العناصر الموجودة في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة من الجدول الدوري لعناصر D. I. Mendeleev.

توزيع الإلكترونات حسب معادلات الطاقة لذرات عناصر مجموعة الأكسجين الجدول 13

عنصر	الشحنة الأساسية	مستويات الطاقة					نصف القطر الذري Å
		ك	إل	م	ن	ا
							0,60 1,04 1,16 1,43

يُظهر النظر في التراكيب الذرية لعناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة أن كل منهم له بنية مكونة من ستة إلكترونات للطبقة الخارجية (الجدول 13) ، وبالتالي ، لها قيم كهرسلبية عالية نسبيًا. لديه أعلى كهرسلبية ، الأصغر - وهو ما يفسره تغيير في قيمة نصف القطر الذري. يتم التأكيد على المكانة الخاصة للأكسجين في هذه المجموعة من خلال حقيقة أن ، والتيلوريوم يمكن أن يتحد مباشرة مع الأكسجين ، ولكن لا يمكن أن يتحد مع بعضهما البعض.

تنتمي عناصر مجموعة الأكسجين أيضًا إلى الرقم ص- العناصر ، حيث يتم الانتهاء منها ص-الصدف. لجميع عناصر الأسرة ، باستثناء الأكسجين نفسه ، 6 إلكترونات من الطبقة الخارجية هي التكافؤ.
في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، غالبًا ما تظهر عناصر مجموعة الأكسجين خصائص مؤكسدة. يتم التعبير عن أقوى الخصائص المؤكسدة في الأكسجين.
تتميز جميع عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة بحالة الأكسدة السلبية -2. ومع ذلك ، بالنسبة للكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم ، إلى جانب هذا ، من الممكن أيضًا حالات الأكسدة الإيجابية (الحد الأقصى +6).
جزيء الأكسجين ، مثل أي غاز بسيط ، ثنائي الذرة ، مبني وفقًا لنوع الرابطة التساهمية المكونة من زوجين من الإلكترونات. لذلك ، يكون الأكسجين ثنائي التكافؤ عند تكوين بسيط.
الكبريت مادة صلبة. يحتوي الجزيء على 8 ذرات كبريتية (S8) ، لكنها متصلة في نوع من الحلقة ، حيث ترتبط كل ذرة كبريت فقط مع ذرتين متجاورتين بواسطة رابطة تساهمية

وهكذا ، فإن كل ذرة كبريت ، لها زوج إلكترون واحد مشترك مع ذرتين متجاورتين ، هي نفسها ثنائية التكافؤ. تشكل الجزيئات المماثلة السيلينيوم (Se8) والتيلوريوم (Te8).

■ 1. قم بعمل قصة عن مجموعة الأكسجين وفقًا للخطة التالية: أ) الموقع في النظام الدوري. ب) الشحنات النووية و. عدد النيوترونات في النواة ؛ ج) التكوينات الإلكترونية. د) هيكل الشبكة البلورية ؛ ه) حالات الأكسدة المحتملة للأكسجين وجميع العناصر الأخرى لهذه المجموعة.
2. ما هي أوجه التشابه والاختلاف في الهياكل الذرية والتكوينات الإلكترونية لذرات عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعتين السادس والسابع؟
3. كم عدد إلكترونات التكافؤ التي تمتلكها عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة؟
4. كيف يجب أن تتصرف عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة في تفاعلات الأكسدة والاختزال؟
5. أي من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة هو الأكثر كهرسلبية؟

عند النظر في عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة ، نواجه أولاً ظاهرة التآصل. يمكن أن يشكل العنصر نفسه في الحالة الحرة مادتين بسيطتين أو أكثر. تسمى هذه الظاهرة التآصل ، وتسمى هي نفسها التعديلات المتآصلة.

اكتب هذه الصيغة في دفتر ملاحظاتك.

على سبيل المثال ، عنصر الأكسجين قادر على تكوين عنصرين بسيطين - الأكسجين والأوزون.
صيغة الأكسجين البسيط هي O2 ، وصيغة المادة البسيطة للأوزون هي O3. يتم بناء جزيئاتهم بشكل مختلف:

يعد الأكسجين والأوزون تعديلات متآصلة لعنصر الأكسجين.
يمكن أن يشكل الكبريت أيضًا عدة تعديلات متآصلة (تعديلات). معروف الكبريت المعيني (ثماني السطوح) والبلاستيك وأحادي الميل. يشكل السيلينيوم والتيلوريوم أيضًا العديد من التعديلات المتآصلة. وتجدر الإشارة إلى أن ظاهرة التآصل هي سمة من سمات العديد من العناصر. سننظر في الاختلافات في خصائص التعديلات المتآصلة المختلفة عند دراسة العناصر.

■ 6. ما هو الفرق بين بنية جزيء الأكسجين وبنية جزيء الأوزون؟

7. ما نوع الرابطة الموجودة في جزيئات الأكسجين والأوزون؟

الأكسجين. الخصائص الفيزيائية ، العمل الفسيولوجي ، أهمية الأكسجين في الطبيعة

الأكسجين هو أخف عنصر في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة. الوزن الذري للأكسجين - 15.994. 31988. تحتوي ذرة الأكسجين على أصغر نصف قطر لعناصر هذه المجموعة الفرعية (0.6 Å). التكوين الإلكتروني لذرة الأكسجين: ls 2 2s 2 2p 4.

يشير توزيع الإلكترونات فوق مدارات الطبقة الثانية إلى أن الأكسجين يحتوي على إلكترونين غير متزاوجين في مدارات p ، والتي يمكن استخدامها بسهولة لتكوين رابطة كيميائية بين الذرات. حالة الأكسدة المميزة للأكسجين.
الأكسجين غاز عديم اللون والرائحة. إنه أثقل من الهواء ، عند درجة حرارة -183 درجة ، يتحول إلى سائل أزرق ، وعند درجة حرارة -219 درجة يتجمد.

كثافة الأكسجين 1.43 جم / لتر. الأكسجين ضعيف الذوبان في الماء: تذوب 3 أحجام من الأكسجين في 100 حجم من الماء عند 0 درجة مئوية. لذلك ، يمكن الاحتفاظ بالأكسجين في مقياس الغاز (الشكل 34) - جهاز لتخزين الغازات غير القابلة للذوبان والقابلة للذوبان في الماء بشكل طفيف. في أغلب الأحيان ، يتم تخزين الأكسجين في مقياس الغاز.
يتكون مقياس الغاز من جزأين رئيسيين: الوعاء 1 ، الذي يستخدم لتخزين الغاز ، وقمع كبير 2 مع صنبور وأنبوب طويل ، يصل تقريبًا إلى قاع الوعاء 1 ويعمل على إمداد الجهاز بالمياه. تحتوي السفينة 1 على ثلاثة أنابيب: يتم إدخال الأنبوب 3 بسطح داخلي أرضي ، ويتم إدخال قمع 2 مع صنبور ، وأنبوب مخرج غاز مزود بصنبور يتم إدخاله في الأنبوب 4 ؛ يعمل الأنبوب 5 في الجزء السفلي على إطلاق الماء من الجهاز عند الشحن والتفريغ. في وعاء مقياس غاز مشحون يتم ملء 1 بالأكسجين. يوجد في الجزء السفلي من الوعاء ، حيث يتم إنزال نهاية أنبوب القمع 2.

