Kas yra deguonies? junginiai su deguonimi

Deguonis (O) -, ne-cheminis elementas grupės 16 (VIa) periodinės lentelės. Jis yra bespalvis, beskonis ir bekvapis dujų reikalinga gyvųjų organizmų - gyvūnai, kurie jį paversti anglies dioksidas, ir augalus, kurie naudoja _CO2 kaip anglies šaltinį, ir O ₂ yra grąžinamas į atmosferą. Deguonies sudaro reagavimą junginio su beveik bet kurio kito elemento, ir išstumia cheminiams elementams komunikacijos viena su kita. Daugeliu atvejų, šie procesai lydi šilumos ir šviesos spaudai. Svarbiausias darinys deguonies yra vanduo.

Istorija atradimas

1772, Švedijos chemikas Carl Wilhelm Scheele pirma pademonstravo, kad toks deguonies juos gaunantis pagal šildymas nitrato kalio oksidas, gyvsidabrio, taip pat daug kitų medžiagų. Nepriklausomai nuo jo 1774, anglų chemikas Dzhozef Pristli atrado cheminį elementą terminio skaidymo gyvsidabrio oksido ir paskelbti savo išvadas tais pačiais metais, prieš trejus metus iki Scheele paskelbimo. Per metus 1775-1780 Prancūzijos chemikas Antuan Lavuaze aiškinama deguonies vaidmenį kvėpavimą ir deginimas, išpilant Flogiston teoriją, paprastai priimtas tuo metu. Ji garsėja savo polinkiu formuoti rūgštys, kai ji derinama su įvairiomis medžiagomis ir paragino Oxygene elementas, kuris Graikijos priemonėmis "sukurtas rūgštis".

paplitimas

Kas yra deguonies? Apskaita 46% masės pluta, tai labiausiai paplitęs elementas jį. Deguonies atmosferoje suma yra 21% pagal tūrį ir jo 89% svorio jūros vandenyje.

Esantys uolienose elemento kartu su metalų ir ne metalų kaip ir oksidų, kurie yra rūgštinis (pvz, sieros, anglies, aliuminio, ir fosforo) arba pagrindinio (kalcio, magnio ir geležies) ir, kaip jo druskos-kaip junginiai, kurie gali būti laikomi suformuota iš rūgšties ir pagrindiniai oksidai, pavyzdžiui, sulfatų, karbonatų, silikatų, fosfatų ir aliuminatai. Nors jie yra daug, bet šie kietosios medžiagos gali būti naudojamas kaip deguonies šaltinių, kaip ryšio skilimo su metalo elemento atomai energijos suvartojimą per.

Įranga

Tada, jei deguonies temperatūra yra žemesnė kaip -183 ° C, ji tampa šviesiai mėlyną skystį, ir tuo -218 ° C - kieta medžiaga. Grynas _O2 yra 1,1 karto sunkesni už orą.

Per kvėpavimo gyvūnus ir kai kurios bakterijos sunaudoja deguonį iš atmosferos ir perdirbtų anglies dioksido, o žalia augalų fotosintezės į saulės šviesoje sugeria anglies dioksidą ir atleiskite laisvąjį deguonį. Beveik visas _O2 atmosferoje yra gaminamas fotosintezės.

Esant 20 ° C temperatūroje maždaug 3 tūrio dalys deguonies, ištirpinto 100 dalių gėlam vandeniui, šiek tiek mažiau nei - jūros vandenyje. Būtina kvėpavimo žuvų ir kitų jūros gyvenimą.

Gamtinių deguonies yra iš trijų stabilių izotopų ¹⁶ O (99759%), ¹⁷ O ^(0037%), o ¹⁸ O (0,204%) mišinys. Yra keletas dirbtinai pagamintos radioaktyvieji izotopai. Dauguma jų yra ilgaamžiai yra ¹⁵ O (pusinės 124), kuris yra naudojamas studijuoti kvėpavimo žinduolių.

Alotropia

Aiškiau idėja, ką deguonies, leidžia gauti savo dviejų allotropic formas, dviatomėms _(O2) ir triatomic (O _3, ozono). Savybės Dwuatomowy forma rodo, kad šeši elektronai surišti atomus ir du lieka nesuporinta, sukelia deguonies paramagnetyki. Trys atomas ozono molekulės yra kitoje vietoje ant vienos tiesia linija.

