חמצן פורמולה. טבלה מחזורית - חמצן

אלמנט כימי חמצן מאוחסן בקבוצה הראשית VI-th תקופה השנייה של גרסה קצרה מיושנת של הטבלה המחזורית. על פי סטנדרטי המספור החדשים - היא הקבוצה ה -16. ההחלטה המקבילה נעשתה על ידי IUPAC ב 1988. חמצן בתור חומר פשוט של הנוסחה - O _2. קח למשל את תכונותיו העיקריות, תפקיד בטבע וכלכלה. נתחיל עם תיאור של כל הקבוצה של המערכת המחזורית, שבראשה עומדת חמצן. אלמנט שונה במבניהם שלה עומדים chalcogen, ומים שונים מימן התרכובות של גופרית, סלניום, טלור. ההסבר של כל הסממנים ניתן למצוא, רק כדי ללמוד על המבנה והתכונות של האטום.

חמצן אלמנטים נלווים - Chalcogens

מאפיינים דומים של האטומים ליצור קבוצה אחת במערכת המחזורית. חמצן בראשות משפחת chalcogens, אך נבדל מהם בכמה מאפיינים.

המסה האטומית של חמצן - הקבוצה הקדמונית - היא 16 א. .. E מ תרכובות chalcogen עם ההיווצרות של מימן ומתכות להפגין מצב החמצון הרגיל שלהם -2. למשל, המורכבת ממים (H ₂ O) מספר החמצון של חמצן הוא -2.

הרכב של תרכובות chalcogen מימן טיפוסית של הנוסחה הכללית: H ₂ ר פירוק של חומרים אלו חומצה נוצר. רק חמצן מליטה מימן - מים - בעל תכונות מיוחדות. על פי ממצאי מדענים, חומר זה הוא חומצה חריגה וחלשה מאוד, ועל בסיס חלש מאוד.

יש גופרית, סלניום, טלור טיפוסית מדינת חמצון חיובית (4, 6) ב תרכובות עם חמצן-מתכות אחרות שיש אלקטרושליליות גבוהה (איו). תחמוצות הרכב chalcogen לשקף את הנוסחה הכללית: RO _{2, 3 RO.} יש להם הרכב המתאים חומצה: H ₂ RO _3, H ₂ RO _4.

אלמנטים מתאימים חומרים פשוטים: חמצן, גופרית, סלניום, טלור ו פולוניום. חברי השלושה הראשונים להציג נכסים מתכתיים. חמצן פורמולה - אודות _2. שינוי allotropic של אותו יסוד - אוזון (O _3). שתי הגרסאות הם גזים. גופרית וסלניום - מתכות הלא מוצקות. טלור - חומר מטלואיד, מוליך זרם חשמלי, פולוניום - מתכת.

חמצן - היסוד הנפוץ ביותר

התוכן הכולל של אטומים של יסוד בקרום כדור הארץ הוא כ 47% (לפי משקל). חמצן נמצא בצורה חופשית, או כחלק קשרים מרובים. חומר פשוט, נוסחה אשר של O ₂ הוא בהרכב האטמוספרה, המהווים אוויר 21% (לפי נפח). חמצן מולקולרי הוא מומס במים, הוא בין חלקיקי הקרקע.

אנחנו כבר יודעים כי יש סוג נוסף של קיומו של אותו היסוד הכימי בצורת חומר פשוט. האוזון זה - גז להרכיב בסביבות 30 ק"מ משכבת פני השטח, לעתים קרובות מסך האוזון שנקרא. חמצן Bound נכנס מולקולות המים רבים סלעים ומינרלים, תרכובות אורגניות.

אטום חמצן מבנה

טבלה מחזורית מכילה מידע מלא על חמצן:

1. המספר הסידורי של הרכיב - 8.
2. מטען גרעיני - 8.
3. המספר הכולל של אלקטרונים - 8.
4. נוסחא חמצן אלקטרונית - 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.

