Jaký je stupeň oxidace kyslíku? Valence a stupeň oxidace kyslíku

Vše, co dýchat vzduch, který je převážně molekuly dusíku a kyslíku s menším přídavkem dalších prvků. Kyslík je tedy jedním z nejdůležitějších chemických prvků. Dále, jeho molekuly jsou v široké řadě chemických sloučenin, které se používají v každodenním životě. Popsat všechny vlastnosti tohoto prvku nestačí a sto stran, takže omezíme základní skutečnosti příběhů, jakož i základní vlastnosti prvků - Valence a stupeň oxidace kyslíku, podílu uplatnění základní fyzikální vlastnosti.

Historie objevu chemického prvku

Oficiální datum zahájení chemického prvku "kyslík" je 1. srpna 1774. Téhož dne, britský chemik John. Priestley uzavřel svůj pokus o rozklad oxidu rtuti, která je v uzavřené nádobě. Na konci experimentu získal vědec plyn, který podporoval spalování. Tento objev však zůstával nepovšimnutý ani samotným vědcem. Pan Priestley myslel, že nepřišel, aby přidělit nový prvek, a jsou nedílnou součástí vzduchu. Joseph Priestley jejich výsledky sdílet s slavný francouzský vědec a chemik Antoine Lavoisier, který byl schopen pochopit, co se nepodařilo provést Angličana. V roce 1775, Lavoisier byl schopen prokázat, že existuje „integrální součástí vzduchu“ ve skutečnosti je nezávislá chemický prvek a označil to kyslíku, který je přeložen z řečtiny znamená „kyselina tvořící“. Lavoisier pak věřil, že kyslík je ve všech kyselinách. Následně byly vzorky odvozeny pro kyseliny, které neobsahují atomy kyslíku, ale název byl přijat.

Kyslík - vlastnosti struktury molekuly

Tento chemický prvek je bezbarvý plyn, který nemá vůni a chuť. Chemický vzorec - O₂. Chemici označují konvenční diatomický kyslík jako "atmosférický kyslík" nebo "dioxygen". Molekula hmoty se skládá ze dvou vázaných atomů kyslíku. Existují také molekuly sestávající ze tří atomů - O₃. Tato látka se nazývá ozon, další podrobnosti o ní budou napsány níže. Molekula se dvěma atomy má stupeň oxidace kyslíku -2, protože obsahuje dvě páry, které jsou schopné vytvořit kovalentní vazbu elektronu. Energie, která se uvolňuje během rozkladu (disociace) molekuly kyslíku na atomy, činí 493,57 kJ / mol. To je poměrně velká hodnota.

Valence a stupeň oxidace kyslíku

By valence chemického prvku máme na mysli jeho schopnost připojit se k sobě určitý počet atomů jiného chemického prvku. Valence atomu kyslíku je dva. Mocenství molekuly kyslíku také rovné dvěma, protože dva atomy spolu navzájem spojeny, a mají schopnost připojit své konstrukci ještě jeden atom jiné sloučeniny, tj tvořit kovalentní vazbu s ním. Například molekula vody H₂O byl získán jako výsledek vytvoření kovalentní vazby mezi jedním kyslíkovým atomem a dvěma atomy vodíku.

Kyslík se nachází v mnoha známých chemických sloučeninách. Existuje dokonce i samostatný typ chemických sloučenin - oxidů. Jsou to látky získané kombinací téměř všech chemických prvků s kyslíkem. Stupeň oxidace kyslíku v oxidů je -2. U některých sloučenin se však tento ukazatel může lišit. To bude popsáno podrobněji níže.

Fyzikální vlastnosti kyslíku

Normální diatomický kyslík je plyn, který nemá barvu, vůni a chuť. V normálním stavu je hustota 1,42897 kg / m³. Hmotnost 1 litru látky je o něco menší než 1,5 gramu, tj. V čisté formě, kyslík je těžší než vzduch. Po zahřátí se molekula disociuje na atomy.