أرز. 34.
1 - وعاء لتخزين الغاز ؛ 2 - قمع لإمداد المياه ؛ 3 - أنبوب مع سطح الأرض ؛ 4 - أنبوب لإزالة الغاز. 5- أنبوب لإخراج الماء عند شحن الجهاز.

إذا كنت بحاجة إلى الحصول على الأكسجين من مقياس الغاز ، فافتح صمام القمع أولاً واضغط قليلاً على الأكسجين في مقياس الغاز. ثم يتم فتح الصمام الموجود على أنبوب مخرج الغاز ، والذي من خلاله يهرب الأكسجين الذي تم إزاحته بواسطة الماء.

في الصناعة ، يتم تخزين الأكسجين في اسطوانات فولاذية في حالة مضغوطة (الشكل 35 ، أ) ، أو في شكل سائل في "خزانات" أكسجين (الشكل 36).

أرز. 35.بالون الأكسجين

اكتب من النص أسماء الأجهزة المصممة لتخزين الأكسجين.
الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا. تشكل قرابة 50٪ من وزن قشرة الأرض بأكملها (الشكل 37). يحتوي جسم الإنسان على 65٪ من الأكسجين ، وهو جزء من مواد عضوية مختلفة تُبنى منها الأنسجة والأعضاء. يحتوي الماء على حوالي 89٪ أكسجين. يمثل الأكسجين في الغلاف الجوي 23٪ بالوزن و 21٪ بالحجم. يتم تضمين الأكسجين في مجموعة متنوعة من الصخور (على سبيل المثال ، الحجر الجيري ، والطباشير ، والرخام CaCO3 ، والرمل SiO2) ، وخامات من معادن مختلفة (خام الحديد المغناطيسي Fe3O4 ، خام الحديد البني 2Fe2O3 nH2O ، خام الحديد الأحمر Fe2O3 ، البوكسيت Al2O3 nH2O ، إلخ. .). الأكسجين هو أحد مكونات معظم المواد العضوية.

الأهمية الفسيولوجية للأكسجين هائلة. إنه الغاز الوحيد الذي يمكن للكائنات الحية استخدامه للتنفس. يتسبب نقص الأكسجين في توقف العمليات الحيوية وموت الكائن الحي. بدون أكسجين ، يمكن للشخص أن يعيش بضع دقائق فقط. عند التنفس ، يتم امتصاص الأكسجين ، والذي يشارك في عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث في الجسم ، ويتم إطلاق منتجات أكسدة المواد العضوية وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى. تتنفس الكائنات الحية الأرضية والمائية الأكسجين: الأرضي - الأكسجين الحر الموجود في الغلاف الجوي ، والأكسجين المائي - المذاب في الماء.
يحدث نوع من دورة الأكسجين في الطبيعة. يتم امتصاص الأكسجين من الغلاف الجوي من قبل الحيوانات والنباتات والبشر ، ويتم إنفاقه على عمليات احتراق الوقود والانحلال والعمليات المؤكسدة الأخرى. تستهلك النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون والماء الذي يتكون أثناء عملية الأكسدة ، حيث تتم عملية التمثيل الضوئي ، بمساعدة كلوروفيل الأوراق والطاقة الشمسية ، أي تخليق المواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء ، يرافقه إطلاق الأكسجين.
لتوفير الأكسجين لشخص واحد ، هناك حاجة إلى تيجان من شجرتين كبيرتين. تحافظ النباتات الخضراء على تركيبة ثابتة للغلاف الجوي.

■ 8. ما هي أهمية الأكسجين في حياة الكائنات الحية؟
9. كيف يتم تجديد إمدادات الأكسجين في الغلاف الجوي؟

الخواص الكيميائية للأكسجين

يتصرف الأكسجين الحر ، الذي يتفاعل مع المواد البسيطة والمعقدة ، على هذا النحو عادةً.

أرز. 37.

حالة الأكسدة التي تكتسبها في هذه الحالة هي دائمًا -2. تدخل العديد من العناصر في تفاعل مباشر مع الأكسجين ، باستثناء المعادن النبيلة ، والعناصر ذات قيم كهرسلبية قريبة من الأكسجين () والعناصر الخاملة.
نتيجة لذلك ، تتشكل مركبات الأكسجين بمواد بسيطة ومعقدة. يحترق الكثير من الأكسجين ، على الرغم من أنهم إما لا يحترقون أو يحترقون في الهواء بشكل ضعيف. يحترق في الأكسجين بلهب أصفر لامع ؛ في هذه الحالة يتكون بيروكسيد الصوديوم (الشكل 38):
2Na + O2 = Na2O2 ،
يحترق الكبريت في الأكسجين بلهب أزرق لامع لتكوين ثاني أكسيد الكبريت:
S + O2 = SO2
نادرًا ما يسخن الفحم في الهواء ، ولكن في الأكسجين يصبح ساخنًا جدًا ويحترق بتكوين ثاني أكسيد الكربون (الشكل 39):
C + O2 = CO2

أرز. 36.

يحترق في الأكسجين مع لهب أبيض لامع بشكل مذهل ، ويتكون خامس أكسيد الفوسفور الأبيض الصلب:
4P + 5O2 = 2P2O5
يحترق في الأكسجين وينتشر الشرر ويشكل مقياسًا حديديًا (الشكل 40).
تحترق المواد العضوية أيضًا في الأكسجين ، على سبيل المثال ، الميثان CH4 ، وهو جزء من الغاز الطبيعي: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
يكون الاحتراق في الأكسجين النقي أكثر كثافة منه في الهواء ، ويجعل من الممكن الحصول على درجات حرارة أعلى بكثير. تُستخدم هذه الظاهرة لتكثيف عدد من العمليات الكيميائية واحتراق الوقود بكفاءة أكبر.
في عملية التنفس ، يتحد الأكسجين مع الهيموغلوبين في الدم ، مما يؤدي إلى تكوين أوكسي هيموغلوبين ، والذي ، باعتباره مركبًا غير مستقر للغاية ، يتحلل بسهولة في الأنسجة مع تكوين الأكسجين الحر ، والذي يستخدم للأكسدة. التعفن هو أيضًا عملية مؤكسدة تشمل الأكسجين.
يتعرفون على الأكسجين النقي عن طريق إدخال شظية مشتعلة في الوعاء حيث من المفترض أن يكون موجودًا. يومض بشكل ساطع - هذا اختبار نوعي للأكسجين.

■ 10. كيف يمكنك ، بوجود شظية تحت تصرفك ، التعرف على الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الأوعية المختلفة؟ 11. ما هو حجم الأكسجين الذي سيتم استخدامه لحرق 2 كجم من الفحم المحتوي على 70٪ كربون ، 5٪ هيدروجين ، 7٪ أكسجين ، والباقي مكونات غير قابلة للاحتراق؟

أرز. 38.حرق الصوديوم أرز. 39.حرق الفحم أرز. 40.احتراق الحديد في الأكسجين.

