Wat is soerstof? soerstof ferbiningen

Oxygen (O) - net-Metaal gemysk elemint fan de groep 16 (Via) fan it periodyk systeem. It is in kleurleas, smaakleas en reukloos gas nedich foar libbene organismen - bisten dy't omsette it yn koaldiokside, en planten dy't feit CO ₂ as koalstof- boarne, en O ₂ weromjûn oan de atmosfear. Soerstof foarmet in ferbining reacting mei benei eltse oare elemint, en displaces de gemyske eleminten fan 'e kommunikaasje mei elkoar. Yn in protte gefallen, dizze prosessen wurde begelaat troch it frijkommen fan waarmte en ljocht. De meast wichtige gearsetting fan soerstof is wetter.

Skiednis fan ûntdekking

Yn 1772, de Sweedske gemikus Carl Wilhelm Scheele earst oantoand dat sa'n soerstof krige it troch ferwaarming nitrate kalium okside, kwik, lykas ek in soad oare stoffen. Ûnôfhinklik fan him yn 1774, de Ingelske skiekundige Dzhozef Pristli ûntduts it gemysk elemint troch termyske ûntleden fan kwik okside en publisearre syn befinings yn itselde jiers, trije jier foardat Scheele publikaasje. Yn de jierren 1775-1780 de Frânske gemikus Antuan Lavuaze ynterpretearre de rol fan soerstof yn de azem en brân opnimt, ûnacht de phlogiston teory, ornaris akseptearre by de tiid. It is ferneamd om syn oanstriid om te foarmjen soeren as kombinearre mei ferskate stoffen en rôp oxygène elemint, dat yn it Gryksk betsjut "generated acid".

prevalence

Wat is soerstof? Goed foar 46% troch gewicht fan de korst, it is it meast foarkommende elemint derfan. It bedrach fan soerstof yn de atmosfear is 21% troch folume en it gewicht fan syn 89% yn it seewetter.

Yn rotsen elemint yn kombinaasje mei de metalen en net-metalen as de oxides dy't soere (bgl, swervel, koalstof, aluminium en fosfor) of basis (calcium, magnesium en izer) en as zout-lykas ferbiningen dêr't kin sjoen wurde as foarme út de soere en fûnemintele oxides lykas sulfates, carbonates, silikaten, phosphates en aluminates. Hoewol't se binne talleaze, mar dy fêste stoffen kinne net tsjinje as soerstof boarnen, lykas bân Cleavage mei metalen elemint atomen enerzjyferbrûk te.

Features

As de soerstof temperatuer ûnder -183 ° C, it wurdt bleke blauwe floeistof, en by -218 ° C - bêst. Suver O ₂ is 1.1 kear swierder as lucht.

Tidens sykheljen bisten en guon baktearjes ferbrûkt soerstof út de sfear en recycled koalstofdiokside, wylst yn griene plant fotosynteze yn 'e oanwêzigens fan sinneljocht opfange koalstofdiokside en loslitte frije soerstof. Hast de hiele O ₂ yn de atmosfear wurdt produsearre troch fotosynteze.

Op 20 ° C foar likernôch 3 dielen troch folume fan soerstof oplost yn 100 dielen fan farsk wetter, in bytsje minder as - yn seewetter. It is nedich foar ademhaling fan fisk en oare marine libben.

Natuerlike soerstof is in mingsel fan trije stabile isotopen ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0,037%), en ¹⁸ O (0,204%). Der binne ferskate keunstmjittich produsearre radioaktive isotopen. De measten binne lang-wenne is ¹⁵ O (ferfaltiid 124) dat brûkt wurdt foar stúdzje sykheljen yn sûchdieren.

allotrope

In dúdliker idee fan wat soerstof, stean te krijen syn twa allotropic foarmen, faker (O ₂₎ en triatomic (O _3, Ozon). Eigenskippen faker foarm foarstelle dat de seis elektroanen binen atomen en twa bliuwe unpaired, wêrtroch de paramagnetism fan soerstof. Trije atoom ozone molekulen binne net leit op ien rjochte line.

Ozone kin produsearre yn oerienstimming mei de fergeliking: 3O ₂ → 2O _3.

