Az oxigén kémiai elemként szerepel a készítményben. Oxigén, általános jellemzői

Oxigén – kémiai elem, amelynek tulajdonságairól a következő néhány bekezdésben lesz szó. Térjünk át a D.I. kémiai elemeinek periódusos rendszerére. Mengyelejev. Az oxigén elem a 2. periódusban, a VI. csoportban, a fő alcsoportban található.

Azt is kijelenti, hogy az oxigén relatív atomtömege 16.

A Periodikus Rendszerben lévő oxigén sorszáma alapján könnyen meghatározható az atomjában található elektronok száma, az oxigénatom magtöltése, a protonok száma.

Az oxigén vegyértéke a legtöbb vegyületben II. Egy oxigénatom két elektronhoz kapcsolódhat és ionná alakulhat: O0 + 2ē = O−2.

Érdemes megjegyezni, hogy az oxigén a leggyakoribb elem bolygónkon. Az oxigén a víz része. A tengeri és édesvizek 89 tömeg%-a oxigénből áll. Az oxigén számos ásványban és kőzetben található. Az oxigén tömeghányada a földkéregben körülbelül 47%. A levegő körülbelül 23 tömegszázalék oxigént tartalmaz.

Az oxigén fizikai tulajdonságai

Amikor két oxigénatom kölcsönhatásba lép, egy egyszerű oxigénanyag O2 stabil molekulája képződik. Ezt az egyszerű anyagot, akárcsak az elemet, oxigénnek nevezik. Ne keverjük össze az oxigént mint elemet és az oxigént mint egyszerű anyagot!

Az oxigén fizikai tulajdonságai Színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Vízben gyakorlatilag nem oldódik (szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson az oxigén oldhatósága körülbelül 8 mg/liter víz).

Az oxigén vízben oldódik - 31 ml oxigén (0,004 tömeg%) feloldódik 1 liter vízben 20 ° C hőmérsékleten. Ez a mennyiség azonban elegendő a víztestekben élő halak légzéséhez. A gáz halmazállapotú oxigén valamivel nehezebb a levegőnél: 1 liter levegő 0°C-on és normál nyomáson 1,29 g, 1 liter oxigén tömege 1,43 g.

Erősen lehűtve az oxigén érdekes tulajdonságokat mutat. Tehát hőmérsékleten -183°С az oxigén halványkék színű átlátszó mozgékony folyadékká kondenzálódik.

Ha a folyékony oxigént még jobban lehűtjük, akkor olyan hőmérsékleten -218°С az oxigén kék kristályok formájában "lefagy". Ha a hőmérsékletet fokozatosan emeljük, akkor -218°С, a szilárd oxigén elkezd olvadni, és mikor -183°С- felforraljuk. Ezért a forráspont és a kondenzációs pont, valamint az anyagok fagyáspontja és olvadáspontja azonos.

A Dewar hajókat folyékony oxigén tárolására és szállítására használják.. A Dewar edényeket folyadékok tárolására és szállítására használják, amelyek hőmérsékletének hosszú ideig állandónak kell maradnia. A Dewar hajó feltalálója, a skót fizikus és vegyész, James Dewar nevét viseli.

A legegyszerűbb Dewar-edény egy háztartási termosz. Az edény eszköze meglehetősen egyszerű: egy nagy lombikba helyezett lombik. A lombikok közötti zárt térből a levegőt kiszívják. A lombikok falai közötti levegő hiánya miatt a folyadék a belső lombikba öntött hosszú idő nem hűl le és nem melegszik fel.

Az oxigén paramágneses anyag, vagyis folyékony és szilárd halmazállapotban mágnes vonzza.

A természetben van egy másik egyszerű anyag is, amely oxigénatomokból áll. Ez az ózon. Kémiai formulaózon O3. Az ózon az oxigénhez hasonlóan normál körülmények között gáz. Villámkisülések során ózon képződik a légkörben. A zivatar utáni frissesség jellegzetes illata az ózon illata.

Ha az ózont a laboratóriumban nyerik és jelentős mennyiséget gyűjtenek össze, akkor nagy koncentrációban az ózon éles kellemetlen szaga lesz. Az ózont a laboratóriumban speciális eszközökkel nyerik - ozonátorok. Ózonizáló- üvegcső, amelybe oxigénáramot vezetnek, és elektromos kisülés jön létre. Az elektromos kisülés az oxigént ózonná alakítja:

A színtelen oxigénnel ellentétben az ózon kék gáz. Az ózon oldhatósága vízben körülbelül 0,5 liter gáz/1 liter víz, ami jóval magasabb, mint az oxigéné. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az ózont fertőtlenítésre használják vizet inni, mivel káros hatással van a kórokozókra.

Nál nél alacsony hőmérsékletek, az ózon az oxigénhez hasonlóan viselkedik.-112°C-on ibolyaszínű folyadékká kondenzálódik, -197°C-on pedig sötétlila, majdnem fekete kristályok formájában kristályosodik ki.

Ebből arra következtethetünk, hogy ugyanazon kémiai elem atomjai különböző egyszerű anyagokat alkothatnak.

Egy kémiai elem létezésének jelensége több formájában egyszerű anyagok hívott allotrópia.

Az azonos elem által alkotott egyszerű anyagokat nevezzük allotróp módosítások

Eszközök, Az oxigén és az ózon az oxigén kémiai elem allotróp módosulatai. Bizonyítékok vannak arra, hogy ultraalacsony hőmérsékleten, folyékony vagy szilárd állapotban, az oxigén O4 és O8 molekulák formájában létezhet.

Az oxigén körforgása a természetben

Az oxigén mennyisége a légkörben állandó. Következésképpen az elhasznált oxigént folyamatosan újjal töltik fel.

A természet legfontosabb oxigénforrásai a szén-dioxid és a víz. Az oxigén elsősorban a növényekben végbemenő fotoszintézis folyamat eredményeként kerül a légkörbe, a reakcióséma szerint:

CO2 + H2O → C6H12O6 + O2.

Oxigén képződhet a Föld légkörének felső rétegeiben is: a napsugárzás hatására a vízgőz részben lebomlik oxigén képződésével.

Az oxigén fogyasztása a légzés, az üzemanyag égés, az élő szervezetekben lévő különféle anyagok oxidációja, az oxidáció során szervetlen anyagok a természetben található. A technológiai folyamatokban, például az acélolvasztásnál nagy mennyiségű oxigént használnak fel.