12. هل يكفي 10 لترات من الأكسجين لحرق 5 جرام من الفوسفور؟
13. تم حرق 1 م 3 من خليط غاز يحتوي على 40٪ أول أكسيد الكربون ، 20٪ نيتروجين ، 30٪ هيدروجين و 10٪ ثاني أكسيد كربون في الأكسجين. كم تم استهلاك الأكسجين؟
14. هل يمكن تجفيف الأكسجين عن طريق تمريره عبر: أ) حامض الكبريتيك ، ب) كلوريد الكالسيوم ، ج) أنهيدريد الفوسفوريك ، د) معدني؟
15. كيف نحرر ثاني أكسيد الكربون من شوائب الأكسجين والعكس صحيح ، كيف نحرر الأكسجين من شوائب ثاني أكسيد الكربون؟
16. تم تمرير 20 لترًا من الأكسجين تحتوي على خليط من ثاني أكسيد الكربون عبر 200 مل من 0.1 ن. محلول الباريوم. نتيجة لذلك ، تم ترسيب الكاتيون Ba 2+ تمامًا. ما مقدار ثاني أكسيد الكربون (بالنسبة المئوية) الذي يحتويه الأكسجين الأصلي؟

الحصول على الأكسجين

يتم الحصول على الأكسجين بعدة طرق. في المختبر ، يتم الحصول على الأكسجين من المواد المحتوية على الأكسجين التي يمكنها بسهولة فصله ، على سبيل المثال ، من برمنجنات البوتاسيوم KMnO4 (الشكل 41) أو من ملح برتوليت KClO3:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2KSlO3 = 2KSl + O2
عند الحصول على الأكسجين من ملح برتوليت ، يجب أن يكون هناك محفز ، وهو ثاني أكسيد المنغنيز ، لتسريع التفاعل. يعمل المحفز على تسريع عملية التحلل ويجعلها أكثر اتساقًا. بدون محفز

أرز. 41. جهاز للحصول على الاكسجين بطريقة معملية من برمنجنات البوتاسيوم. 1 - برمنجنات البوتاسيوم ؛ 2 - أكسجين 3 - صوف قطني 4 - اسطوانة - جمع.

يحدث انفجار إذا تم تناول ملح برتوليت بكميات كبيرة وخاصة إذا كان ملوثًا بمواد عضوية.
يتم الحصول على الأكسجين أيضًا من بيروكسيد الهيدروجين في وجود محفز - ثاني أكسيد المنغنيز MnO2 وفقًا للمعادلة:
2H2O2 [MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. لماذا يضاف MnO2 أثناء تحلل ملح Berthollet؟
18. يمكن تجميع الأكسجين المتكون أثناء تحلل KMnO4 فوق الماء. تعكس هذا في مخطط الجهاز.
19. في بعض الأحيان ، في حالة عدم وجود ثاني أكسيد المنغنيز في المختبر ، يتم إضافة القليل من البقايا إلى ملح برتوليت بدلاً منه بعد تكليس برمنجنات البوتاسيوم. لماذا مثل هذا التغيير ممكن؟
20. ما هو حجم الأكسجين الذي سيتم إطلاقه أثناء تحلل 5 مولات من ملح برتوليت؟

يمكن أيضًا الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل النترات عند تسخينه فوق نقطة الانصهار:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين بشكل أساسي من الهواء السائل. يترجم الهواء إلى حالة سائلة ، ويتعرض للتبخر. أولاً ، يتبخر (نقطة غليانه 195.8 درجة) ، ويبقى الأكسجين (نقطة غليانه -183 درجة). بهذه الطريقة ، يتم الحصول على الأكسجين بشكل نقي تقريبًا.
في بعض الأحيان ، في وجود الكهرباء الرخيصة ، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء:
H2O ⇄ H + + OH -
H ++ ه- → H 0
في الكاثود
2 ساعة - - ه- → H2O + O ؛ 2O = O2
في الأنود

■ 21. اذكر الطرق المخبرية والصناعية للحصول على الأكسجين المعروف لك. قم بتدوينها في دفتر ملاحظات ، مع إرفاق كل طريقة بمعادلة تفاعل.
22. هل التفاعلات المستخدمة لإنتاج أكسجين أكسجين؟ أعط إجابة منطقية.
23. أخذت 10 غرام من المواد التالية ؛ برمنجنات البوتاسيوم ، كلوريد البوتاسيوم ، نترات البوتاسيوم. في أي حالة يمكن الحصول على أكبر كمية من الأكسجين؟
24. في الأكسجين الذي تم الحصول عليه عن طريق تسخين 20 غرام من برمنجنات البوتاسيوم ، تم حرق 1 غرام من الفحم. ما هي نسبة البرمنجنات المتحللة؟

الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الطبيعة. يستخدم على نطاق واسع في الطب والكيمياء والصناعة وما إلى ذلك (الشكل 42).

أرز. 42. استخدام الأكسجين.

يستخدم الطيارون على ارتفاعات عالية ، الأشخاص الذين يعملون في جو من الغازات الضارة ، ويعملون في الأعمال تحت الأرض وتحت الماء ، أجهزة الأكسجين (الشكل 43).

في الحالات التي يكون فيها الأمر صعبًا بسبب مرض معين ، يُسمح للشخص باستنشاق الأكسجين النقي من كيس الأكسجين أو وضعه في خيمة أكسجين.
حاليًا ، يتم استخدام الهواء الغني بالأكسجين أو الأكسجين النقي على نطاق واسع لتكثيف العمليات المعدنية. تستخدم مشاعل أوكسي الهيدروجين والأكسجين الأسيتيلين في اللحام وقطع المعادن. عن طريق تشريب الأكسجين السائل بمواد قابلة للاحتراق: نشارة الخشب ، ومسحوق الفحم ، وما إلى ذلك ، يتم الحصول على مخاليط متفجرة تسمى أوكسيلكويت.

■ 25. ارسم طاولة في دفتر ملاحظاتك وأكملها.

الأوزون O3

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يشكل عنصر الأكسجين تعديلًا تآثريًا آخر - الأوزون O3. يغلي الأوزون عند درجة حرارة -111 درجة ويتصلب عند -250 درجة. إنه أزرق في الحالة الغازية وأزرق في الحالة السائلة. الأوزون في الماء أعلى بكثير من الأكسجين: 45 حجمًا من الأوزون يذوب في 100 حجم من الماء.

يختلف الأوزون عن الأكسجين في أن جزيئه يتكون من ثلاث ذرات بدلاً من ذرتين. في هذا الصدد ، يكون جزيء الأكسجين أكثر استقرارًا من جزيء الأوزون. يتحلل الأوزون بسهولة حسب المعادلة:
O3 = O2 + [O]

إن إطلاق الأكسجين الذري أثناء تحلل الأوزون يجعله عامل مؤكسد أقوى بكثير من الأكسجين. الأوزون له رائحة منعشة ("الأوزون" في الترجمة يعني "الرائحة"). في الطبيعة ، يتشكل تحت تأثير تفريغ كهربائي هادئ وفي غابات الصنوبر. ينصح مرضى الرئة بقضاء المزيد من الوقت في غابات الصنوبر. ومع ذلك ، فإن التعرض المطول لجو غني بالأوزون يمكن أن يكون له تأثير سام على الجسم. يصاحب التسمم دوخة وغثيان ونزيف من الأنف. في حالات التسمم المزمن ، يمكن أن تحدث أمراض القلب.
في المختبر ، يتم الحصول على الأوزون من الأكسجين الموجود في مركبات الأوزون (الشكل 44). يتم تمرير الأكسجين في الأنبوب الزجاجي 1 ، ثم يتم لفه من الخارج بسلك 2. يمر السلك رقم 3 داخل الأنبوب ، ويتصل كلا هذين السلكين بأقطاب مصدر تيار ينتج عنه جهد عالٍ في هذه الأقطاب. يحدث تفريغ كهربائي هادئ بين الأقطاب الكهربائية ، بسبب تكوين الأوزون من الأكسجين.

