Moodustamine, Keskharidus ja koolid
Mis on hapnikku? hapnikuühenditest
Hapnik (O) - mittemetallilised keemiline element rühma 16 (Via) perioodilisuse tabeli. See on värvitu, maitsetu ja lõhnatu gaas vajalik elusorganismide - loomad, kes muundavad selle süsinikdioksiidi, ja taimed, mis kasutavad CO 2 Süsinikuallikana ja O 2 tagastatakse atmosfääri. Hapnik moodustab ühendi reageerimisel praktiliselt mõni teine element ja tõrjub keemilisi elemente üksteisega ühenduses. Paljudel juhtudel on need protsessid on kaasas vabastamist soojust ja valgust. Kõige olulisem ühend hapnikuga on vesi.
Ajalugu avastus
1772, Rootsi keemik Carl Wilhelm Scheele esimese tõestatud, et sellised hapniku saav kuumutamisega nitraati kaaliumoksiid, elavhõbe, samuti paljude teiste ainetega. Temast sõltumatult 1774. inglise keemik Dzhozef Pristli avastanud keemilise elemendi termilise lagunemise elavhõbeoksiidi ja avaldas oma järeldused sama aasta, kolm aastat enne Scheele avaldamist. Aastatel 1775-1780 Prantsuse keemik Antuan Lavuaze tõlgendada rolli hapniku hinge ja põletamine, visates Flogiston, üldtunnustatud ajal. See on tuntud oma kalduvus moodustada happeid, kui kombineerida erinevate ainete ja kutsus Oxygène element, mis tähendab kreeka keeles "loodud hape".
levimus
Mis on hapnikku? Arvestus 46% massist maakoores, see on kõige levinum element seda. Hapniku hulga atmosfääris on 21% mahust ja kaal selle 89% merevees.
In kivimid element koos metalle ja mittemetalle nagu oksiidid happelised (nt väävel, süsinik, alumiinium ja fosfor) või aluseliseks (kaltsiumi-, magneesiumi- ja raua) ja soolana-sarnased ühendid, mida saab pidada moodustunud happe ja aluselised oksiidid nagu sulfaadid, karbonaadid, silikaadid, fosfaadid ja aluminaate. Kuigi neid on arvukalt, kuid need kuivainete ei saa olla hapniku allikatest sideme lõhustamise metalliga aatomeid energiakulu liiga.
Omadused
Kui hapniku temperatuuri alla -183 ° C, muutub see helesinised vedelikuga ning temperatuuril -218 ° C - ainena. Pure O 2 on 1,1 korda raskem kui õhk.
Hingamise ajal loomade ja mõned bakterid tarbivad hapnikku atmosfäärist ja taaskasutatud süsinikdioksiidi, samas roheline taim fotosünteesi päikesevalguse toimel neelavad süsihappegaasi ja vabastada vaba hapnikku. Peaaegu kogu O2 atmosfääris toodetakse fotosünteesiks.
Temperatuuril 20 ° C umbes 3 mahuosa lahustunud hapniku 100 osa värsket vett, veidi vähem kui - merevees. See on vajalik hingamise kala ja muud mereelu.
Looduslikud hapniku on segu kolm stabiilset isotoopi 16O (99.759%), 17-ga (0037%) ja 18-ga (0204%). On mitmeid kunstlikult toodetud radioaktiivsed isotoobid. Enamik neist on pika elueaga 15 O (poolestusaeg 124), mida kasutatakse õppimiseks hingamine imetajatel.
Allotroopia
Selgemalt ettekujutus hapnik, võimaldab saada selle kahe allotroopse vorme, diatomic (O 2) ja triatomic (O 3, osoon). Omadused diatomic kujul soovitada, et kõik kuus elektronid seostuvad aatomit ja kaks jäävad paardumata, põhjustades paramagnetism hapnikku. Kolm aatomit osooni molekulide ei asu ühel sirgel.
Osoon võib valmistada vastavalt võrrandile: 3O 2 → 2O 3.
