بيت وظيفة

الحصول على الأكسجين في الطبيعة. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأكسجين

§8 العناصر السادس والمجموعات.

الأكسجين، الكبريت، السيلينيوم، التيلوريوم، البولونيوم.

معلومات عامةعناصر المجموعة السادسة أ:

تسمى عناصر المجموعة السادسة أ (باستثناء البولونيوم) بالكالكوجينيدات. يحتوي المستوى الإلكتروني الخارجي لهذه العناصر على ستة إلكترونات تكافؤ (ns 2 np 4)، لذا فهي تظهر في الحالة الطبيعية تكافؤًا قدره 2، وفي حالة مثارة -4 أو 6 (باستثناء الأكسجين). وتختلف ذرة الأكسجين عن ذرات العناصر الأخرى للمجموعة الفرعية في عدم وجود مستوى فرعي d في الطبقة الإلكترونية الخارجية، مما يسبب تكاليف طاقة كبيرة لـ”اقتران” إلكتروناتها، والتي لا تعوضها طاقة تكوين روابط تساهمية جديدة. ومن ثم، فإن تكافؤ الأكسجين يساوي اثنين. ومع ذلك، في بعض الحالات، يمكن لذرة الأكسجين التي تحتوي على أزواج إلكترون وحيدة أن تعمل كمانح للإلكترون وتشكل روابط تساهمية إضافية من خلال آلية المانح والمستقبل.

تتناقص السالبية الكهربية لهذه العناصر تدريجيًا بالترتيب O-S-Se-Te-Po. حالة الأكسدة من -2،+2،+4،+6. يزداد نصف قطر الذرة مما يضعف الخواص غير المعدنية للعناصر.

تشكل عناصر هذه المجموعة الفرعية مركبات من الشكل H 2 R (H 2 O، H 2 S، H 2 Se، H 2 Te، H 2 Po) مع الهيدروجين، وتذوب هذه المركبات في الماء وتشكل الأحماض. خصائص الحمضزيادة في الاتجاه H 2 O → H 2 S → H 2 Se → H 2 Te → H 2 Po. تشكل S وSe وTe مركبات مثل RO 2 وRO 3 مع الأكسجين، ومن هذه الأكاسيد تتشكل أحماض مثل H 2 RO 3 وH 2 RO 4. ومع زيادة العدد الذري، تقل قوة الأحماض. كل منهم لديهم خصائص مؤكسدة. تظهر الأحماض مثل H 2 RO 3 أيضًا خصائص اختزالية.

الأكسجين

المركبات والمستحضرات الطبيعية:الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعا في القشرة الأرضية. في حالة حرة، يوجد في الهواء الجوي (21٪)؛ في شكل ملزم هو جزء من الماء (88.9٪)، والمعادن، الصخوروجميع المواد التي تتكون منها الكائنات الحية من نبات وحيوان. الهواء الجويوهو خليط من العديد من الغازات، الجزء الرئيسي منها هو النيتروجين والأكسجين، وكمية قليلة من الغازات النبيلة وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. يتشكل ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة أثناء احتراق الخشب والفحم وأنواع الوقود الأخرى وتنفس الحيوانات والتحلل. في بعض الأماكن الكرة الأرضيةينبعث ثاني أكسيد الكربون في الهواء بسبب النشاط البركاني، وكذلك من المصادر الجوفية.

يتكون الأكسجين الطبيعي من ثلاثة نظائر مستقرة: 816O (99.75%)، 817O (0.04)، 818O (0.20). كما تم الحصول على النظائر 814O و815O و819O صناعيًا.

تم الحصول على الأكسجين لأول مرة في شكل نقي بواسطة K. V. Scheele في عام 1772، ثم في عام 1774 بواسطة D.Yu Priestley، الذي عزله من HgO. إلا أن بريستلي لم يكن يعلم أن الغاز الذي حصل عليه كان جزءاً من الهواء. وبعد سنوات قليلة فقط، أثبت لافوازييه، الذي درس خصائص هذا الغاز بالتفصيل، أنه الجزء الرئيسي من الهواء.

يتم الحصول على الأكسجين في المختبر بالطرق التالية:

ه التحليل الكهربائي للمياه.لزيادة التوصيل الكهربائي للماء، يضاف إليه محلول قلوي (عادة 30٪ KOH) أو كبريتات فلز قلوي:

بشكل عام: 2H2O → 2H2 + O2

عند الكاثود: 4H 2 O+4e¯→ 2H 2 +4OH¯

عند الأنود: 4OH−4е→2H 2 O+O 2

- تحلل المركبات المحتوية على الأكسجين:

التحلل الحراري لملح بيرثوليت تحت تأثير المحفز MnO 2.

KClO 3 → 2KCl+3O 2

التحلل الحراري لبرمنجنات البوتاسيوم

KMnO 4 →K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2.

التحلل الحراري لنترات الفلزات القلوية:

2كنو 3 →2كنو 2 + يا 2.

تحلل البيروكسيدات:

2H2O2 →2H2O+O2.

2BaO 2 → 2BaO+O 2.

التحلل الحراري لأكسيد الزئبق (II):

2HgO → 2HgO+O 2.

تفاعل بيروكسيدات الفلزات القلوية مع أول أكسيد الكربون (IV):

2Na 2 O 2 +2CO 2 →2Na 2 CO 3 +O 2.

التحلل الحراري للمبيض في وجود عامل محفز – أملاح الكوبالت:

2Ca(OCl)Cl →2CaCl 2 +O 2.

أكسدة بيروكسيد الهيدروجين مع برمنجنات البوتاسيوم في بيئة حمضية:

2KMnO 4 +H 2 SO 4 +5H 2 O 2 →K 2 SO 4 +2Mn SO 4 +8H 2 O + 5O 2.

في الصناعة:حاليًا، في الصناعة، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق التقطير الجزئي للهواء السائل. عندما يتم تسخين الهواء السائل قليلاً، يتم أولاً فصل النيتروجين عنه (t bp (N 2) = -196 درجة مئوية)، ثم يتم إطلاق الأكسجين (t bp (O 2) = -183 درجة مئوية).

يحتوي الأكسجين الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة على شوائب النيتروجين. لذلك، للحصول على الأكسجين النقي، يتم تقطير الخليط الناتج مرة أخرى وينتج في النهاية 99.5٪ أكسجين. بالإضافة إلى ذلك، يتم الحصول على بعض الأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء. المنحل بالكهرباء هو محلول 30٪ KOH.

