Deguonies formulė. Periodinė Mendelejevo lentelė - deguonis

Cheminis elementas deguonis yra antrojo laikotarpio VI-os pagrindinės grupės pasenusios trumpos periodinės lentelės versijos laikotarpis. Pagal naujus numeravimo standartus, tai yra šešiolikta grupė. Atitinkamą sprendimą priėmė IUPAC 1988 m. Deguonies kaip paprastos medžiagos formulė yra O ₂ . Paimkime jo pagrindines savybes, savo vaidmenį gamtoje ir ekonomikoje. Pradėkime nuo visos periodinės sistemos, kuriai vadovauja deguonis, charakteristikos. Elementas skiriasi nuo susijusių kalciogenu, o vanduo skiriasi nuo sieros, seleno ir telūros vandenilio junginių . Visų išskirtinių savybių paaiškinimą galima rasti tik sužinojęs apie atomo struktūrą ir savybes.

Chalcogenes yra susiję deguonies elementai

Panašūs atomų savybės sudaro vieną grupę periodinėje sistemoje. Deguonis veda chalcogene šeimą, tačiau skiriasi nuo jų daugeliu savybių.

Deguonies atominė masė - grupės įkūrėjas - yra 16 a. Chalkogenai, susidarantys junginiams su vandeniliu ir metalais, turi įprastą oksidacijos būseną: -2. Pavyzdžiui, vandenyje (H ₂ O) oksidacijos deguonis yra -2.

Tipiškų halkogenų vandenilio junginių sudėtis atitinka bendrą formulę: H ₂ R. Kai šios medžiagos yra ištirpintos, susidaro rūgštys. Tik deguonies-vandens vandenilio junginys turi ypatingas savybes. Pasak mokslininkų, ši neįprasta medžiaga yra labai silpna rūgštis ir labai silpna bazė.

Sieros, seleno ir telūros tipinės teigiamos oksidacijos būsenos (+4, +6) junginiuose su deguonimi ir kitais nemetalais, turinčiais didelį elektrodinį (EO). Chalkogeno oksidų sudėtis atspindi bendrąsias formules: RO ₂ , RO ₃ . Atitinkamos rūgštys yra tokios: H ₂ RO ₃ , H ₂ RO ₄ .

Elementai atitinka paprastas medžiagas: deguonį, sierą, seleną, telūrą ir polonį. Pirmieji trys atstovai rodo nemetalines savybes. Deguonies formulė yra O ₂ . To paties elemento alotropinis modifikavimas yra ozonas (O ₃₎ . Abi modifikacijos yra dujos. Siera ir selenas yra kieti nemetalai. Telūras yra metaloidinė medžiaga, elektros srovė, polonas yra metalas.

Deguonis yra labiausiai paplitęs elementas

Bendras elementinių atomų kiekis žemės plutoje yra maždaug 47% (pagal svorį). Deguonis randamas tiek laisvoje, tiek daugelio junginių sudėtyje. Paprastoji medžiaga, kurios formulė yra O2, atmosferoje sudaro 21% oro (pagal tūrį). Molekulinis deguonis ištirpsta vandenyje, esančiame tarp dirvožemio dalelių.

Mes jau žinome, kad yra kito tokio paties cheminio elemento egzistavimo kaip paprastos medžiagos. Šis ozonas yra dujos, susidarančios maždaug 30 km aukštyje nuo žemės paviršiaus sluoksniu, dažnai vadinamu ozono ekranu. Susietas deguonis patenka į vandens molekules, į daugybę uolų ir mineralų, organinius junginius.

Deguonies atomo struktūra

Mendelejevo periodinėje lentelėje yra išsamios informacijos apie deguonį:

1. Elemento serijos numeris yra 8.
2. Pagrindinis mokestis yra +8.
3. Bendras elektronų skaičius yra 8.
4. Elektroninė deguonies formulė yra 1s ² 2s ² 2p ⁴ .