Az oxigén körforgása a természetben diagramként ábrázolható:

• Oxigén- a VI. csoport eleme, a fő alcsoport, a D.I. periódusos rendszerének 2 periódusa. Mengyelejev
• Az oxigén elem a természetben két allotróp módosulatot képez: oxigén O2 és ózon O3
• Azt a jelenséget, hogy egy kémiai elem több egyszerű anyag formájában létezik, allotrópiának nevezzük
• Az egyszerű anyagokat allotróp módosulásoknak nevezzük
• Az oxigén és az ózon eltérő fizikai tulajdonságok
• Oxigén- színtelen, szagtalan, íztelen gáz, vízben gyakorlatilag nem oldódik, -183 °C hőmérsékleten halványkék folyadékká kondenzálódik. -218°C-on kék kristályok formájában kristályosodik
• Ózon- kék gáz éles rossz szag. Vízben jól feloldjuk. -112°C-on ibolyaszínű folyadékká kondenzálódik, sötétlila, majdnem fekete kristályokká kristályosodik, -197°C-on
• A folyékony oxigént, ózont és egyéb gázokat Dewar-lombikban tárolják

Terv:

A felfedezés története

A név eredete

A természetben lenni

Nyugta

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

Alkalmazás

10. Izotópok

Oxigén

Oxigén- a 16. csoport eleme (az elavult besorolás szerint - a VI. csoport fő alcsoportja), DI Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerének második periódusa, 8-as rendszámmal. O szimbólummal (lat. Oxygenium). Az oxigén egy reaktív nemfém, és a kalkogéncsoport legkönnyebb eleme. egyszerű anyag oxigén(CAS szám: 7782-44-7) normál körülmények között - szín-, íz- és szagtalan gáz, melynek molekulája két oxigénatomból áll (O 2 képlet), ezért dioxigénnek is nevezik.A folyékony oxigénnek van egy világoskék, a szilárd anyag pedig világoskék kristályok.

Vannak más allotróp oxigénformák is, például az ózon (CAS-szám: 10028-15-6) - normál körülmények között specifikus szagú kék gáz, amelynek molekulája három oxigénatomból áll (O 3 képlet).

A felfedezés története

Hivatalosan úgy tartják, hogy az oxigént Joseph Priestley angol kémikus fedezte fel 1774. augusztus 1-jén a higany-oxid lebontásával egy hermetikusan lezárt edényben (Priestley egy erős lencse segítségével erre a vegyületre irányította a napsugarakat).

Priestley azonban kezdetben nem vette észre, hogy egy új egyszerű anyagot fedezett fel, azt hitte, hogy izolálta a levegő egyik alkotórészét (és ezt a gázt "deflogisztikus levegőnek" nevezte). Priestley beszámolt felfedezéséről a kiváló francia kémikusnak, Antoine Lavoisier-nek. 1775-ben A. Lavoisier megállapította, hogy az oxigén a levegő és a savak szerves része, és számos anyagban megtalálható.

Néhány évvel korábban (1771-ben) a svéd kémikus, Carl Scheele oxigénhez jutott. A salétromot kénsavval kalcinálta, majd a keletkező nitrogén-oxidot elbontotta. Scheele ezt a gázt "tüzes levegőnek" nevezte, és felfedezését egy 1777-ben megjelent könyvben írta le (pont azért, mert a könyv később jelent meg, mint ahogy Priestley bejelentette felfedezését, ez utóbbit tekintik az oxigén felfedezőjének). Scheele Lavoisier-nek is beszámolt tapasztalatairól.

Az oxigén felfedezésének fontos szakasza Pierre Bayen francia kémikus munkája volt, aki a higany oxidációjáról és oxidjának ezt követő lebontásáról publikált munkát.

Végül A. Lavoisier Priestley és Scheele információi alapján végre rájött a keletkező gáz természetére. Munkássága nagy jelentőségű volt, mert ennek köszönhetően megdőlt az akkoriban uralkodó, a kémia fejlődését akadályozó flogisztonelmélet. Lavoisier kísérletet végzett különféle anyagok égésével kapcsolatban, és megcáfolta a flogiszton elméletét az elégetett elemek tömegére vonatkozó eredmények közzétételével. A hamu tömege meghaladta az elem kezdeti tömegét, ami jogot adott Lavoisier-nek arra, hogy azt állítsa, hogy az égés során az anyag kémiai reakciója (oxidációja) megy végbe, ezzel összefüggésben megnő az eredeti anyag tömege, ami cáfolja a a flogiszton elmélete.

Így az oxigén felfedezésének érdemében valójában Priestley, Scheele és Lavoisier osztozik.

A név eredete

Az oxigén szó (elnevezése: eleje XIX századi még „savasság”), megjelenése az orosz nyelvben bizonyos mértékig M. V. Lomonoszovnak köszönhető, aki más neologizmusokkal együtt bevezette a „sav” szót is; így az "oxigén" szó az "oxigén" (francia oxygène) kifejezés pauszpapírja volt, amelyet A. Lavoisier javasolt (a görög ὀξύς - "savanyú" és γεννάω - "szülök" szóból) amelynek fordítása „sav létrehozása”, amely eredeti jelentéséhez kapcsolódik - „sav”, amely korábban a modern nemzetközi nómenklatúra szerint oxidoknak nevezett anyagokat jelentett.

A természetben lenni

Az oxigén a leggyakoribb elem a Földön, részesedése (különböző vegyületek, főleg szilikátok részeként) a szilárd földkéreg tömegének körülbelül 47,4%-át teszi ki. A tengeri és édesvizek hatalmas mennyiségű kötött oxigént tartalmaznak - 88,8% (tömeg), a légkörben a szabad oxigén tartalma 20,95 térfogat% és 23,12 tömeg%. A földkéreg több mint 1500 vegyülete tartalmaz oxigént.

Az oxigén számos szerves anyag alkotóeleme, és minden élő sejtben jelen van. Ami az atomok számát illeti az élő sejtekben, ez körülbelül 25%, a tömegrész tekintetében körülbelül 65%.

Nyugta

Jelenleg az iparban az oxigént a levegőből nyerik. Az oxigén előállításának fő ipari módszere a kriogén desztilláció. A membrántechnológián alapuló oxigénüzemek az iparban is jól ismertek és sikeresen alkalmazzák.

A laboratóriumokban ipari oxigént használnak, amelyet acélhengerekben szállítanak körülbelül 15 MPa nyomáson.

Kis mennyiségű oxigén nyerhető kálium-permanganát KMnO 4 hevítésével:

A hidrogén-peroxid H 2 O 2 katalitikus lebontásának reakcióját mangán (IV) oxid jelenlétében is alkalmazzák:

Oxigén nyerhető a kálium-klorát (bertolet-só) KClO 3 katalitikus lebontásával:

Az oxigén előállítására szolgáló laboratóriumi módszerek közé tartozik a lúgok vizes oldatainak elektrolízise, ​​valamint a higany(II)-oxid lebontása (t = 100 ° C-on):

A tengeralattjárókon általában az ember által kilélegzett nátrium-peroxid és szén-dioxid reakciójával nyerik:

Fizikai tulajdonságok

Az óceánokban az oldott O 2 tartalma nagyobb hideg víz, és kevésbé - melegben.

Normál körülmények között az oxigén színtelen, íztelen és szagtalan gáz.

1 liter tömege 1,429 g, a levegőnél valamivel nehezebb. Kissé oldódik vízben (4,9 ml/100 g 0 °C-on, 2,09 ml/100 g 50 °C-on) és alkoholban (2,78 ml/100 g 25 °C-on). Jól oldódik olvadt ezüstben (22 térfogat O 2 1 térfogat Ag-ban 961 °C-on). Atomközi távolság - 0,12074 nm. Ez paramágneses.