يتم تخزين الأكسجين عادة في أسطوانات زرقاء عند ضغط 15 ميجا باسكال.

فيزيائي- الخواص الكيميائية: الأكسجين غاز عديم اللون، عديم الرائحة، لا طعم له، أثقل قليلا من الهواء، قابل للذوبان قليلا في الماء. يتحول الأكسجين عند ضغط 0.1 ميجا باسكال ودرجة حرارة -183 درجة مئوية إلى حالة سائلة ويتجمد عند -219 درجة مئوية. في الحالة السائلة والصلبة، يتم جذبه بواسطة المغناطيس.

وفقا لطريقة رابطة التكافؤ، فإن بنية جزيء الأكسجين ممثلة بالرسم البياني -:Ö::Ö: , لا يفسر القوة الأكبر للجزيء الذي له خصائص مغناطيسية، أي الإلكترونات غير المتزاوجة في الحالة الطبيعية.

نتيجة للرابطة بين إلكترونات ذرتين، يتم تشكيل زوج إلكترون مشترك واحد، وبعد ذلك يشكل الإلكترون غير المقترن في كل ذرة رابطة متبادلة مع الزوج غير المشترك من ذرة أخرى ويتم تشكيل رابطة ثلاثية الإلكترون بينهما. في الحالة المثارة، يُظهر جزيء الأكسجين خصائص مغناطيسية تتوافق مع البنية وفقًا للمخطط: Ö = Ö: ,

تفتقر ذرة الأكسجين إلى إلكترونين لملء مستوى الإلكترون. ولذلك الأكسجين في التفاعلات الكيميائيةيمكنه بسهولة الحصول على إلكترونين ويظهر حالة الأكسدة -2. الأكسجين فقط في المركبات التي تحتوي على عنصر الفلور الأكثر سالبية كهربية يُظهر حالة الأكسدة +1 و +2: O 2 F 2، OF 2.

الأكسجين عامل مؤكسد قوي. ولا يتفاعل إلا مع الغازات الخاملة الثقيلة (Kr، Xe، He، Rn)، مع الذهب والبلاتين. وتتشكل أكاسيد هذه العناصر بطرق أخرى. يدخل الأكسجين في تفاعلات الاحتراق والأكسدة مع كل من المواد البسيطة والمعقدة. عندما تتفاعل اللافلزات مع الأكسجين تتشكل أكاسيد حمضية أو ملحية، وعندما تتفاعل المعادن تتشكل أكاسيد مذبذبة أو مختلطة، وهكذا يتفاعل الأكسجين مع الفوسفور عند درجة حرارة ~ 60 درجة مئوية،

4P+5O2 → 2P2O5

مع المعادن - أكاسيد المعادن المقابلة

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

3Fe + 2O 2 → الحديد 3 O 4

عند تسخين الفلزات القلوية في الهواء الجاف، يتكون الليثيوم فقط من أكسيد Li 2 O، والباقي عبارة عن بيروكسيدات وأكسيد فائق:

2Na+O 2 →Na 2 O 2 K+O 2 →KO 2

يتفاعل الأكسجين مع الهيدروجين عند 300 درجة مئوية:

2H2 + O2 = 2H2O.

عند التفاعل مع الفلور، فإنه يظهر خصائص التصالحية:

O 2 + F 2 = F 2 O 2 (في التفريغ الكهربائي)،

بالكبريت - عند درجة حرارة حوالي 250 درجة مئوية:

س + يا 2 = SO 2.

يتفاعل الأكسجين مع الجرافيت عند 700 درجة مئوية

ج + يا 2 = ثاني أكسيد الكربون 2.

يبدأ تفاعل الأكسجين مع النيتروجين عند درجة حرارة 1200 درجة مئوية فقط أو في حالة التفريغ الكهربائي.

أربعة عناصر "الكالكوجين" (أي "ولادة النحاس") تقود المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة (حسب التصنيف الجديد - المجموعة السادسة عشرة) من النظام الدوري. بالإضافة إلى الكبريت والتيلوريوم والسيلينيوم، فإنها تشمل أيضا الأكسجين. دعونا نلقي نظرة فاحصة على خصائص هذا العنصر، الأكثر شيوعا على الأرض، وكذلك استخدام وإنتاج الأكسجين.

انتشار العنصر

في شكل ملزم، يدخل الأكسجين التركيب الكيميائيالماء - تبلغ نسبته حوالي 89%، كما يدخل في تركيب خلايا جميع الكائنات الحية من نباتات وحيوانات.

يوجد الأكسجين في الهواء في حالة حرة على شكل O2، ويحتل خمس تركيبته، وعلى شكل أوزون - O3.

الخصائص الفيزيائية

الأكسجين O2 هو غاز عديم اللون والطعم والرائحة. قابل للذوبان قليلا في الماء. درجة غليانه هي 183 درجة تحت الصفر المئوي. في الحالة السائلة، يكون الأكسجين أزرق اللون، وفي الحالة الصلبة يشكل بلورات زرقاء. درجة انصهار بلورات الأكسجين هي 218.7 درجة تحت الصفر المئوي.

الخواص الكيميائية

عند تسخينه، يتفاعل هذا العنصر مع العديد من المواد البسيطة، سواء المعادن أو غير المعادن، وتشكيل ما يسمى بأكاسيد - مركبات العناصر مع الأكسجين. والتي تدخل فيها العناصر مع الأكسجين تسمى الأكسدة.

على سبيل المثال،

4Na + O2= 2Na2O

2. من خلال تحلل بيروكسيد الهيدروجين عند تسخينه في وجود أكسيد المنغنيز الذي يعمل كمحفز.

3. من خلال تحلل برمنجنات البوتاسيوم.

يتم إنتاج الأكسجين في الصناعة بالطرق التالية:

1. للأغراض الفنية يتم الحصول على الأكسجين من الهواء الذي يبلغ محتواه المعتاد حوالي 20٪ أي. الجزء الخامس. وللقيام بذلك، يتم حرق الهواء أولاً، لإنتاج خليط يحتوي على حوالي 54% أكسجين سائل، و44% نيتروجين سائل، و2% أرجون سائل. يتم بعد ذلك فصل هذه الغازات باستخدام عملية التقطير، باستخدام النطاق الصغير نسبيًا بين نقطتي غليان الأكسجين السائل والنيتروجين السائل - ناقص 183 وناقص 198.5 درجة، على التوالي. اتضح أن النيتروجين يتبخر قبل الأكسجين.