Gamtoje yra trys stabili izotopai, kurių periodiškoje lentelėje yra tas pats eilės numeris, ta pati protonų ir elektronų kompozicija, bet skirtingas neutronų skaičius. Izotopai žymimi tuo pačiu simboliu, O. Palyginimui, suteiksime diagramą, atspindinčią trijų deguonies izotopų sudėtį:

Deguonies savybės - cheminis elementas

Atomo 2p-pogrindyje yra du nesubalansuoti elektronai, o tai paaiškina oksidacijos būsenų -2 ir +2 išvaizdą. Du poros elektronai negali būti atjungti, todėl oksidacijos laipsnis padidėja iki +4, kaip ir sieros ir kitų chalcogenes. Priežastis yra nemokamo pogrupio nebuvimas. Todėl junginiuose cheminis elementas deguonis neturi reikšmės valentingumo ir oksidacijos laipsniui, kuris lygus grupės skaičiui trumpoje periodinės sistemos versijoje (6). Paprastai oksidacinis numeris yra -2.

Tik junginiuose su fluoru deguoniui pasireiškia neobjektyvi teigiama oksidacijos būsena +2. EO vertė iš dviejų stiprių nemetalų yra kitokia: EO (O) = 3,5; EO (F) = 4. Kaip daugiau elektrodizmo cheminis elementas, fluoras išlaiko savo elektronus ir pritraukia valentingumo daleles esant deguonies atomo išoriniam energijos lygiui. Todėl reaguojant su fluoro, deguonis yra reduktorius, jis išsiskiria elektronus.

Deguonis yra paprasta medžiaga

1774 m. Anglų tyrinėtojas D. Priestley eksperimentų metu išskyrė dujas gyvsidabrio oksido skilimo metu. Prieš dvejus metus tą pačią medžiagą gryna forma gavo K. Scheele. Vos po kelerių metų prancūzų chemikas A. Lavoisieras nustatė, kad jis yra oro dalis dujoms, jis studijavo savybes. Deguonies cheminė formulė yra O ₂ . Mes atspindi medžiagos sudėties įrašus elektronų, dalyvaujančių formuojant nepolinį kovalentinį ryšį - O :: O. Kiekvieną įpareigojančią elektroninę porą pakeičia viena linija: 0 = 0. Ši deguonies formulė aiškiai rodo, kad molekulės atomai yra tarp dviejų bendrų elektronų porų.

Mes atliekame paprastus skaičiavimus ir nustatome, kokia yra deguonies santykinė molekulinė masė: Mr (O2) = Ar (O) x2 = 16x2 = 32. Palyginimui: p. (Oras) = 29. Deguonies cheminė formulė skiriasi nuo ozono formulės Per vieną deguonies atomą. Taigi, M. (O ₃ ) = Ar (O) x 3 = 48. Ozonas yra 1,5 karto sunkesnis nei deguonis.

Fizinės savybės

Deguonis yra dujos be spalvos, skonio ir kvapo (esant normalioms temperatūroms ir atmosferos slėgiui). Medžiaga yra šiek tiek sunkesnė už orą; Ištirps vandenyje, bet nedideliais kiekiais. Deguonies lydymosi temperatūra yra neigiama ir yra -218,3 ° C. Tada, kai skystas deguonis vėl virsta dujomis, jo virimo taškas. O ₂ molekulėms šio fizinio kiekio vertė pasiekia -182,96 ° C. Skystoje ir kietoje būsenoje deguonis įgauna šviesiai mėlyną spalvą.

Deguonies gavimas laboratorijoje

Kai deguonies turinčios medžiagos, pavyzdžiui, kalio permanganatas, kaitinami, išleidžiamos bespalvės dujos, kurias galima surinkti kolboje arba mėgintuvėlyje. Jei į švarų deguonį įvedėte apšviestą spindulį, jis degs ryškiau nei ore. Du kiti laboratoriniai metodai deguoniui gauti - vandenilio peroksido ir kalio chlorato (bertooleto druskos) skilimas. Paimkime prietaiso schemą, kuri naudojama terminiam skilimui.

