1. وصف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأكسجين. اكتب معادلات للتفاعلات الكيميائية المقابلة. تحت معادلات المادة ، اكتب أسمائها ، وفوق الصيغ ، ضع تكافؤ العناصر في المركبات.
2. كيف يمكن المضي قدما في تفاعل المواد مع الأكسجين؟
يتفاعل الأكسجين بقوة مع العديد من المواد:
بسيطة - معادن وغير فلزية ومعقدة. تسمى التفاعلات الكيميائية لتفاعل المواد مع الأكسجين تفاعلات الأكسدة. يسمى التفاعل الكيميائي الذي تتأكسد فيه المواد بإطلاق الحرارة والضوء تفاعل الاحتراق. نواتج التفاعل لتفاعل المواد مع الأكسجين ، في معظم الحالات ، هي أكاسيد. هناك عدد كبير من حالات الأكسدة ، التي لا يمكننا تسميتها بعمليات الاحتراق ، لأنها تتقدم ببطء شديد بحيث تظل غير مرئية لحواسنا.
3. أعط أمثلة على بطء تفاعل المواد مع الأكسجين.
هناك عدد كبير من حالات الأكسدة ، التي لا يمكننا تسميتها بعمليات الاحتراق ، لأنها تتقدم ببطء شديد بحيث تظل غير مرئية لحواسنا. فقط بعد مرور فترة زمنية طويلة جدًا ، يمكننا التقاط منتجات الأكسدة. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، مع الأكسدة البطيئة للغاية (الصدأ) للمعادن أو مع عمليات الاضمحلال. أمثلة على تفاعل المواد مع الأكسجين دون انبعاث ضوء: تعفن السماد الطبيعي والأوراق وحرق الزيت وأكسدة المعادن (تصبح فوهات الحديد أرق وأصغر مع الاستخدام المطول) وتنفس الكائنات الهوائية ، أي تنفس الأكسجين ، مصحوبًا بإطلاق الحرارة وتشكيل ثاني أكسيد الكربون والماء.
4. ما تسمى المواد أكاسيد؟ اكتب معادلات التفاعلات الكيميائية ، ونتيجة لذلك تتشكل أكاسيد العناصر الكيميائية التالية: أ) السيليكون ؛ ب) الزنك. ج) الباريوم. د) الهيدروجين. هـ) الألمنيوم. أعط أسماء لهذه الأكاسيد.
أكسيد (أكسيد) - مركب ثنائي من عنصر كيميائي مع أكسجين في حالة الأكسدة -2 ، حيث يرتبط الأكسجين نفسه فقط بعنصر أقل كهرسلبية.
5. عندما تتحلل كربونات النحاس الأساسية (معدن الملكيت) CuCO₃ · Cu (OH) ، تتشكل ثلاثة أكاسيد. اكتب معادلة لهذا التفاعل.
CuCO₃ Cu (OH) ₂ = 2CuO + CO₂ + H₂O
6. عمل معادلات للتفاعلات التي تحدث أثناء الاحتراق: أ) الفوسفور. ب) الألومنيوم.
أ) 4P + 5O₂ = 2P₂O₅
ب) 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃
7. تحديد أي من مركبات الحديد - Fe₂O₃ أو Fe₃O₄ - أغنى في الحديد. 
الاختبارات
1. حدد المادة حسب الوصف: غاز عديم اللون ، عديم الطعم والرائحة ، قليل الذوبان في الماء. عند ضغط 760 ملم زئبق. تصلب درجة الحرارة -218.8 درجة مئوية:
الأكسجين.
2. يشير تفاعل احتراق الفوسفور في الأكسجين إلى التفاعلات:
روابط.
قشرة الأرض 50٪ أكسجين. العنصر موجود أيضًا في المعادن في شكل أملاح وأكاسيد. يتم تضمين الأكسجين في شكل مرتبط في التركيبة (تبلغ النسبة المئوية للعنصر حوالي 89٪). يوجد الأكسجين أيضًا في خلايا جميع الكائنات الحية والنباتات. الأكسجين موجود في الهواء في حالة حرة على شكل O₂ وتعديله المتآصل في شكل الأوزون O₃ ، ويحتل خُمس تكوينه ،
الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأكسجين
الأكسجين O₂ هو غاز عديم اللون والمذاق والرائحة. قليل الذوبان في الماء ، يغلي عند درجة حرارة (-183) درجة مئوية. الأكسجين في شكل سائل له لون أزرق ، في الشكل الصلب يشكل العنصر بلورات زرقاء. يذوب الأكسجين عند درجة حرارة (-218.7) درجة مئوية.