Ha a gáznemű oxigént hevítjük, annak reverzibilis disszociációja atomokra megy végbe: 2000 °C-on - 0,03%, 2600 °C-on - 1%, 4000 °C-on - 59%, 6000 °C-on - 99,5%.

A folyékony oxigén (forráspontja –182,98 °C) halványkék folyadék.

O 2 fázisdiagram

Szilárd oxigén (olvadáspont -218,35 °C) - kék kristályok. Hat kristályos fázis ismert, amelyek közül három létezik 1 atm nyomáson:

α-O 2 - 23,65 K alatti hőmérsékleten létezik; élénkkék kristályok a monoklin rendszerbe tartoznak, sejtparaméterek a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°.

β-O 2 - a 23,65-43,65 K közötti hőmérséklet-tartományban létezik; halványkék kristályok (növekvő nyomás hatására a szín rózsaszínűvé válik) romboéderes rácsos, sejtparaméterek a=4,21 Å, α=46,25°.

γ-O 2 - 43,65-54,21 K hőmérsékleten létezik; a halványkék kristályok köbös szimmetriájúak, a rácsperiódus a=6,83 Å.

Nagy nyomáson további három fázis képződik:

δ-O 2 hőmérséklet-tartomány 20-240 K és nyomás 6-8 GPa, narancssárga kristályok;

ε-O 4 nyomás 10-96 GPa, kristály színe sötétvöröstől feketéig, monoklin rendszer;

ζ-O n nyomás több mint 96 GPa, fémes állapot jellegzetes fémes fényű, alacsony hőmérsékleten szupravezető állapotba megy át.

Kémiai tulajdonságok

Erős oxidálószer, szinte minden elemmel kölcsönhatásba lép, oxidokat képezve. Az oxidációs állapot -2. Az oxidációs reakció általában a hő felszabadulásával megy végbe, és a hőmérséklet emelkedésével felgyorsul (lásd Égés). Példa szobahőmérsékleten végbemenő reakciókra:

Oxidálja azokat a vegyületeket, amelyek nem-maximális oxidációs állapotú elemeket tartalmaznak:

Oxidálja a legtöbb szerves vegyületet:

Bizonyos körülmények között lehetséges egy szerves vegyület enyhe oxidációja:

Az oxigén közvetlenül (normál körülmények között, hevítéskor és/vagy katalizátorok jelenlétében) reagál minden egyszerű anyaggal, kivéve az Au-t és az inert gázokat (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); a halogénekkel való reakciók elektromos kisülés vagy ultraibolya sugárzás hatására lépnek fel. Az arany oxidjait és a nehéz közömbös gázokat (Xe, Rn) közvetetten nyertük. Az oxigén és más elemekkel alkotott összes kételemű vegyületében az oxigén oxidálószer szerepet játszik, kivéve a fluort tartalmazó vegyületeket.

Az oxigén peroxidokat képez, amelyekben az oxigénatom oxidációs állapota formálisan -1.

Például peroxidokat alkálifémek oxigénben való elégetésével állítanak elő:

Néhány oxid elnyeli az oxigént:

Az A. N. Bach és K. O. Engler által kidolgozott égéselmélet szerint az oxidáció két szakaszban megy végbe, közbenső peroxidvegyület képződésével. Ez az intermedier vegyület izolálható például, ha égő hidrogén lángját jéggel hűtjük, vízzel együtt hidrogén-peroxid képződik:

A szuperoxidokban az oxigén formálisan -½ oxidációs állapotú, azaz két oxigénatomonként egy elektron (az O -2 ion). A peroxidok és az oxigén kölcsönhatása révén, megemelt nyomáson és hőmérsékleten:

A kálium-K, a rubídium Rb és a cézium-Cs oxigénnel reagálva szuperoxidokat képeznek:

Az O 2 + dioxigenil-ionban az oxigén formálisan +½ oxidációs állapotú. A reakció alapján:

Oxigén-fluoridok

Az oxigén-difluoridot, OF 2 oxigénoxidációs állapota +2, fluor lúgos oldaton való átvezetésével nyerik:

Az oxigén-monofluorid (dioxidifluorid), O 2 F 2 instabil, az oxigén oxidációs állapota +1. Fluor és oxigén keverékéből nyert izzítókisülésben –196 °C hőmérsékleten:

Fluor és oxigén keverékén bizonyos nyomáson és hőmérsékleten izzító kisülést átvezetve magasabb oxigénfluoridok O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 és O 6 F 2 keverékeit kapjuk.

A kvantummechanikai számítások az OF 3 + trifluorhidroxóniumion stabil létezését jósolják. Ha ez az ion valóban létezik, akkor az oxigén oxidációs állapota +4 lesz.

Az oxigén támogatja a légzési, égési és bomlási folyamatokat.

Szabad formájában az elem két allotróp módosulatban létezik: O 2 és O 3 (ózon). Pierre Curie és Maria Sklodowska-Curie 1899-ben megállapította, hogy az ionizáló sugárzás hatására az O 2 O 3 -dá alakul.

Alkalmazás

Az oxigén széles körű ipari felhasználása a 20. század közepén kezdődött, miután feltalálták a turbóexpandereket - a folyékony levegő cseppfolyósítására és leválasztására szolgáló eszközöket.

BAN BENkohászat

Az acélgyártás vagy a matt feldolgozás konverteres módszere az oxigén felhasználásához kapcsolódik. Sok kohászati ​​egységben a tüzelőanyag hatékonyabb elégetéséhez levegő helyett oxigén-levegő keveréket használnak az égőkben.

Fémek hegesztése és vágása

A kék hengerekben lévő oxigént széles körben használják fémek lángvágására és hegesztésére.

Rakéta üzemanyag

A folyékony oxigént, a hidrogén-peroxidot, a salétromsavat és más oxigénben gazdag vegyületeket rakétaüzemanyagként használják oxidálószerként. A folyékony oxigén és a folyékony ózon keveréke az egyik legerősebb rakéta-üzemanyag-oxidálószer (a hidrogén-ózon keverék fajlagos impulzusa meghaladja a hidrogén-fluor és hidrogén-oxigén-fluorid pár fajlagos impulzusát).