تضمن المعدات الحديثة إنتاج الأكسجين بأي درجة من النقاء. يستخدم النيتروجين، الذي يتم الحصول عليه عن طريق فصل الهواء السائل، كمادة خام في تركيب مشتقاته.

2. ينتج أيضًا أكسجينًا نقيًا جدًا. وقد أصبحت هذه الطريقة منتشرة على نطاق واسع في البلدان ذات الموارد الغنية والكهرباء الرخيصة.

تطبيق الأكسجين

الأكسجين هو العنصر الأكثر أهمية في حياة كوكبنا بأكمله. يتم استهلاك هذا الغاز الموجود في الغلاف الجوي من قبل الحيوانات والبشر.

يعد الحصول على الأكسجين أمرًا مهمًا للغاية في مجالات النشاط البشري مثل الطب واللحام وقطع المعادن والتفجير والطيران (للتنفس البشري وتشغيل المحرك) وعلم المعادن.

في عملية النشاط الاقتصادي البشري، يتم استهلاك الأكسجين بكميات كبيرة - على سبيل المثال، أثناء الاحتراق أنواع مختلفةالوقود: الغاز الطبيعي والميثان والفحم والخشب. وفي كل هذه العمليات يتكون، وفي الوقت نفسه وفرت الطبيعة عملية الارتباط الطبيعي لهذا المركب عن طريق عملية التمثيل الضوئي، والتي تتم في النباتات الخضراء تحت تأثير أشعة الشمس. ونتيجة لهذه العملية يتكون الجلوكوز الذي يستخدمه النبات بعد ذلك في بناء أنسجته.

يخطط:

تاريخ الاكتشاف

أصل الاسم

التواجد في الطبيعة

إيصال

الخصائص الفيزيائية

الخواص الكيميائية

طلب

10. النظائر

الأكسجين

الأكسجين- عنصر المجموعة السادسة عشر (حسب التصنيف القديم - المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة) الفترة الثانية من الجدول الدوري العناصر الكيميائية D. I. Mendeleev، برقم ذري 8. يُشار إليه بالرمز O (lat. Oxygenium). الأكسجين هو عنصر غير معدني نشط كيميائيا وهو أخف عنصر في مجموعة الكالكوجينات. مادة بسيطة الأكسجين(رقم CAS: 7782-44-7) في الظروف العادية هو غاز عديم اللون والطعم والرائحة، يتكون جزيءه من ذرتي أكسجين (الصيغة O 2)، ولذلك يسمى أيضاً ثنائي الأكسجين.الأكسجين السائل له ضوء اللون الأزرق، والبلورات الصلبة ذات لون أزرق فاتح.

هناك أشكال أخرى متآصلة للأكسجين، على سبيل المثال الأوزون (رقم CAS: 10028-15-6) - في الظروف العادية، غاز أزرق ذو رائحة معينة، يتكون جزيءه من ثلاث ذرات أكسجين (الصيغة O 3).

تاريخ الاكتشاف

يُعتقد رسميًا أن الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي اكتشف الأكسجين في الأول من أغسطس عام 1774 عن طريق تحلل أكسيد الزئبق في وعاء مغلق بإحكام (وجه بريستلي ضوء الشمس إلى هذا المركب باستخدام عدسة قوية).

ومع ذلك، لم يدرك بريستلي في البداية أنه اكتشف مادة بسيطة جديدة، فقد اعتقد أنه عزل أحد الأجزاء المكونة للهواء (وأطلق على هذا الغاز اسم "الهواء المزيل للديفلوجيستيك"). أبلغ بريستلي اكتشافه للكيميائي الفرنسي المتميز أنطوان لافوازييه. في عام 1775، أثبت أ. لافوازييه أن الأكسجين هو أحد مكونات الهواء والأحماض ويوجد في العديد من المواد.

قبل بضع سنوات (في عام 1771)، تم الحصول على الأكسجين من قبل الكيميائي السويدي كارل شيل. قام بتكليس الملح الصخري بحمض الكبريتيك ثم قام بتحليل أكسيد النيتريك الناتج. أطلق شيلي على هذا الغاز اسم "هواء النار" ووصف اكتشافه في كتاب نُشر عام 1777 (على وجه التحديد لأن الكتاب نُشر بعد إعلان بريستلي عن اكتشافه، ويعتبر الأخير مكتشف الأكسجين). كما أبلغ شيلي تجربته إلى لافوازييه.

إحدى الخطوات المهمة التي ساهمت في اكتشاف الأكسجين كانت عمل الكيميائي الفرنسي بيير باين، الذي نشر أعمالاً عن أكسدة الزئبق والتحلل اللاحق لأكسيده.

أخيرًا، اكتشف أ. لافوازييه أخيرًا طبيعة الغاز الناتج، باستخدام معلومات من بريستلي وشيلي. كان لعمله أهمية كبيرة لأنه بفضله تم الإطاحة بنظرية الفلوجستون التي كانت سائدة في ذلك الوقت وأعاقت تطور الكيمياء. أجرى لافوازييه تجارب على احتراق مواد مختلفة ودحض نظرية الفلوجستون، ونشر نتائج عن وزن العناصر المحترقة. تجاوز وزن الرماد الوزن الأصلي للعنصر، مما أعطى لافوازييه الحق في الادعاء بأنه أثناء الاحتراق يحدث تفاعل كيميائي (أكسدة) للمادة، وبالتالي تزداد كتلة المادة الأصلية، وهو ما يدحض نظرية الفلوجيستون .

وهكذا، فإن الفضل في اكتشاف الأكسجين مشترك في الواقع بين بريستلي وشيل ولافوازييه.

أصل الاسم

كلمة الأكسجين (تسمى أوائل التاسع عشرالقرن، وحتى "المحلول الحمضي")، فإن ظهوره في اللغة الروسية يرجع إلى حد ما إلى M. V. Lomonosov، الذي أدخل كلمة "حمض" إلى جانب المصطلحات الجديدة الأخرى؛ وبالتالي، فإن كلمة "الأكسجين"، بدورها، كانت عبارة عن تتبع لمصطلح "الأكسجين" (الأكسجين الفرنسي)، الذي اقترحه أ. لافوازييه (من اليونانية القديمة ὀξύς - "الحامض" و γεννάω - "الولادة")، وهو تُرجمت على أنها "حمض توليد" ، وهو ما يرتبط بمعناه الأصلي - "الحمض" ، والذي كان يعني سابقًا مواد تسمى الأكاسيد وفقًا للتسميات الدولية الحديثة.

