טבלת תגובות עם חמצן עם חומרים מורכבים. חמצן: תכונות כימיות של היסוד

1. תאר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של החמצן. כתבו משוואות לתגובות הכימיות המתאימות. מתחת לנוסחאות החומר רשמו את שמותיהם, ומעל הנוסחאות רשמו את ערכיות היסודות בתרכובות.

2. כיצד יכולה להתקדם האינטראקציה של חומרים עם חמצן?
חמצן מגיב בעוצמה עם חומרים רבים:
פשוט - מתכות ולא מתכות ומורכבות. תגובות כימיות של אינטראקציה של חומרים עם חמצן נקראות תגובות חמצון. תגובה כימית שבה חומרים מתחמצנים עם שחרור חום ואור נקראת תגובת בעירה. תוצרי התגובה של האינטראקציה של חומרים עם חמצן, ברוב המקרים, הם תחמוצות. ישנם מספר לא מבוטל של מקרים של חמצון, אשר איננו יכולים לקרוא להם תהליכי בעירה, מכיוון שהם מתקדמים כל כך לאט עד שהם נותרים בלתי נראים לחושינו.

3. תנו דוגמאות לאינטראקציה איטית של חומרים עם חמצן.
ישנם מספר לא מבוטל של מקרים של חמצון, אשר איננו יכולים לקרוא להם תהליכי בעירה, מכיוון שהם מתקדמים כל כך לאט עד שהם נותרים בלתי נראים לחושינו. רק לאחר שעבר זמן מסוים, לעתים ארוך מאוד, נוכל לתפוס את תוצרי החמצון. זה המקרה, למשל, עם חמצון איטי מאוד (חלודה) של מתכות או עם תהליכי ריקבון. דוגמאות לאינטראקציה של חומרים עם חמצן ללא פליטת אור: ריקבון זבל, עלים, שריפת שמן, חמצון של מתכות (חרירי ברזל נעשים דקים וקטנים בשימוש ממושך), נשימה של יצורים אירוביים, כלומר. נשימת חמצן, מלווה בשחרור חום, היווצרות פחמן דו חמצני ומים.

4. אילו חומרים נקראים תחמוצות? כתבו את משוואות התגובות הכימיות, כתוצאה מהן נוצרות תחמוצות של היסודות הכימיים הבאים: א) סיליקון; ב) אבץ; ג) בריום; ד) מימן; ה) אלומיניום. תן שמות לתחמוצות הללו.
תחמוצת (תחמוצת) - תרכובת בינארית של יסוד כימי עם חמצן במצב חמצון -2, שבו החמצן עצמו קשור רק ליסוד פחות אלקטרו-שלילי.

5. כאשר קרבונט הנחושת הבסיסי (מינרל מלכיט) CuCO₃·Cu(OH)₂ מתפרק, נוצרות שלוש תחמוצות. כתבו משוואה לתגובה זו.
CuCO₃ Cu(OH)₂ = 2CuO+CO₂+H₂O

6. ערכו משוואות לתגובות המתרחשות בזמן בעירה: א) זרחן; ב) אלומיניום.
א) 4P+5O₂ = 2P₂O5
ב) 4Al+3O₂ = 2Al₂O₃

7. קבע איזו מתרכובות הברזל - Fe₂O₃ או Fe₃O4 - עשירה יותר בברזל.

בדיקות

1. קבעו את החומר לפי התיאור: גז חסר צבע, חסר טעם וריח, מעט מסיס במים. בלחץ של 760 מ"מ כספית. וטמפרטורה של -218.8 מעלות צלזיוס מתקשה:
חַמצָן.

2. תגובת הבעירה של זרחן בחמצן מתייחסת לתגובות:
חיבורים.

קרום כדור הארץ הוא 50% חמצן. היסוד קיים גם במינרלים בצורה של מלחים ותחמוצות. חמצן בצורה קשורה כלול בהרכב (אחוז היסוד הוא כ-89%). חמצן קיים גם בתאים של כל היצורים והצמחים החיים. חמצן נמצא באוויר במצב חופשי בצורה של O₂ והשינוי האלוטרופי שלו בצורת אוזון O₃, ותופס חמישית מהרכבו,

תכונות פיזיקליות וכימיות של חמצן

חמצן O₂ הוא גז חסר צבע, חסר טעם וריח. מסיס מעט במים, רותח בטמפרטורה של (-183) מעלות צלזיוס. לחמצן בצורת נוזל יש צבע כחול, בצורה מוצקה היסוד יוצר גבישים כחולים. חמצן נמס בטמפרטורה של (-218.7) מעלות צלזיוס.

