Кисеоник: хемијска својства елемента

Један од најважнијих елемената на нашој планети је кисеоник. Хемијске особине ове супстанце омогућавају јој да учествује у биолошким процесима, а повећана активност чини кисеоник значајним учесником у свим познатим хемијским реакцијама. У слободном стању ова супстанца је присутна у атмосфери. У везаном стању, кисеоник је укључен у састав минерала, стена, сложених супстанци које чине различите живе организме. Укупна количина кисеоника на Земљи процјењује се на 47% укупне масе наше планете.

Ознака кисика

У периодичном систему, кисеоник заузима осму ћелију ове табеле. Његово међународно име је оксигениум. У хемијским записима, означена је латиничним словом "О". У природном окружењу, атомски кисеоник се не појављује, његове честице се комбинују да би формирале пар гасних молекула, чија је молекулска тежина 32 г / мол.

Ваздух и кисеоник

Ваздух је мешавина неколико гасова честих на Земљи. Највише у ваздушној маси азота - 78,2% по запремини и 75,5% по маси. Кисеоник заузима само друго место по обиму - 20,9%, а по тежини - 23,2%. Треће место је додељено племенитим гасовима. Преостале нечистоће - угљен диоксид, водена пара, прашина и тако даље - заузимају само део процента укупне ваздушне масе.

Цела маса природног кисеоника је мешавина три изотопа - ¹⁶ О, ¹⁷ О, ¹⁸ О. Проценат ових изотопа у укупној маси кисеоника је 99,76%, 0,04% и 0,2%, респективно.

Физичке и хемијске особине кисеоника

Један литар ваздуха тежи 1.293 г под нормалним условима, а када температура падне на -140 ° Ц, ваздух постаје безбојна прозирна течност. Упркос ниској тачки кључања, ваздух се може одржавати у течном стању чак и на собној температури. Да бисте то урадили, течност се мора поставити у тзв Девар схип. Урањање у течни кисеоник битно мења уобичајена својства објеката. Етил алкохол и многи гасови постају тврди предмети, жива стиче тврдоћу и савитљивост, а гумена лоптица губи своју еластичност и мрви се при најмањем удару.

Кисеоник је растворљив у води, иако у малим количинама - морска вода садржи 3-5% кисеоника. Али чак и тако мала количина овог гаса означила је почетак постојања рибе, шкољки и разних морских организама који примају кисеоник из воде како би подржали своје процесе за одржавање живота.

Структура атома кисеоника

Описана својства кисеоника првенствено су резултат унутрашње структуре овог елемента.

Кисеоник припада главној подгрупи шесте групе елемената периодичног система. У спољашњем електронском облаку елемента налази се шест електрона, од којих четири заузимају п-орбитале, а преостала два се налазе на с-орбиталима. Ова унутрашња структура узрокује велике трошкове енергије, усмерене на разбијање електронских веза - атому кисеоника је лакше да позајми два нестала електрона до спољашње орбите него да се одрекне својих шест. Стога је ковалентност кисеоника у већини случајева једнака два. Захваљујући два слободна електрона, кисеоник лако формира дијатомејске молекуле, које карактерише висока чврстоћа везе. Само при примењеној енергији већој од 498 Ј / мол, молекули се дезинтегришу и формира се атомски кисеоник. Хемијске особине овог елемента омогућавају да реагује са свим познатим супстанцама, искључујући хелијум, неон и аргон. Брзина интеракције зависи од температуре реакције и природе супстанце.

Хемијска својства кисеоника

Са различитим супстанцама, кисеоник улази у реакцију стварања оксида, а ове реакције су карактеристичне за метале и неметале. Једињења кисеоника са металима називају се основни оксиди - магнезијум оксид и калцијум оксид су класичан пример. Интеракција металних оксида са водом доводи до формирања хидроксида, што потврђује активна хемијска својства кисеоника. Код неметала ова супстанца формира киселе оксиде - на пример, сумпор триоксид СО _3. Када овај елемент реагује са водом, испоставља се сумпорна киселина.

Хемијска активност

Са огромном већином елемената, кисеоник директно ступа у интеракцију. Изузетак су злато, халогени и платина. Интеракција кисеоника са одређеним супстанцама значајно се убрзава у присуству катализатора. На пример, смеша водоника и кисеоника у присуству платине реагује чак и на собној температури. Са заглушујућом експлозијом, смеша се претвара у обичну воду, од које је важан део кисеоника. Хемијска својства и висока активност елемента објашњавају ослобађање велике количине светлости и топлоте, тако да се хемијске реакције са кисеоником често називају спаљивањем.

Сагоревање у чистом кисеонику се одвија много интензивније него у ваздуху, иако ће количина топлоте која се ослобађа током реакције бити приближно иста, али због одсуства азота процес се одвија много брже и температура сагоревања постаје већа.

Производња кисеоника

Године 1774, енглески научник Д. Свећеник је ослободио непознати плин из реакције разградње живиног оксида. Али научник није повезао испуштени гас са већ познатом супстанцом која је улазила композиција ваздуха. Само неколико година касније, велики Лавоисиер је проучавао физичко-хемијска својства кисеоника добијеног у овој реакцији и доказао свој идентитет са гасом који ствара ваздух. У модерном свету, кисеоник се добија из ваздуха. У лабораторијама користим индустријски кисеоник, који се добавља помоћу цилиндара под притиском од око 15 МПа. Чисти кисеоник се такође може добити у лабораторијским условима, а стандардна метода за његову производњу је термичка разградња калијум перманганата, која се одвија по формули:

Производња озона

Ако струја пролази кроз кисеоник или ваздух, у атмосфери ће се појавити карактеристичан мирис који најављује појаву нове супстанце - озона. Озон се такође може добити из хемијски чистог кисеоника. Формирање ове супстанце може се изразити формулом:

3О ₂ = 20 ₃

Ова реакција се не може одвијати самостално - за њен успјешан завршетак потребна је вањска енергија. Међутим, обрнуто претварање озона у кисеоник долази спонтано. Хемијске особине кисеоника и озона се веома разликују. Озон се разликује од густине кисеоника, тачке топљења и тачке кључања. У нормалним условима, овај гас је плав и има карактеристичан мирис. Озон има већу електричну проводљивост и више је растворљив у води од кисеоника. Хемијска својства озона се објашњавају процесом његовог распадања - током разлагања молекула ове супстанце формира се дијатомејски молекул кисеоника плус један слободни атом овог елемента, који агресивно реагује са другим супстанцама. На пример, позната реакција интеракције озона и кисеоника: 6Аг + О ₃ = 3Аг ₂ О

Али обичан кисеоник се не комбинује са сребром, чак и на високим температурама.

У природи, активни распад озона је препун формирања тзв озоне холес који угрожавају животне процесе на нашој планети.