الأكسجين السائل في درجة حرارة الغرفةعند تسخينه ، يتفاعل الأكسجين مع مواد بسيطة مختلفة (معادن وغير فلزية) ، مما يؤدي إلى تكوين أكاسيد - مركبات من عناصر مع الأكسجين. يسمى تفاعل العناصر الكيميائية مع الأكسجين تفاعل الأكسدة. أمثلة على معادلات التفاعل:
4Na + О₂ = 2Na₂O
S + O₂ = SO₂.
تتفاعل بعض المواد المعقدة أيضًا مع الأكسجين ، مكونة أكاسيد:
CH₄ + 2O₂ \ u003d CO₂ + 2H₂O
2СО + О₂ = 2СО₂
يتم الحصول على الأكسجين كعنصر كيميائي في المختبرات والمؤسسات الصناعية. في المختبر بعدة طرق:
- التحلل (كلورات البوتاسيوم) ؛
- تحلل بيروكسيد الهيدروجين عند تسخين المادة في وجود أكسيد المنغنيز كمحفز ؛
- تحلل برمنجنات البوتاسيوم.
التفاعل الكيميائي لاحتراق الأكسجين
لا يمتلك الأكسجين النقي خصائص خاصة لا يمتلكها الأكسجين الجوي ، أي أنه له نفس الخصائص الكيميائية والفيزيائية. يحتوي الهواء على أكسجين أقل بخمس مرات من نفس حجم الأكسجين النقي. في الهواء ، يتم خلط الأكسجين بكميات كبيرة من النيتروجين ، وهو غاز لا يحرق نفسه ولا يدعم الاحتراق. لذلك ، إذا تم بالفعل استخدام الأكسجين الموجود في الهواء بالقرب من اللهب ، فإن الجزء التالي من الأكسجين سوف يخترق النيتروجين ومنتجات الاحتراق. وبالتالي ، فإن الاحتراق الأكثر قوة للأكسجين في الغلاف الجوي يُفسَّر من خلال إمداد أسرع بالأكسجين إلى مكان الاحتراق. أثناء التفاعل ، تتم عملية دمج الأكسجين مع المادة المحترقة بقوة أكبر ويتم إطلاق المزيد من الحرارة. كلما تم توفير المزيد من الأكسجين للمادة المحترقة لكل وحدة زمنية ، كلما اشتعلت النيران في اللهب ، زادت درجة الحرارة وزادت قوة عملية الاحتراق.
كيف يحدث تفاعل احتراق الأكسجين؟ يمكن التحقق من ذلك من خلال التجربة. من الضروري أخذ الأسطوانة وقلبها رأسًا على عقب ، ثم إحضار أنبوب هيدروجين أسفل الأسطوانة. الهيدروجين ، وهو أخف من الهواء ، سيملأ الأسطوانة بالكامل. من الضروري إشعال الهيدروجين بالقرب من الجزء المفتوح من الأسطوانة وإدخال أنبوب زجاجي فيه من خلال اللهب ، والذي يتدفق من خلاله الأكسجين الغازي. سوف تشتعل حريق في نهاية الأنبوب ، بينما يحترق اللهب بهدوء داخل الأسطوانة المملوءة بالهيدروجين. أثناء التفاعل ، لا يحترق الأكسجين ، ولكن الهيدروجين في وجود كمية صغيرة من الأكسجين تتسرب من الأنبوب.
ما الذي ينتج عن احتراق الهيدروجين وما هو نوع الأكسيد الذي يتكون؟ يتأكسد الهيدروجين في الماء. تترسب قطرات بخار الماء المكثف تدريجياً على جدران الاسطوانة. يتأكسد جزيئين من الهيدروجين بواسطة جزيء واحد من الأكسجين ، ويتم تكوين جزيئين من الماء. معادلة التفاعل:
2Н₂ + O₂ → 2Н₂O
إذا تدفق الأكسجين من الأنبوب ببطء ، فإنه يحترق تمامًا في جو الهيدروجين ، وتجري التجربة بسلاسة.
بمجرد أن يزداد إمداد الأكسجين بشكل كبير بحيث لا يكون لديه وقت ليحترق تمامًا ، فإن جزءًا منه يتجاوز اللهب ، حيث يتم تكوين جيوب من خليط من الهيدروجين والأكسجين ، ومضات صغيرة منفصلة شبيهة بالانفجار يظهر. خليط الأكسجين والهيدروجين غاز قابل للانفجار.
عند اشتعال الغاز المتفجر ، يحدث انفجار قوي: عندما يتحد الأكسجين مع الهيدروجين ، يتشكل الماء وتتطور درجة حرارة عالية. تتوسع أبخرة الماء مع الغازات المحيطة بشكل كبير ، وينشأ ضغط كبير ، حيث لا يمكن أن تنفجر الأسطوانة الهشة فحسب ، بل يمكن أن تنفجر أيضًا وعاء أكثر متانة. لذلك ، من الضروري العمل بمزيج متفجر بحذر شديد.