חמצן נוזלי בטמפרטורת החדר

בחימום, חמצן מגיב עם חומרים פשוטים שונים (מתכות ולא מתכות), וכתוצאה מכך נוצרים תחמוצות - תרכובות של יסודות עם חמצן. האינטראקציה של יסודות כימיים עם חמצן נקראת תגובת חמצון. דוגמאות למשוואות תגובה:

4Na + О₂= 2Na₂O

S + O₂ = SO₂.

כמה חומרים מורכבים גם מקיימים אינטראקציה עם חמצן ויוצרים תחמוצות:

CH₄ + 2O₂ \u003d CO₂ + 2H₂O

2СО + О₂ = 2СО₂

חמצן כיסוד כימי מתקבל במעבדות ובמפעלים תעשייתיים. במעבדה במספר דרכים:

• פירוק (אשלגן כלורט);
• פירוק מי חמצן כאשר החומר מחומם בנוכחות תחמוצת מנגן כזרז;
• פירוק פרמנגנט אשלגן.

תגובה כימית של שריפת חמצן

לחמצן טהור אין תכונות מיוחדות שאין לחמצן אטמוספרי, כלומר יש לו אותן תכונות כימיות ופיזיקליות. האוויר מכיל פי חמישה פחות חמצן מאשר אותו נפח של חמצן טהור. באוויר מעורבב חמצן בכמויות גדולות של חנקן, גז שאינו שורף את עצמו ואינו תומך בעירה. לכן, אם החמצן באוויר ליד הלהבה כבר נוצל, אז החלק הבא של החמצן יפרוץ דרך חנקן ומוצרי בעירה. כתוצאה מכך, בעירה נמרצת יותר של חמצן באטמוספרה מוסברת על ידי אספקה ​​מהירה יותר של חמצן למקום הבעירה. במהלך התגובה, תהליך שילוב החמצן עם החומר הבוער מתבצע בצורה נמרצת יותר ומשתחרר יותר חום. ככל שמספקים יותר חמצן לחומר הבוער ביחידת זמן, כך הלהבה בוערת יותר, הטמפרטורה גבוהה יותר ותהליך הבעירה חזק יותר.

כיצד מתרחשת תגובת שריפת החמצן? ניתן לאמת זאת על ידי ניסיון. יש צורך לקחת את הגליל ולהפוך אותו, ואז להביא צינור מימן מתחת לגליל. מימן, שהוא קל יותר מאוויר, ימלא לחלוטין את הגליל. יש צורך להצית מימן ליד החלק הפתוח של הגליל ולהכניס לתוכו צינור זכוכית דרך הלהבה, שדרכה זורם חמצן גזי. אש תתלקח בקצה הצינור, בעוד הלהבה תבער בשקט בתוך הגליל המלא במימן. במהלך התגובה, לא חמצן בוער, אלא מימן בנוכחות כמות קטנה של חמצן שבורחת מהצינור.

מה נובע משריפת מימן ואיזה תחמוצת נוצרת? מימן מתחמצן למים. טיפות של אדי מים מעובה מופקדות בהדרגה על קירות הגליל. שתי מולקולות של מימן מתחמצנות על ידי מולקולה אחת של חמצן, ונוצרות שתי מולקולות של מים. משוואת תגובה:

2Н₂ + O₂ → 2Н₂O

אם חמצן זורם החוצה מהצינור באיטיות, הוא נשרף לחלוטין באווירת המימן, והניסוי עובר חלק.

ברגע שאספקת החמצן גדלה עד כדי כך שאין לה זמן להישרף לגמרי, חלק ממנו עובר מעבר ללהבה, שם נוצרים כיסים של תערובת מימן וחמצן, והבזקים קטנים נפרדים דמויי פיצוץ. לְהוֹפִיעַ. תערובת של חמצן ומימן היא גז נפץ.

כאשר הגז הנפיץ מוצת, מתרחש פיצוץ חזק: כאשר חמצן מתאחד עם מימן, נוצרים מים ומתפתחת טמפרטורה גבוהה. אדי מים עם גזים מסביב מתרחבים מאוד, נוצר לחץ גדול, שבו לא רק גליל שביר, אלא גם כלי עמיד יותר יכול להתפוצץ. לכן, יש צורך לעבוד עם תערובת נפץ בזהירות רבה.