التواجد في الطبيعة

الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعاً على الأرض، وتشكل حصته (في المركبات المختلفة، وخاصة السيليكات) حوالي 47.4% من كتلة القشرة الأرضية الصلبة. تحتوي مياه البحر والمياه العذبة على كمية كبيرة من الأكسجين المرتبط - 88.8% (من حيث الكتلة)، وفي الغلاف الجوي يبلغ محتوى الأكسجين الحر 20.95% من حيث الحجم و23.12% من حيث الكتلة. يحتوي أكثر من 1500 مركب في القشرة الأرضية على الأكسجين.

الأكسجين جزء من الكثير المواد العضويةوموجود في جميع الخلايا الحية. من حيث عدد الذرات في الخلايا الحية يبلغ حوالي 25٪ ومن حيث الكتلة - حوالي 65٪.

إيصال

حاليا، في الصناعة، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء. الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج الأكسجين هي التصحيح المبرد. كما أن مصانع الأكسجين التي تعمل على أساس تكنولوجيا الأغشية معروفة جيدًا وتستخدم بنجاح في الصناعة.

تستخدم المختبرات الأكسجين المنتج صناعيا، والذي يتم توفيره في أسطوانات فولاذية تحت ضغط يبلغ حوالي 15 ميجا باسكال.

يمكن الحصول على كميات صغيرة من الأكسجين عن طريق تسخين برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4:

يستخدم أيضًا تفاعل التحلل التحفيزي لبيروكسيد الهيدروجين H2O2 في وجود أكسيد المنغنيز (IV):

يمكن الحصول على الأكسجين عن طريق التحلل التحفيزي لكلورات البوتاسيوم (ملح بيرثوليت) KClO 3:

تشمل الطرق المختبرية لإنتاج الأكسجين طريقة التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للقلويات، وكذلك تحلل أكسيد الزئبق الثنائي (عند درجة حرارة t = 100 درجة مئوية):

يتم الحصول عليه في الغواصات عادةً عن طريق تفاعل بيروكسيد الصوديوم وثاني أكسيد الكربون الذي يزفره الإنسان:

الخصائص الفيزيائية

في محيطات العالم، يكون محتوى O 2 المذاب أعلى ماء باردوأقل - في الدفء.

في الظروف العادية، يكون الأكسجين غازًا بدون لون أو طعم أو رائحة.

كتلة 1 لتر منه 1.429 جرام، وهو أثقل قليلاً من الهواء. قابل للذوبان قليلاً في الماء (4.9 مل/100 جم عند 0 درجة مئوية، 2.09 مل/100 جم عند 50 درجة مئوية) والكحول (2.78 مل/100 جم عند 25 درجة مئوية). يذوب جيدًا في الفضة المنصهرة (22 مجلدًا من O 2 في 1 حجم Ag عند 961 درجة مئوية). المسافة بين الذرية - 0.12074 نانومتر. غير مغناطيسي.

عندما يتم تسخين الأكسجين الغازي، يحدث تفككه العكسي إلى ذرات: عند 2000 درجة مئوية - 0.03%، عند 2600 درجة مئوية - 1%، 4000 درجة مئوية - 59%، 6000 درجة مئوية - 99.5%.

الأكسجين السائل (نقطة الغليان -182.98 درجة مئوية) هو سائل أزرق شاحب.

مخطط المرحلة O2

الأكسجين الصلب (نقطة الانصهار -218.35 درجة مئوية) - بلورات زرقاء. هناك 6 مراحل بلورية معروفة، ثلاثة منها توجد عند ضغط 1 ATM:

α-O 2 - يوجد عند درجات حرارة أقل من 23.65 كلفن؛ تنتمي البلورات الزرقاء الساطعة إلى النظام أحادي الميل، ومعلمات الخلية a=5.403 Å، b=3.429 Å، c=5.086 Å؛ β = 132.53 درجة.

β-O 2 - موجود في نطاق درجات الحرارة من 23.65 إلى 43.65 كلفن؛ تحتوي البلورات الزرقاء الشاحبة (مع زيادة الضغط، يتحول اللون إلى اللون الوردي) على شبكة معينة السطوح، ومعلمات الخلية a=4.21 Å، α=46.25°.

γ-O 2 - موجود عند درجات حرارة تتراوح من 43.65 إلى 54.21 كلفن؛ البلورات الزرقاء الشاحبة لها تماثل مكعب، معلمة الشبكة a=6.83 Å.

تتشكل ثلاث مراحل أخرى عند الضغوط العالية:

δ-O 2 نطاق درجة الحرارة 20-240 كلفن والضغط 6-8 جيجا باسكال، بلورات برتقالية؛

ε-O 4 ضغط من 10 إلى 96 جيجا باسكال، لون كريستالي من الأحمر الداكن إلى الأسود، نظام أحادي الميل؛

ζ-O n ضغط أكثر من 96 GPa، حالة معدنية ذات بريق معدني مميز، مع درجات الحرارة المنخفضةيذهب إلى حالة فائقة التوصيل.

الخواص الكيميائية

وهو عامل مؤكسد قوي، ويتفاعل مع جميع العناصر تقريبًا، مكونًا الأكاسيد. حالة الأكسدة −2. كقاعدة عامة، يستمر تفاعل الأكسدة مع إطلاق الحرارة ويتسارع مع زيادة درجة الحرارة (انظر الاحتراق). مثال على التفاعلات التي تحدث في درجة حرارة الغرفة:

أكسدة المركبات التي تحتوي على عناصر أقل من حالة الأكسدة القصوى:

أكسدة معظم المركبات العضوية:

في ظل ظروف معينة، من الممكن إجراء أكسدة خفيفة لمركب عضوي:

يتفاعل الأكسجين مباشرة (في الظروف العادية، مع التسخين و/أو في وجود المواد الحفازة) مع جميع المواد البسيطة باستثناء Au والغازات الخاملة (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); تحدث التفاعلات مع الهالوجينات تحت تأثير التفريغ الكهربائي أو الأشعة فوق البنفسجية. تم الحصول على أكاسيد الذهب والغازات الخاملة الثقيلة (Xe، Rn) بشكل غير مباشر. في جميع المركبات المكونة من عنصرين للأكسجين مع عناصر أخرى، يلعب الأكسجين دور عامل مؤكسد، باستثناء المركبات التي تحتوي على الفلور

يشكل الأكسجين بيروكسيدات مع حالة أكسدة ذرة الأكسجين تساوي رسميًا −1.