Ozono gali būti gaminamas pagal lygtį: 3O ₂ → 2O _3.

Procesas yra endoterminis (reikalauja energijos); konversija ozono atgal į Dviatomių deguonies prisideda prie pereinamųjų metalų arba jų oksidų. Grynas deguonis yra paverčiamas ozono elektrine Rusenančiojo išlydžio veiksmų. Reakcija taip pat kai įvyksta absorbcijos ultravioletinių spindulių su maždaug 250 nm bangos ilgiui. Šio proceso viršutinės atmosferos reiškinys pašalina spinduliuotės, kad būtų kenksmingas gyvenimo ant Žemės paviršiaus. Aitrus kvapas ozono yra pateikti patalpoje su uždegimo elektros įrangos, pavyzdžiui, generatorių. Šios dujos yra šviesiai mėlyna. Jos tankis 1,658 kartus didesnis, nei oro, ir turi virimo tašką -112 ° C esant atmosferiniam slėgiui.

Ozono - stiprus oksidantas gali konvertuoti sieros dioksido, trioksidas, sulfidą, kad sulfato, jodido, jodo (Analizės metodas už savo įvertinimą), taip pat daug deguonies, kurių sudėtyje yra organinis junginys dariniai, pavyzdžiui, aldehidų ir rūgščių. Angliavandenilių konversijai su ozonu nuo automobilių išmetamųjų dujų šių rūgščių ir aldehidų yra smogo priežastis. Pramonėje, ozono yra naudojamas kaip cheminis reagentu, dezinfekcijos nuotekų valymo, vandens valymo ir balinimui audinių.

metodai paruošimo

Procesas gamina deguonį priklauso nuo to, kiek dujų yra reikalaujama gauti. Laboratoriniai metodai taip:

1. Terminis skilimas kai kurių druskų, tokių kaip kalio chlorato arba kalio nitrato:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

Kalio chlorato skilimo katalizuoja pereinamųjų metalų oksidų. Dėl šios dažnai naudojamas mangano dioksido (Pyrolusite, MRO _2). Katalizatorius mažina temperatūrą, reikalingą deguonies evoliuciją, nuo 400 iki 250 ° C temperatūroje

2. Skaidymo iš metalų oksidų, pagal temperatūros veiksmų:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2Ag ₂ O → 4AG + O _2.

Scheele ir Priestley šio cheminio elemento naudojamas junginį (oksido), deguonies ir gyvsidabrio (II).

3. šiluminio skilimo iš metalo peroksidų arba vandenilio peroksido:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + Baso _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Pirmieji pramoniniai metodai atskyrimo deguonies iš atmosferos arba dėl vandenilio peroksido gamybos priklauso nuo pasikeičiant bario peroksido oksido formavimo.

4. Elektrolizė vandens su mažais priemaišomis druskų arba rūgščių, kurios teikia laidumą elektros srovės:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

pramonės produkcija

Jei reikia, gauti yra daug deguonies yra naudojami distiliuojant suskystintą orą. Iš pagrindinių komponentų ore ji turi aukščiausią virimo temperatūra, todėl, palyginti su azoto ir mažiau lakiųjų argonu. Procesas naudoja aušinimo dujas per savo plėtimosi. Pagrindiniai etapai operaciją, išvardyti toliau:

• oras filtruojamas, kad būtų pašalintos kietosios dalelės;
• drėgmės ir anglies dioksidas yra pašalinamos absorbcijos šarmo;
• oras suspaustos ir suspaudimo šilumos yra pašalinamas įprastiniais procedūrų aušinimo;
• tada jis patenka į ritės, esančio kameroje;
• dalis suspaustos dujos (esant apie 200 atm) kameroje plečiasi, aušinimo ritė;
• išplėsta dujų grįžta į kompresoriaus ir pereina per kelis etapus suspaudimo ir išsiplėtimo, pagal kurią ne -196 ° C, oras tampa skystis;
• šildomos skystos distiliavimo pirmasis šviesos inertinės dujos, po to azoto ir deguonies skystis išlieka. Keli frakcionuojant gamina produktą pakankamai grynos (99,5%) daugumai pramoniniams taikymams.