צריכת חמצן בזמן בעירה

לצורך הניסוי יש למלא 2/3 מים במגבש זכוכית בנפח 3 ליטר ולהוסיף כף סודה קאוסטית או אשלגן קאוסט. צבעו את המים בפנולפטלין או צבע מתאים אחר. יוצקים חול לבקבוק קטן ומכניסים לתוכו חוט אנכי עם צמר גפן קבוע בקצהו. את הקונוס מניחים במגבש עם מים. הצמר גפן נשאר 10 ס"מ מעל פני התמיסה.

הרטיבו קלות צמר גפן באלכוהול, שמן, הקסאן או נוזל דליק אחר והצית אותו. כסו בזהירות את הצמר גפן הבוער בבקבוק של 3 ליטר והורידו אותו מתחת לפני השטח של תמיסת האלקלי. בתהליך הבעירה, חמצן עובר למים ו. כתוצאה מהתגובה, תמיסת האלקלי בבקבוק עולה. הצמר גפן ייצא בקרוב. יש להניח את הבקבוק בזהירות על תחתית המגבש. בתיאוריה, הבקבוק צריך להיות 1/5 מלא, שכן האוויר מכיל 20.9% חמצן. במהלך הבעירה, החמצן עובר למים ולפחמן דו חמצני CO₂, הנספג על ידי אלקלי. משוואת תגובה:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

בפועל, הבעירה תיפסק לפני מיצוי כל החמצן; חלק מהחמצן עובר לפחמן חד חמצני, שאינו נספג באלקלי, וחלק מהאוויר עוזב את הבקבוק כתוצאה מהתפשטות תרמית.

תשומת הלב! אל תנסה לחזור על הניסויים האלה בעצמך!

מבוא

כל יום אנו נושמים את האוויר שאנו צריכים. האם אי פעם חשבת ממה, ליתר דיוק, מאילו חומרים מורכב האוויר? יותר מכל הוא מכיל חנקן (78%), ואחריו חמצן (21%) וגזים אינרטיים (1%). החמצן אמנם אינו מהווה את החלק הבסיסי ביותר באוויר, אך בלעדיו האווירה לא ניתנת למגורים. בזכותו קיימים חיים על פני כדור הארץ, כי חנקן, גם יחד וגם לחוד, מזיק לבני אדם. בואו נסתכל על תכונות החמצן.

תכונות פיזיקליות של חמצן

באוויר פשוט לא ניתן להבחין בחמצן, שכן בתנאים רגילים מדובר בגז ללא טעם, צבע וריח. אך ניתן להעביר חמצן באופן מלאכותי למצבי צבירה אחרים. אז ב-183 מעלות צלזיוס הוא הופך לנוזל, וב-219 מעלות צלזיוס הוא מתקשה. אבל חמצן מוצק ונוזל יכול להתקבל רק על ידי אדם, ובטבע הוא קיים רק במצב גזי. נראה כך (תמונה). וקשה כמו קרח.

התכונות הפיזיקליות של החמצן הן גם מבנה המולקולה של חומר פשוט. אטומי חמצן יוצרים שני חומרים כאלה: חמצן (O 2) ואוזון (O 3). המודל של מולקולת חמצן מוצג להלן.

חַמצָן. תכונות כימיות

הדבר הראשון שבו מתחיל המאפיין הכימי של יסוד הוא מיקומו במערכת המחזורית של D.I. Mendeleev. אז, חמצן נמצא בתקופה ה-2 של הקבוצה ה-6 של תת-הקבוצה הראשית במספר 8. המסה האטומית שלו היא 16 אמו, היא לא מתכת.

בכימיה אנאורגנית, התרכובות הבינאריות שלו עם יסודות אחרים שולבו לאחד נפרד - תחמוצות. חמצן יכול ליצור תרכובות כימיות עם מתכות וגם עם לא מתכות.

בואו נדבר על קבלתו במעבדות.

מבחינה כימית ניתן להשיג חמצן על ידי פירוק של אשלגן פרמנגנט, מי חמצן, מלח ברטהולט, חנקות מתכות פעילות ותחמוצות מתכות כבדות. שקול את משוואות התגובה עבור כל אחת מהשיטות הללו.

