekuly a fyzikální a chemické vlastnosti, které jsou vystaveny.

Struktura molekuly

Elektronická konfigurace atomu je reprezentována vzorcem 1s²2s²2p⁴. Z tohoto záznamu je zřejmé, že před dokončením úrovně energie a slibované vytvoření oktetu kyslíku chybí dva elektrony. To vysvětluje jeho následující charakteristiky:

• molekula kyslíku je diatomická;
• stupeň oxidace prvku je vždy -2 (kromě peroxidů a oxidu fluoru, ve kterých se mění o -1 a +2);
• je nejsilnější oxidant;
• snadno reagovat i za normálních podmínek;
• je schopen tvořit výbušné sloučeniny.

Nyní zvažte otázku struktury. Jak se tvoří molekula kyslíku? Za prvé, mechanismus tvorby je kovalentní nepolární, tj. Díky socializaci elektronů každého atomu. Vazba je tedy také kovalentní nepolární. V tomto případě je dvojitý, jelikož každý atom má dva nepárové elektrony na vnější úrovni. Můžete si jednoduše představit, jaký kyslík vypadá. Vzorec je následující: О₂ nebo O = O.

Vzhledem k přítomnosti takové vazby je molekula velmi stabilní. U mnoha reakcí, které ji zahrnují, jsou vyžadovány zvláštní podmínky: zvýšený tlak, vytápění, použití katalyzátorů.

Jako chemický prvek je kyslík atom, který má tři přirozeně stabilní izotopy. Jejich hmotnostní čísla jsou 16, 17, 18. Avšak procentní poměr je velmi odlišný, protože ¹⁶Přibližně 99,759% a zbytek méně než 0,5%. Proto je nejběžnější a stabilní izotop přesně s hmotnostním číslem 16.

Jednoduchá látka kyslík

Pokud hovoříme o tomto prvku jako o jednoduchém spojení, okamžitě uveďte stav agregátu za normálních podmínek. Kyslík je plyn, který nemá ani chuť, barvu ani vůni. Diatomic molekula, která je nejhojnější látka na planetě, po vodíkem a héliem vzácného plynu.

Existují další souhrnné stavy této látky. Takže při záporné teplotě -183⁰C kyslík kondenzuje do krásné modré kapaliny. Pokud překročíte prahovou hodnotu -200⁰C, kapalina vykročí do jasně modrých krystalů monoklinického tvaru jehly.

Existují tři hlavní typy existence kyslíku v pevném stavu.

1. Alfa-forma (alfa-O₂). Teplota je nižší než 200 ⁰C.
2. Beta-forma (beta-O₂). Teplotní interval -200-400⁰C.
3. Forma gama (gamma - O₂). Interval od -400 do -500⁰C.

Kyslík je jedním z nejdůležitějších a významnějších plynů. Nejen pro život živých bytostí na planetě, ale pro přírodu jako celek. Je obtížné pojmenovat přírodní minerální látku nebo směs, v níž by nebylo zahrnuto jako prvek.

Historie objevu

První zmínka o skutečnosti, že ve vzduchu je plyn, který podporuje spalovací proces, se objevil ve století VIII. Nicméně, pak to studovat, prokázat existenci a otevřít tam nebyla žádná technická možnost. Teprve po téměř tisíciletí došlo v 18. století k tomu díky práci několika vědců.

1. 1771 Karl Scheele experimentálně založil složení vzduchu a zjistil, že hlavními dvěma plyny jsou kyslík a dusík.
2. Pierre Bayen provádí experimenty na rozklad rtuti a jeho oxidu a oficiálně zaznamenává výsledky.
3. 1773 Sheele oficiálně otevírá prvek kyslíku, ale nedostává ji ve své čisté podobě.
4. 1774 Priestley, bez ohledu na Scheele, dělá to samé jako on, a přijímá čistý kyslík tím, že rozkládá oxid rtuťnatý.
5. 1775 Antoine Lavoisier je uveden název tohoto prvku a činí teorii hoření, která trvala více než sto let.
6. 1898 Thompson dělá společnost přemýšlet o tom, že kyslík ve vzduchu může vést kvůli velkým emisím oxidu uhličitého do atmosféry.
7. Ve stejném roce dokazuje Timiryazev opak, protože vysvětluje, že dodavatelem kyslíku jsou zelené rostliny planety.