BAN BENgyógyszer

Az orvosi oxigént kék nagynyomású fémgázpalackokban (sűrített vagy cseppfolyósított gázokhoz) tárolják, különböző űrtartalommal 1,2-10,0 liter nyomás alatt 15 MPa (150 atm) nyomásig, és légzési gázkeverékek dúsítására használják érzéstelenítő berendezésekben. légzési elégtelenség, bronchiális asztma rohamának enyhítésére, bármilyen eredetű hipoxia megszüntetésére, dekompressziós betegséggel, gasztrointesztinális traktus patológiáinak kezelésére oxigén koktélok formájában. Egyéni használatra a palackokból származó orvosi oxigént speciális gumírozott tartályokkal - oxigénpárnákkal - töltik fel. Oxigén vagy oxigén-levegő keverék egy vagy két áldozat egyidejű ellátására a terepen vagy a kórházban különféle típusú és változatú oxigéninhalátorokat használnak. Az oxigéninhalátor előnye a gázelegy kondenzátor-párásítója, amely a kilélegzett levegő nedvességét használja fel. A hengerben maradó oxigén mennyiségének literben való kiszámításához a hengerben lévő nyomást atmoszférában (a reduktor nyomásmérője szerint) általában meg kell szorozni a literben megadott hengerűrtartalommal. Például egy 2 literes hengerben a nyomásmérő 100 atm oxigénnyomást mutat. Az oxigén térfogata ebben az esetben 100 × 2 = 200 liter.

BAN BENÉlelmiszeripar

Az élelmiszeriparban az oxigént E948 élelmiszer-adalékanyagként, hajtóanyagként és csomagológázként tartják nyilván.

BAN BENvegyipar

BAN BEN vegyipar az oxigént számos szintézisben oxidálószerként használják, például szénhidrogének oxigéntartalmú vegyületekké (alkoholok, aldehidek, savak), ammónia nitrogén-oxidokká történő oxidációja a salétromsav előállításában. Az oxidáció során kialakuló magas hőmérséklet miatt az utóbbiakat gyakran égési üzemmódban végzik.

BAN BENmezőgazdaság

Üvegházakban, oxigén koktélok készítésére, állatok súlygyarapítására, haltenyésztésben a vízi környezet oxigénnel való dúsítására.

Az oxigén biológiai szerepe

Sürgősségi oxigénellátás egy bomba óvóhelyen

A legtöbb élőlény (aerob) a levegőből lélegez be oxigént. Az oxigént széles körben használják az orvostudományban. Szív- és érrendszeri megbetegedések esetén az anyagcsere-folyamatok javítása érdekében oxigénhabot („oxigén-koktélt”) juttatnak a gyomorba. A szubkután oxigén beadását trofikus fekélyek, elefántiasis, gangréna és más súlyos betegségek esetén alkalmazzák. A mesterséges ózondúsítást a levegő fertőtlenítésére és szagtalanítására, valamint az ivóvíz tisztítására használják. Az oxigén 15 O radioaktív izotópját a véráramlás sebességének, a tüdőszellőztetésnek a vizsgálatára használják.

Mérgező oxigén származékok

Egyes oxigénszármazékok (úgynevezett reaktív oxigénfajták), mint például a szingulett oxigén, a hidrogén-peroxid, a szuperoxid, az ózon és a hidroxilgyök, rendkívül mérgező termékek. Az oxigén aktiválásának vagy részleges redukciójának folyamatában keletkeznek. Az emberi és állati szervezet sejtjeiben, szöveteiben szuperoxid (szuperoxidgyök), hidrogén-peroxid és hidroxilgyök képződhet és oxidatív stresszt okoz.

izotópok

Az oxigénnek három stabil izotópja van: 16 O, 17 O és 18 O, amelyek átlagos tartalma a Föld összes oxigénatomjának 99,759%-a, 0,037%-a és 0,204%-a. Közülük a legkönnyebb, a 16 O éles túlsúlya az izotópok keverékében annak köszönhető, hogy a 16 O atom magja 8 protonból és 8 neutronból áll (kettős mágikus atommag töltött neutron- és protonhéjjal). És az ilyen magoknak, amint az az atommag szerkezetének elméletéből következik, különleges stabilitásuk van.

Ismeretesek a 12 O-tól 24 O-ig terjedő tömegszámú radioaktív oxigénizotópok is.Minden radioaktív oxigén izotóp felezési ideje rövid, ezek közül a leghosszabb élettartamú a 15 O, felezési ideje ~120 s. A legrövidebb életű 12 O izotóp felezési ideje 5,8·10 −22 s.

Az oxigén az elavult rövid változat VI. főcsoportjának második periódusában található periódusos táblázat. Az új számozási szabványok szerint ez a 16. csoport. A megfelelő döntést az IUPAC hozta meg 1988-ban. Az oxigén mint egyszerű anyag képlete az O 2 . Vegye figyelembe főbb tulajdonságait, szerepét a természetben és a gazdaságban. Kezdjük az egész csoport jellemzőivel periodikus rendszer oxigén vezetésével. Az elem különbözik a rokon kalkogénektől, a víz pedig a hidrogéntől, a szeléntől és a tellúrtól. Magyarázat mindenkinek megkülönböztető tulajdonságok csak az atom szerkezetének és tulajdonságainak megismerésével lehet megtalálni.

A kalogének az oxigénnel rokon elemek.

A hasonló tulajdonságú atomok egy csoportot alkotnak a periódusos rendszerben. Az oxigén a kalkogéncsalád élén áll, de számos tulajdonságban különbözik tőlük.

A csoport ősének, az oxigénnek az atomtömege 16 amu. m) A hidrogénnel és fémekkel képződő kalkogének szokásos oxidációs állapotukat mutatják: -2. Például a víz (H 2 O) összetételében az oxigén oxidációs száma -2.

A kalogének tipikus hidrogénvegyületeinek összetétele a következő általános képletnek felel meg: H 2 R. Amikor ezek az anyagok feloldódnak, savak keletkeznek. Csak az oxigén hidrogénvegyülete - a víz - rendelkezik különleges tulajdonságokkal. A tudósok szerint ez a szokatlan anyag egyszerre nagyon gyenge sav és nagyon gyenge bázis.

A kén, a szelén és a tellúr tipikus pozitív oxidációs állapotú (+4, +6) az oxigénnel és más nagy elektronegativitású (EO) nemfémekkel rendelkező vegyületekben. A kalkogén-oxidok összetétele a következő általános képleteket tükrözi: RO 2 , RO 3 . A megfelelő savak összetétele: H 2 RO 3 , H 2 RO 4 .

Az elemek egyszerű anyagoknak felelnek meg: oxigén, kén, szelén, tellúr és polónium. Az első három képviselő nem fémes tulajdonságokat mutat. Az oxigén képlete O 2. Ugyanennek az elemnek az allotróp módosulata az ózon (O 3). Mindkét módosítás gáz. A kén és a szelén szilárd nemfémek. A tellúr egy metalloid anyag, elektromos áram vezető, a polónium egy fém.

Az oxigén a leggyakoribb elem

Azt már tudjuk, hogy ugyanannak a kémiai elemnek egy másik fajtája is létezik egyszerű anyag formájában. Ez az ózon, egy gáz, amely a földfelszíntől körülbelül 30 km-es magasságban réteget képez, amelyet gyakran ózonrétegnek neveznek. A kötött oxigén megtalálható a vízmolekulákban, számos kőzet és ásványi anyag, szerves vegyület összetételében.