استهلاك الأكسجين أثناء الاحتراق
للتجربة ، يجب ملء بلورة زجاجية بحجم 3 لترات 2/3 بالماء وإضافة ملعقة كبيرة من الصودا الكاوية أو البوتاسيوم الكاوية. لون الماء بالفينول فثالين أو أي صبغة مناسبة أخرى. صب الرمل في دورق صغير وأدخل سلكًا رأسيًا فيه بقطعة قطن مثبتة في نهايته. يتم وضع المخروط في جهاز تبلور بالماء. يبقى الصوف القطني 10 سم فوق سطح المحلول.
بلل كرة قطنية برفق بالكحول أو الزيت أو الهكسان أو أي سائل آخر قابل للاشتعال واشعل النار فيها. قم بتغطية الصوف القطني المحترق بعناية بزجاجة سعة 3 لتر وقم بخفضها تحت سطح المحلول القلوي. في عملية الاحتراق ، يمر الأكسجين في الماء و. نتيجة التفاعل ، يرتفع المحلول القلوي في الزجاجة. سوف يخرج الصوف القطني قريبًا. يجب وضع الزجاجة بعناية في الجزء السفلي من جهاز التبلور. من الناحية النظرية ، يجب أن تكون الزجاجة ممتلئة بنسبة 1/5 ، لأن الهواء يحتوي على 20.9٪ أكسجين. أثناء الاحتراق ، يمر الأكسجين إلى الماء وثاني أكسيد الكربون ، الذي تمتصه القلويات. معادلة التفاعل:
2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O
من الناحية العملية ، سيتوقف الاحتراق قبل استخدام الأكسجين بالكامل ؛ يمر جزء من الأكسجين إلى أول أكسيد الكربون ، الذي لا يمتص بواسطة القلويات ، ويترك جزء من الهواء الزجاجة نتيجة للتمدد الحراري.
انتباه! لا تحاول تكرار هذه التجارب بنفسك!
مقدمة
كل يوم نتنفس الهواء الذي نحتاجه. هل فكرت يومًا في أي المواد التي يتكون منها الهواء تحديدًا؟ والأهم من ذلك كله أنه يحتوي على النيتروجين (78٪) ، يليه الأكسجين (21٪) والغازات الخاملة (1٪). على الرغم من أن الأكسجين لا يشكل الجزء الأساسي من الهواء ، إلا أنه بدونه سيكون الغلاف الجوي غير صالح للسكن. بفضله ، توجد الحياة على الأرض ، لأن النيتروجين ، معًا وبشكل فردي ، ضار بالبشر. دعونا نلقي نظرة على خصائص الأكسجين.
الخصائص الفيزيائية للأكسجين
في الهواء ، لا يمكن تمييز الأكسجين ببساطة ، لأنه في الظروف العادية يكون غازًا بدون طعم أو لون أو رائحة. لكن الأكسجين يمكن أن ينتقل بشكل مصطنع إلى حالات أخرى من التجمع. لذلك ، عند درجة حرارة -183 درجة مئوية يصبح سائلاً ، وعند -219 درجة مئوية يصبح سائلاً. لكن لا يمكن الحصول على الأكسجين الصلب والسائل إلا من قبل شخص ، وهو موجود في الطبيعة فقط في حالة غازية. تبدو مثل هذه (الصورة). وصعب مثل الجليد.
الخصائص الفيزيائية للأكسجين هي أيضًا بنية جزيء مادة بسيطة. تشكل ذرات الأكسجين مادتين من هذا القبيل: الأكسجين (O 2) والأوزون (O 3). يظهر نموذج جزيء الأكسجين أدناه.
الأكسجين. الخواص الكيميائية
أول شيء تبدأ به الخاصية الكيميائية لعنصر ما هو موقعه في النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev. إذن ، الأكسجين في الفترة الثانية من المجموعة السادسة من المجموعة الفرعية الرئيسية برقم 8. كتلته الذرية 16 amu ، وهو غير معدني.
في الكيمياء غير العضوية ، تم دمج مركباتها الثنائية مع عناصر أخرى في أكاسيد واحدة منفصلة. يمكن للأكسجين تكوين مركبات كيميائية مع كل من المعادن وغير المعدنية.
دعنا نتحدث عن الحصول عليها في المختبرات.
كيميائيا ، يمكن الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل برمنجنات البوتاسيوم ، بيروكسيد الهيدروجين ، ملح بيرثوليت ، نترات المعادن النشطة وأكاسيد المعادن الثقيلة. ضع في اعتبارك معادلات التفاعل لكل من هذه الطرق.