الشكل 44 ؛ جهاز الأوزون. 1 - زجاجة زجاجية 2 - اللف الخارجي ؛ 3 - سلك داخل الأنبوب ؛ 4- محلول يوديد البوتاسيوم مع النشا

3O2 = 2O3
الأوزون عامل مؤكسد قوي جدا. إنه أكثر نشاطًا من الأكسجين ، ويدخل في التفاعلات ويكون عمومًا أكثر نشاطًا من الأكسجين. على سبيل المثال ، على عكس الأكسجين ، يمكن أن يحل محل يوديد الهيدروجين أو أملاح اليود:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

يوجد القليل جدًا من الأوزون في الغلاف الجوي (حوالي واحد من المليون في المائة) ، لكنه يلعب دورًا مهمًا في امتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية ، لذا فهي تسقط على الأرض بكميات أقل وليس لها تأثير ضار على الكائنات الحية.
يستخدم الأوزون بكميات صغيرة بشكل أساسي لتكييف الهواء وكذلك في الكيمياء.

■ 26. ما هي التعديلات المتآصلة؟
27. لماذا يتحول ورق اليود النشا إلى اللون الأزرق عند تعرضه للأوزون؟ أعط إجابة منطقية.
28. لماذا جزيء الأكسجين أكثر استقرارًا من جزيء الأوزون؟ برر إجابتك من حيث التركيب الجزيئي.

الورم في الحلق الأكسجين. وجد أنه في حالة الإجهاد ، يتمدد المزمار. وهي تقع في منتصف الحنجرة ، محدودة بثني عضلي.

هم الذين يضغطون على الأنسجة المجاورة ، مما يخلق إحساسًا بوجود كتلة في الحلق. اتساع الفجوة هو نتيجة لزيادة استهلاك الأكسجين. يساعد على التعامل مع التوتر. لذلك ، يمكن تسمية الكتلة سيئة السمعة في الحلق بالأكسجين.

العنصر الثامن من الجدول مألوف في النموذج. لكن في بعض الأحيان سائلة الأكسجين. عنصرممغنط في هذه الحالة. ومع ذلك ، سنتحدث عن خصائص الأكسجين والمزايا التي يمكن استخلاصها منها في الجزء الرئيسي.

خصائص الأكسجين

بسبب الخصائص المغناطيسية ، يتم نقل الأكسجين بمساعدة القوى القوية. إذا تحدثنا عن عنصر في حالته المعتادة ، فإنه هو نفسه قادر على تحريك الإلكترونات على وجه الخصوص.

في الواقع ، فإن الجهاز التنفسي مبني على إمكانات الأكسدة والاختزال لمادة ما. الأكسجين الموجود فيه هو المتقبل النهائي ، أي العامل المتلقي.

تعمل الإنزيمات كمانحين. يتم إطلاق المواد المؤكسدة بواسطة الأكسجين في البيئة. إنه ثاني أكسيد الكربون. تنتج من 5 إلى 18 لترًا في الساعة.

يخرج 50 جرامًا أخرى من الماء. لذا فإن شرب الكثير من الماء هو توصية معقولة من الأطباء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المنتجات الثانوية للتنفس هي حوالي 400 مادة. من بينها الأسيتون. يتم تعزيز إطلاقه في عدد من الأمراض ، مثل مرض السكري.

يدخل التعديل المعتاد للأكسجين ، O 2 ، في عملية التنفس. هذا جزيء ثنائي الذرة. لديها 2 إلكترون غير زوجي. كلاهما في المدارات المضادة.

لديهم شحنة طاقة أكبر من المواد اللاصقة. لذلك ، جزيء الأكسجين يتفتت بسهولة إلى ذرات. تصل طاقة التفكك إلى ما يقرب من 500 كيلوجول لكل مول.

في الجسم الحي الأكسجين - الغازبجزيئات خاملة تقريبًا. لديهم رابطة قوية بين الذرات. عمليات الأكسدة بالكاد ملحوظة. هناك حاجة إلى المحفزات لتسريع التفاعلات. في الجسم هم إنزيمات. إنها تثير تكوين الراديكاليين ، مما يثير عملية السلسلة.

يمكن أن تكون درجة الحرارة محفزًا للتفاعلات الكيميائية مع الأكسجين. يتفاعل العنصر الثامن حتى مع التسخين الطفيف. تعطي الحرارة تفاعلات مع الهيدروجين والميثان والغازات الأخرى القابلة للاحتراق.

تواصل التفاعلات مع الانفجارات. لا عجب أن واحدة من أوائل المناطيد في تاريخ البشرية انفجرت. كانت مليئة بالهيدروجين. كانت تسمى الطائرة هيندنبورغ وتحطمت في عام 1937.

يسمح التسخين للأكسجين بإنشاء روابط مع جميع عناصر الجدول الدوري ، باستثناء الغازات الخاملة ، مثل الأرجون والنيون والهيليوم. بالمناسبة ، أصبح الهيليوم بديلاً لملء المناطيد.

لا يدخل الغاز في التفاعل ، فهو مكلف فقط. لكن ، لنعد إلى بطل المقال. الأكسجين عنصر كيميائيتتفاعل مع المعادن حتى في درجة حرارة الغرفة.

كما أنه كافٍ للتلامس مع بعض المركبات المعقدة. وتشمل الأخيرة أكاسيد النيتروجين. ولكن مع النيتروجين البسيط الأكسجين العنصر الكيميائييتفاعل فقط عند 1200 درجة مئوية.

بالنسبة لردود فعل بطل المقال مع المواد غير المعدنية ، يلزم تسخين لا يقل عن 60 درجة مئوية. هذا يكفي ، على سبيل المثال ، للتلامس مع الفوسفور. بطل المقال يتفاعل مع اللون الرمادي بالفعل عند 250 درجة. بالمناسبة ، يتم تضمين الكبريت في عناصر المجموعة الفرعية للأكسجين. هي المجموعة الرئيسية في المجموعة السادسة من الجدول الدوري.

يتفاعل الأكسجين مع الكربون عند درجة حرارة 700-800 درجة مئوية. يشير هذا إلى أكسدة الجرافيت. هذا المعدن هو أحد الأشكال البلورية للكربون.

بالمناسبة ، الأكسدة هي دور الأكسجين في أي تفاعلات. يواصل معظمهم إطلاق الضوء والحرارة. ببساطة ، تفاعل المواد يؤدي إلى الاحتراق.