Bandymo vamzdyje arba apvaliadugnėje kolboje reikia šiek tiek užpilti bertoleto druskos, uždaryti kamščiu su dujų išleidimo vamzdeliu. Jo priešingą galą reikia nukreipti (po vandeniu) į apatinę kolbą. Kaklą reikia nuleisti į plačią stiklo arba kristalizatorių, užpildytą vandeniu. Kai šildomas Bertolet druskos mėgintuvėlis, išleidžiamas deguonis. Ant dujų vamzdžio jis įleidžiamas į kolbą, iš jo išleidžiamas vanduo. Kai kolba užpildyta dujomis, ji uždaroma kamščiu po vandeniu ir pasukama. Šiame laboratoriniame eksperimente gautas deguonis gali būti naudojamas paprastos medžiagos cheminėms savybėms ištirti.

Deginimas

Jei laboratorija dega medžiagas deguonimi, tuomet turite žinoti ir laikytis ugnies taisyklių. Vandenilis akimirksniu dega ore ir sumaišomas su deguoniu santykiu 2: 1, jis yra sprogimas. Medžiagų deginimas grynu deguoniu vyksta daug intensyviau nei ore. Šis reiškinys paaiškinamas oro sudėtimi. Deguonis atmosferoje yra šiek tiek daugiau nei 1/5 dalis (21%). Degimas yra medžiagų reakcija su deguonimi, dėl ko susidaro įvairūs produktai, daugiausia metalų ir nemetalų oksidai. Gaisro mišiniai O ₂ su degiais medžiagomis, be to, susidarantys junginiai gali būti toksiški.

Tradicinės žvakės deginimas (ar derinys) yra kartu su anglies dioksido susidarymu. Ši patirtis gali būti atliekama namuose. Jei sudeginsite medžiagą po stikliniu stiklu arba dideliu stiklu, deginimas sustabdomas, kai tik sunaudojamas visas deguonis. Azotas nepalaiko kvėpavimo ir degimo. Anglies dioksidas, oksidacijos produktas, nebeveikia su deguonimi. Skaidrus kalkinis vanduo gali aptikti anglies dioksido buvimą po žvakių deginimo. Jei per kalcio hidroksidą patenka degimo produktai, tirpalas tampa drumstas. Tarp kakavos vandens ir anglies dioksido yra cheminė reakcija, dėl kurios susidaro netirpstantis kalcio karbonatas.

Deguonies gamyba pramoniniu mastu

Pigiausias procesas, dėl kurio susidaro bevandenės O ₂ molekulės, nėra susijęs su cheminėmis reakcijomis. Pramonėje, tarkime, metalurgijos gamyklose suskystintas oras esant žemai temperatūrai ir aukštam slėgiui. Tokie svarbūs atmosferos elementai, kaip azotas ir deguonis, virinami skirtingomis temperatūromis. Atskirkite oro mišinį, palaipsniui kaitinant iki normalią temperatūrą. Pirma, azoto molekulės yra atskirtos, tada deguonis. Atskyrimo metodas pagrįstas skirtingomis fizinėmis savybėmis paprastų medžiagų. Paprastos deguonies medžiagos formulė yra tokia pati kaip prieš orą aušinant ir skystindama O ₂ .

Dėl tam tikrų elektrolizės reakcijų, deguonis taip pat išsiskiria, jis surenkamas virš atitinkamo elektrodo. Dujas reikalingos didelės apimties pramonės, statybos įmonės. Deguonies poreikis nuolat auga, ypač to reikalauja chemijos pramonė. Gautos dujos yra saugomos pramoniniais ir medicininiais tikslais plieno balionuose, turinčiuose ženklinimą. Pajėgumai su deguonimi yra nudažyti mėlyna arba mėlyna, kad atskirtų juos nuo kitų suskystintų dujų - azoto, metano, amoniako.

Cheminiai skaičiavimai pagal formulę ir reakcijos lygtys su O ₂ molekulėmis

Deguonies molinės masės skaitinė vertė sutampa su kita reikšme - santykine molekuline masė. Tik pirmuoju atveju yra matavimo vienetai. Trumpai, deguonies medžiagos ir molinės masės formulė turėtų būti parašyta taip: M (O ₂ ) = 32 g / mol. Normaliomis sąlygomis meldžiuosi už visas dujas, kurios atitinka 22,4 litro tūrį. Taigi 1 molas O ₂ yra 22,4 litro medžiagos, 2 molių O ₂ - 44,8 litro. Deguonies ir vandenilio reakcijos lygtimi galima pastebėti, kad sąveikauja 2 moliai vandenilio ir 1 molio deguonies:

Jei reakcijoje dalyvauja 1 molas vandenilio, deguonies tūris bus 0,5 mol. • 22,4 l / mol = 11,2 l.