1. التحليل الكهربائي للماء:
H 2 O 2 \ u003d H 2 O + O 2
5 - تحلل أكاسيد الفلزات الثقيلة (مثل أكسيد الزئبق):
2HgO \ u003d 2Hg + O 2
6 - تحلل نترات المعادن النشطة (على سبيل المثال ، نترات الصوديوم):
2NaNO 3 \ u003d 2NaNO 2 + O 2
استخدام الأكسجين
لقد انتهينا من الخصائص الكيميائية. حان الوقت الآن للحديث عن استخدام الأكسجين في حياة الإنسان. ضروري لاحتراق الوقود في محطات الطاقة الكهربائية والحرارية. يتم استخدامه لإنتاج الفولاذ من الحديد الزهر والخردة المعدنية ، للحام وقطع المعادن. الأكسجين ضروري لأقنعة رجال الإطفاء ، ويستخدم أسطوانات الغواصين في صناعة المعادن الحديدية وغير الحديدية ، وحتى في صناعة المتفجرات. يُعرف الأكسجين أيضًا في صناعة المواد الغذائية باسم المضافات الغذائية E948. يبدو أنه لا توجد صناعة لا تستخدم فيها ، لكنها تلعب الدور الأهم في الطب. هناك يسمى "الأكسجين الطبي". لكي يكون الأكسجين قابلاً للاستخدام ، يتم ضغطه مسبقًا. تساهم الخصائص الفيزيائية للأكسجين في إمكانية ضغطه. في هذا الشكل ، يتم تخزينه داخل أسطوانات مماثلة لهذه.
يتم استخدامه في الإنعاش والعمليات في المعدات للحفاظ على عمليات الحياة في جسم المريض ، وكذلك في علاج بعض الأمراض: تخفيف الضغط وأمراض الجهاز الهضمي. بمساعدته ، ينقذ الأطباء العديد من الأرواح كل يوم. تساهم الخصائص الكيميائية والفيزيائية للأكسجين في استخدامه على نطاق واسع.
الأكسجين هو عنصر من عناصر المجموعة السادسة عشر (وفقًا للتصنيف القديم - المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة) ، الفترة الثانية من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 8. ويشار إليه بالرمز O. الأكسجين هو مادة غير معدنية تفاعلية وهو أخف عنصر في مجموعة الكالكوجين. مادة بسيطة من الأكسجين في ظل الظروف العادية هي غاز عديم اللون ، عديم الطعم والرائحة ، يتكون جزيءه من ذرتين من الأكسجين (الصيغة O2) ، ويسمى أيضًا ثنائي الأكسجين]. الأكسجين السائل له لون أزرق فاتح ، والأكسجين الصلب عبارة عن بلورات زرقاء فاتحة.
هناك أشكال أخرى متآصلة من الأكسجين ، على سبيل المثال ، في ظل الظروف العادية ، غاز أزرق برائحة معينة ، يتكون جزيءه من ثلاث ذرات أكسجين (الصيغة O3).
العثور في الطبيعة: يتكون الأكسجين الطبيعي من 3 نظائر مستقرة o16 ، o17 ، o18.
الأكسجين على شكل مادة بسيطة o2 هو جزء من الهواء الجوي. = 21٪ في شكل مرتبط ، عنصر الأكسجين جزء لا يتجزأ من الماء من معادن مختلفة للعديد من المواد العضوية.
يستلم. في الوقت الحاضر ، في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء. الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على الأكسجين هي التقطير المبرد. كما أن مصانع الأكسجين التي تعتمد على تقنية الأغشية معروفة جيدًا وتستخدم بنجاح في الصناعة.
في المختبرات ، يتم استخدام الأكسجين الصناعي ، والذي يتم توفيره في اسطوانات فولاذية تحت ضغط حوالي 15 ميجا باسكال.