Az oxigénatom szerkezete

Mengyelejev periódusos táblázata teljes információt tartalmaz az oxigénről:

1. Az elem sorszáma 8.
2. Magtöltés - +8.
3. Az elektronok teljes száma 8.
4. Az oxigén elektronikus képlete: 1s 2 2s 2 2p 4.

A természetben három olyan stabil izotóp létezik, amelyek sorozatszáma azonos a periódusos rendszerben, a protonok és az elektronok összetétele azonos, de eltérő szám neutronok. Az izotópokat ugyanaz a szimbólum jelöli - O. Összehasonlításképpen bemutatunk egy diagramot, amely három oxigénizotóp összetételét tükrözi:

Az oxigén tulajdonságai - kémiai elem

Az atom 2p alszintjén két párosítatlan elektron található, ez magyarázza a -2 és +2 oxidációs állapotok megjelenését. A két páros elektront nem lehet szétválasztani, hogy az oxidációs állapotot +4-re növeljük, mint a kén és más kalkogén esetében. Ennek oka az ingyenes alszint hiánya. Ezért a vegyületekben az oxigén kémiai elem vegyértéke és oxidációs állapota nem egyenlő a periódusos rendszer (6) rövid változatában szereplő csoportszámmal. Szokásos oxidációs száma -2.

Csak a fluort tartalmazó vegyületekben mutat pozitív +2 oxidációs állapotot az oxigén, ami nem jellemző rá. Két erős nemfém EO értéke eltérő: EO(O) = 3,5; EO (F) = 4. Mint elektronegatívabb kémiai elem, a fluor erősebben tartja az elektronjait, és vonzza a vegyértékrészecskéket az oxigénatomokhoz. Ezért a fluorral való reakcióban az oxigén redukálószer, elektronokat ad át.

Az oxigén egy egyszerű anyag

D. Priestley angol kutató 1774-ben a kísérletek során gázt bocsátott ki a higany-oxid bomlása során. Két évvel korábban K. Scheele ugyanezt az anyagot tiszta formájában szerezte be. Csak néhány évvel később A. Lavoisier francia kémikus megállapította, hogy milyen gáz a levegő része, és megvizsgálta a tulajdonságait. Az oxigén kémiai képlete O 2 . Az anyag összetételének nyilvántartásában tükrözzük a nempoláris kovalens kötés - O::O - kialakulásában részt vevő elektronokat. Helyettesítsünk minden kötő elektronpárt egy egyenesre: O=O. Ez az oxigénképlet világosan mutatja, hogy a molekulában lévő atomok két közös elektronpár között kapcsolódnak össze.

Végezzünk el egyszerű számításokat, és határozzuk meg, mekkora az oxigén relatív molekulatömege: Mr (O 2) \u003d Ar (O) x 2 \u003d 16 x 2 \u003d 32. Összehasonlításképpen: Mr (levegő) \u003d 29. Az oxigén képlete különbözik egy oxigénatomtól. Ez azt jelenti, hogy Mr (O 3) \u003d Ar (O) x 3 \u003d 48. Az ózon másfélszer nehezebb, mint az oxigén.

Fizikai tulajdonságok

Az oxigén színtelen, íztelen és szagtalan gáz (normál hőmérsékleten és légköri nyomáson). Az anyag valamivel nehezebb a levegőnél; vízben oldódik, de kis mennyiségben. Az oxigén olvadáspontja negatív és -218,3 °C. Az a pont, ahol a folyékony oxigén visszaváltozik gáznemű oxigénné, a forráspontja. Az O 2 molekulák esetében ennek a fizikai mennyiségnek az értéke eléri a -182,96 °C-ot. Folyékony és szilárd állapotban az oxigén világoskék színt kap.

Oxigén beszerzése a laboratóriumban

Melegítéskor oxigéntartalmú anyagok, például kálium-permanganát színtelen gáz szabadul fel, amelyet lombikban vagy kémcsőben lehet összegyűjteni. Ha egy világító fáklyát tiszta oxigénbe viszel, az erősebben ég, mint a levegőben. Két másik laboratóriumi módszer oxigénszerzésre a hidrogén-peroxid és a kálium-klorát (berthollet-só) lebontása. Tekintsük a hőbontáshoz használt eszköz sémáját.

Kémcsőbe vagy gömblombikba öntsünk egy kevés berthollet sót, zárjuk le gázkivezető csővel ellátott dugóval. Ellenkező végét (víz alá) a fejjel lefelé fordított lombik felé kell irányítani. A nyakat le kell engedni egy széles pohárba vagy vízzel töltött kristályosítóba. Amikor a Berthollet-sót tartalmazó kémcsövet felmelegítik, oxigén szabadul fel. A gázkivezető csövön keresztül belép a lombikba, kiszorítva belőle a vizet. Amikor a lombikot megtöltjük gázzal, víz alá zárjuk egy dugóval, és megfordítjuk. Az ebben a laboratóriumi kísérletben kapott oxigén felhasználható egy egyszerű anyag kémiai tulajdonságainak tanulmányozására.

Égés

Ha a laboratórium oxigénben éget anyagokat, akkor ismernie kell és be kell tartania a tűzvédelmi szabályokat. A hidrogén a levegőben azonnal ég, oxigénnel 2:1 arányban keverve robbanásveszélyes. Az anyagok égése a tiszta oxigénben sokkal intenzívebb, mint a levegőben. Ezt a jelenséget a levegő összetétele magyarázza. Az oxigén a légkörben valamivel több, mint 1/5 része (21%). Az égés az anyagok oxigénnel való reakciója, melynek eredményeként különféle termékek képződnek, elsősorban fémek és nemfémek oxidjai. Az O 2 éghető anyagokkal alkotott keverékei gyúlékonyak, ráadásul a keletkező vegyületek mérgezőek is lehetnek.

Egy közönséges gyertya (vagy gyufa) elégetése szén-dioxid képződéssel jár. A következő tapasztalat otthon is elvégezhető. Ha egy anyagot éget el egy üvegedény vagy egy nagy üveg alatt, akkor az égés leáll, amint az összes oxigén elfogy. A nitrogén nem támogatja a légzést és az égést. A szén-dioxid, az oxidáció terméke, már nem reagál oxigénnel. Az átlátszó lehetővé teszi a gyertya megégése utáni jelenlétének észlelését. Ha az égéstermékeket kalcium-hidroxidon vezetik át, az oldat zavarossá válik. Kémiai reakció megy végbe a mészvíz és a szén-dioxid között, ami oldhatatlan kalcium-karbonátot eredményez.

Oxigén előállítása ipari méretekben

A legolcsóbb eljárás, amely levegőmentes O 2 molekulákat eredményez, nem jár kémiai reakciókkal. Az iparban mondjuk a kohászati ​​üzemekben a levegő alacsony hőmérsékleten ill magas nyomású felenged. A légkör legfontosabb összetevői, mint a nitrogén és az oxigén, különböző hőmérsékleteken forrnak. Válasszuk szét a levegőkeveréket, miközben fokozatosan normál hőmérsékletre melegítjük. Először nitrogén molekulák szabadulnak fel, majd oxigén. Az elválasztási módszer az egyszerű anyagok eltérő fizikai tulajdonságain alapul. Az oxigén egyszerű anyagának képlete ugyanaz, mint a levegő hűtése és cseppfolyósítása előtt - O 2.