Protsess on endotermiline (vajab energiat); muundamise osooni tagasi diatomic hapniku aitab juuresolekul siirdemetalle või nende oksiidide. Puhast hapnikku muundatakse osooni toimel elektrilise huumlambi. Reaktsioon toimub samuti neelamisel ultraviolettkiirguse, mille lainepikkus on umbes 250 nm. Esinemist selles protsessis atmosfääri ülemistes kihtides kõrvaldab kiirgus, mis oleks kahjulik elu pinnal Maa. Terav lõhn Osooni esineb siseruumides koos sädemetega elektriseadmete, nagu generaatorite. See gaas on helesinine. Selle tihedus 1658 korda suurem kui õhus, ja on keemistemperatuur -112 ° C atmosfäärirõhul.
Osoon - tugev oksüdeerija võimeline muundama vääveldioksiid, vääveltrioksiid, sulfiid sulfaat-, jood, jood (analüüsimeetod võimaldamiseks hindamisel), samuti mitmed hapnikusisaldusega orgaaniline ühend derivaadid nagu aldehüüdid ja happed. Conversion süsivesinikest osooni alates auto heitgaaside nende hapete ja aldehüüdide põhjustab sudu. Tööstuses osooni kasutatakse keemilisi reageeriv, desinfitseeriva reoveekäitlemise, vee puhastamise ja pleegitamise kangaid.
valmistamismeetoditega
Protsess hapnik sõltub sellest, kui palju gaasi on vaja saada. Laboratory meetodid järgmisega:
1. termiline lagunemine mõnede soolad nagu kaaliumkloraadiga või kaaliumnitraadi:
- 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
- 2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2.
Kaaliumkloraadiga lagunemine katalüüsib siirdemetallide oksiidid. Sel kasutatakse sageli mangaandioksiid (pyrolusite, MnO 2). Katalüsaator vähendab vajalikku temperatuuri hapniku evolutsiooni 400-250 ° C.
2. Grafiidikerade metallioksiidid toimel temperatuur:
- 2HgO → 2Hg + O2.
- 2AG 2O → 4ag + O 2.
Scheele ja Priestley Selle keemiline element, mida kasutatakse ühendi (oksiid), hapniku ja elavhõbe (II).
3. termilise lagunemise metalli peroksiidid või vesinikperoksiidi:
- 2BaO + O 2 → 2BaO 2.
- 2 2BaO → 2BaO + O 2.
- BaO 2 + H 2 SO 4 → H2O 2 + BaSO 4.
- 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.
Esimene tööstusliku lahutamise meetoditega hapniku atmosfäärist või tootmiseks vesinikperoksiidi sõltuvad moodustumist oksiidi baariumperoksiid.
4. vee elektrolüüsi väikeste lisandite soolade või hapete, et pakkuda juhtivuse elektrivoolu:
2H 2 O → 2H 2 + O2
tööstustoodang
Kui on vaja saada suures koguses hapnikku kasutatakse fraktsioneerival destillatsioonil vedel õhk. Peamisi komponente air sellel on kõrgeim keev, mistõttu võrreldes lämmastiku ja vähemlenduv argooni. Protsess kasutab Jahutusgaas ajal laienemist. Põhietapid operatsiooni järgmiselt:
- Õhu filtreeritakse eemaldamaks tahkeid osakesi;
- Niiskuse ja süsihappegaasi eemaldati imendumiseks leelise;
- Õhu surutakse ning pakkimine soojuse eemaldatakse tavapäraste protseduuride jahutamist;
- siis siseneb mähis paiknev kambris;
- osa surugaasi (rõhul ligikaudu 200 atm) Kambri paisub, jahutav mähis;
- paisutatud gaasi naaseb kompressori ja läbib mitmeid etappe kokkusurumine ja seda järgnevatel aastatel, kusjuures temperatuuril -196 ° C, õhu muutub vedelaks;
- soojendatud vedeliku destilleerimisel esimest valgust inertgaasid seejärel lämmastik ja vedel hapnik jäänused. Mitu fraktsioneeriv tulemuseks toote piisavalt puhas (99,5%) enamiku tööstuslikes rakendustes.
Kasutage tööstuses
Metallurgia on suurim tarbija Puhta hapniku tootmise kõrgsüsinikteras: vabaneda süsihappegaasi ja teiste lisandite nonmetals nii kiirem ja lihtsam kui õhk.