يمكن الحصول على كميات صغيرة من الأكسجين عن طريق تسخين برمنجنات البوتاسيوم KMnO4:
2KMNO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
يستخدم أيضًا تفاعل التحلل الحفزي لبيروكسيد الهيدروجين H2O2 في وجود أكسيد المنغنيز (IV):
2H2O2 = MnO2 = 2H2O + O2
يمكن الحصول على الأكسجين عن طريق التحلل التحفيزي لكلورات البوتاسيوم (ملح برتوليت) KClO3:
2KClO3 = 2KCl + 3O2
تشمل الطرق المعملية لإنتاج الأكسجين طريقة التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للقلويات ، وكذلك تحلل أكسيد الزئبق (II) (عند t = 100 درجة مئوية):
في الغواصات ، يتم الحصول عليها عادةً عن طريق تفاعل بيروكسيد الصوديوم وثاني أكسيد الكربون الذي ينفثه الشخص:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
CHEMICAL ST_VA. عامل مؤكسد قوي ، يتفاعل مع جميع العناصر تقريبًا ، مكونًا أكاسيدًا. حالة الأكسدة هي −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:
4Li + O2 = 2Li2O
يؤكسد المركبات التي تحتوي على عناصر ذات حالة أكسدة غير قصوى:
يؤكسد معظم المركبات العضوية:
CH3CH2OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O
في ظل ظروف معينة ، من الممكن إجراء أكسدة خفيفة لمركب عضوي:
CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
يتفاعل الأكسجين بشكل مباشر (في ظل الظروف العادية ، عند تسخينه و / أو في وجود محفزات) 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 مركبات الأكسجين المكونة من عنصرين مع عناصر أخرى ، يلعب الأكسجين دور عامل مؤكسد ، باستثناء المركبات التي تحتوي على الفلور (انظر أدناه # فلوريد الأكسجين).
يشكل الأكسجين بيروكسيدات بحالة أكسدة لذرة الأكسجين تساوي رسميًا −1.
على سبيل المثال ، يتم الحصول على البيروكسيدات عن طريق حرق المعادن القلوية في الأكسجين:
2Na + O2 = Na2O2
تمتص بعض الأكاسيد الأكسجين:
2BaO + O2 = 2BaO2
وفقًا لنظرية الاحتراق التي طورها A.N Bach و K. O. Engler ، تحدث الأكسدة على مرحلتين مع تكوين مركب بيروكسيد وسيط. يمكن عزل هذا المركب الوسيط ، على سبيل المثال ، عندما يتم تبريد شعلة من الهيدروجين المحترق بالثلج ، إلى جانب الماء ، يتكون بيروكسيد الهيدروجين:
في الأكاسيد الفائقة ، للأكسجين بشكل رسمي حالة أكسدة −½ ، أي إلكترون واحد لكل ذرتين من الأكسجين (O − 2 أيون). يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل البيروكسيدات مع الأكسجين عند ارتفاع ضغط ودرجة حرارة:
Na2O2 + O2 = 2NaO2
يتفاعل البوتاسيوم K و Rubidium Rb و Cesium Cs مع الأكسجين لتكوين أكسيد الفائق:
تحتوي الأوزون غير العضوية على أيون O – 3 مع حالة أكسدة للأكسجين تساوي رسميًا –1/3. تم الحصول عليها عن طريق عمل الأوزون على هيدروكسيدات الفلزات القلوية:
2KOH + 3O3 = 2KO3 + H2O + 2O2
في ديوكسيجينيل أيون O2 + ، الأكسجين رسميًا له حالة أكسدة + ½. احصل على رد الفعل:
PtF6 + O2 = O2PtF6
فلوريد الأوكسجين ثنائي فلوريد الأكسجين ، حالة أكسدة الأكسجين OF2 +2 ، يتم الحصول عليها عن طريق تمرير الفلور عبر محلول قلوي:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + H2O + OF2
أحادي فلوريد الأكسجين (Dioxydifluoride) ، O2F2 ، غير مستقر ، حالة أكسدة الأكسجين هي +1. يتم الحصول عليها من خليط من الفلور والأكسجين في تفريغ متوهج عند درجة حرارة -196 درجة مئوية:
تمرير تفريغ توهج من خلال خليط من الفلور مع الأكسجين عند ضغط ودرجة حرارة معينة ، يتم الحصول على مزيج من فلوريد الأكسجين العالي O3F2 و O4F2 و O5F2 و O6F2.
تتنبأ حسابات ميكانيكا الكم بالوجود المستقر لأيون ثلاثي فلورو هيدروكسونيوم (إنجليزي) OF3 +. إذا كان هذا الأيون موجودًا بالفعل ، فإن حالة أكسدة الأكسجين فيه ستكون +4.
يدعم الأكسجين عمليات التنفس والاحتراق والانحلال.
في شكله الحر ، يوجد العنصر في تعديلين متآصلين: O2 و O3 (الأوزون). كما تم تأسيسه في عام 1899 من قبل بيير كوري وماريا سكلودوفسكا كوري ، تحت تأثير الإشعاع المؤين ، يمر O2 إلى O3 OZONE. الأوزون هو تعديل متآصل للأكسجين يتكون من جزيئات O3 ثلاثية الذرات. في ظل الظروف العادية - الغاز الأزرق. عندما يتم تسييله ، يتحول إلى سائل نيلي. في شكل صلب ، يكون أزرق غامق ، بلورات سوداء تقريبًا.