It proses is endothermic (freget enerzjy); konverzje fan ozone werom yn faker soerstof draacht by oan de oanwêzichheid fan oergong metalen of harren oxides. Pure soerstof wurdt omboud ta Harb troch de aksje fan in elektryske gloed ûntslach. De reaksje komt ek foar op opname fan Ultraviolet ljocht mei in golflingte fan likernôch 250 nm. It gefal fan dit proses yn 'e boppeste sfear elimineert strieling dy't soe wêze skealik binne foar it libben op it oerflak fan' e ierde. Penetrante rook fan Harb is oanwêzich indoors mei in sparking elektryske apparatuer lykas Generators. Dit gas is licht blau. Syn density op 1.658 kear grutter as de loft, en hat in kôkpunt fan -112 ° C by atmosfearyske druk.

Ozone - sterke oxidant steat fan it konvertearjen fan swevel dioxide, Trioxide, Sulfide te sulfate, iodide, iodine (analytysk metoade foar it jaan fan syn beoardieling), lykas ek in soad soerstof befetsjende biologyske gearstalde derivaten lykas aldehydes en soeren. Konverzje fan koalwetterstoffen mei Harb út auto exhaust gassen yn dizze soeren en aldehydes is de oarsaak fan smog. Yn yndustry, Ozon wurdt brûkt as in gemyske reactant, disinfectant foar rioel behanneling, wetter suvering en bleken fan stoffen.

metoaden fan tarieding

Proses foar it produsearjen fan soerstof hinget ôf fan hoefolle gas is nedich om te ûntfangen. Laboratory metoaden foar it neikommende:

1. Thermal ûntleden fan guon sâlten lykas kalium chlorate of kalium nitrate:

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

Potassium chlorate ûntleden catalyzed troch oergong metalen oxides. Foar dit faak brûkt mangaan dioxide (pyrolusite, mno _2). De katalysator ferleget de temperatuer nedich foar soerstof evolution, fan 400 oant 250 ° C.

2. oantaasting fan it metalen oxides ûnder de aksje fan temperatuer:

• 2HgO → 2Hg + O _2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + O _2.

Scheele en Priestley foar dizze gemysk elemint brûkt COMPOUND (okside), soerstof en kwik (II).

3. De termyske ûntleden fan de metalen peroxides of hydrogen peroxide:

• 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.

De earste yndustriële metoaden foar skieding fan soerstof út de sfear of foar de produksje fan wetterstof peroxide ôfhingje fan de foarming fan in okside fan Barium peroxide.

4. Electrolysis fan wetter mei lytse heijer fan sâlten of soeren dy't jouwe conduction fan elektryske stroom:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

yndustriële produksje

As it nedich is om te krijen grutte hoemannichten soerstof wurde brûkt fraksjonele destillaasje fan floeibere lucht. Fan de grutte ûnderdielen fan lucht it hat it heechste siedpunt, en dêrom, sa't ferlike mei stikstof en de minder flechtich argon. It proses brûkt in koelend gas yn syn útwreiding. De wichtichste stadia fan funksjonearjen as folget:

• lucht wurdt filtere te ferwiderje bêst dieltsjes;
• focht en koalsoer wurde fuorthelle troch opname yn Alkali;
• lucht wurdt gearparse en de kompresje waarmte wurdt fuorthelle troch konvinsjonele prosedueres koeling;
• dan stapt yn 'e coil leit binnen de keamer;
• diel fan 'e ynpakt gas (by in druk fan sa'n 200 atm) yn' e keamer útset, koeling de coil;
• útwreide gas werom nei it compressor en rint troch ferskate stadia fan kompresje en lettere útwreiding, wêrtroch't by -196 ° C, de loft wurdt liquid;
• ferwaarme floeiber destillaasje earste ljocht inerte gassen, dan stikstof en floeibere soerstof oerbliuwsels. Meardere fractionation produsearret in produkt genôch suver (99.5%) foar de measte yndustriële tapassings.

Brûk yn it bedriuwslibben

Metaalyndustry is de grutste konsumint fan suver soerstof foar de produksje fan de hege-carbon steel: get rid fan 'e koalstofdiokside en oare ûnreinheden nonmetals dus flugger en makliker as mei lucht.