1. אלקטרוליזה של מים:

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

5. פירוק של תחמוצות מתכות כבדות (למשל תחמוצת כספית):

2HgO \u003d 2Hg + O 2

6. פירוק חנקות של מתכות פעילות (למשל, נתרן חנקתי):

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

יישום של חמצן

סיימנו עם תכונות כימיות. עכשיו הגיע הזמן לדבר על השימוש בחמצן בחיי אדם. הוא נחוץ לשריפת דלק בתחנות כוח חשמליות ותרמיות. הוא משמש לייצור פלדה מברזל יצוק וגרוטאות מתכת, לריתוך וחיתוך מתכת. דרוש חמצן למסכות כבאים, גלילי צוללנים, משמש במטלורגיה של ברזל ולא ברזל, ואפילו בייצור חומרי נפץ. גם בתעשיית המזון, חמצן ידוע כתוסף מזון E948. נראה שאין תעשייה שבה לא משתמשים בה, אבל היא ממלאת את התפקיד החשוב ביותר ברפואה. שם הוא נקרא "חמצן רפואי". על מנת שחמצן יהיה שמיש, הוא דחוס מראש. התכונות הפיזיקליות של החמצן תורמות לעובדה שניתן לדחוס אותו. בצורה זו, הוא מאוחסן בתוך צילינדרים דומים לאלה.

הוא משמש בהחייאה ופעולות בציוד לשמירה על תהליכי חיים בגופו של חולה חולה, כמו גם בטיפול במחלות מסוימות: דקומפרסיה, פתולוגיות של מערכת העיכול. בעזרתו, רופאים מצילים חיים רבים מדי יום. התכונות הכימיות והפיזיקליות של חמצן תורמות לשימוש הנרחב בו.

חמצן הוא יסוד בקבוצה ה-16 (לפי הסיווג המיושן - תת-הקבוצה העיקרית של קבוצה VI), התקופה השנייה של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D.I. מנדלייב, עם מספר אטומי 8. זה מסומן בסמל O. חמצן הוא מתכת לא מגיבה והוא היסוד הקל ביותר בקבוצת הכולקוגן. חומר פשוט חמצן בתנאים רגילים הוא גז חסר צבע, חסר טעם וריח, שהמולקולה שלו מורכבת משני אטומי חמצן (נוסחה O2), שבקשר אליו הוא נקרא גם דיאוקסגן]. לחמצן נוזלי צבע כחול בהיר, וחמצן מוצק הוא גבישים בצבע תכלת.

קיימות צורות אלוטרופיות אחרות של חמצן, למשל, בתנאים רגילים, גז כחול בעל ריח ספציפי, שהמולקולה שלו מורכבת משלושה אטומי חמצן (נוסחה O3).

מציאת בטבע חמצן טבעי מורכב מ-3 איזוטופים יציבים o16, o17, o18.

חמצן בצורת חומר פשוט o2 הוא חלק מהאוויר האטמוספרי = 21% בצורה קשורה, יסוד החמצן הוא חלק בלתי נפרד ממים של מינרלים שונים של חומרים אורגניים רבים.

קבלה. כיום בתעשייה מקבלים חמצן מהאוויר. השיטה התעשייתית העיקרית להשגת חמצן היא זיקוק קריוגני. גם צמחי חמצן המבוססים על טכנולוגיית ממברנות מוכרים היטב ומשמשים בהצלחה בתעשייה.

במעבדות נעשה שימוש בחמצן תעשייתי, המסופק בגלילי פלדה בלחץ של כ-15 מגפ"ס.

ניתן להשיג כמויות קטנות של חמצן על ידי חימום אשלגן פרמנגנט KMnO4:

2KMNO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

התגובה של פירוק קטליטי של מי חמצן H2O2 בנוכחות תחמוצת מנגן(IV) משמשת גם:

2H2O2 =MnO2=2H2O + O2

ניתן להשיג חמצן על ידי פירוק קטליטי של אשלגן כלורט (מלח ברטולט) KClO3:

2KClO3 = 2KCl + 3O2

שיטות מעבדה לייצור חמצן כוללות את שיטת האלקטרוליזה של תמיסות מימיות של אלקליות, כמו גם פירוק של תחמוצת כספית (II) (ב-t = 100 מעלות צלזיוס):

בצוללות, הוא מתקבל בדרך כלל על ידי תגובה של נתרן חמצן ופחמן דו חמצני שנשפו על ידי אדם:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