בטבע, ישנם שלושה איזוטופים יציבים, אשר יש את אותו מספר רצף בטבלה המחזורית, זהה בהרכבו פרוטונים ואלקטרונים, אבל מספר שונה של נויטרונים. איזוטופים מסומנים על ידי אותו לסמל - O. עבור טבלת השוואה המראה את הרכב של שלושה איזוטופים של חמצן:

מאפיינים של חמצן - יסוד כימי

יש על 2P האטום sublevel שני אלקטרונים מזווגים, מה שמסביר את המראה של חמצון -2 ו 2. שני אלקטרונים לזווג לא יכולים להתנתק, כדי מידת החמצון גדילה לארבעה כמו גופרית חלקוגינדי אחר. הסיבה - חוסר שכבה משנה בחינם. לכן, התרכובות של היסוד הכימי אינן תערוכה ערכית חמצן מספר קבוצה שווה מדינת חמצון בגרסה הקצרה של המערכת המחזורית (6). מספר החמצון הממוצע הוא -2 בשבילו.

רק עם תרכובות פלואור מציג מצב חמצון חיובי אופייני חמצן של 2 בשבילו. ערך איו של שני nonmetals העוצם שונה: EA (D) = 3.5; EE (F) = 4. כאלמנט אלקטרו יותר, fluoro חזק שומר האלקטרונים הערכיים שלה מושך את החלקיקים לרמת אנרגיה חיצונית של אטום החמצן. לכן, התגובה עם פלואור הוא חמצן צמצום סוכן מאבד אלקטרונים.

חמצן - חומר פשוט

ד אנגלית חוקר פריסטלי ב 1774 במהלך הניסויים מזוהים גז על ידי הפירוק של תחמוצת כספית. שנתיים קודם לכן, באותו החומר בצורתו הטהורה היה ק Scheele. רק כעבור כמה שנים, הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה מצא כי עבור גז הוא חלק מהאוויר, ולומד נכסים. נוסחא חמצן כימית - O _2. Reflect רכב הקלטה של אלקטרונים משנה המשתתפים ביצירת קשר קוולנטי קוטבי - O O ::. חלף כל זוג אלקטרונים מליטים עם שורה אחת: O = O. נוסחא חמצן כזו עולה בבירור כי האטומים במולקולה מחוברים באמצעות שני זוגות אלקטרונים משותפים.

לבצע חישובים פשוטים ולקבוע מהי המסה המולקולרית היחסית של חמצן: מר (O ₂₎ = Ar (O) x 2 = 16 x 2 = 32. לשם השוואה: (. אייר) מר = 29. נוסחה כימית חמצן שונה האוזון אטום חמצן אחד. לפיכך, מר (O ₃₎ = Ar (O) x 3 = 48. אוזון חמצן הוא 1.5 פעמים כבדות.

תכונות פיסיקליות

חמצן - גז ללא צבע, טעם וריח (בטמפרטורה ולחץ תקן שווה ללחץ האטמוספרי). החומר הוא מעט כבד יותר מהאוויר; מסיס במים, אבל בכמויות קטנות. חמצן נקודת התכה הוא שלילי והוא -218,3 ° C. הנקודה שבה חמצן נוזלי מומר בחזרה לגז - היא טמפרטורת הרתיחה שלו. עבור ערך מולקולות O ₂ של גודל פיזיקלי זה מגיע -182,96 ° C. חמצן הנוזלים ומוצק הופך צבע תכלת.

קבלת חמצן במעבדה

כאשר מחומם, חמצן המכילים חומרים כגון אשלגן permanganate, מוקצה גז חסר צבע אשר ניתן לאסוף בבקבוק או צינור. אם אתם עושים ב לפיד חמצן טהור המואר, זה שורף יותר בהיר מאשר באוויר. שתי שיטת מעבדה אחרת עבור חמצן ייצור - פירוק של מי חמצן ו אשלגן כלוריד (אשלגן כלוריד). קחו למשל את המכשיר במעגל, אשר משמש עבור פירוק תרמי.