Egyes elektrolízises reakciók eredményeként oxigén is felszabadul, az a megfelelő elektródán gyűlik össze. Gázra nagy mennyiségben van szükségük az ipari és építőipari vállalkozásoknak. Az oxigén iránti igény folyamatosan növekszik, különösen a vegyiparban. A keletkező gázt ipari és gyógyászati ​​célokra jelöléssel ellátott acélpalackokban tárolják. Az oxigénes tartályokat kékre vagy kékre festik, hogy megkülönböztessék őket más cseppfolyósított gázoktól - nitrogéntől, metántól, ammóniától.

Kémiai számítások az O 2 molekulákat érintő reakciók képlete és egyenletei szerint

Az oxigén moláris tömegének számértéke egybeesik egy másik értékkel - a relatív molekulatömeggel. Csak az első esetben vannak mértékegységek. Röviden, az oxigén anyagának képletét és moláris tömegét a következőképpen kell felírni: M (O 2) \u003d 32 g / mol. Normál körülmények között bármely gáz mólja 22,4 liter térfogatnak felel meg. Ez azt jelenti, hogy 1 mol O 2 22,4 liter anyag, 2 mol O 2 44,8 liter. Az oxigén és a hidrogén reakcióegyenlete alapján látható, hogy 2 mol hidrogén és 1 mol oxigén lép kölcsönhatásba:

Ha 1 mol hidrogén vesz részt a reakcióban, akkor az oxigén térfogata 0,5 mol lesz. 22,4 l / mol \u003d 11,2 l.

Az O 2 molekulák szerepe a természetben és az emberi életben

Az oxigént a Föld élőlényei fogyasztják, és több mint 3 milliárd éve vesz részt az anyag körforgásában. Ez a légzés és az anyagcsere fő anyaga, segítségével a molekulák lebomlanak. tápanyagok, szintetizálódik a szervezetek számára szükséges energia. A Földön folyamatosan fogyasztják az oxigént, de tartalékait fotoszintézis útján pótolják. K. Timirjazev orosz tudós úgy vélte, hogy ennek a folyamatnak köszönhetően még mindig létezik élet bolygónkon.

Az oxigén szerepe a természetben és a gazdaságban nagy:

• az élő szervezetek légzési folyamatában felszívódnak;
• részt vesz a növények fotoszintézis-reakcióiban;
• szerves molekulák része;
• a bomlási, fermentációs, rozsdásodási folyamatok oxigén részvételével zajlanak, amely oxidálószerként működik;
• a szerves szintézis értékes termékeinek előállítására használják.

A hengerekben lévő cseppfolyósított oxigént fémek vágására és hegesztésére használják magas hőmérsékletek. Ezeket a folyamatokat gépgyártó üzemekben, szállítási és építőipari vállalkozásoknál végzik. A víz alatti, föld alatti, nagy magasságban, vákuumban végzett munka elvégzéséhez az embereknek O 2 molekulákra is szükségük van. a gyógyászatban a betegek által belélegzett levegő összetételének gazdagítására használják. Az orvosi célú gáz a szennyeződések és szagok szinte teljes hiányában különbözik a műszaki gáztól.

Az oxigén az ideális oxidálószer

Az oxigénvegyületek a periódusos rendszer összes kémiai elemével ismertek, kivéve a nemesgázok családjának első képviselőit. Sok anyag közvetlenül reagál O atomokkal, kivéve a halogéneket, az aranyat és a platinát. Nagy jelentőségűek az oxigénnel kapcsolatos jelenségek, amelyek fény- és hőkibocsátással járnak. Az ilyen folyamatokat széles körben alkalmazzák a mindennapi életben és az iparban. A kohászatban az ércek oxigénnel való kölcsönhatását pörkölésnek nevezik. Az előzúzott ércet oxigénnel dúsított levegővel keverik össze. Magas hőmérsékleten a fémek szulfidokból egyszerű anyagokká redukálódnak. Így nyerik a vasat és néhány színesfémet. A tiszta oxigén jelenléte növeli a sebességet technológiai folyamatok a kémia, technológia és kohászat különböző ágaiban.

Az ipari termelés számos területének fejlődését ösztönözte egy olcsó módszer megjelenése az oxigén levegőből történő kinyerésére alacsony hőmérsékleten történő komponensekre való szétválasztással. A kémikusok az O 2 molekulákat és az O atomokat ideális oxidálószernek tartják. Ezek természetes anyagok, folyamatosan megújulnak a természetben, nem szennyeznek környezet. Kívül, kémiai reakciók oxigén részvételével leggyakrabban egy másik természetes és biztonságos termék - víz - szintézisével végződik. Az O 2 szerepe a mérgező ipari hulladékok semlegesítésében, a víz szennyezéstől való megtisztításában nagy. Az oxigén mellett annak allotróp módosulatát, az ózont használják fertőtlenítésre. Ennek az egyszerű anyagnak magas oxidációs aktivitása van. Amikor a vizet ózonizálják, a szennyező anyagok lebomlanak. Az ózon a kórokozó mikroflórára is káros hatással van.

Bevezetés

Minden nap beszívjuk a szükséges levegőt. Gondolkoztál már azon, hogy miből, pontosabban milyen anyagokból áll a levegő? Leginkább nitrogént (78%) tartalmaz, ezt követi az oxigén (21%) és az inert gázok (1%). Bár az oxigén nem alkotja a levegő legalapvetőbb részét, enélkül a légkör lakhatatlan lenne. Neki köszönhetően létezik élet a Földön, mert a nitrogén együtt és külön-külön is káros az emberre. Nézzük az oxigén tulajdonságait.

Az oxigén fizikai tulajdonságai

A levegőben az oxigén egyszerűen nem megkülönböztethető, mivel normál körülmények között íz, szín és szag nélküli gáz. De az oxigén mesterségesen átvihető más aggregációs állapotokba. Tehát -183 o C-on folyékony lesz, és -219 o C-on megkeményedik. De szilárd és folyékony oxigént csak az ember kaphat, és a természetben csak gáz halmazállapotban létezik. így néz ki (fotó). És kemény, mint a jég.

Az oxigén fizikai tulajdonságai egy egyszerű anyag molekulájának szerkezetét is jelentik. Az oxigénatomok két ilyen anyagot képeznek: oxigént (O 2) és ózont (O 3). Az alábbiakban egy oxigénmolekula modelljét mutatjuk be.

Oxigén. Kémiai tulajdonságok

Az első dolog, amivel egy elem kémiai jellemzője kezdődik, az a helyzete D. I. Mengyelejev periodikus rendszerében. Tehát az oxigén a fő alcsoport 6. csoportjának 2. periódusában található a 8-as számon. Atomtömege 16 amu, nemfém.