Tak bylo známo, co je kyslík, jaký je důležitý a smysluplný plyn. Koneckonců byly studovány fyzikální a chemické vlastnosti látek, uvažovaných způsobů jeho přípravy, počítá přibližný obsah vody, zemské kůry a atmosférou a jiných částech planety.

Fyzikální vlastnosti

Uvádíme hlavní fyzikální parametry, kterými lze charakterizovat tuto sloučeninu.

1. Kyslík je za běžných podmínek plyn, který je nedílnou součástí vzduchu (21%). Nemá žádnou barvu, chuť a vůni. Lehčí než vzduch, špatně rozpustný ve vodě.
2. Aktivně absorbuje uhlí a kovové prášky, rozpouští se v organických látkách.
3. Bod varu je -183⁰C.
4. Tání -218,35⁰C.
5. Hustota je 0,0014 g / cm³.
6. Krystalová mřížka je molekulární.

Kyslík má v kapalném stavu paramagnetické vlastnosti.

Chemické vlastnosti

O tom, jak je daný plyn aktivní, jak se chová při reakcích s jinými látkami, je podrobněji řečeno chemikou. Kyslík může vykazovat více oxidační stavy, i když nejběžnější je -2, která je považována za konstantní. Kromě toho existují sloučeniny, jejichž hodnoty jsou následující:

• -1;
• -0,5;
• -1/3;
• +0,5;
• +1;
• +2.

Reaktivita vzhledem k vysoké elektronové afinity, protože hodnota electronegativity 3.44 dotazování to. Vyšší pouze u fluoridu (4). Proto je kyslík velmi silným oxidačním činidlem. Současně se při reakcích s ještě silnějšími oxidanty chová jako redukční činidlo, vykazující pozitivní oxidační stav. Například u oxidu fluoridu O⁺² F₂^- .

Tam je obrovské množství sloučenin, které zahrnují kyslík. Jedná se o třídy látek, jako jsou:

• oxidy;
• peroxidy;
• ozonidy;
• superperoxidy;
• kyseliny;
• základy;
• soli;
• organických molekul.

Se všemi prvky je kyslík schopen reagovat za normálních podmínek, s výjimkou vzácných kovů, hélia, neonu, argonu a halogenů. C inertních plynů neúčinkuje za žádných podmínek.

Získání v průmyslu

Obsah kyslíku ve vzduchu a voda je tak velký (21 a 88%, v tomto pořadí), je hlavním průmyslovým způsobem, že jeho syntéza je frakční destilace kapalného vzduchu a elektrolýza vody.

První metoda je obzvláště často používána. Koneckonců, hodně tohoto plynu lze izolovat ze vzduchu. Nicméně to nebude úplně čisté. Je-li zapotřebí produkt vyšší kvality, spustí se elektrolýza. Surovina pro toto je buď voda, nebo alkalický. Na zvýšení elektrické vodivosti roztoku se používá hydroxid sodný nebo draselný. Obecně se podstata procesu snižuje na rozklad vody.

Získání v laboratoři

Mezi laboratorními metodami se metoda tepelného zpracování rozšířila:

• peroxidy;
• soli kyselin obsahujících kyslík.

Při vysokých teplotách se rozkládají s uvolněním plynného kyslíku. Tento proces je nejčastěji katalyzován oxidem manganitým (IV). Kyslík se shromažďuje přesunutím vody a zjistí se - třástým paprskem. Jak víte, v kyslíkové atmosféře se plamen velmi rozjasní.