CHEMICAL ST_VA. חומר מחמצן חזק, יוצר אינטראקציה עם כמעט כל היסודות, ויוצר תחמוצות. מצב החמצון הוא -2. ככלל, תגובת החמצון ממשיכה עם שחרור חום ומאיצה עם עליית הטמפרטורה (ראה בעירה). דוגמה לתגובות המתרחשות בטמפרטורת החדר:

4Li + O2 = 2Li2O

מחמצן תרכובות המכילות יסודות עם מצב חמצון לא מרבי:

מחמצן את רוב התרכובות האורגניות:

CH3CH2OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O

בתנאים מסוימים, ניתן לבצע חמצון קל של תרכובת אורגנית:

CH3CH2OH +O2 = CH3COOH + H2O

חמצן מגיב ישירות (בתנאים רגילים, בחימום ו/או בנוכחות זרזים) עם כל החומרים הפשוטים, למעט Au וגזים אינרטיים (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); תגובות עם הלוגנים מתרחשות בהשפעת פריקה חשמלית או קרינה אולטרה סגולה. תחמוצות של זהב וגזים אינרטיים כבדים (Xe, Rn) התקבלו בעקיפין. בכל תרכובות שני היסודות של חמצן עם יסודות אחרים, החמצן ממלא את התפקיד של חומר מחמצן, למעט תרכובות עם פלואור (ראה להלן # חמצן פלואורידים).

חמצן יוצר פרוקסידים כאשר מצב החמצון של אטום החמצן שווה באופן רשמי ל-1.

לדוגמה, פרוקסידים מתקבלים על ידי שריפת מתכות אלקליות בחמצן:

2Na + O2 = Na2O2

תחמוצות מסוימות סופגות חמצן:

2BaO + O2 = 2BaO2

על פי תורת הבעירה שפותחה על ידי A. N. Bach ו- K. O. Engler, החמצון מתרחש בשני שלבים עם היווצרות של תרכובת פרוקסיד ביניים. תרכובת ביניים זו יכולה להיות מבודדת, למשל, כאשר להבה של מימן בוער מתקררת עם קרח, יחד עם מים, נוצר מי חמצן:

בסופראוקסידים, לחמצן באופן רשמי מצב חמצון של −½, כלומר אלקטרון אחד לכל שני אטומי חמצן (יון O−2). מתקבל על ידי אינטראקציה של פרוקסידים עם חמצן בלחץ וטמפרטורה גבוהים:

Na2O2 + O2 = 2NaO2

אשלגן K, רובידיום Rb וצסיום Cs מגיבים עם חמצן ליצירת סופראוקסידים:

אוזונידים אנאורגניים מכילים את יון O-3 כאשר מצב החמצון של חמצן שווה באופן רשמי ל-1/3. מתקבל על ידי פעולת האוזון על הידרוקסידים של מתכות אלקליות:

2KOH + 3O3 = 2KO3 + H2O +2O2

ביון דיאוקסיגניל O2+, לחמצן יש באופן רשמי מצב חמצון של +½. קבל לפי תגובה:

PtF6 +O2 = O2PtF6

חמצן פלואוריד חמצן דיפלואוריד, מצב חמצון חמצן OF2 +2, מתקבל על ידי העברת פלואור דרך תמיסה אלקלית:

2F2 + 2NaOH = 2NaF + H2O + OF2

החמצן מונופלואוריד (Dioxydifluoride), O2F2, אינו יציב, מצב חמצון החמצן הוא +1. מתקבל מתערובת של פלואור וחמצן בפריקה זוהרת בטמפרטורה של -196 C:

העברת פריקת זוהר דרך תערובת של פלואור עם חמצן בלחץ וטמפרטורה מסוימים, מתקבלות תערובות של פלואורידי חמצן גבוהים יותר O3F2, O4F2, O5F2 ו-O6F2.

חישובים מכאניים קוונטיים מנבאים את הקיום היציב של יון הטריפלואורוהידרוקסוניום (אנגלית) OF3+. אם היון הזה באמת קיים, אזי מצב החמצון של החמצן בו יהיה +4.

חמצן תומך בתהליכי נשימה, בעירה וריקבון.

בצורתו החופשית, היסוד קיים בשני שינויים אלוטרופיים: O2 ו-O3 (אוזון). כפי שהוקם בשנת 1899 על ידי פייר קירי ומריה Sklodowska-Curie, בהשפעת קרינה מייננת, O2 עובר ל-O3 OZONE. אוזון הוא שינוי אלוטרופי של חמצן המורכב ממולקולות O3 טריאטומיות. בתנאים רגילים - גז כחול. כאשר הוא נוזלי, הוא הופך לנוזל אינדיגו. בצורה מוצקה, זה כחול כהה, קריסטלים כמעט שחורים.