Když teplota média klesne na -189,2 ^oC kyslík mění svou strukturu z plynné na kapalinu. Zároveň dochází k varu. S poklesem teploty na -218,35 ^oC dochází ke změně struktury z kapaliny na krystalickou. Při této teplotě má kyslík tvar modravých krystalů.

Při pokojové teplotě je kyslík slabě rozpustný ve vodě - jeden litr tvoří 31 mililitrů kyslíku. Rozpustnost s jinými látkami: 220 ml na 1 litr ethanolu, 231 ml na 1 litr acetonu.

Chemické vlastnosti kyslíku

Celý talmud může být napsán o chemických vlastnostech kyslíku. Nejdůležitější vlastností kyslíku je oxidace. Tato látka je velmi silný okysličovadlo. Kyslík je schopen interagovat s téměř všemi známými prvky z periodické tabulky. Výsledkem této interakce jsou oxidy, jak je uvedeno výše. Stupeň oxidace kyslíku ve sloučeninách s jinými prvky je v podstatě -2. Příkladem takových sloučenin je voda (H.₂O), oxid uhličitý (CO₂), oxid vápenatý, oxid lithia, atd. Existuje však určitá kategorie oxidů nazývaných peroxidy nebo peroxidy. Jejich zvláštností je, že u těchto sloučenin existuje peroxidová skupina "-O-O;". Tato skupina snižuje oxidační vlastnosti O₂, takže stupeň oxidace kyslíku v peroxidu je -1.

V kombinaci s aktivním alkalickým kovem tvoří kyslík superoxidy nebo superexidy. Příkladem těchto formací je:

• superoxid draslíku (KO₂);
• Rubidium superoxid (RbO₂).

Jejich zvláštností je, že stupeň oxidace kyslíku v superoxidech je -1/2.

V kombinaci s nejaktivnějším chemickým prvkem - fluorem se získají fluoridy. Budou popsány níže.

Nejvyšší stupeň oxidace kyslíku ve sloučeninách

V závislosti na látce, s níž kyslík interaguje, je sedm stupňů oxidace kyslíku:

1. -2 - v oxidů a organických sloučeninách.
2. -1 - v peroxidech.
3. -1/2 - v superoxidech.
4. -1/3 - v anorganických ozonidech (platí pro triatomický kyslík - ozon).
5. +1/2 - ve slinách kyslíkového kationtu.
6. +1 - v monofluoridu kyslíku.
7. +2 - v difluoridu kyslíku.

Jak vidíme, nejvyšší stupeň oxidace kyslíku je dosažen u oxidů a oxidů organické sloučeniny, a fluoridy má dokonce pozitivní stupeň. Ne všechny typy interakcí lze provádět přirozeně. Některé sloučeniny vyžadují zvláštní podmínky, například: vysoký tlak, vysokou teplotu, expozici vzácným sloučeninám, které se v přírodě téměř nevyskytují. Zvažme základní spojení kyslíku s jinými chemickými prvky: oxidy, peroxidy a fluoridy.

Klasifikace oxidů kyselými vlastnostmi

Existují čtyři typy oxidů:

• základní;
• kyseliny;
• neutrální;
• amfoterní.

Stupeň oxidace kyslíku ve sloučeninách těchto druhů je -2.

• Základní oxidy jsou sloučeniny s kovy, které mají nízké stupně oxidace. Obvykle se při interakci s kyselinami získává odpovídající sůl a voda.
• Oxidy kyselin - oxidy nekovů s vysokým stupněm oxidace. Když je k nim přidána voda, vytváří se kyselina.
• Neutrální oxidy jsou sloučeniny, které nereagují s kyselinami nebo s bázemi.
• Amfoterní oxidy jsou sloučeniny s kovy, které mají nízkou elektroegativitu. V závislosti na okolnostech vykazují vlastnosti kyselých i zásaditých oxidů.