A szervetlen kémiában más elemekkel alkotott bináris vegyületeit külön oxidokká egyesítették. Az oxigén kémiai vegyületeket képezhet fémekkel és nemfémekkel egyaránt.

Beszéljünk arról, hogy beszerezzük a laboratóriumokba.

Kémiai úton oxigén állítható elő kálium-permanganát, hidrogén-peroxid, berthollet só, aktív fém-nitrátok és nehézfém-oxidok lebontásával. Tekintsük az egyes módszerek reakcióegyenleteit.

1. Víz elektrolízis:

H 2 O 2 \u003d H 2 O + O 2

5. Nehézfém-oxidok (pl. higany-oxid) lebontása:

2HgO \u003d 2Hg + O 2

6. Aktív fémek nitrátjainak lebontása (például nátrium-nitrát):

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

Oxigén alkalmazása

TÓL TŐL kémiai tulajdonságok végeztünk. Itt az ideje, hogy beszéljünk az oxigén felhasználásáról az emberi életben. Elektromos és hőerőművek tüzelőanyag elégetéséhez szükséges. Öntöttvasból és fémhulladékból acél előállítására, fém hegesztésére és vágására használják. Oxigén szükséges a tűzoltók maszkjaihoz, búvárpalackjaihoz, felhasználják a vas- és színesfémkohászatban, sőt a robbanóanyag-gyártásban is. Az élelmiszeriparban is az oxigén ún táplálék kiegészítő E948. Úgy tűnik, nincs olyan iparág, ahol ne használnák, de az orvostudományban ez játssza a legfontosabb szerepet. Ott "orvosi oxigénnek" hívják. Annak érdekében, hogy az oxigén használható legyen, elősűrítik. Az oxigén fizikai tulajdonságai hozzájárulnak ahhoz, hogy összenyomható. Ebben a formában ezekhez hasonló hengerekben tárolják.

Használják újraélesztésben és műtétekben a beteg beteg szervezetében az életfolyamatok fenntartására, valamint bizonyos betegségek kezelésében: dekompresszió, a gyomor-bél traktus patológiái. Segítségével az orvosok nap mint nap sok életet mentenek meg. Az oxigén kémiai és fizikai tulajdonságai hozzájárulnak széleskörű használatához.

OXYGEN (latin Oxygenium), O, rövid forma VI. csoport kémiai elem (16. csoport hosszú alak) a periódusos rendszer kalkogénekre utal; atomszáma 8, atomtömege 15,9994. A természetes oxigén három izotópból áll: 16 O (99,757%), 17 O (0,038%) és 18 O (0,205%). A legkönnyebb 16 O izotóp túlsúlya a keverékben annak köszönhető, hogy a 16 O atom magja 8 protonból és 8 neutronból áll. egyenlő számú protonok és neutronok határozzák meg az atommagban való megkötésük nagy energiáját és a 16 O atommag legnagyobb stabilitását a többihez képest. A 12-26 tömegszámú radioizotópokat mesterségesen állítják elő.

Történeti hivatkozás. Az oxigént 1774-ben egymástól függetlenül K. Scheele (kálium-nitrátok KNO 3 és nátrium NaNO 3, mangán-dioxid MnO 2 és más anyagok égetésével) és J. Priestley (ólom-tetroxid Pb 3 O 4 és higany-oxid HgO hevítésével) nyerték. Később, amikor kiderült, hogy az oxigén a savak része, A. Lavoisier javasolta az oxygène nevet (a görög όχύς - savanyú és γεννάω - szülök, innen ered. Orosz név"oxigén").

eloszlás a természetben. Az oxigén a leggyakoribb kémiai elem a Földön: a kémiailag kötött oxigén tartalma a hidroszférában 85,82% (főleg víz formájában), a földkéregben - 49 tömeg%. Több mint 1400 ásványi anyag ismeretes, amelyek oxigént tartalmaznak. Ezek között az ásványi anyagok dominálnak. sók alkotják oxigéntartalmú savak (legfontosabb osztályai a természetes karbonátok, természetes szilikátok, természetes szulfátok, természetes foszfátok), és ezeken alapuló kőzetek (pl. mészkő, márvány), valamint különféle természetes oxidok, természetes hidroxidok, ill. sziklák(például bazalt). A molekuláris oxigén a föld légkörének 20,95 térfogat%-át (23,10 tömeg%-át) teszi ki. A légköri oxigén biológiai eredetű, és a fotoszintézis során vízből és szén-dioxidból származó klorofillt tartalmazó zöld növényekben képződik. A növények által felszabaduló oxigén mennyisége kompenzálja a bomlási, égési és légzési folyamatok során elfogyasztott oxigén mennyiségét.

Az oxigén – egy biogén elem – a természetes szerves vegyületek (fehérjék, zsírok, nukleinsavak, szénhidrátok stb.) legfontosabb osztályainak, valamint a csontváz szervetlen vegyületeinek egy része.

Tulajdonságok. Az oxigénatom külső elektronhéjának szerkezete 2s 2 2p 4; vegyületekben -2, -1, ritkán +1, +2 oxidációs állapotot mutat; Pauling elektronegativitás 3,44 (a legelektronegatívabb elem a fluor után); atomsugár 60 pm; az O 2 ion sugara -121 pm (2-es koordinációs szám). Gáz-, folyékony és szilárd halmazállapotban az oxigén kétatomos O 2 molekulák formájában létezik. Az O 2 molekulák paramágnesesek. Az oxigén - ózon allotróp módosulata is létezik, amely háromatomos O 3 molekulákból áll.

Alapállapotban az oxigénatom páros számú vegyértékelektronnal rendelkezik, amelyek közül kettő párosítatlan. Ezért az oxigén, amelynek nincs alacsony energiájú üres d-opbitálja, a legtöbb kémiai vegyületben kétértékű. A kémiai kötés természetétől és a vegyület kristályszerkezetének típusától függően az oxigén koordinációs száma eltérő lehet: O (atomi oxigén), 1 (például O 2, CO 2), 2 (pl. H 2 O, H 2 O 2), 3 (pl. H 3 O +), 4 (pl. Be és Zn oxoacetátok), 6 (pl. MgO, CdO), 8 (pl. Na 2 O, Cs 2 O). Az atom kis sugara miatt az oxigén erős π kötéseket tud kialakítani más atomokkal, például oxigénatomokkal (O 2, O 3), szénnel, nitrogénnel, kénnel és foszforral. Ezért az oxigén szempontjából egy kettős kötés (494 kJ/mol) energetikailag kedvezőbb, mint két egyszerű kötés (146 kJ/mol).