CHEM.CB-VA האוזון הוא חומר חמצון רב עוצמה, הרבה יותר תגובתי מחמצן דו-אטומי. מחמצן כמעט את כל המתכות (למעט זהב, פלטינה ואירידיום) למצבי החמצון הגבוהים ביותר שלהן. מחמצן הרבה לא מתכות. תוצר התגובה הוא בעיקר חמצן.

2Cu2+ + 2H3O+ + O3 = 2Cu3+ + 3H2O + O2

אוזון מגביר את מצב החמצון של תחמוצות:

NO + O3 = NO2 + O2

תגובה זו מלווה בכמיluminescence. ניתן לחמצן חנקן דו חמצני לאנהידריד חנקן:

2NO2 + O3 = N2O5 + O2

אוזון מגיב עם פחמן בטמפרטורה רגילה ויוצר פחמן דו חמצני:

2C +2O3 = 2CO2 + O2

האוזון אינו מגיב עם מלחי אמוניום, אלא מגיב עם אמוניה ליצירת אמוניום חנקתי:

2NH3 + 4O3 = NH4NO3 + 4O2 + H2O

האוזון מגיב עם מימן ויוצר מים וחמצן:

O3 + H2 = O2 + H2O

אוזון מגיב עם סולפידים ליצירת סולפטים:

PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2

בעזרת האוזון ניתן להשיג חומצה גופרתית הן מגופרית יסודית והן מגופרית דו חמצנית:

S + H2O + O3 = H2SO4

3SO2 + 3H2O + O3 = 3H2SO4

כל שלושת אטומי החמצן באוזון יכולים להגיב בנפרד בתגובה של בדיל כלורי עם חומצה הידרוכלורית ואוזון:

3SnCl2 + 6HCl + O3 = 3SnCl4 + 3H2O

בשלב הגז, האוזון מגיב עם מימן גופרתי ליצירת דו תחמוצת הגופרית:

H2S + O3 = SO2 + H2O

בתמיסה מימית מתרחשות שתי תגובות מתחרות עם מימן גופרתי, האחת עם יצירת גופרית יסודית, השנייה עם היווצרות חומצה גופרתית:

H2S + O3 = S + O2 + H2O

3H2S + 4O3 = 3H2SO4

על ידי טיפול בתמיסת יוד בחומצה פרכלורית קרה קרה עם אוזון, ניתן להשיג יוד(III) פרכלורט:

I2 + 6HClO4 +O3 = 2I(ClO4)3 + 3H2O

ניתן להשיג פרכלורט ניטריל מוצק על ידי תגובה של NO2, ClO2 ו-O3 גזי:

2NO2 + 2ClO2 + 2O2 = 2NO2ClO4 + O2

אוזון יכול להשתתף בתגובות בעירה, בעוד שטמפרטורות הבעירה גבוהות יותר מאשר עם חמצן דיאטומי:

3C3N2 + 4O3 = 12CO + 3N2

אוזון יכול להיכנס לתגובות כימיות בטמפרטורות נמוכות. ב-77 K (-196 מעלות צלזיוס), מימן אטומי מגיב עם אוזון ויוצר רדיקל סופראוקסיד עם דימריזציה של האחרון:

H + O3 = HO2. + O

2HO2 . = H2O2 +O2

אוזון יכול ליצור אוזונים אנאורגניים המכילים את האניון O3−. תרכובות אלו הן חומר נפץ וניתן לאחסן אותן רק בטמפרטורות נמוכות. אוזונידים של כל המתכות האלקליות (למעט צרפת) ידועים. ניתן להשיג KO3, RbO3 ו-CsO3 מהסופראוקסידים המתאימים:

KO2 + O3 = KO3 + O2

אשלגן אוזוניד ניתן להשיג בדרך אחרת מאשלגן הידרוקסיד:

2KOH + 5O3 = 2KO3 + 5O2 + H2O

ניתן להשיג NaO3 ו- LiO3 על ידי פעולת CsO3 באמוניה נוזלית NH3 על שרפים לחילופי יונים המכילים יוני Na+ או Li+:

CsO3 + Na+ = Cs+ + NaO3

טיפול בתמיסת סידן באמוניה עם אוזון מוביל ליצירת אמוניום אוזוניד, ולא סידן:

3Ca + 10NH3 + 7O3 = Ca * 6NH3 + Ca(OH)2 + Ca(NO3)2 + 2NH4O3 + 3O2 + 2H2O

ניתן להשתמש באוזון כדי להסיר מנגן מהמים ליצירת משקעים שניתן להפריד באמצעות סינון:

2Mn2+ + 2O3 + 4H2O = 2MnO(OH)2 + 2O2 + 4H+

האוזון הופך ציאנידים רעילים לציאנטים פחות מסוכנים:

CN- + O3 = CNO- + O2

אוזון יכול לפרק לחלוטין אוריאה:

(NH2)2CO + O3 = N2 + CO2 + 2H2O

האינטראקציה של אוזון עם תרכובות אורגניות עם אטום פחמן פעיל או שלישוני בטמפרטורות נמוכות מובילה להידרוטריאוקסידים המתאימים.

קבלה. האוזון נוצר בתהליכים רבים המלווים בשחרור חמצן אטומי, למשל בזמן פירוק פרוקסידים, חמצון של זרחן וכו'.

בתעשייה, הוא מתקבל מאוויר או מחמצן באוזוניזרים על ידי פעולת פריקה חשמלית. O3 מתנזל בקלות רבה יותר מ-O2 ולכן קל להפריד אותו. אוזון לטיפול באוזון ברפואה מתקבל רק מחמצן טהור. כאשר האוויר מוקרן בקרינה אולטרה סגולה קשה, נוצר אוזון. אותו תהליך מתרחש בשכבות העליונות של האטמוספירה, שם נוצרת ונשמרת שכבת האוזון בהשפעת קרינת השמש.

במעבדה ניתן להשיג אוזון על ידי תגובה של חומצה גופרתית מרוכזת צוננת עם בריום חמצן:

3H2SO4 + 3BaO2 = 3BaSO4 + O3 + 3H2O

פרוקסידים הם חומרים מורכבים שבהם אטומי חמצן מחוברים זה לזה. פרוקסידים משחררים בקלות חמצן. לגבי חומרים לא אורגניים מומלץ להשתמש במונח מי חמצן, לגבי חומרים אורגניים, המונח פרוקסיד משמש כיום ברוסית. פרוקסידים של חומרים אורגניים רבים הם חומר נפץ (אצטון מי חמצן); במיוחד, הם נוצרים בקלות פוטוכימית כאשר אתרים מוארים במשך זמן רב בנוכחות חמצן. לכן, לפני הזיקוק, אתרים רבים (דיאתיל אתר, טטרה-הידרופורן) דורשים בדיקה לאיתור של פרוקסידים.

פרוקסידים מאטים את סינתזת החלבון בתא.

בהתאם למבנה, נבדלים פרוקסידים תקין, סופראוקסידים ואוזונידים אנאורגניים. פרוקסידים אנאורגניים בצורת תרכובות בינאריות או מורכבות ידועות כמעט בכל היסודות. פרוקסידים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות מגיבים עם מים ויוצרים את ההידרוקסיד והמי חמצן המתאימים.

פרוקסידים אורגניים מחולקים לדיאלקיל פרוקסיד, אלקיל הידרופרוקסיד, דיאציל פרוקסיד, אציל הידרופרוקסיד (חומצות פרוקסוקרבוקסיליות) ופרוקסידים מחזוריים. פרוקסידים אורגניים אינם יציבים מבחינה תרמית ולעתים קרובות נפיצים. משמש כמקורות לרדיקלים חופשיים בסינתזה אורגנית ובתעשייה

הלידים (הלידים) - תרכובות של הלוגנים עם יסודות כימיים אחרים או רדיקלים. במקרה זה, ההלוגן הכלול בתרכובת חייב להיות אלקטרוני שלילי; לפיכך, תחמוצת ברום אינה הליד.

לפי ההלוגן הכרוך בתרכובת, הלוגים נקראים גם פלואורידים, כלורידים, ברומידים, יודידים ואסטטידים. הלידי כסף ידועים בעיקר בשם זה בשל ההפצה ההמונית של צילום הלידי כסף בסרט.

תרכובות של הלוגנים בינן לבין עצמן נקראות אינטרהלידים, או תרכובות אינטר הלוגן (לדוגמה, יוד פנטפלואוריד IF5).

בהלידים, להלוגן יש מצב חמצון שלילי, בעוד שליסוד יש מצב חיובי.