Ôffalwetter Oxygen belofte foar mear effektive behanneling fan floeiber effluent as yn oare gemyske prosessen. It wurdt hieltiten wichtiger yn sletten ôffal incineration systemen mei help suver O _2.

De saneamde missile oxidizer is floeibere soerstof. Suver O ₂ Dit wurdt brûkt op ûnderseeboaten en yn 'e Diving belle.

Yn de gemyske yndustry, soerstof ferfongen gewoane lucht yn 'e produksje fan stoffen lykas acetylene, ethylene okside en methanol. Medyske tapassings befetsje gebrûk fan soerstof gas yn 'e keamers inhalers en baby incubators. verdoving gas ferrike mei soerstof jout it libben stipe ûnder algemiene anaesthesia. Sûnder dizze gemysk elemint west hawwe by steat te bestean in oantal bedriuwstûken dy't brûke ûnen. Dat is wat soerstof.

It gemyske eigenskippen en reaksje

Grutte wearden fan elektron affiniteit en electronegativity fan soerstof binne typyske ûnderdielen dy't eksposearje metallysk eigenskippen. Alle ferbinings hawwe negative soerstof oksidaasjetastân. Wannear't twa elektron orbitals fol, foarme O ^2- ion. De peroxides (O ₂ ^2-) giet der fan út dat elke atoom hat in lading fan -1. Dit eigendom fan it oannimmen fan elektroanen troch in totaal of foar in part transmissie en bepaalt in oxidizing agent. Doe't de agint reagearret mei de stof, elektron donor, in eigen oksidaasjetastân ôfnimt. De feroaring (ôfnimmen) yn de soerstof oksidaasjetastân fan nul oant -2 neamd herstel.

Under normale omstannichheden it elemint foarmet in dihydric en trihydric ferbiningen. Dêrneist binne der tige stabyl molekulen chetyrehatomnye. Yn faker foarm twa unpaired elektroanen lizze oan de nonbonding orbitals. Dat wurdt befêstige troch gas paramagnetic gedrach.

Intense reaktiviteit wurdt soms útlein Ozone oanname dat ien fan 'e trije atomen is yn it "atomic" steat. Reacting dizze atoom is dissociated út de O _3, leaving molekulêre soerstof.

O ₂ molecule op normale temperatueren en ambient druk lichtjes reaktive. De atomêre soerstof is folle mear aktyf. De dissociation enerzjy (O ₂ → 2O) is tige en 117.2 kcal mol.

ferbinings

C sokke nonmetals lykas wetterstof, koalstof, swervel, soerstof, foarmet in grut oanbod fan covalently bûn ferbiningen, ynklusyf nonmetal oxides lykas wetter (H ₂ O), swevel dioxide (SO ₂₎ en koalstofdiokside (CO _2); organyske stoffen lykas alcohols, aldehydes en carboxylic soeren; mienskiplike soeren lykas carbonic _{(H2 CO3),} sulfuric acid (H ₂ SO ₄₎ en nitric (HNO _3); en de byhearrende sâlten lykas natrium sulfate (Na ₂ SO _4), natrium karbonaat (Na ₂ CO ₃₎ en natrium nitrate (nano _3). Soerstof is oanwêzich yn 'e foarm fan O ^2- ion yn de Crystal struktuer fan bêst metalen oxides, lykas gearstalde (okside), soerstof en CAO fan calcium. Metal superoxide (KO ₂₎ befetsje ion O ₂ ^-, wylst metalen peroxides (BAO ₂₎ befetsje ion O ₂ ^2-. oxygen ferbiningen it generaal hawwe in -2 oksidaasjetastân.

Key eigenskippen

As lêste wy list de wichtichste eigenskippen fan soerstof:

• Electron konfiguraasje: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• Atoomnûmer: 8.
• Atoommassa: 15,9994.
• Kôkpunt: -183,0 ° C.
• Raanpunt: -218,4 ° C.
• Tichtheid (at de soerstof druk is 1 atm by 0 ° C): 1.429 g / l.
• oksidaasjetastân fan -1, -2, +2 (yn ferbiningen mei fluor).