במבחנה או בבקבוק עם תחתית עגולה יש צורך לשפוך מעט אשלגן כלוריד, לסגור את הפקק עם צינור מוצא גז. בקצה השני שלה יש לשלוח (תת) הפוך הפוך בבקבוק. הצוואר צריך להיות מושמט בכוס או עובש מלא במים. כאשר חמצן מחומם משתחרר מן מלח כלורי צינור. כפי שהוא מזין את צינור הקיטור לתוך הבקבוק, לעקירתם מים ממנה. כאשר הנורה מלא בגז, תת הסגור שלה פקוק ו הפוך. שהושגו בניסוי מעבדה זו, ניתן להשתמש בחמצן כדי ללמוד את תכונותיו הכימיות של החומר הפשוט.

שריפה

אם המעבדה מבצעת את הבעירה של חומרי חמצן, יש צורך לדעת ולעמוד בתקנות אש. מימן הוא משריפה מיידית באוויר, מעורבב עם חמצן ביחס של 2: 1, זה חומר נפץ. בעירת חומרי חמצן טהור היא הרבה יותר אינטנסיבי מאשר באוויר. זה מוסבר על ידי התופעה של רכב אוויר. חמצן באטמוספרה הוא קצת יותר מ 1.5 חלקים (21%). שרפה - A חומרי תגובה עם חמצן, וכתוצאה מכך מוצרים שונים, בעיקר תחמוצות של מתכות nonmetals. תערובת מחמצנים של O ₂ עם חומרים דליקים, בנוסף, התרכובות וכתוצאה מכך יכולות להיות רעילות.

נר קונבנציונלי שרפה (או גפרורים) מלווה את ההיווצרות של פחמן דו חמצני. הניסוי הבא ניתן לבצע בבית. אם החומר לשרוף תחת בצנצנת זכוכית או כוס גדולה, הבעירה תחדל פעם כל החמצן נצרך. חנקן אינו תומך נשימה בעירה. המוצר חמצון - - פחמן דו-חמצני כבר לא מגיב עם חמצן. שקוף limewater יכול לזהות נוכחות של פחמן דו-חמצני על שריפת נר. אם תוצרי הבעירה לעבור דרך הידרוקסיד הסידן, הפתרון הופך מעונן. תגובה כימית המתרחשת בין מים סיד ופחמן דו חמצני, סידן פחמתי מסיס שהושגו.

הכנת חמצן בקנה מידה תעשייתי

התהליך הזול, שבו מולקולות מתקבלות ללא אוויר O _2, לא קשור לביצוע תגובות כימיות. בענף, למשל, ב מפעלי פלדה, באוויר בטמפרטורה נמוכה בלחץ גבוה מעובה. מרכיבים עיקריים באטמוספרה כזו כגון חמצן וחנקן, לרתיחה בטמפרטורות שונות. הפרד את תערובת האוויר עם התחממות הדרגתית לטמפרטורת סביבה. ראשית, מולקולות חנקן הם מכובדים, ואז חמצן. השיטה של הפרדה על בסיס מאפיינים פיזיים שונים של חומרים פשוטים. חומר של חמצן נוסחא פשוט הוא אותו הדבר כמו שהיה לפני הקירור ועל העיבוי של אוויר, - O _2.

כתוצאה מכך, חלק מתופעות הלוואי אלקטרוליזה, מדי, חמצן, נאסף במשך האלקטרודה המקביל. צרכי הגז של חברות תעשייתיות, בנייה בהיקפים גדולים. צריכת חמצן גדלה בהתמדה, בעיקר צריך אותו בתעשייה הכימית. מוצר מאוחסן גז למטרות תעשייה רפואיות גלילי פלדה, מצויד לציון. חמצן טנק מוכתם בצבע כחול או כחול כדי להבדיל בינו לבין גז מעובה אחרים - חנקן, מתאן, אמוניה.