CHEM.CB-VA Ozone هو عامل مؤكسد قوي ، أكثر تفاعلًا من الأكسجين ثنائي الذرة. يؤكسد جميع المعادن تقريبًا (باستثناء الذهب والبلاتين والإيريديوم) إلى أعلى حالات الأكسدة. يؤكسد العديد من اللافلزات. منتج التفاعل هو الأكسجين بشكل أساسي.
2Cu2 + + 2H3O + + O3 = 2Cu3 + + 3H2O + O2
يزيد الأوزون من حالة أكسدة الأكاسيد:
NO + O3 = NO2 + O2
هذا التفاعل مصحوب بتلألؤ كيميائي. يمكن أكسدة ثاني أكسيد النيتروجين إلى أنهيدريد النيتريك:
2NO2 + O3 = N2O5 + O2
يتفاعل الأوزون مع الكربون عند درجة الحرارة العادية لتكوين ثاني أكسيد الكربون:
2C + 2O3 = 2CO2 + O2
لا يتفاعل الأوزون مع أملاح الأمونيوم ، ولكنه يتفاعل مع الأمونيا لتكوين نترات الأمونيوم:
2NH3 + 4O3 = NH4NO3 + 4O2 + H2O
يتفاعل الأوزون مع الهيدروجين لتكوين الماء والأكسجين:
O3 + H2 = O2 + H2O
يتفاعل الأوزون مع الكبريتيدات لتكوين الكبريتات:
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2
بمساعدة الأوزون ، يمكن الحصول على حامض الكبريتيك من كل من عنصر الكبريت وثاني أكسيد الكبريت:
S + H2O + O3 = H2SO4
3SO2 + 3H2O + O3 = 3H2SO4
يمكن أن تتفاعل جميع ذرات الأكسجين الثلاثة في الأوزون بشكل فردي في تفاعل كلوريد القصدير مع حمض الهيدروكلوريك والأوزون:
3SnCl2 + 6HCl + O3 = 3SnCl4 + 3H2O
في المرحلة الغازية ، يتفاعل الأوزون مع كبريتيد الهيدروجين لتكوين ثاني أكسيد الكبريت:
H2S + O3 = SO2 + H2O
في محلول مائي ، يحدث تفاعلان متنافسان مع كبريتيد الهيدروجين ، أحدهما بتكوين عنصر الكبريت ، والآخر بتكوين حمض الكبريتيك:
H2S + O3 = S + O2 + H2O
3H2S + 4O3 = 3H2SO4
من خلال معالجة محلول اليود في حمض البيركلوريك اللامائي البارد مع الأوزون ، يمكن الحصول على بيركلورات اليود (III):
I2 + 6HClO4 + O3 = 2I (ClO4) 3 + 3H2O
يمكن الحصول على فوق كلورات النتريل الصلبة عن طريق تفاعل غاز NO2 و ClO2 و O3:
2NO2 + 2ClO2 + 2O2 = 2NO2ClO4 + O2
يمكن أن يشارك الأوزون في تفاعلات الاحتراق ، بينما تكون درجات حرارة الاحتراق أعلى منها مع الأكسجين ثنائي الذرة:
3C3N2 + 4O3 = 12CO + 3N2
يمكن أن يدخل الأوزون في تفاعلات كيميائية عند درجات حرارة منخفضة. عند 77 كلفن (-196 درجة مئوية) ، يتفاعل الهيدروجين الذري مع الأوزون لتشكيل جذري للأكسيد الفائق مع ديمير الأخير:
H + O3 = HO2. + س
2HO2. = H2O2 + O2
يمكن أن يشكل الأوزون أوزونيدات غير عضوية تحتوي على أنيون O3−. هذه المركبات قابلة للانفجار ولا يمكن تخزينها إلا في درجات حرارة منخفضة. من المعروف أن مركبات الأوزون لجميع الفلزات القلوية (باستثناء فرنسا). يمكن الحصول على KO3 و RbO3 و CsO3 من الأكاسيد الفائقة المقابلة:
KO2 + O3 = KO3 + O2
يمكن الحصول على أوزونيد البوتاسيوم بطريقة أخرى من هيدروكسيد البوتاسيوم:
2KOH + 5O3 = 2KO3 + 5O2 + H2O
يمكن الحصول على NaO3 و LiO3 من خلال عمل CsO3 في الأمونيا السائلة NH3 على راتنجات التبادل الأيوني التي تحتوي على أيونات Na + أو Li +:
CsO3 + Na + = Cs + + NaO3
يؤدي علاج محلول الكالسيوم في الأمونيا بالأوزون إلى تكوين أوزونيد الأمونيوم وليس الكالسيوم:
3Ca + 10NH3 + 7O3 = Ca * 6NH3 + Ca (OH) 2 + Ca (NO3) 2 + 2NH4O3 + 3O2 + 2H2O
يمكن استخدام الأوزون لإزالة المنجنيز من الماء لتكوين راسب يمكن فصله عن طريق الترشيح:
2Mn2 + + 2O3 + 4H2O = 2MnO (OH) 2 + 2O2 + 4H +
يحول الأوزون السيانيدات السامة إلى سيانات أقل خطورة:
CN- + O3 = CNO- + O2
يمكن للأوزون تحلل اليوريا تمامًا:
(NH2) 2CO + O3 = N2 + CO2 + 2H2O
يؤدي تفاعل الأوزون مع المركبات العضوية مع ذرة الكربون المنشط أو الثلاثي عند درجات حرارة منخفضة إلى الأكاسيد المائية المقابلة.