على سبيل المثال، يتم إنتاج البيروكسيدات عن طريق احتراق الفلزات القلوية في الأكسجين:

بعض الأكاسيد تمتص الأكسجين:

وفقًا لنظرية الاحتراق التي طورها A. N. Bach وK. O. Engler، تحدث الأكسدة على مرحلتين مع تكوين مركب بيروكسيد وسيط. يمكن عزل هذا المركب الوسيط، على سبيل المثال، عند تبريد لهب الهيدروجين المحترق بالثلج، يتكون بيروكسيد الهيدروجين مع الماء:

في الأكاسيد الفائقة، يكون للأكسجين رسميًا حالة أكسدة تبلغ −½، أي إلكترون واحد لكل ذرتين أكسجين (O − 2 أيون). يتم الحصول عليه عن طريق تفاعل البيروكسيدات مع الأكسجين عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين:

يتفاعل البوتاسيوم K والروبيديوم Rb والسيزيوم Cs مع الأكسجين لتكوين أكاسيد فائقة:

في أيون ثنائي الأكسجينيل O 2 +، يكون للأكسجين رسميًا حالة أكسدة قدرها +½. تم الحصول عليها عن طريق رد الفعل:

فلوريد الأكسجين

يتم تحضير ثنائي فلوريد الأكسجين، OF 2 حالة أكسدة الأكسجين +2، عن طريق تمرير الفلور عبر محلول قلوي:

أحادي فلوريد الأكسجين (ثنائي أكسيد ثنائي فلوريد) ، O 2 F 2 ، غير مستقر ، وحالة أكسدة الأكسجين هي +1. تم الحصول عليه من خليط من الفلور والأكسجين في تفريغ متوهج عند درجة حرارة -196 درجة مئوية:

عن طريق تمرير تفريغ توهج من خلال خليط من الفلور والأكسجين عند ضغط ودرجة حرارة معينة، يتم الحصول على مخاليط من فلوريد الأكسجين الأعلى O 3 F 2، O 4 F 2، O 5 F 2 و O 6 F 2.

تتنبأ حسابات ميكانيكا الكم بالوجود المستقر لأيون ثلاثي فلورو هيدروكسونيوم OF 3+. إذا كان هذا الأيون موجودا بالفعل، فإن حالة أكسدة الأكسجين فيه ستكون مساوية لـ +4.

يدعم الأكسجين عمليات التنفس والاحتراق والتحلل.

في شكله الحر، يوجد العنصر في تعديلين متآصلين: O 2 و O 3 (الأوزون). كما أنشأها بيير كوري وماري سكودوفسكا كوري في عام 1899، تحت تأثير الإشعاع المؤين O 2 يتحول إلى O 3 .

طلب

بدأ الاستخدام الصناعي للأكسجين على نطاق واسع في منتصف القرن العشرين، بعد اختراع الموسعات التوربينية - وهي أجهزة لتسييل وفصل الهواء السائل.

فيعلم المعادن

تتضمن طريقة التحويل لإنتاج الفولاذ أو المعالجة غير اللامعة استخدام الأكسجين. في العديد من الوحدات المعدنية، من أجل احتراق الوقود بشكل أكثر كفاءة، يتم استخدام خليط الأكسجين والهواء بدلا من الهواء في الشعلات.

لحام وقطع المعادن

يستخدم الأكسجين الموجود في الأسطوانات الزرقاء على نطاق واسع في قطع المعادن ولحامها باللهب.

وقود الصواريخ

ويستخدم الأكسجين السائل وبيروكسيد الهيدروجين وحمض النيتريك وغيرها من المركبات الغنية بالأكسجين كمؤكسدات لوقود الصواريخ. يعد خليط الأكسجين السائل والأوزون السائل أحد أقوى المؤكسدات لوقود الصواريخ (يتجاوز النبض النوعي لخليط الهيدروجين والأوزون النبض المحدد لأزواج الهيدروجين والفلور وفلوريد الهيدروجين والأكسجين).

فيالدواء

يتم تخزين الأكسجين الطبي في أسطوانات الغاز المعدنية ضغط مرتفع(للغازات المضغوطة أو المسالة) لون أزرق بسعات مختلفة من 1.2 إلى 10.0 لتر تحت ضغط يصل إلى 15 ميجا باسكال (150 ضغط جوي) ويستخدم لإثراء مخاليط الغازات التنفسية في أجهزة التخدير في حالة مشاكل التنفس لتخفيف النوبة لعلاج الربو القصبي، والقضاء على نقص الأكسجة من أي أصل، أثناء مرض تخفيف الضغط، لعلاج أمراض الجهاز الهضمي في شكل كوكتيلات الأكسجين. للاستخدام الفردي، يتم تعبئة حاويات مطاطية خاصة - وسائد الأكسجين - من اسطوانات بالأكسجين الطبي. تُستخدم أجهزة استنشاق الأكسجين بمختلف النماذج والتعديلات لتزويد الأكسجين أو خليط الأكسجين والهواء في وقت واحد لضحية واحدة أو اثنتين في الميدان أو في المستشفى. ميزة جهاز استنشاق الأكسجين هي وجود مكثف ومرطب لخليط الغاز الذي يستخدم رطوبة هواء الزفير. لحساب كمية الأكسجين المتبقية في الاسطوانة باللتر، عادة ما يتم ضرب الضغط في الاسطوانة في الأجواء (حسب مقياس ضغط المخفض) بسعة الاسطوانة باللتر. على سبيل المثال، في أسطوانة بسعة 2 لتر، يُظهر مقياس الضغط ضغط أكسجين يبلغ 100 ضغط جوي. حجم الأكسجين في هذه الحالة هو 100 × 2 = 200 لتر.

فيالصناعات الغذائية

في صناعة المواد الغذائية، يتم تسجيل الأكسجين كمادة مضافة للأغذية E948، كمادة دافعة وغاز التعبئة والتغليف.

فيالصناعة الكيميائية

في الصناعة الكيميائية، يستخدم الأكسجين كعامل مؤكسد في العديد من التوليفات، على سبيل المثال، أكسدة الهيدروكربونات إلى مركبات تحتوي على الأكسجين (الكحول، الألدهيدات، الأحماض)، والأمونيا إلى أكاسيد النيتروجين في إنتاج حمض النيتريك. نظرا لارتفاع درجات الحرارة التي تتطور أثناء الأكسدة، غالبا ما يتم تنفيذ الأخير في وضع الاحتراق.

