Оксиген як хімічний елемент. Кисень як проста речовина
Загальна характеристика хімічного елементу Оксиген.
Хімічний символ О
Відносна атомна маса Аr = 16
Валентність ІІ
Положення у періодичній системі: 2 період, VІ група, головна (А) підгрупа, неметал.
Будова атома:
О +8 ) 2 ) 6
Заряд ядра: + 8
Число протонів у ядрі: 8
Число нейтронів у ядрі: 8
Число електронів навколо ядра: 8
Число електронних рівнів: 2
Число електронів на зовнішньому
електронному рівні: 6
Хімічний елемент Оксиген утворює просту речовину кисень:
Хімічна формула: О2
Відносна молекулярна маса Мr = 32
Будова молекули: О == О
Поширення у природі: Поряд з азотом та іншими газами кисень входить до складу повітря. Кисень займає приблизно 21% від об’єму повітря. У невеликих кількостях кисень розчинений у природних водах.
Фізичні властивості: газоподібна речовина, безбарвний, без запаху і смаку, малорозчинний у воді, дещо важчий за повітря. При охолодженні до – 183˚ С кисень зріджується, і перетворюється на рідину блакитного кольору з магнітними властивостями.
Добування кисню у промисловості: у промисловості кисень добувають зрідженням повітря. При охолодженні повітря у певний момент кисень зріджується, а азот ще залишається газоподібним, оскільки його температура зрідження ще нижча, ніж у кисню ( – 196˚ С). Таким чином рідкий кисень відділяють від газоподібного азоту.
Добування кисню у лабораторії: кисень добувають шляхом розкладання деяких оксигеновмісних речовин:
1) розкладання води постійним електричним струмом:
2 Н2О → 2 Н2 + О2
2) розкладання гідроген пероксиду Н2О2 :
2 Н2О2 → 2 Н2О + О2
Розкладання гідроген пероксиду значно прискорюється при додаванні кількох кристаликів речовини MnO2 ( Манган (ІV) оксид ).
Речовини, що прискорюють хімічні реакції називаються каталізаторами.
3) розкладання калій перманганату KMnO4 при нагріванні:
2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
4) розкладання калій хлорату KClO3 (“бертолетова сіль “) при нагріванні:
2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
5) розкладання натрій нітрату NaNO3 (“чилійська селітра” ) при нагріванні:
2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2
6) розкладання меркурій (ІІ) оксиду HgO при нагріванні:
2 HgO → 2 Hg + O2
Усі зазначені хімічні реакції об’єднує спільне – з однієї речовини утворюється декілька, звичайно дві або три.
Хімічні реакції, під час яких з однієї складної речовини утворюється декілька простих чи складних речовин, називаються реакціями розкладу.
Хімічні властивості кисню: кисень взаємодіє з багатьма простими речовинами:
з вуглецем:
С + О2 → СО2 ( карбон (ІV) оксид )
з сіркою:
S + O2 → SO2 ( сульфур (ІV) оксид )
з фосфором:
4 Р + 5 О2 → 2 Р2О5 ( фосфор (V) оксид )
з залізом:
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4 (“залізна окалина”) і т.д.
Усі зазначені хімічні реакції об’єднує спільне – з двох речовин утворюється одна .
Хімічні реакції, під час яких з кількох простих чи складних речовин утворюється одна складна речовина, називаються реакціями сполучення.
Взаємодіючи з іншими речовинами кисень утворює оксиди.
Складні речовини, що містять два елементи, один з яких Оксиген, називаються оксидами.
Реакції речовин з киснем називаються реакціями окиснення.
Окиснення, що супроводжується виділенням теплоти та світла, називають горінням.
Вправа .Складіть рівняння реакцій кисню з такими речовинами: а) літій; б) кальцій;
в) магній; г) алюміній; д) мідь (ІІ); е) силіцій (ІV). Напишіть назви утворених оксидів.
Вправа .Закінчити рівняння реакцій:
1) Zn + O2 →
2) Na + O2 →
3) Ca3P2 + O2 →
4) C2H4 + O2 →
5) MgS + O2 →
6) H2S + O2 →
7) CO + O2 → CO2
8) SO2 + O2 → SO3
9) N2 + O2 → NO
Умови виникнення та припинення горіння.