يرجع النشاط البيولوجي للأكسجين إلى قابليته للذوبان في الماء. في درجة حرارة الغرفة ، ينفصل فيها 3 ملليلتر من المادة الثامنة. يعتمد الحساب على 100 ملليلتر من الماء.

يظهر العنصر أداءً عاليًا في الإيثانول والأسيتون. يذوبون 22 جرامًا من الأكسجين. لوحظ التفكك الأقصى في السوائل المحتوية على الفلور ، على سبيل المثال ، البيرفلوروبوتيتتراهيدروفوران. يتم إذابة ما يقرب من 50 جرامًا من العنصر الثامن لكل 100 مليلتر منه.

بالحديث عن الأكسجين المذاب ، دعنا نذكر نظائره. احتل الغلاف الجوي المرتبة 160. 99.7٪ في الهواء. 0.3٪ نظائر 170 و 180. جزيئاتها أثقل.

عند الاتصال بهم ، بالكاد يمر الماء إلى حالة بخار. فقط التعديل 160 للعنصر الثامن يرتفع في الهواء. تبقى النظائر الثقيلة في البحار والمحيطات.

ومن المثير للاهتمام ، بالإضافة إلى الحالة الغازية والسائلة ، أن الأكسجين صلب. إنه ، مثل النسخة السائلة ، يتشكل عند درجات حرارة دون الصفر. بالنسبة للأكسجين المائي ، يلزم -182 درجة ، وللحجر -223 درجة على الأقل.

تعطي درجة الحرارة الأخيرة الشبكة المكعبة من البلورات. من -229 إلى -249 درجة مئوية ، يكون التركيب البلوري للأكسجين سداسيًا بالفعل. تم الحصول عليها بشكل مصطنع وتعديلات أخرى. ولكن بالنسبة لهم ، بالإضافة إلى درجات الحرارة المنخفضة ، هناك حاجة إلى زيادة الضغط.

في الحالة المعتادة الأكسجين ينتمي إلى العناصرمع ذرتين ، فهو عديم اللون والرائحة. ومع ذلك ، هناك نسخة 3-ذرية لبطل المقال. هذا هو الأوزون.

لها رائحة منعشة واضحة. إنه ممتع ، لكنه سام. الاختلاف عن الأكسجين العادي هو أيضًا كتلة كبيرة من الجزيئات. تتجمع الذرات في تصريفات البرق.

لذلك ، تشعر برائحة الأوزون بعد الاستحمام. يمكن الشعور بالرائحة أيضًا على ارتفاعات عالية تتراوح من 10 إلى 30 كيلومترًا. هناك ، يثير تكوين الأوزون الأشعة فوق البنفسجية. تلتقط ذرات الأكسجين إشعاع الشمس وتتحد في جزيئات كبيرة. هذا ، في الواقع ، ينقذ البشرية من الإشعاع.

استخراج الأكسجين

الصناعيين يخرجون بطل المقال من فراغ. يتم تنظيفه من بخار الماء وأول أكسيد الكربون والغبار. ثم يتم تسييل الهواء. بعد التنقية ، يبقى النيتروجين والأكسجين فقط. الأول يتبخر عند -192 درجة.

يبقى الأكسجين. لكن العلماء الروس اكتشفوا مخزنًا للعنصر السائل بالفعل. تقع في عباءة الأرض. ويسمى أيضًا الغلاف الأرضي. توجد طبقة تحت القشرة الصلبة للكوكب وفوق لبها.

تثبيت هناك علامة عنصر الأكسجينساعد في الضغط بالليزر. عملنا معه في DESY Synchrotron Center. تقع في ألمانيا. تم إجراء البحث بالاشتراك مع علماء ألمان. وقد حسبوا معًا أن محتوى الأكسجين في الطبقة المزعومة للهوس أكبر 8-10 مرات منه في الغلاف الجوي.

دعونا نوضح ممارسة حساب أنهار الأكسجين العميقة. لقد عمل الفيزيائيون مع أكسيد الحديد. بالضغط عليه وتسخينه ، تلقى العلماء جميع أكاسيد المعادن الجديدة ، التي لم تكن معروفة من قبل.

عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة تبلغ 1000 درجة وضغط جوي بمقدار 670 ألف مرة ، تم الحصول على مركب Fe 25 O 32. تم وصف ظروف الطبقات الوسطى من الغلاف الأرضي.

يترافق تفاعل تحويل الأكسيد مع إطلاق عالمي للأكسجين. يجب افتراض أن هذا يحدث أيضًا داخل الكوكب. الحديد عنصر نموذجي للعباءة.

مزيج من عنصر مع الأكسجيننموذجي أيضًا. النسخة التي تسرب غاز الغلاف الجوي من الأرض على مدى ملايين السنين وتراكم بالقرب من سطحه ليست نموذجية.

بشكل تقريبي ، شكك العلماء في الدور المهيمن للنباتات في تكوين الأكسجين. يمكن للخضر إعطاء جزء فقط من الغاز. في هذه الحالة ، يجب أن تخاف ليس فقط من تدمير النباتات ، ولكن أيضًا من تبريد قلب الكوكب.

يمكن أن يؤدي انخفاض درجة حرارة الوشاح إلى منع تكوين الأكسجين. جزء الشاملفي الغلاف الجوي ستنخفض أيضًا ، وفي نفس الوقت ستنخفض الحياة على هذا الكوكب.

السؤال عن كيفية استخراج الأكسجين من الهوس لا يستحق كل هذا العناء. من المستحيل حفر الأرض على عمق يزيد عن 7000 إلى 8000 كيلومتر. يبقى الانتظار حتى يتسرب بطل المقال إلى السطح بنفسه ويخرجه من الغلاف الجوي.

استخدام الأكسجين

بدأ الاستخدام النشط للأكسجين في الصناعة باختراع التوربيني التوسعات. ظهرت في منتصف القرن الماضي. تعمل الأجهزة على تسييل الهواء وفصله. في الواقع ، هذه منشآت للتعدين الأكسجين.

ما العناصر التي تتشكلدائرة "التواصل" لبطل المقال؟ أولا ، هم معادن. لا يتعلق الأمر بالتفاعل المباشر ، بل يتعلق بذوبان العناصر. يضاف الأكسجين إلى الشعلات لحرق الوقود بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

نتيجة لذلك ، تنعم المعادن بشكل أسرع ، وتختلط في السبائك. بدون الأكسجين ، على سبيل المثال ، لا غنى عن طريقة المسخن لإنتاج الفولاذ. الهواء العادي باعتباره اشتعالًا غير فعال. لا يخلو من الغاز المسال في الاسطوانات وقطع المعادن.

تم اكتشاف الأكسجين كعنصر كيميائيوالمزارعين. في شكل سائل ، تدخل المادة في كوكتيلات للحيوانات. إنهم يكتسبون الوزن بنشاط. يمكن تتبع العلاقة بين الأكسجين وكتلة الحيوانات في العصر الكربوني لتطور الأرض.

يتميز العصر بمناخ حار ، ووفرة من النباتات ، وبالتالي الغاز الثامن. نتيجة لذلك ، زحفت مئويات يقل طولها عن 3 أمتار حول الكوكب. تم العثور على حفريات الحشرات. المخطط لا يزال يعمل اليوم. أعط الحيوان مكملًا ثابتًا للجزء المعتاد من الأكسجين ، ستحصل على زيادة في الكتلة البيولوجية.