فيزراعة

في الزراعة المحمية، لصنع كوكتيلات الأكسجين، لزيادة الوزن عند الحيوانات، لإثراء البيئة المائية بالأكسجين في تربية الأسماك.

الدور البيولوجي للأكسجين

إمدادات الأكسجين في حالات الطوارئ في ملجأ القنابل

تتنفس معظم الكائنات الحية (الكائنات الهوائية) الأكسجين من الهواء. يستخدم الأكسجين على نطاق واسع في الطب. في حالة أمراض القلب والأوعية الدموية، لتحسين عمليات التمثيل الغذائي، يتم حقن رغوة الأكسجين ("كوكتيل الأكسجين") في المعدة. يستخدم إعطاء الأكسجين تحت الجلد للقرح الغذائية وداء الفيل والغرغرينا وغيرها من الأمراض الخطيرة. لتطهير الهواء وإزالة الروائح الكريهة والتنظيف يشرب الماءيتم استخدام تخصيب الأوزون الاصطناعي. يستخدم نظير الأكسجين المشع 15O لدراسة سرعة تدفق الدم والتهوية الرئوية.

مشتقات الأكسجين السامة

بعض مشتقات الأكسجين (ما يسمى بأنواع الأكسجين التفاعلية)، مثل الأكسجين المفرد، وبيروكسيد الهيدروجين، والأكسيد الفائق، والأوزون وجذر الهيدروكسيل، شديدة السمية. يتم تشكيلها أثناء عملية التنشيط أو التخفيض الجزئي للأكسجين. يمكن أن يتشكل الأكسيد الفائق (جذر الأكسيد الفائق) وبيروكسيد الهيدروجين وجذر الهيدروكسيل في خلايا وأنسجة البشر والحيوانات ويسبب الإجهاد التأكسدي.

النظائر

للأكسجين ثلاثة نظائر مستقرة: 16O و17O و18O، ويبلغ متوسط محتواها على التوالي 99.759% و0.037% و0.204% من إجمالي عدد ذرات الأكسجين على الأرض. ترجع الغلبة الحادة لأخفها، 16O، في خليط النظائر إلى حقيقة أن نواة ذرة 16O تتكون من 8 بروتونات و8 نيوترونات (نواة سحرية مزدوجة تحتوي على نيوترونات وبروتونات مملوءة). وهذه النوى، على النحو التالي من نظرية بنية النواة الذرية، مستقرة بشكل خاص.

ومن المعروف أيضًا النظائر المشعة للأكسجين ذات الأعداد الكتلية من 12O إلى 24O. جميع نظائر الأكسجين المشعة لها نصف عمر قصير، وأطولها عمرًا هو 15O مع نصف عمر يبلغ حوالي 120 ثانية. النظير الأقصر عمرًا 12O له نصف عمر يبلغ 5.8·10−22 ثانية.

تعريف

الأكسجين– عنصر الفترة الثانية من مجموعة VIA الجدول الدوريالعناصر الكيميائية د. مندليف، برقم ذري 8. الرمز - O.

الكتلة الذرية – 16 آمو. جزيء الأكسجين ثنائي الذرة وله الصيغة - O 2

ينتمي الأكسجين إلى عائلة العناصر p. التكوين الإلكترونيةذرة الأكسجين 1s 2 2s 2 2p 4 . في مركباته، يمكن أن يظهر الأكسجين عدة حالات أكسدة: "-2"، "-1" (في البيروكسيدات)، "+2" (F 2 O). يتميز الأكسجين بظاهرة ظاهرة التآصل - الوجود على شكل عدة مواد بسيطة- تعديلات تآصلية. التعديلات المتآصلة للأكسجين هي الأكسجين O 2 والأوزون O 3 .

الخواص الكيميائية للأكسجين

الأكسجين عامل مؤكسد قوي لأنه لإكمال مستوى الإلكترون الخارجي، فإنه يحتاج فقط إلى إلكترونين، ويمكن إضافتهما بسهولة. من حيث النشاط الكيميائي، الأكسجين يأتي في المرتبة الثانية بعد الفلور. يشكل الأكسجين مركبات مع جميع العناصر باستثناء الهيليوم والنيون والأرجون. يتفاعل الأكسجين بشكل مباشر مع الهالوجينات والفضة والذهب والبلاتين (يتم الحصول على مركباتها بشكل غير مباشر). تقريبا جميع التفاعلات التي تنطوي على الأكسجين تكون طاردة للحرارة. ميزةالعديد من تفاعلات الاتحاد مع الأكسجين - إطلاق كمية كبيرةالدفء والضوء. تسمى هذه العمليات بالاحتراق.

تفاعل الأكسجين مع المعادن. مع المعادن القلوية (باستثناء الليثيوم)، يشكل الأكسجين بيروكسيدات أو أكاسيد فائقة، والباقي - أكاسيد. على سبيل المثال:

4لي + يا 2 = 2لي 2 يا؛

2Na + O 2 = Na 2 O 2؛

ك + يا 2 = كو 2 ;

2Ca + O 2 = 2CaO؛

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3؛

2Cu + O 2 = 2CuO؛

3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4.

تفاعل الأكسجين مع اللافلزات. يحدث تفاعل الأكسجين مع اللافلزات عند تسخينه؛ جميع التفاعلات طاردة للحرارة، باستثناء التفاعل مع النيتروجين (التفاعل ماص للحرارة، يحدث عند 3000 درجة مئوية في قوس كهربائي، في الطبيعة - أثناء تفريغ البرق). على سبيل المثال:

4ف + 5س 2 = 2ف 2 س 5 ؛

ج + يا 2 = ثاني أكسيد الكربون 2؛

2 ح 2 + يا 2 = 2 ح 2 يا؛

ن 2 + يا 2 ↔ 2NO – س.

التفاعل مع الصعوبات المواد غير العضوية. عندما تحترق المواد المعقدة بكمية زائدة من الأكسجين، تتشكل أكاسيد العناصر المقابلة لها:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O(t);

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O(t);

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (t، kat)؛

2PH 3 + 4O 2 = 2H 3 PO 4 (ر)؛

SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O؛

4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 +8 SO 2 (ر).

الأكسجين قادر على أكسدة الأكاسيد والهيدروكسيدات إلى مركبات تحتوي على المزيد درجة عاليةأكسدة:

2CO + O 2 = 2CO 2 (ر)؛

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (ر، V 2 O 5)؛

2NO + O 2 = 2NO 2؛

4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 (ر).