Další látkou používanou k výrobě kyslíku v hodinách školní chemie je peroxid vodíku. Dokonce i 3% roztok pod vlivem katalyzátoru se okamžitě rozkládá uvolněním čistého plynu. Musí se shromažďovat pouze. Katalyzátor je stejný - oxid manganičitý MnO₂.

Mezi nejčastěji používané soli patří:

• bertholetá sůl nebo chlorečnan draselný;
• manganistan draselný nebo mangan.

Pro popis tohoto procesu můžeme dát rovnici. Kyslík je dostatečný pro laboratorní a výzkumné potřeby:

2KClO₃ = 2KCl + 30₂uarr-.

Alotropické modifikace kyslíku

Existuje jedna alotropická modifikace, kterou má kyslík. Vzorec pro tuto sloučeninu je O₃, to je ozón. Jedná se o plyn, který se vytváří v přírodních podmínkách pod vlivem ultrafialového a bleskového výboje na kyslík vzduchu. Na rozdíl od O samotného₂, ozón má příjemný zápach čerstvosti, který je po déšť cítil ve vzduchu, s bleskem a hromem.

Rozdíl mezi kyslíkem a ozonem je nejen počet atomů v molekule, ale také struktura krystalové mřížky. Chemicky je ozon dokonce silnější oxidační činidlo.

Kyslík je součástí vzduchu

Distribuce kyslíku v přírodě je velmi široká. Kyslík se nachází v:

• horniny a nerosty;
• voda slaná a čerstvá;
• půda;
• rostlinných a živočišných organismů;
• vzduch, včetně horní atmosféry.

Je zřejmé, že obsadí všechny pláště Země - litosféru, hydrosféru, atmosféru a biosféru. Zvláštní význam má jeho obsah ve vzduchu. Koneckonců, tento faktor umožňuje životním formám, včetně člověka, existovat na naší planetě.

Složení vzduchu, který dýcháme, je extrémně heterogenní. Obsahuje jak konstantní komponenty, tak proměnné. K nezměněným a vždy přítomným patří:

• Oxid uhličitý;
• kyslík;
• dusík;
• vzácných plynů.

Proměnné mohou zahrnovat vodní páry a prachové částice cizích plynů (výfuk, produkty spalování, hniloba, atd.), Rostlinné pyly, bakterie, houby a další.

Důležitost kyslíku v přírodě

Je velmi důležité, jak velký obsah kyslíku je v přírodě. Je známo, že na některých družicích velkých planet (Jupitera, Saturn) bylo zjištěno množství tohoto plynu, ale tam není zjevný život. Naše Země má dostatečný počet, který v kombinaci s vodou umožňuje všem živým organismům existovat.

Kromě toho, že je aktivním účastníkem dýchání, kyslík stále vede k nesčetným oxidačním reakcím, které uvolňují energii po celý život.

Hlavními dodavateli tohoto unikátního plynu v přírodě jsou zelené rostliny a některé druhy bakterií. Díky tomu je udržována konstantní rovnováha kyslíku a oxidu uhličitého. Kromě toho ozon vytváří ochrannou sítu po celé Zemi, což neumožňuje proniknutí velkého množství ultrafialového záření, které ji ničí.

Pouze některé druhy anaerobních organismů (bakterie, houby) mohou žít mimo kyslíkovou atmosféru. Existuje však mnohem méně lidí, než ti, kteří je potřebují velmi.

Používání kyslíku a ozonu v průmyslu

Hlavní oblasti použití alotropních úprav kyslíku v průmyslu jsou následující.

1. Hutnictví (pro svařování a řezání kovů).
2. Medicína.
3. Zemědělství.
4. Jako raketové palivo.
5. Syntéza mnoha chemických sloučenin, včetně výbušnin.
6. Čištění a dezinfekce vody.

Je obtížné pojmenovat i jeden proces, v němž se tento velký plyn, jedinečná látka - kyslík nezúčastní.