يقوم الأطباء بتخزين الأكسجين في أسطوانات لإيقاف نوبات الربو. الغاز ضروري أيضًا للتخلص من نقص الأكسجة. هذا ما يسمى تجويع الأكسجين. يساعد العنصر الثامن أيضًا في علاج أمراض الجهاز الهضمي.

في هذه الحالة ، تصبح كوكتيلات الأكسجين دواء. في حالات أخرى ، تُعطى المادة للمرضى في وسائد مطاطية ، أو من خلال أنابيب وأقنعة خاصة.

في الصناعة الكيميائية ، بطل المقال هو عامل مؤكسد. تم بالفعل ذكر ردود الفعل التي يمكن أن يشارك فيها العنصر الثامن. توصيف الأكسجينالنظر بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، في علم الصواريخ.

تم اختيار بطل المقال كمؤكسد وقود للسفن. تم التعرف على مزيج كلا التعديلين للعنصر الثامن على أنه أقوى خليط مؤكسد. أي أن وقود الصواريخ يتفاعل مع الأكسجين العادي والأوزون.

سعر الأكسجين

بطل المقال يباع في البالونات. انهم يقدموا ارتباط العنصر. بالأكسجينيمكنك شراء اسطوانات بحجم 5 ، 10 ، 20 ، 40 ، 50 لترًا. بشكل عام ، الخطوة القياسية بين الأحجام الفارغة هي 5-10 لترات. النطاق السعري للنسخة 40 لترًا ، على سبيل المثال ، يتراوح من 3000 إلى 8500 روبل.

بجانب علامات الأسعار المرتفعة ، كقاعدة عامة ، هناك مؤشر على GOST المرصود. رقمه "949-73". في الإعلانات ذات التكلفة المنخفضة للأسطوانات ، نادرًا ما يتم تسجيل GOST ، وهو أمر ينذر بالخطر.

نقل الأوكسجين في اسطوانات

من الناحية الفلسفية ، الأكسجين لا يقدر بثمن. العنصر هو أساس الحياة. ينقل الأكسجين الحديد في جميع أنحاء جسم الإنسان. مجموعة من العناصر تسمى الهيموجلوبين. نقصه هو فقر الدم.

المرض له عواقب وخيمة. أولها انخفاض المناعة. ومن المثير للاهتمام أنه في بعض الحيوانات لا يحمل الحديد أكسجين الدم. في سرطان حدوة الحصان ، على سبيل المثال ، يسلم النحاس العنصر الثامن إلى الأعضاء.

OXYGEN، O (a. Oxygen؛ and. Sauerstoff؛ f. oxygene؛ and. في الطبيعة ، يتكون من ثلاثة نظائر مستقرة: 16 O (99.754٪) ، 17 O (0.0374٪) ، 18 O (0.2039٪). تم اكتشافه بشكل مستقل من قبل الكيميائي السويدي K.V.Sheele (1770) والمستكشف الإنجليزي J. Priestley (1774). في عام 1775 ، اكتشف الكيميائي الفرنسي A. Lavoisier أن الهواء يتكون من غازين ، الأكسجين والنيتروجين ، وأعطى الاسم الأول.

أكثر من 99.9٪ من الأكسجين الموجود على الأرض في حالة مقيدة. الأكسجين هو العامل الرئيسي الذي ينظم توزيع العناصر على مقياس كوكبي. يتناقص محتواه بشكل طبيعي مع العمق. وتتراوح كمية الأكسجين في الصخور النارية من 49٪ في الصخور البركانية الحمضية إلى 38-42٪ في الدونيت والكمبرلايت. يتوافق محتوى الأكسجين في الصخور المتحولة مع عمق تكوينها: من 44٪ في eclogites إلى 48٪ في الصخور البلورية. يبلغ الحد الأقصى من الأكسجين في الصخور الرسوبية 49-51٪. عندما تغرق الرواسب ، يحدث الجفاف والاختزال الجزئي لأكسيد الحديد ، مصحوبًا بانخفاض في كمية الأكسجين في الصخر. عندما ترتفع الصخور من الأعماق إلى ظروف قريبة من السطح ، تبدأ عمليات تغييرها بإدخال الماء وثاني أكسيد الكربون ، ويرتفع محتوى الأكسجين. يلعب الأكسجين الحر دورًا استثنائيًا في العمليات الجيوكيميائية ، ويتم تحديد قيمته من خلال نشاطه الكيميائي العالي ، وقدرته العالية على الانتقال ومحتواه الثابت والمرتفع نسبيًا في المحيط الحيوي ، حيث لا يتم استهلاكه فحسب ، بل يتم إنتاجه أيضًا.

الأكسجين الحر

يُعتقد أن الأكسجين الحر ظهر في البروتيروزويك نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. في عمليات hypergene ، يعتبر الأكسجين أحد العوامل الرئيسية ؛ فهو يؤكسد كبريتيد الهيدروجين ويقلل الأكاسيد. يحدد الأكسجين سلوك العديد من العناصر: فهو يزيد من قدرة هجرة الكالكوفيل ، وأكسدة الكبريتيدات إلى كبريتات متحركة ، ويقلل من حركة الحديد ، ويرسبها على شكل هيدروكسيدات ، وبالتالي يتسبب في فصلها ، وما إلى ذلك. في مياه المحيط ، الأكسجين يتغير المحتوى: في الصيف ، يعطي المحيط الأكسجين للجو ويمتصه في الشتاء. المناطق القطبية غنية بالأكسجين. مركبات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون لها أهمية جيوكيميائية كبيرة.

يتوافق التركيب النظيري الأولي لأكسجين الأرض مع التركيب النظائري للنيازك والصخور فوق الأساسية (18O = 5.9-6.4٪). أدت عمليات الترسيب إلى تجزئة النظائر بين الرواسب والمياه ونضوب الأكسجين الثقيل في مياه المحيطات. يُستنفد أكسجين الغلاف الجوي بمقدار 18 O مقارنةً بأكسجين المحيط ، الذي يُؤخذ كمعيار. يتم إثراء الصخور القلوية والجرانيت والصخور المتحولة والرسوبية بالأكسجين الثقيل. يتم تحديد الاختلافات في التركيب النظيري في الأجسام الأرضية بشكل أساسي من خلال درجة حرارة العملية. هذا هو أساس القياس الحراري النظيري لتكوين الكربونات والعمليات الجيوكيميائية الأخرى.

الحصول على الأكسجين

الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على الأكسجين هي فصل الهواء عن طريق التبريد العميق. يتم إنتاج الأكسجين كمنتج ثانوي من التحليل الكهربائي للماء. تم تطوير طريقة لإنتاج الأكسجين بطريقة الانتشار الانتقائي للغازات من خلال المناخل الجزيئية.