Reovesi hapniku paljutõotav efektiivsema ravi vedeliku jäätmete kui teistes keemilisi protsesse. See on muutumas üha olulisemaks suletud jäätmete põletamise süsteemid puhta O 2.
Niinimetatud rakett oksüdeerijana on vedel hapnik. Pure O 2 Kasutatakse allveelaevade ja tuukrikella.
Keemiatööstuses, hapnik asendatakse tavalise õhu tootmiseks selliste ainete nagu atsetüleeni, etüleenoksiidi ja metanooli. Meditsiiniline rakendused hõlmavad kasutamist gaasiline hapnik kambrites inhalaatorid ja imikuinkubaatorite. anesteesia heitgaaside hapnikuga rikastatud näeb eluks üldanesteesiaks. Ilma selle keemilise elemendi suutnud eksisteerida mitmetes tööstusharudes, mis kasutavad ahjud. Seda hapnikku.
Keemilisi omadusi ja reaktsiooni
Suured väärtused elektronafiinsust ja elektronegatiivsus hapniku on tüüpilised komponendid, millel on metallist omadused. Kõik ühendid omada negatiivset hapniku oksüdatsiooniaste. Kui kaks elektronide orbitaalid täidetakse, moodustunud O 2- ioon. Peroksiidide (O 2 2-) eeldab, et iga aatom omab laengut -1. Seda omadust aktsepteerimise elektronid nende täieliku või osalise edastamise ja määrab oksüdeerijaga. Kui aine reageerib aine, elektronide doonori omal oksüdatsiooniastmega väheneb. Muutus (vähenemine) hapniku oksüdatsiooniaste nulli kuni -2 nimetatakse taastumist.
Tavatingimustes element moodustab kahehüdroksüülsete ja kolmehüdroksüülsed ühendeid. Lisaks sellele on äärmiselt ebastabiilsed molekulid chetyrehatomnye. In diatomic moodustavad kaks paardumata elektroni asuvad nonbonding orbitaalidest. Seda kinnitab gaasi paramagneetilisi käitumist.
Intensiivne reaktsioonivõime seletatakse osooni eeldusel, et üks kolmest aatomist on "aatomi" olekus. Lastes seda aatom on lahutatav O 3, jättes molekulaarset hapnikku.
O2 molekuli tavatemperatuuril ja normaalrõhul nõrgalt reaktiivsed. Aatomimassist hapniku on palju aktiivsemad. Dissotsiatsiooni energiat (O 2 → 2O) on märkimisväärne ja 117,2 kcal mol.
sidemed
C sellised nonmetals nagu vesinik, süsinik, väävel, hapnik, moodustab suure hulga kovalentselt ühendid, kaasa arvatud nonmetal oksiidid nagu vesi (H2O), vääveldioksiidi (SO 2) ja süsinikdioksiidi (CO2); orgaaniliste ühendite, nagu alkoholid, aldehüüdid ja karboksüülhapped; ühise hapetega nagu süsihape (H2 CO3), väävelhape (H2 SO 4) ja lämmastikhappe (HNO3); ja vastav soolad nagu naatriumsulfaati (Na2SC 4), naatriumkarbonaat (Na2CC 3) ja naatriumnitraat (NaNO 3). Hapnik esineb kujul O 2- ioon kristallstruktuuris tahkete metallioksiidid, näiteks ühendi (oksiid), hapniku ja CaO kaltsiumi. Metal superoksiidi (KO 2) sisaldavad iooni O 2 -, samas metalli peroksiidid (BaO 2) sisaldavad iooni O 2 2-. hapnikuühenditest on üldiselt -2 oksüdatsiooniastmega.
Põhiomadused
Lõpuks oleme loetelu peamised omadused hapniku:
- Elektronstruktuur: 1s 2s 2 2 2p 4.
- Atomic number: 8.
- Aatommass: 15,9994.
- Keemistemperatuur: -183,0 ° C.
- Sulamistemperatuur: -218,4 ° C.
- Tihedus (kui hapniku osarõhk on 1 atm temperatuuril 0 ° C): 1429 g / l.
- oksüdatsiooniastmega -1, -2, 2 (ühendites fluoriga).
Similar articles
Trending Now