التفاعل مع المواد العضوية المعقدة. تحترق جميع المواد العضوية تقريبًا، وتتأكسد بواسطة الأكسجين الجوي إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + H 2 O.

بالإضافة إلى تفاعلات الاحتراق (الأكسدة الكاملة)، من الممكن أيضًا تفاعلات الأكسدة غير الكاملة أو الحفزية، وفي هذه الحالة، يمكن أن تكون منتجات التفاعل عبارة عن كحولات وألدهيدات وكيتونات وأحماض كربوكسيلية ومواد أخرى:

تعمل أكسدة الكربوهيدرات والبروتينات والدهون كمصدر للطاقة في الكائن الحي.

الخصائص الفيزيائية للأكسجين

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة على وجه الأرض (47٪ من حيث الكتلة). يبلغ محتوى الأكسجين في الهواء 21٪ من حيث الحجم. الأكسجين هو أحد مكونات الماء والمعادن والمواد العضوية. تحتوي الأنسجة النباتية والحيوانية على 50-85% من الأكسجين على شكل مركبات مختلفة.

في حالته الحرة، يكون الأكسجين غازًا عديم اللون والطعم والرائحة، وقابل للذوبان بشكل سيئ في الماء (تذوب 3 لترات من الأكسجين في 100 لتر من الماء عند درجة حرارة 20 مئوية). ويكون الأكسجين السائل أزرق اللون وله خصائص مغناطيسية (يتم سحبه إلى حقل مغناطيسي).

الحصول على الأكسجين

هناك طرق صناعية ومخبرية لإنتاج الأكسجين. وهكذا، في الصناعة، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق تقطير الهواء السائل، وتشمل الطرق المخبرية الرئيسية لإنتاج الأكسجين تفاعلات التحلل الحراري للمواد المعقدة:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

4ك 2 كروم 2 يا 7 = 4 ك 2 كروم 4 + 2 كروم 2 يا 3 +3 يا 2

2كنو 3 = 2كنو 2 + يا 2

2KClO3 = 2KCl +3O2

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس

أنتج تحلل 95 جم من أكسيد الزئبق (II) 4.48 لترًا من الأكسجين (رقم). احسب نسبة أكسيد الزئبق الثنائي المتحلل (بالوزن%).

حل

دعونا نكتب معادلة التفاعل لتحلل أكسيد الزئبق (II):

2HgO = 2Hg + O 2 .

وبمعرفة حجم الأكسجين المنطلق نجد كمية مادته:

خلد.

وفقا لمعادلة التفاعل n(HgO):n(O 2) = 2:1، لذلك،

n(HgO) = 2×n(O2) = 0.4 مول.

دعونا نحسب كتلة الأكسيد المتحلل. ترتبط كمية المادة بكتلتها بنسبة:

الكتلة المولية (الوزن الجزيئي لمول واحد) من أكسيد الزئبق (II)، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 217 جم/مول. فإن كتلة أكسيد الزئبق (II) تساوي:

م(زئبق) = ن(زئبق)× م(زئبق) = 0.4×217 = 86.8 جم.

دعونا نحدد الجزء الكتلي من الأكسيد المتحلل:

أشكال الأكسجينبيروكسيدات مع حالة الأكسدة −1.
— على سبيل المثال، يتم إنتاج البيروكسيدات عن طريق احتراق الفلزات القلوية في الأكسجين:
2نا + يا 2 → نا 2 يا 2

- بعض الأكاسيد تمتص الأكسجين:
2BaO + O 2 → 2BaO 2

— وفقًا لمبادئ الاحتراق التي طورها A. N. Bach وK. O. Engler، تحدث الأكسدة على مرحلتين مع تكوين مركب بيروكسيد وسيط. يمكن عزل هذا المركب الوسيط، على سبيل المثال، عند تبريد لهب الهيدروجين المحترق بالثلج، يتكون بيروكسيد الهيدروجين مع الماء:
ح 2 + يا 2 → ح 2 يا 2

أكاسيد فائقةلها حالة أكسدة −1/2، أي إلكترون واحد لكل ذرتين أكسجين (O 2 - أيون). تم الحصول عليه عن طريق تفاعل البيروكسيدات مع الأكسجين في زيادة الضغطودرجة الحرارة:
نا 2 يا 2 + يا 2 → 2 نا أو 2

الأوزونيداتتحتوي على O 3 - أيون بحالة أكسدة −1/3. تم الحصول عليه عن طريق عمل الأوزون على هيدروكسيدات الفلزات القلوية:
كوه(تلفزيون) + يا 3 → كو 3 + كوه + يا 2

وهو ديوكسيجينيل O 2 + لديه حالة أكسدة +1/2. تم الحصول عليها عن طريق رد الفعل:
بتف 6 + يا 2 → يا 2 بتف 6

فلوريد الأكسجين
ثنائي فلوريد الأكسجين، من 2 حالة الأكسدة +2، يتم الحصول عليها عن طريق تمرير الفلور من خلال محلول قلوي:
2F 2 + 2NaOH → 2 + 2NaF + H2O

أحادي فلوريد الأكسجين (ثنائي أكسيد ثنائي فلوريد)، O2F2، غير مستقر، حالة الأكسدة +1. يتم الحصول عليه من خليط من الفلور والأكسجين في تفريغ متوهج عند درجة حرارة -196 درجة مئوية.

عن طريق تمرير تفريغ توهج من خلال خليط من الفلور والأكسجين عند ضغط ودرجة حرارة معينة، يتم الحصول على مخاليط من فلوريد الأكسجين الأعلى O 3 F 2، O 4 F 2، O 5 F 2 و O 6 F 2.
يدعم الأكسجين عمليات التنفس والاحتراق والتحلل. في شكله الحر، يوجد العنصر في تعديلين متآصلين: O 2 و O 3 (الأوزون).

تطبيق الأكسجين

في علم المعادن

تتضمن طريقة التحويل لإنتاج الفولاذ استخدام الأكسجين.

لحام وقطع المعادن

يستخدم الأكسجين الموجود في الأسطوانات على نطاق واسع في قطع المعادن ولحامها باللهب.

وقود الصواريخ

في الطب

يستخدم الأكسجين لإثراء مخاليط الغازات التنفسية لمشاكل التنفس، ولعلاج الربو، وذلك على شكل كوكتيلات الأكسجين، ووسائد الأكسجين، وغيرها.

في صناعة المواد الغذائية

في صناعة المواد الغذائية، يتم تسجيل الأكسجين على أنه المضافات الغذائية E948، كوقود وغاز التعبئة والتغليف.