الأكسجين الغازي

يستخدم الأكسجين الغازي في علم المعادن لتكثيف أفران الصهر وعمليات صهر الفولاذ ، ولصهر المعادن غير الحديدية في الأفران ، ولإزالة الحصائر ، وما إلى ذلك (أكثر من 60٪ من الأكسجين المستهلك) ؛ كعامل مؤكسد في العديد من الصناعات الكيميائية ؛ في التكنولوجيا - عند اللحام وقطع المعادن ؛ في تغويز الفحم تحت الأرض ، وما إلى ذلك ؛ الأوزون - في تعقيم مياه الطعام وتطهير الأماكن. يستخدم الأكسجين السائل كعامل مؤكسد لوقود الصواريخ.

عند قطع المعدن ، يتم تنفيذه بواسطة لهب غاز عالي الحرارة يتم الحصول عليه عن طريق حرق غاز قابل للاشتعال أو بخار سائل ممزوج بأكسجين نقي تجاريًا.

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة على وجه الأرضتوجد في شكل مركبات كيميائية بمواد مختلفة: في الأرض - تصل إلى 50٪ من الكتلة ، مع الهيدروجين في الماء - حوالي 86٪ بالكتلة وفي الهواء - تصل إلى 21٪ بالحجم و 23٪ بالكتلة.

الأكسجين في الظروف العادية (درجة الحرارة 20 درجة مئوية ، الضغط 0.1 ميجا باسكال) هو غاز عديم اللون وغير قابل للاحتراق ، أثقل قليلاً من الهواء ، عديم الرائحة ، ولكنه يدعم الاحتراق بشكل فعال. عند الضغط الجوي العادي ودرجة حرارة 0 درجة مئوية ، تبلغ كتلة 1 م 3 من الأكسجين 1.43 كجم ، وعند درجة حرارة 20 درجة مئوية وضغط جوي عادي - 1.33 كجم.

الأكسجين له تفاعل عاليوتشكيل المركبات بجميع العناصر الكيميائية ما عدا (الأرجون والهيليوم والزينون والكريبتون والنيون). تستمر تفاعلات المركب مع الأكسجين بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، أي أنها طاردة للحرارة بطبيعتها.

عندما يتلامس الأكسجين الغازي المضغوط مع المواد العضوية والزيوت والدهون وغبار الفحم والبلاستيك القابل للاحتراق ، فيمكن أن تشتعل تلقائيًا نتيجة إطلاق الحرارة أثناء ضغط الأكسجين السريع والاحتكاك وتأثير الجسيمات الصلبة على المعدن ، وكذلك الشرارة الكهروستاتيكية إبراء الذمة. لذلك ، عند استخدام الأكسجين ، يجب توخي الحذر لضمان عدم ملامسته للمواد القابلة للاشتعال والاشتعال.

يجب إزالة الشحوم تمامًا من جميع معدات الأكسجين وخطوط الأكسجين والأسطوانات.إنه قادر على تكوين مخاليط متفجرة مع غازات قابلة للاحتراق أو أبخرة سائلة قابلة للاحتراق على نطاق واسع ، والتي يمكن أن تؤدي أيضًا إلى حدوث انفجارات في وجود لهب مكشوف أو حتى شرارة.

يجب دائمًا مراعاة الميزات الملحوظة للأكسجين عند استخدامه في عمليات معالجة اللهب.

هواء الغلاف الجوي عبارة عن خليط ميكانيكي بشكل أساسي من ثلاثة غازات ذات محتوى الحجم التالي: النيتروجين - 78.08٪ ، الأكسجين - 20.95٪ ، الأرجون - 0.94٪ ، والباقي عبارة عن ثاني أكسيد الكربون ، وأكسيد النيتروز ، إلخ. ينتج الأكسجين عن طريق فصل الهواءعلى الأكسجين وطريقة التبريد العميق (التسييل) ، جنبًا إلى جنب مع فصل الأرجون ، الذي يتزايد استخدامه باستمرار عند. يستخدم النيتروجين كغاز وقائي عند لحام النحاس.

يمكن الحصول على الأكسجين كيميائيًا أو عن طريق التحليل الكهربائي للماء. الطرق الكيميائيةغير منتجة وغير اقتصادية. في التحليل الكهربائي للماءيتم الحصول على الأكسجين الحالي المباشر كمنتج ثانوي في إنتاج الهيدروجين النقي.

يتم إنتاج الأكسجين في الصناعةمن الهواء الجوي عن طريق التبريد العميق والتصحيح. في منشآت إنتاج الأكسجين والنيتروجين من الهواء ، يتم تنظيف الأخير من الشوائب الضارة ، وضغطه في ضاغط إلى الضغط المناسب لدورة التبريد من 0.6-20 ميجا باسكال وتبريده في المبادلات الحرارية إلى درجة حرارة التسييل ، والفرق في درجة حرارة تسييل الأكسجين والنيتروجين هي 13 درجة مئوية ، وهو ما يكفي لفصلهما الكامل في المرحلة السائلة.

يتراكم الأكسجين السائل النقي في جهاز فصل الهواء ، ويتبخر ويتجمع في حامل غاز ، حيث يتم ضخه في أسطوانات بواسطة ضاغط بضغط يصل إلى 20 ميجا باسكال.

يتم نقل الأكسجين التقني أيضًا عبر خط الأنابيب. يجب الاتفاق على ضغط الأكسجين المنقول عبر خط الأنابيب بين الشركة المصنعة والمستهلك. يتم إيصال الأكسجين إلى المكان في اسطوانات أكسجين ، وفي شكل سائل - في أوعية خاصة ذات عزل حراري جيد.

لتحويل الأكسجين السائل إلى غاز ، يتم استخدام أجهزة التحويل إلى غاز أو مضخات مع مبخرات الأكسجين السائل. عند الضغط الجوي العادي ودرجة حرارة 20 درجة مئوية ، يعطي 1 dm 3 من الأكسجين السائل أثناء التبخر 860 dm 3 من الأكسجين الغازي. لذلك يُنصح بتوصيل الأكسجين لموقع اللحام بحالة سائلة ، لأن هذا يقلل الوزن الفارغ بمقدار 10 مرات ، مما يوفر المعدن لتصنيع الأسطوانات ، ويقلل من تكلفة نقل وتخزين الأسطوانات.

للحام والقطعوفقًا لـ -78 ، يتم إنتاج الأكسجين التقني في ثلاث درجات:

• الأول - نقاوة لا تقل عن 99.7٪
• الثاني - لا تقل عن 99.5٪
• الثالث - ما لا يقل عن 99.2٪ من حيث الحجم

نقاوة الأكسجين لها أهمية كبيرة في قطع الوقود بالأكسجين. كلما قل شوائب الغاز التي يحتوي عليها ، زادت سرعة القطع ونظافة واستهلاك أقل للأكسجين.

قشرة الأرض 50٪ أكسجين. العنصر موجود أيضًا في المعادن في شكل أملاح وأكاسيد. يتم تضمين الأكسجين في شكل مرتبط في التركيبة (تبلغ النسبة المئوية للعنصر حوالي 89٪). يوجد الأكسجين أيضًا في خلايا جميع الكائنات الحية والنباتات. يوجد الأكسجين في الهواء في حالة حرة على شكل O₂ وتعديله المتآصل في شكل الأوزون O₃ ، ويحتل خُمس تكوينه ،

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأكسجين

الأكسجين O₂ هو غاز عديم اللون والمذاق والرائحة. قليل الذوبان في الماء ، يغلي عند درجة حرارة (-183) درجة مئوية. الأكسجين في شكل سائل له لون أزرق ، في الشكل الصلب يشكل العنصر بلورات زرقاء. يذوب الأكسجين عند درجة حرارة (-218.7) درجة مئوية.