Az O 2 molekulák paramágnesességét azzal magyarázza, hogy két párhuzamos spinű, párosítatlan elektron jelen van a kétszeresen degenerált antikötő π* pályákon. Mivel a molekula kötőpályáin négy elektronnal több van, mint a lazító pályákon, az O 2 -ben a kötési sorrend 2, azaz az oxigénatomok közötti kötés kétszeres. Ha fotokémiai vagy kémiai hatás hatására két ellentétes spinű elektron jelenik meg ugyanazon a π * pályán, akkor létrejön az első gerjesztett állapot, amely 92 kJ / mol energiával magasabb, mint az alapállapot. Ha egy oxigénatom gerjesztésekor két elektron két különböző π* pályát foglal el, és spinje ellentétes, akkor egy második gerjesztett állapot jön létre, amelynek energiája 155 kJ/mol-lal nagyobb, mint az alapállapoté. A gerjesztést az interatomi növekedése kíséri O-O távolságok: 120,74-től alapállapotban 121,55-ig az első és 122,77-ig a második gerjesztett állapotban, ami viszont gyengüléshez vezet O-O csatlakozásokés az oxigén reakcióképességének növekedéséhez. Az O 2 molekula mindkét gerjesztett állapota fontos szerepet játszik a gázfázisban zajló oxidációs reakciókban.

Az oxigén színtelen, szagtalan és íztelen gáz; t pl -218,3 ° С, t kip -182,9 ° С, a gáz halmazállapotú oxigén sűrűsége 1428,97 kg / dm 3 (0 ° С-on és normál nyomás). A folyékony oxigén halványkék folyadék, a szilárd oxigén kék kristályos anyag. 0 °C-on a hővezető tényező 24,65-10 -3 W/(mK), a moláris hőkapacitás állandó nyomáson 29,27 J/(mol K), a gázhalmazállapotú oxigén átbocsátóképessége 1,000547, a folyékony oxigéné 1.491. Az oxigén rosszul oldódik vízben (3,1 térfogat% oxigén 20 °C-on), könnyen oldódik néhány szerves fluor oldószerben, például perfluordekalinban (4500 térfogat% oxigén 0 °C-on). Jelentős mennyiségű oxigént oldanak fel a nemesfémek: ezüst, arany és platina. A gáz oldhatósága az olvadt ezüstben (2200 térfogat% 962 ° C-on) a hőmérséklet csökkenésével meredeken csökken, ezért levegőn lehűtve az ezüstolvadék „forr” és kifröccsen az oldott oxigén intenzív felszabadulása miatt.

Az oxigén erősen reakcióképes, erős oxidálószer: normál körülmények között kölcsönhatásba lép a legtöbb egyszerű anyaggal, elsősorban a megfelelő oxidok képződésével (sok, szoba- és alacsonyabb hőmérsékleten lassan lezajló reakciót robbanás és nagy mennyiségű felszabadulás kísér melegítéskor). Az oxigén normál körülmények között kölcsönhatásba lép a hidrogénnel (víz H 2 O képződik; az oxigén és hidrogén keverékei robbanásveszélyesek - lásd Robbanógáz), hevítéskor - kénnel (SO 2 kén-dioxid és kén-trioxid SO 3), szénnel (szén-oxid CO , szén-dioxid CO 2), foszfor (foszfor-oxidok), sok fém (fém-oxidok), különösen könnyen alkáli- és alkáliföldfémekkel (főleg fém-peroxidokkal és szuperoxidokkal, mint például bárium-peroxid BaO 2, kálium-szuperoxid KO 2). Az oxigén kölcsönhatásba lép a nitrogénnel 1200 °C feletti hőmérsékleten vagy elektromos kisülés hatására (nitrogén-monoxid NO képződik). Az oxigénvegyületeket xenonnal, kriptonnal, halogénekkel, arannyal és platinával közvetetten nyerik. Az oxigén nem képez kémiai vegyületeket héliummal, neonnal és argonnal. A folyékony oxigén egyben erős oxidálószer is: a vele impregnált vatta meggyújtáskor azonnal kiég, néhány illékony szerves anyagöngyulladásra képesek, ha több méter távolságra vannak egy folyékony oxigént tartalmazó nyitott edénytől.

Az oxigén három ionos formát képez, amelyek mindegyike a kémiai vegyületek külön osztályának tulajdonságait határozza meg: O 2 - szuperoxidok (az oxigénatom formális oxidációs állapota -0,5), O 2 - - peroxidvegyületek (a vegyület oxidációs állapota). oxigénatom -1, például hidrogén-peroxid H 2 O 2), O 2- - oxidok (az oxigénatom oxidációs állapota -2). Az oxigén +1 és +2 pozitív oxidációs állapotot mutat az О 2 F 2 és OF 2 fluoridokban. Az oxigén-fluoridok instabilak, erős oxidálószerek és fluorozó reagensek.

A molekuláris oxigén gyenge ligandum, és hozzáadódik néhány Fe, Co, Mn, Cu komplexhez. Az ilyen komplexek közül a legfontosabb a vas-porfirin, amely a hemoglobin része, amely fehérje oxigénszállítást végez a melegvérű állatok testében.

Biológiai szerep. Az oxigén mind szabad formában, mind különféle anyagok (például oxidáz és oxidoreduktáz enzimek) részeként részt vesz az élő szervezetekben előforduló összes oxidációs folyamatban. Ennek eredményeként kiemelkedik nagyszámú az életfolyamat során elhasznált energia.

Nyugta. Ipari méretekben az oxigént a levegő cseppfolyósításával és frakcionált desztillációjával állítják elő (lásd a cikkben a Levegő elválasztást), valamint a víz elektrolízisével. Laboratóriumi körülmények között az oxigént hidrogén-peroxid (2P 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2), fém-oxidok (például higany-oxid: 2HgO \u003d 2Hg + O 2), oxigénsók hevítésével nyerik. oxidáló savakat (például kálium-klorát: 2KlO 3 \u003d 2KCl + 3O 2, kálium-permanganát: 2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2) tartalmazó nátrium-hidroxid elektrolízisével. A gáznemű oxigént kékre festett acélhengerekben tárolják és szállítják 15 és 42 MPa nyomáson, folyékony oxigént - fém Dewar tartályokban vagy speciális tartálytartályokban.

Alkalmazás. A műszaki oxigént oxidálószerként használják a kohászatban (lásd például az Oxigén-konverteres eljárást), a fémek gázlángfeldolgozásában (lásd pl. Oxigénvágás), a vegyiparban mesterséges folyadék előállításában. üzemanyagok, kenőolajok, salétrom- és kénsav, metanol, ammónia és ammónia műtrágyák, fém-peroxidok stb. Tiszta oxigént használnak az űrhajókon, tengeralattjárókon, magasra való mászáskor, víz alatti munkák során és gyógyászati ​​célokra használt oxigénlélegeztető készülékekben az orvostudományban (lásd az Oxigénterápia című cikket). A folyékony oxigént rakétaüzemanyagok oxidálószereként használják a robbantás során. A gáznemű oxigén oldatainak vizes emulzióit bizonyos szerves fluortartalmú oldószerekben javasolják mesterséges vérhelyettesítőként (például perftoránként) használni.

Lit.: Saunders N. Oxigén és a 16. csoport elemei. Oxf., 2003; Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Szervetlen kémia. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. Inorganic Chemistry. M., 2004. T. 1-2.