Peroxidy, stupeň oxidace kyslíku v peroxidu vodíku a dalších sloučenin

Peroxidy jsou sloučeniny kyslíku alkalických kovů. Jsou získávány spálením těchto kovů v kyslíku. Peroxidy organických sloučenin jsou extrémně výbušné. Mohou být také získány absorpcí oxidy kyslíku. Příklady peroxidů:

• peroxid vodíku (H₂O₂);
• peroxid vodíku (BaO₂);
• peroxid sodíku (Na₂O₂).

Všechny jsou spojeny skutečností, že obsahují kyslíkovou skupinu -O-O-. Výsledkem je oxidace kyslíku v peroxidech -1. Jedna z nejznámějších sloučenin s -O-O- skupinou je peroxid vodíku. Za normálních podmínek je tato sloučenina světle modrá kapalina. Jeho chemickými vlastnostmi je peroxid vodíku blíže ke slabé kyselině. Vzhledem k tomu, že -O-O- vazba ve sloučenině má slabý odpor, dokonce i při pokojové teplotě může být roztok peroxidu vodíku rozložen do vody a kyslíku. Je to nejsilnější oxidant, avšak při interakci se silnějšími oxidanty jsou vlastnosti redukčního činidla pouze peroxid vodíku. Stupeň oxidace kyslíku v peroxidu vodíku, stejně jako u ostatních peroxidů, je -1.

Další typy peroxidů jsou:

• superexidy (superoxidy, v nichž má kyslík oxidaci -1/2);
• anorganické ozonidy (vysoce nestabilní sloučeniny, které mají ve své struktuře ozonový anion);
• Organické ozonidy (sloučeniny mající ve své struktuře vazbu -O-O-O).

Fluoridy, stupeň oxidace kyslíku v OF2

Fluorid je nejaktivnějším prvkem všech současně známých. Proto interakce kyslíku s fluorem nevede k oxidům, ale k fluoridům. Jsou pojmenovány tak, protože v této sloučenině není kyslík, ale fluor je oxidant. Fluoridy se nedají získat přirozeně. Jsou syntetizovány pouze za získání spojením fluoru s vodným roztokem KOH. Fluoridy kyslíku se dělí na:

• difluorid kyslíku (OF₂);
• Monofluorid kyslíku (O₂F₂).

Zeptejte se podrobněji každé spojení. Difluorid kyslíku je bezbarvý plyn s výrazným nepříjemným zápachem. Po ochlazení se kondenzuje do nažloutlé kapaliny. V kapalném stavu se mísí špatně s vodou, ale je dobré se vzduchem, fluorem a ozonem. Podle jeho chemických vlastností je difluorid kyslíku velmi silným oxidačním činidlem. Stupeň oxidace kyslíku v OF2 je +1, to znamená, že v této sloučenině je fluoridem oxidant a kyslík je redukční činidlo. OF₂ Je velmi toxický, pokud jde o toxicitu, překračuje čistý fluor a přibližuje fosgen. Hlavní použití této sloučeniny je jako oxidační činidlo raketové palivo, protože difluorid kyslíku není výbušný.

Monofluorid kyslíku v normálním stavu je nažloutlá pevná látka. Při tavení vytváří červenou tekutinu. Je to silný oxidační prostředek, je extrémně výbušný při interakci s organickými sloučeninami. V této sloučenině kyslík vykazuje oxidační hladiny +2, tj. V této sloučenině fluoru působí kyslík jako redukční činidlo a fluor jako oxidační činidlo.

Ozon a jeho sloučeniny

Ozon je molekula, která má k sobě tři atomy kyslíku. V normálním stavu je to modrý plyn. Když je ochlazena, vytváří tmavě modrou kapalinu, poblíž indigu. V tuhém stavu jsou krystaly tmavě modré barvy. Ozón má ostrý zápach, v přírodě může být cítit ve vzduchu po silné bouřce.