يستلم. يتكون الأوزون في العديد من العمليات المصحوبة بإطلاق الأكسجين الذري ، على سبيل المثال ، أثناء تحلل البيروكسيدات ، وأكسدة الفوسفور ، إلخ.
في الصناعة ، يتم الحصول عليه من الهواء أو الأكسجين في أجهزة الأوزون بفعل التفريغ الكهربائي. يسيل O3 بسهولة أكبر من O2 وبالتالي يسهل فصله. يتم الحصول على الأوزون للعلاج بالأوزون في الطب فقط من الأكسجين النقي. عندما يتم تشعيع الهواء بالأشعة فوق البنفسجية ، يتشكل الأوزون. تحدث نفس العملية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، حيث تتشكل طبقة الأوزون ويتم الحفاظ عليها تحت تأثير الإشعاع الشمسي.
في المختبر ، يمكن الحصول على الأوزون عن طريق تفاعل حامض الكبريتيك المركز المبرد مع بيروكسيد الباريوم:
3H2SO4 + 3BaO2 = 3BaSO4 + O3 + 3H2O
البيروكسيدات عبارة عن مواد معقدة ترتبط فيها ذرات الأكسجين ببعضها البعض. البيروكسيدات تطلق الأكسجين بسهولة. بالنسبة للمواد غير العضوية ، يوصى باستخدام مصطلح بيروكسيد ؛ بالنسبة للمواد العضوية ، غالبًا ما يستخدم مصطلح بيروكسيد في اللغة الروسية اليوم. تعتبر بيروكسيدات العديد من المواد العضوية متفجرة (بيروكسيد الأسيتون) ؛ على وجه الخصوص ، تتشكل بسهولة كيميائيًا ضوئيًا عندما تضيء الإيثرات لفترة طويلة في وجود الأكسجين. لذلك ، قبل التقطير ، تتطلب العديد من الإيثرات (ثنائي إيثيل الأثير ، رباعي هيدرو الفوران) اختبارًا لعدم وجود بيروكسيدات.
تعمل البيروكسيدات على إبطاء تخليق البروتين في الخلية.
اعتمادًا على الهيكل ، يتم تمييز البيروكسيدات المناسبة والأكسيدات الفائقة والأوزون غير العضوي. تُعرف البيروكسيدات غير العضوية في شكل مركبات ثنائية أو معقدة لجميع العناصر تقريبًا. تتفاعل بيروكسيدات معادن الأرض القلوية والقلوية مع الماء لتكوين الهيدروكسيد المقابل وبيروكسيد الهيدروجين.
تنقسم البيروكسيدات العضوية إلى بيروكسيدات ديالكيل ، وألكيل هيدروبيروكسيدات ، وبيروكسيدات دياسيل ، وهيدروبيروكسيدات أسيل (أحماض بيروكسوكربوكسيل) ، وبيروكسيدات دورية. الأكاسيد الفوقية العضوية غير مستقرة حراريًا وغالبًا ما تكون قابلة للانفجار. تستخدم كمصادر للجذور الحرة في التركيب العضوي والصناعة
هاليدات (هاليدات) - مركبات الهالوجينات مع عناصر أو جذور كيميائية أخرى. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الهالوجين الموجود في المركب كهربيًا ؛ وبالتالي ، فإن أكسيد البروم ليس هاليدًا.
وفقًا للهالوجين المتضمن في المركب ، تسمى الهاليدات أيضًا الفلوريدات والكلوريدات والبروميدات واليود والأستاتيدات. تشتهر هاليدات الفضة بهذا الاسم بسبب التوزيع الشامل لتصوير فيلم هاليد الفضة.
تسمى مركبات الهالوجينات فيما بينها interhalides ، أو مركبات interhalogen (على سبيل المثال ، اليود pentafluoride IF5).
في الهاليدات ، يكون للهالوجين حالة أكسدة سالبة ، بينما يكون للعنصر حالة إيجابية.
أيون الهاليد هو ذرة هالوجين سالبة الشحنة.