יון הליד הוא אטום הלוגן בעל מטען שלילי.

גילוי החמצן התרחש פעמיים, במחצית השנייה של המאה ה-18, בהפרש של מספר שנים. בשנת 1771, השבדי קרל שילה השיג חמצן על ידי חימום סלפטר וחומצה גופרתית. הגז שנוצר נקרא "אוויר אש". בשנת 1774, הכימאי האנגלי ג'וזף פריסטלי פירק את תחמוצת הכספית בכלי סגור לחלוטין וגילה חמצן, אך חשב שהוא מרכיב באוויר. רק לאחר שפריסטלי שיתף את תגליתו עם הצרפתי אנטואן לבואזיה, התברר שהתגלה יסוד חדש (קלוריזטור). כף היד של תגלית זו שייכת לפריסטלי מכיוון ששיל פרסם את עבודתו המדעית המתארת ​​את התגלית רק ב-1777.

חמצן הוא יסוד מקבוצת XVI של התקופה השנייה של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D.I. למנדלייב, מספר אטומי של 8 ומסה אטומית של 15.9994. נהוג לסמן חמצן בסמל על אודות(מלטינית חמצן- יצירת חומצה).שם ברוסית חַמצָןהפך נגזר חומצות, מונח שהוצג על ידי M.V. לומונוסוב.

להיות בטבע

חמצן הוא היסוד הנפוץ ביותר שנמצא בקרום כדור הארץ ובאוקיינוסים. תרכובות חמצן (בעיקר סיליקטים) מהוות לפחות 47% ממסת קרום כדור הארץ, חמצן מופק בתהליך הפוטוסינתזה על ידי יערות וכל הצמחים הירוקים, רובו נופל על הפיטופלנקטון של מים ימיים ומתוקים. חמצן הוא מרכיב חובה בכל תאים חיים; הוא נמצא גם ברוב החומרים ממקור אורגני.

תכונות פיזיקליות וכימיות

חמצן הוא מתכת קלה שאינה מתכת, שייכת לקבוצת הכולקוגנים, ובעלת פעילות כימית גבוהה. חמצן, כחומר פשוט, הוא גז חסר צבע, חסר ריח וטעם, בעל מצב נוזלי - נוזל שקוף בצבע תכלת ומוצק - גבישים בצבע תכלת. מורכב משני אטומי חמצן (מסומנים בנוסחה O₂).

חמצן מעורב בתגובות חיזור. יצורים חיים נושמים חמצן באוויר. חמצן נמצא בשימוש נרחב ברפואה. במחלות לב וכלי דם, כדי לשפר תהליכים מטבוליים, מוכנס קצף חמצן ("קוקטייל חמצן") לקיבה. מתן חמצן תת עורי משמש עבור כיבים טרופיים, פיל, גנגרנה. העשרה מלאכותית באוזון משמשת לחיטוי והפחתת ריח האוויר וטיהור מי השתייה.

חמצן הוא הבסיס לחיים של כל היצורים החיים על פני כדור הארץ, הוא היסוד הביוגני העיקרי. הוא חלק מהמולקולות של כל החומרים החשובים ביותר שאחראים על המבנה והתפקוד של התאים (ליפידים, חלבונים, פחמימות, חומצות גרעין). כל אורגניזם חי מכיל הרבה יותר חמצן מכל יסוד (עד 70%). לדוגמה, גופו של אדם בוגר ממוצע השוקל 70 ק"ג מכיל 43 ק"ג חמצן.

חמצן חודר לאורגניזמים חיים (צמחים, בעלי חיים ובני אדם) דרך מערכת הנשימה והמים. אם יש לזכור כי איבר הנשימה החשוב ביותר בגוף האדם הוא העור, מתברר כמה חמצן אדם יכול לקבל, במיוחד בקיץ על חוף המאגר. קביעת הצורך של אדם בחמצן היא די קשה, מכיוון שהיא תלויה בגורמים רבים - גיל, מין, משקל גוף ושטח, מערכת תזונה, סביבה חיצונית וכו'.

השימוש בחמצן בחיים

בחמצן נעשה שימוש כמעט בכל מקום - ממטלורגיה ועד לייצור דלק רקטות וחומרי נפץ המשמשים לעבודות כבישים בהרים; מרפואה ועד תעשיית המזון.

בתעשיית המזון החמצן רשום כתוסף מזון, כחומר הנעה וכגז אריזה.