חישובים כימיים המבוססים על נוסחאות ומשוואות של תגובות של מולקולות O ₂

הערך המספרי של המסה הטוחנת של חמצן חופף כמות נוספת - מסה מולקולרית יחסית. רק במקרה הראשון, יש יחידות. בקצרה נוסחא חומר חמצן המשקל המולקולרי שלה חייבת להיות כתוב כמו: M (O ₂₎ = 32 g / mol. בתנאים רגילים שומה של כל נפח גז מתאים 22.4 ליטר. לפיכך, 1 mol של O ₂ - הוא 22.4 ליטר חומר 2 שומות O ₂ - 44.8 ליטר. על פי המשוואה של התגובה בין מימן וחמצן ניתן לראות כי מגיבים 2 שומות של מימן שומה אחד של חמצן:

אם המחזה של התגובה של 1 mol של מימן, חמצן בסכום של 0.5 mol • 22,4 l / mol = 11.2 ליטר.

תפקידיו של O ₂ מולקולות בטבע ובחיי אדם

החמצן הנצרך על ידי אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ, והוא מעורב מחזור של חומרים העולה על 3 מיליארד שנים. זהו החומר העיקרי לנשימה וחילוף החומרים, זה יכול לפרק מולקולות וחומרים מזינים מסונתז על ידי הגוף זקוק לאנרגיה. חמצן נצרך כל הזמן שבעולם, אבל עתודות שלה להתחדש באמצעות פוטוסינתזה. מדען רוסי ק Timiryazev האמין כי בשל תהליך זה יש עדיין חיים על כוכב הלכת שלנו.

גדול התפקיד של חמצן בטבע כלכלה:

• נספג במהלך אורגניזמים חיים נשימה;
• המעורבים בתגובות של הפוטוסינתזה בצמחים;
• חלק המולקולה האורגנית;
• תהליכי ריקבון, תסיסה, חלודה להתרחש בהשתתפות חמצן משמש מחמצן;
• משמש לסינתזה של מוצרים אורגניים.

מכלי החמצן הנוזלי משמשים לחיתוך לריתוך מתכות בטמפרטורות גבוהות. תהליכים אלה מתבצעים הצמחים בתחום מכונאי, בחברות הובלה והקמה. עבור עבודה מתחת למים, מתחת לאדמה, בגובה רב בחלל ריק אנשים גם צריכים מולקולת O _2. בלוני חמצן משמשים ברפואה להעשיר את הרכב באוויר שאנו נושמים אנשים חולים. גז למטרות רפואיות, מאופיין בהיעדר כמעט המוחלט של זיהומים טכניים, ריח.

חמצן - המחמצן המושלם

חמצן ידוע מתחם עם כל היסודות הכימיים של הטבלה המחזורית, למעט הנציגים הראשונים של המשפחה של גזים נדירים. חומרים רבים מגיבים ישירות עם אטומי חמצן, למעט הלוגנים, זהב ופלטינה. חשיבות רבה הן התופעות הכרוכות חמצן, אשר מלוות את שחרורם של אור וחום. תהליכים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בבית והתעשייה. עפרות המתכת מגיבות עם חמצן נקראות ירי. עפרות טרום קרקע היא מעורבב עם אוויר מועשר בחמצן. בטמפרטורות גבוהות ההתאוששות של מתכות מ גופרתי לחומרים פשוטים. לפיכך השיג ברזל וכמה מתכות אל ברזליות. הנוכחות של חמצן טהור משפרת את קצב תהליכי ייצור בענפים השונים של כימיה, הנדסת מתכות.

המראה של שיטה זולה לייצור חמצן מאוויר על ידי פרדה למרכיביו בטמפרטורה נמוכה, מעורר את הפיתוח של אזורים רבים של ייצור תעשייתי. כימאים מאמינים האטומים במולקולה O ₂ ו- O סוכני חמצון אידיאלי. אלו הם חומרים טבעיים, הם מתחדשים כל זמן בטבע, לא לזהם את הסביבה. בנוסף, תגובות כימיות מעורבות חמצן קרוב מסתיימות סינתזה של עוד מוצר טבעי ובטוח - מים. תפקידו של O ₂ להסרת ומי שפכים תעשייתיים רעילים מן הטומאות. יתר החמצן משמש לחיטוי שינויי allotropic שלה - אוזון. חומר זה פשוט בעל פעילות חמצון גבוהה. כאשר מי ozonization מתפרק מזהם. אוזון הוא גם השפעה מזיקה על המיקרופלורה פתוגניים.