Ozón, stejně jako obyčejný kyslík, je velmi silný oxidant. Chemickými vlastnostmi se blíží silným kyselinám. Při vystavení účinkům oxidů zvyšuje ozón svůj oxidační stav uvolňováním kyslíku. Současně však klesá oxidace kyslíku. V ozonu nejsou chemické vazby tak silné jako v O₂, Proto se za normálních podmínek, bez aplikovaného úsilí, může rozložit na kyslík s uvolněním tepelné energie. Se zvyšující se teplotou, účinek na molekuly ozonu a se snižující se proces rozpadu tlak kyslíku diatomic exotermicky zrychlený. V tomto případě, pokud je v prostoru velký obsah ozonu, může být tento proces doprovázen explozí.

Vzhledem k tomu, že ozon je velmi silný oxidant a prakticky všechny procesy s jeho účastí produkují velké množství O₂, pak je ozon extrémně toxickou látkou. V horních vrstvách atmosféry však ozonová vrstva hraje roli reflektoru z ultrafialového záření slunečních paprsků.

Z ozonu pomocí laboratorních přístrojů vzniká organické a anorganické ozonidy. Je to velmi nestabilní ve své struktuře hmoty, takže jejich vytvoření v přírodních podmínkách je nemožné. Ozonidy jsou skladovány pouze při nízkých teplotách, protože při normálních teplotách jsou extrémně výbušné a toxické.

Používání kyslíku a jeho sloučenin v průmyslu

Vzhledem k tomu, že v jednom okamžiku, Vědci se naučili, jaký stupeň oxidace z kyslíku v interakci s jinými prvky, to a jeho sloučeniny jsou široce používány v průmyslu. Zvláště po poloviny dvacátého století byly vynalezeny turbo expandéry - jednotky, které jsou schopné přeměny kyslíku na mechanickou potenciální energii. Protože je kyslík extrémně hořlavou látkou, používá se ve všech odvětvích, kde je potřeba oheň a teplo. Při řezání a svařování kovů se také používají válce se stlačeným kyslíkem pro zpevnění zařízení pro plazmové svařování. Široce použití kyslíku v ocelářském průmyslu, kde se používá kompresní O₂ vysoké teploty ve vysokých pecích. Maximální oxidace kyslíku je -2. Tato vlastnost se aktivně používá k výrobě oxidů pro účely dalšího spalování a uvolňování tepelné energie. Tekutý kyslík, ozon a další sloučeniny obsahující velké množství O_2, jsou používány jako oxidátory raketového paliva. Oxidované kyslíkem jsou jako výbušniny používány některé organické sloučeniny.

V chemickém průmyslu, kyslík se používá jako oxidační činidlo v kyseliny uhlovodíkových sloučenin, jako jsou alkoholy, kyseliny a podobně. D. Tento lék se používá při sníženém tlaku u pacientů s plicní problémy, pro zachování života organismu. V zemědělství, malé dávky čistého kyslíku se používá pro chov ryb v rybnících, pro zvýšení podílu dobytek a podobně. D.

Kyslík je silný oxidační prostředek, bez kterého není možné existovat

Nad to bylo hodně napsáno o tom, co kyslík má oxidační stav, když vstupují do reakce s různými sloučeninami a prvky, jaké druhy sloučenin kyslíku, existují, jaké typy život ohrožující a které ne. Člověk může zůstat jasné - stejně jako ve všech jeho toxicitou a vysokou úrovní oxidace kyslíku je jedním z prvků, které jsou nezbytné pro život na Zemi? Skutečnost, že naše planeta je velmi vyrovnaný orgán, který je uzpůsoben zejména pro látky obsažené v atmosférické vrstvě. Ona se podílí na cyklu, který je takto: člověk a všechna ostatní zvířata spotřebovávají kyslík a produkují oxid uhličitý, a rostliny v drtivé většině konzumují oxid uhličitý a produkují kyslík. Všechno na světě je propojeno, a ztráta jednoho článku řetězce mohou zlomit celý řetězec. Neměli bychom na to zapomenout a postarat se o život na celé planetě, a nikoliv pouze její jednotlivé zástupce.