الدور البيولوجي للأكسجين

تتنفس الكائنات الحية الأكسجين من الهواء. يستخدم الأكسجين على نطاق واسع في الطب. في حالة أمراض القلب والأوعية الدموية، لتحسين عمليات التمثيل الغذائي، يتم حقن رغوة الأكسجين ("كوكتيل الأكسجين") في المعدة. يستخدم إعطاء الأكسجين تحت الجلد للقرح الغذائية وداء الفيل والغرغرينا وغيرها من الأمراض الخطيرة. يستخدم تخصيب الأوزون الاصطناعي لتطهير وإزالة الروائح الكريهة من الهواء وتنقية مياه الشرب. يستخدم نظير الأكسجين المشع 15O لدراسة سرعة تدفق الدم والتهوية الرئوية.

مشتقات الأكسجين السامة

بعض مشتقات الأكسجين (ما يسمى بأنواع الأكسجين التفاعلية)، مثل الأكسجين المفرد، وبيروكسيد الهيدروجين، والأكسيد الفائق، والأوزون وجذر الهيدروكسيل، شديدة السمية. يتم تشكيلها أثناء عملية التنشيط أو التخفيض الجزئي للأكسجين. يمكن أن يتشكل الأكسيد الفائق (جذر الأكسيد الفائق) وبيروكسيد الهيدروجين وجذر الهيدروكسيل في خلايا وأنسجة الجسم البشري والحيواني ويسبب الإجهاد التأكسدي.

نظائر الأكسجين

للأكسجين ثلاثة نظائر مستقرة: 16O و17O و18O، ويبلغ متوسط محتواها على التوالي 99.759% و0.037% و0.204% من إجمالي عدد ذرات الأكسجين على الأرض. إن الغلبة الحادة لأخفها، 16O، في خليط النظائر ترجع إلى حقيقة أن نواة ذرة 16O تتكون من 8 بروتونات و8 نيوترونات. وهذه النوى، على النحو التالي من نظرية بنية النواة الذرية، مستقرة بشكل خاص.

هناك نظائر مشعة 11O، 13O، 14O (نصف عمر 74 ثانية)، 15O (T 1/2 = 2.1 دقيقة)، 19O (T 1/2 = 29.4 ثانية)، 20O (نصف متناقض- بيانات الحياة من 10 دقائق إلى 150 سنة).

معلومات إضافية

مركبات الأكسجين
الأكسجين السائل
الأوزون

أكسجين، أكسجين، O (8)
كان اكتشاف الأكسجين (أوكسجين، أوكسجين فرنسي، ساورستوف الألماني) بمثابة بداية العصر الحديث في تطور الكيمياء. لقد كان من المعروف منذ القدم أن الاحتراق يحتاج إلى الهواء، ولكن لقرون عديدة ظلت عملية الاحتراق غير واضحة. فقط في القرن السابع عشر. وقد أعرب مايو وبويل بشكل مستقل عن فكرة أن الهواء يحتوي على بعض المواد التي تدعم الاحتراق، ولكن هذه الفرضية العقلانية تماما لم يتم تطويرها في ذلك الوقت، حيث أن فكرة الاحتراق كعملية اتحاد الجسم المحترق مع مكون معين من مكونات الجسم بدا الهواء في ذلك الوقت متناقضًا مع هذا الفعل الواضح مثل حقيقة أنه أثناء الاحتراق يحدث تحلل الجسم المحترق إلى مكونات أولية. وعلى هذا الأساس كان ذلك في مطلع القرن السابع عشر. نشأت نظرية الفلوجستون، التي أنشأها بيشر وستال. مع قدوم فترة التحليل الكيميائي في تطور الكيمياء (النصف الثاني من القرن الثامن عشر) وظهور "الكيمياء الهوائية" - أحد الفروع الرئيسية للاتجاه التحليلي الكيميائي - الاحتراق وكذلك التنفس ، جذبت انتباه الباحثين مرة أخرى. كان اكتشاف الغازات المختلفة وتأسيس دورها المهم في العمليات الكيميائية أحد الحوافز الرئيسية للدراسات المنهجية لعمليات الاحتراق التي أجراها لافوازييه. تم اكتشاف الأكسجين في أوائل السبعينيات من القرن الثامن عشر.

أول تقرير عن هذا الاكتشاف قدمه بريستلي في اجتماع للجمعية الملكية في إنجلترا عام 1775. حصل بريستلي، عن طريق تسخين أكسيد الزئبق الأحمر بزجاج كبير محترق، على غاز تحترق فيه الشمعة بشكل أكثر سطوعًا من الهواء العادي، واشتعلت الشظية المشتعلة. حدد بريستلي بعض خصائص الغاز الجديد وأطلق عليه اسم الهواء الدافيلوجستي. ومع ذلك، قبل بريستلي بسنتين (1772)، حصل شيله أيضًا على الأكسجين عن طريق تحلل أكسيد الزئبق وطرق أخرى. أطلق شيلي على هذا الغاز اسم الهواء الناري (Feuerluft). لم يتمكن شيلي من الإبلاغ عن اكتشافه إلا في عام 1777.

وفي عام 1775، تحدث لافوازييه أمام أكاديمية باريس للعلوم برسالة مفادها أنه نجح في الحصول على "أنقى جزء من الهواء الذي يحيط بنا"، ووصف خصائص هذا الجزء من الهواء. في البداية، أطلق لافوازييه على هذا "الهواء" اسم الإمبراطورية، الحيوي (Air Empire، Air Vital) أساس الهواء الحيوي (Base de l'air Vital). تم اكتشاف الأكسجين بشكل متزامن تقريبًا من قبل العديد من العلماء في دول مختلفةأثار الجدل حول الأولوية. كان بريستلي مثابرًا بشكل خاص في جهوده ليتم الاعتراف به كمكتشف. وفي جوهر الأمر، فإن هذه الخلافات لم تنته بعد. إن الدراسة التفصيلية لخصائص الأكسجين ودوره في عمليات الاحتراق وتكوين الأكاسيد قادت لافوازييه إلى استنتاج غير صحيح بأن هذا الغاز هو مبدأ تكوين الحمض. في عام 1779، قدم لافوازييه، وفقًا لهذا الاستنتاج، اسمًا جديدًا للأكسجين - مبدأ تكوين الحمض (principe acidifiant ou Principe oxygine). اشتق لافوازييه كلمة أوكسجين، التي تظهر بهذا الاسم المعقد، من الكلمة اليونانية - حمض و"أنا أنتج".