الأكسجين السائل في درجة حرارة الغرفة

عند تسخينه ، يتفاعل الأكسجين مع مواد بسيطة مختلفة (معادن وغير فلزية) ، مما يؤدي إلى تكوين أكاسيد - مركبات من عناصر مع الأكسجين. يسمى تفاعل العناصر الكيميائية مع الأكسجين تفاعل الأكسدة. أمثلة على معادلات التفاعل:

4Na + О₂ = 2Na₂O

S + O₂ = SO₂.

تتفاعل بعض المواد المعقدة أيضًا مع الأكسجين ، مكونة أكاسيد:

CH₄ + 2O₂ \ u003d CO₂ + 2H₂O

2СО + О₂ = 2СО₂

يتم الحصول على الأكسجين كعنصر كيميائي في المختبرات والمؤسسات الصناعية. في المختبر بعدة طرق:

• التحلل (كلورات البوتاسيوم) ؛
• تحلل بيروكسيد الهيدروجين عند تسخين المادة في وجود أكسيد المنغنيز كمحفز ؛
• تحلل برمنجنات البوتاسيوم.

التفاعل الكيميائي لاحتراق الأكسجين

لا يمتلك الأكسجين النقي خصائص خاصة لا يمتلكها الأكسجين الجوي ، أي أنه له نفس الخصائص الكيميائية والفيزيائية. يحتوي الهواء على أكسجين أقل بخمس مرات من نفس حجم الأكسجين النقي. في الهواء ، يتم خلط الأكسجين بكميات كبيرة من النيتروجين ، وهو غاز لا يحرق نفسه ولا يدعم الاحتراق. لذلك ، إذا تم بالفعل استخدام الأكسجين الموجود في الهواء بالقرب من اللهب ، فإن الجزء التالي من الأكسجين سوف يخترق النيتروجين ومنتجات الاحتراق. وبالتالي ، فإن الاحتراق الأكثر قوة للأكسجين في الغلاف الجوي يُفسَّر من خلال إمداد أسرع بالأكسجين إلى مكان الاحتراق. أثناء التفاعل ، تتم عملية دمج الأكسجين مع مادة محترقة بقوة أكبر ويتم إطلاق المزيد من الحرارة. كلما تم توفير المزيد من الأكسجين للمادة المحترقة لكل وحدة زمنية ، كلما اشتعلت النيران في اللهب ، زادت درجة الحرارة وزادت قوة عملية الاحتراق.

كيف يحدث تفاعل احتراق الأكسجين؟ يمكن التحقق من ذلك من خلال التجربة. من الضروري أخذ الأسطوانة وقلبها رأسًا على عقب ، ثم إحضار أنبوب هيدروجين أسفل الأسطوانة. الهيدروجين ، وهو أخف من الهواء ، سيملأ الأسطوانة بالكامل. من الضروري إشعال الهيدروجين بالقرب من الجزء المفتوح من الأسطوانة وإدخال أنبوب زجاجي فيه من خلال اللهب ، والذي يتدفق من خلاله الأكسجين الغازي. سوف تشتعل حريق في نهاية الأنبوب ، بينما يحترق اللهب بهدوء داخل الأسطوانة المملوءة بالهيدروجين. أثناء التفاعل ، لا يحترق الأكسجين ، ولكن الهيدروجين في وجود كمية صغيرة من الأكسجين تتسرب من الأنبوب.

ماذا ينتج عن احتراق الهيدروجين وما هو نوع الأكسيد الذي يتكون؟ يتأكسد الهيدروجين في الماء. تترسب قطرات بخار الماء المكثف تدريجياً على جدران الاسطوانة. يتأكسد جزيئين من الهيدروجين بواسطة جزيء واحد من الأكسجين ، ويتم تكوين جزيئين من الماء. معادلة التفاعل:

2Н₂ + O₂ → 2Н₂O

إذا تدفق الأكسجين من الأنبوب ببطء ، فإنه يحترق تمامًا في الغلاف الجوي للهيدروجين ، وتجري التجربة بسلاسة.

بمجرد أن يزداد إمداد الأكسجين بشكل كبير بحيث لا يكون لديه وقت ليحترق تمامًا ، فإن جزءًا منه يتجاوز اللهب ، حيث تتشكل جيوب من خليط من الهيدروجين والأكسجين ، وتكون ومضات صغيرة منفصلة تشبه الانفجار يظهر. خليط الأكسجين والهيدروجين غاز قابل للانفجار.

عند اشتعال الغاز المتفجر ، يحدث انفجار قوي: عندما يتحد الأكسجين مع الهيدروجين ، يتشكل الماء وتتطور درجة حرارة عالية. تتوسع أبخرة الماء مع الغازات المحيطة بشكل كبير ، وينشأ ضغط كبير ، حيث لا يمكن أن تنفجر الأسطوانة الهشة فحسب ، بل يمكن أن تنفجر أيضًا وعاء أكثر متانة. لذلك ، من الضروري العمل بمزيج متفجر بحذر شديد.

استهلاك الأكسجين أثناء الاحتراق

للتجربة ، يجب ملء بلورة زجاجية بحجم 3 لترات 2/3 بالماء وإضافة ملعقة كبيرة من الصودا الكاوية أو البوتاسيوم الكاوية. لون الماء بالفينول فثالين أو أي صبغة مناسبة أخرى. صب الرمل في دورق صغير وأدخل سلكًا رأسيًا فيه بقطعة قطن مثبتة في نهايته. يتم وضع المخروط في جهاز تبلور بالماء. يبقى الصوف القطني 10 سم فوق سطح المحلول.

بلل كرة قطنية برفق بالكحول أو الزيت أو الهكسان أو أي سائل آخر قابل للاشتعال واشعل النار فيها. قم بتغطية الصوف القطني المحترق بعناية بزجاجة سعة 3 لتر وقم بخفضها تحت سطح المحلول القلوي. في عملية الاحتراق ، يمر الأكسجين في الماء و. نتيجة للتفاعل ، يرتفع المحلول القلوي في الزجاجة. سوف يخرج الصوف القطني قريبًا. يجب وضع الزجاجة بعناية في الجزء السفلي من جهاز التبلور. من الناحية النظرية ، يجب أن تكون الزجاجة ممتلئة بنسبة 1/5 ، لأن الهواء يحتوي على 20.9٪ أكسجين. أثناء الاحتراق ، يمر الأكسجين إلى الماء وثاني أكسيد الكربون ، الذي يمتصه القلويات. معادلة التفاعل:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

من الناحية العملية ، سيتوقف الاحتراق قبل استخدام الأكسجين بالكامل ؛ يمر جزء من الأكسجين إلى أول أكسيد الكربون ، الذي لا يمتص بواسطة القلويات ، ويترك جزء من الهواء الزجاجة نتيجة للتمدد الحراري.

انتباه! لا تحاول تكرار هذه التجارب بنفسك!