Щоб виникло горіння, необхідно виконання таких умов:
1) Доступ кисню до речовини.
2) Досягнення речовиною температури займання.
Відповідно, щоб припинити горіння, необхідно видалити горючу речовину, охолодити її нижче від температури займання, перекрити доступ кисню.
Поширеність Оксигену у природі.
Оксиген – найпоширеніший елемент на Землі. Масова частка Оксигену у земній корі становить 47,2%. З кожних 100 атомів земної кори – 58 атоми Оксигену.
Також Оксиген входить до складу води, масова частка Оксигену у воді близько 89%.
У вигляді простої речовини кисень Оксиген міститься у повітрі. Кисень займає близько 21% від об’єму повітря.
Оксиген міститься у живих організмах, рослинних та тваринних. У тілі людини масою 70 кг міститься близько 43 кг Оксигену.
Колообіг Оксигену у природі.
Колообігом Оксигену у природі називають процес утворення кисню в результаті фотосинтезу рослин і споживання його при диханні, у реакціях окиснення та горіння.
Ключові ланки колообігу Оксигену такі:
· утворення кисню з води і вуглекислого газу при фотосинтезі в зелених рослинах; при розкладанні водяної пари та озону у верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетових променів Сонця;
∙ споживання кисню для дихання, реакцій окиснення органічних та неорганічних речовин та інших хімічних перетворень, одними з продуктів яких є вода і вуглекислий газ;
∙ використання утворених води і вуглекислого газу в новому циклі обігу Оксигену.
Застосування кисню.
∙ у медицині для забезпечення дихання хворих при ослабленні дихання в післяопераційному періоді, при отруєннях, інтоксикаціях організму тощо.
∙ для забезпечення дихання космонавтів, льотчиків, водолазів, аквалангістів, пожежників;
∙ окиснення речовин у металургії (перетворення чавуну на сталь, випалювання руд кольорових металів);
∙ під час зварювальних робіт для створення високотемпературного полум’я;
∙ виготовлення оксиліквітів ( речовин з сильними вибуховими властивостями) для підривних робіт;
∙ рідкий кисень є окисником ракетного палива.
Вправа . Обчисліть відносну молекулярну масу таких оксигеновмісних речовин: а) О2; б) СО2; в) HNO3; г) Na2SO4; д) Cu(NO3)2; е) Mg3(PO4)2 .
Вправа .Обчисліть масову частку Оксигену у речовинах:
а) Н2О; б) Н2О2; в) KMnO4; г) NaNO3.
Вправа . Визначте хімічні формули речовин, що мають такий склад:
а) 40% Сульфуру та 60% Оксигену;
б) 88,89% Купруму та 11,11% Оксигену;
в) 77,78% Феруму та 22,22% Оксигену;
г) 57,50% Натрію, 40% Оксигену та 2,50% Гідрогену;
д) 3,06% Гідрогену, 31,63% Фосфору та 65,31% Оксигену;
е) 58,80% Барію, 13,73% Сульфуру та 27,47% Оксигену;
ж) 38,61% Калію, 13,86% Нітрогену та 47,53% Оксигену;
з) 78,26% Аргентуму, 4,35% Карбону та 17,39% Оксигену.
Вправа . Напишіть хімічні формули оксидів Літію, Магнію, Цинку, Феруму(ІІІ), Аргентуму (І), Карбону(ІV), Сульфуру(VІ), Мангану (VІІ), Калію, Хрому (ІІІ).
Вправа .Вкажіть назву таких оксидів: Na2O, CuO, SiO2, As2O5, Al2O3, Br2O7, Ni2O3, N2O.
Вправа .Напишіть рівняння реакцій кисню з такими речовинами: калій, кальцій, залізо (ІІІ), вуглець, сірка, фосфор, водень, азот (ІІ), мідь (ІІ). Дайте назву утвореним оксидам.
Вправа .Закінчити рівняння реакцій:
1) KMnO4 →
2) H2O →
3) H2O2 →
4) Li2S + O2 →
5) Al2S3 + O2 →
6) Ca3P2 + O2 →
7) H2S + O2 →
8) C2H4 + O2 →