حدث اكتشاف الأكسجين مرتين ، في النصف الثاني من القرن الثامن عشر ، بفارق عدة سنوات. في عام 1771 ، حصل السويدي كارل شيل على الأكسجين عن طريق تسخين الملح الصخري وحمض الكبريتيك. كان الغاز الناتج يسمى "هواء النار". في عام 1774 ، قام الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي بتحليل أكسيد الزئبق في وعاء مغلق تمامًا واكتشف الأكسجين ، لكنه أخطأ في اعتباره مكونًا في الهواء. فقط بعد أن شارك بريستلي اكتشافه مع الفرنسي أنطوان لافوازييه ، أصبح من الواضح أنه تم اكتشاف عنصر جديد (مسعر). تعود ملكية هذا الاكتشاف إلى بريستلي لأن Scheele نشر عمله العلمي الذي يصف الاكتشاف فقط في عام 1777.
الأكسجين هو عنصر من عناصر المجموعة السادسة عشر من الفترة الثانية من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I. Mendeleev ، العدد الذري 8 والكتلة الذرية 15.9994. من المعتاد الإشارة إلى الأكسجين بالرمز عن(من اللاتينية الأكسجين- توليد حامض).الاسم باللغة الروسية الأكسجينأصبحت مشتقة من الأحماض، وهو مصطلح تم تقديمه بواسطة M.V. لومونوسوف.
التواجد في الطبيعة
الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا الموجود في قشرة الأرض والمحيطات. تشكل مركبات الأكسجين (السيليكات بشكل أساسي) ما لا يقل عن 47 ٪ من كتلة قشرة الأرض ، ويتم إنتاج الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي عن طريق الغابات وجميع النباتات الخضراء ، ويقع معظمها على العوالق النباتية للمياه البحرية والعذبة. يعتبر الأكسجين مكونًا إلزاميًا لأي خلايا حية ، كما أنه يوجد أيضًا في معظم المواد ذات الأصل العضوي.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
الأكسجين مادة خفيفة غير معدنية ، وينتمي إلى مجموعة الكالكوجين ، وله نشاط كيميائي عالٍ. الأكسجين ، كمادة بسيطة ، هو غاز عديم اللون والرائحة والمذاق ، وله حالة سائلة - سائل شفاف أزرق فاتح وصلب - بلورات زرقاء فاتحة. يتكون من ذرتين من الأكسجين (يُشار إليهما بالصيغة O₂).
الأكسجين متورط في تفاعلات الأكسدة والاختزال. الكائنات الحية تتنفس الأكسجين في الهواء. يستخدم الأكسجين على نطاق واسع في الطب. في أمراض القلب والأوعية الدموية ، ولتحسين عمليات التمثيل الغذائي ، يتم إدخال رغوة الأكسجين ("كوكتيل الأكسجين") إلى المعدة. يستخدم حقن الأكسجين تحت الجلد للقرحة الغذائية وداء الفيل والغرغرينا. يستخدم تخصيب الأوزون الاصطناعي لتطهير الهواء وإزالة الروائح الكريهة منه وتنقية مياه الشرب.
الأكسجين هو أساس حياة جميع الكائنات الحية على الأرض ، وهو العنصر الحيوي الرئيسي. إنها جزء من جزيئات جميع المواد الأكثر أهمية المسؤولة عن بنية ووظيفة الخلايا (الدهون ، البروتينات ، الكربوهيدرات ، الأحماض النووية). يحتوي كل كائن حي على أكسجين أكثر بكثير من أي عنصر (حتى 70٪). على سبيل المثال ، يحتوي جسم الإنسان البالغ المتوسط الذي يبلغ وزنه 70 كجم على 43 كجم من الأكسجين.
يدخل الأكسجين إلى الكائنات الحية (النباتات والحيوانات والبشر) من خلال الجهاز التنفسي والماء. مع الأخذ في الاعتبار أن أهم عضو تنفسي في جسم الإنسان هو الجلد ، يتضح مقدار الأكسجين الذي يمكن أن يحصل عليه الشخص ، خاصة في فصل الصيف على شاطئ الخزان. إن تحديد حاجة الشخص للأكسجين أمر صعب للغاية ، لأنه يعتمد على العديد من العوامل - العمر والجنس ووزن الجسم وسطحه ونظام التغذية والبيئة الخارجية وما إلى ذلك.
استخدام الأكسجين في الحياة
يستخدم الأكسجين في كل مكان تقريبًا - من علم المعادن إلى إنتاج وقود الصواريخ والمتفجرات المستخدمة في أعمال الطرق في الجبال ؛ من الطب إلى صناعة المواد الغذائية.
في صناعة الأغذية ، يتم تسجيل الأكسجين كمادة مضافة للغذاء وكمادة دافعة وكغاز تعبئة.