O ₂ molekulių vaidmuo gamtoje ir žmogaus gyvenime

Deguonis sunaudoja gyvieji organizmai ant Žemės ir dalyvauja medžiagų apyvartoje per 3 milijardus metų. Tai yra pagrindinė kvėpavimo ir medžiagų apykaitos medžiaga, ji padeda išskaidyti maistinių medžiagų molekules, sintezuoja organizmams reikalingą energiją. Deguonis nuolat sunaudojamas Žemėje, tačiau jo atsargos papildomos dėl fotosintezės. Rusijos mokslininkas K. Timirjazevas manė, kad dėl šio proceso mūsų planetoje vis dar gyvena.

Deguonies vaidmuo gamtoje ir ekonomikoje yra puikus:

• Absorbuojamas gyvų organizmų kvėpavimo procese;
• Dalyvavo fotosintezės reakcijose augaluose;
• Ar yra organinių molekulių dalis;
• Skilimo, fermentacijos, rūdžių procesai vyksta dalyvaujant deguoniui, kuris veikia kaip oksidatorius;
• Jis naudojamas norint gauti vertingų organinės sintezės produktų.

Suskystintas deguonis balionuose naudojamas metalams pjaustyti ir suvirinti aukštoje temperatūroje. Šie procesai vykdomi mašinų gamybos, transporto ir statybos įmonėse. Norint atlikti darbą po vandeniu, po žeme, dideliu aukščiu bevandenėje erdvėje, žmonėms taip pat reikia O ₂ molekulių. Deguonies pagalvės naudojamos medicinoje, kad praturtintų ligonių įkvepiamą oro sudėtį. Dujos, skirtos medicininiams tikslams, praktiškai skiriasi nuo technikos, nes nėra pašalinių priemaišų, kvapo.

Deguonis yra idealus oksidatorius

Yra žinomi deguonies junginiai su visais periodinės lentelės cheminiais elementais, išskyrus pirmuosius kilnųjų dujų šeimų atstovus. Daugelis medžiagų tiesiogiai reaguoja su O atomais, išskyrus halogenus, auksą ir platiną. Labai svarbu yra deguonies, kuri kartu su šviesos ir šilumos išsiskyrimu, reiškiniai. Tokie procesai plačiai naudojami kasdieniame gyvenime, pramonėje. Metalurgijoje rūdos sąveika su deguonimi vadinama skrudinimu. Iš anksto susmulkintos rūdos sumaišomos su oru, praturtintą deguonimi. Esant aukštai temperatūrai, metalai sumažinami nuo sulfidų iki paprastų medžiagų. Taigi geležį ir kai kuriuos spalvotus metalus. Gryno deguonies buvimas padidina technologinių procesų greitį įvairiuose chemijos, inžinerijos ir metalurgijos srityse.

Panašus pigmentinio deguonies susidarymo iš oro būdas atskyrimo į komponentus žemoje temperatūroje stimuliavo daugelio pramoninės gamybos krypčių vystymąsi. Chemikai mano, kad O ₂ molekulės ir O atomai yra idealūs oksidatoriai. Tai yra natūralios medžiagos, jos nuolat atnaujinamos gamtos, neteršia aplinkos. Be to, cheminės reakcijos, kuriose dalyvauja deguonis, dažniausiai sukelia kitą natūralų ir saugų produktą - vandenį. O ₂ vaidmuo neutralizuojant toksiškas pramonines atliekas, vandens valymas nuo taršos yra didelis. Be deguonies, jo allotropinis modifikavimas - ozonas - naudojamas dezinfekcijai. Ši paprasta medžiaga turi didelę oksidacinę veiklą. Ozonizuojant vandenį, teršalai skaidosi. Ozonas taip pat daro žalingą poveikį patogeninei mikroflorai.