Naudoti pramonėje

Metalurgija yra didžiausia vartotojų iš gryno deguonies aukštos anglinio plieno gamybos: atsikratyti iš anglies dvideginio ir kitų priemaišų nemetalų todėl greičiau ir lengviau nei su oru.

Nuotekų deguonies pažadas efektyvesniam gydymui skysto nuotekų nei kitų cheminių procesų. Darosi vis svarbiau uždarose atliekų deginimo sistemų naudojant gryną O _2.

Vadinamasis raketų oksidatorius yra skystas deguonis. Grynas _O2 Tai yra naudojama ant povandeninių laivų ir nardymo varpo.

Chemijos pramonėje, deguonies pakeisti įprastą orą iš medžiagų, tokių kaip acetileno, etileno oksido ir metanolio gamybai. Medicinos programos apima panaudojimą deguonies dujų kamerų inhaliatoriai ir kūdikių inkubatoriams. anestetikas dujų praturtintas deguonimi suteikia gyvenimo palaikymo metu bendrąją anesteziją. Be šio cheminio elemento galėjo egzistuoti pramonės šakų, kurios naudoja krosnys skaičių. Štai ką deguonis.

Cheminės savybės ir reakcijų

Didelės vertės elektronų afinitetu ir elektroneigiamumas deguonies yra tipinės komponentai, kad eksponuoti metalo savybes. Visi junginiai turi neigiamą deguonies oksidacijos. Kai du elektronų orbitalės užpildyta, suformuota O ^2- jonų. Kad peroksidai (O ₂ ^2-) daroma prielaida, kad, kurios kiekvienas atomas turi -1 mokestį. Šis priimti elektronų Visiško arba dalinio perdavimo nuosavybė ir nustato oksidatorius. Kai agentas reaguoja su medžiaga, elektronų donoras, savo oksidacijos būklė mažėja. Pokytis (sumažėjimas) deguonies oksidacijos nuo nulio iki -2 vadinamas išsaugojimas.

Normaliomis sąlygomis elementas suformuoja dihidroksiliai ir trihidroksilių junginius. Be to, yra labai nestabilios molekulės chetyrehatomnye. Dviatomėms forma du neporinės elektronai yra ant Nonbonding orbitalėse. Tai patvirtina dujų paramagnetine elgesį.

Intensyvus reaktyvumas yra kartais paaiškinta ozono prielaidą, kad vienas iš trijų atomų yra "atominės" būklę. Reagavimą šį atomą yra atskirta nuo O _3, paliekant molekulinio deguonies.

_O2 molekulė normalioje temperatūroje ir aplinkos slėgiui silpnai reaktyvių. Atominis deguonis yra daug aktyvesni. Disociacijos energijos _(O2 → 2O) yra reikšmingas ir 117,2 kcal mol.

jungtys

C tokie nemetalų kaip vandenilis, anglies, sieros, deguonies, sudaro didelį asortimentą kovalentiškai surištų junginių, įskaitant nemetalas oksidų, pavyzdžiui, vandens (H ₂ O), sieros dioksido _(SO2) ir anglies dioksido (CO _2); organiniai junginiai, tokie kaip alkoholių, aldehidų ir karboksirūgščių; bendros rūgštys, tokios kaip karboninės _{(H2 CO3),} sieros rūgšties (H ₂ SO ₄₎ ir azoto (HNO _3); ir atitinkami druskos, tokios kaip natrio sulfatu (NA ₂ SO _4), natrio karbonatas (Na ₂ CO ₃₎ ir natrio nitratas (nano _3). Deguonies yra pateikti į iš O ^2- jonų kristalinės struktūros kietų metalų oksidų, pavyzdžiui, junginio (oksido), deguonies ir CaO kalcio forma. Metalo superoksido (KO ₂₎ yra jonų _O2 ^-, o metalo peroksidai (BaO ₂₎ yra jonų O ₂ ^2-. junginiai su deguonimi paprastai turi -2 oksidacijos.

pagrindiniai savybės

Galiausiai mes išvardinti pagrindines savybes deguonies:

• Elektronų konfigūracija: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atominis skaičius: 8.
• Atominės masės: 15,9994.
• Virimo temperatūra: -183,0 ° C
• Lydymosi temperatūra: -218,4 ° C
• Tankis (jei deguonies slėgis yra 1 atm esant 0 ° C): 1429 g / l.
• oksidacijos būklė -1, -2, +2 (junginiuose su fluoru).