Zuurstof Formula. Periodiek systeem - zuurstof

Chemisch element zuurstof is opgeslagen in de tweede periode VI-de hoofdgroep verouderde een verkorte versie van het Periodiek Systeem. Volgens de nieuwe nummering normen - is de 16e groep. De overeenkomstige beslissing werd gemaakt door IUPAC in 1988. Zuurstof als een enkelvoudige substantie met formule - O _2. Denk aan de belangrijkste eigenschappen, de rol in de natuur en economie. We beginnen met een beschrijving van de hele groep van het periodiek systeem, dat wordt geleid door zuurstof. Element verschilt van zijn soortgenoten met het chalcogeen en water geen waterstof is de zwavel, seleen en telluur. De uitleg van alle kenmerken te vinden, alleen om te leren over de structuur en eigenschappen van het atoom.

Chalcogenen - gerelateerde elementen zuurstof

Soortgelijke eigenschappen van de atomen een enkele groep van het periodiek systeem. Zuurstof wordt geleid door de familie van chalcogenen, maar verschilt van hen in een aantal eigenschappen.

De atoommassa zuurstof - de voorouder groep - 16A. .. E m chalcogen verbindingen onder vorming van waterstof en metalen vertonen hun normale oxidatietoestand -2. Bijvoorbeeld bestaande uit water _(H2O) oxidatiegetal van zuurstof -2.

Samenstelling typische waterstof chalcogeen verbindingen met de algemene formule _H2 R. Het oplossen van deze stoffen worden gevormd zuur. Alleen waterstofbinding zuurstof - water - heeft speciale eigenschappen. Volgens de bevindingen van wetenschappers, deze stof is ongewoon en zeer zwak zuur, en een zeer zwakke base.

Zwavel, seleen en telluur hebben typisch positieve oxidatietoestand (4, 6) in verbindingen met zuurstof en andere niet-metalen met hoge elektronegativiteit (EO). Samenstelling chalcogen oxides geven de algemene formule: RO _2, RO _3. Ze hebben een samenstelling overeenkomstig zuur: H ₂ RO _{3, H2} RO _4.

Elementen corresponderen met enkelvoudige stoffen: zuurstof, zwavel, seleen, telluur en polonium. De eerste drie leden vertonen metallische eigenschappen. Oxygen Formula - Ongeveer _2. Allotrope modificatie van hetzelfde element - ozon _(O3). Beide versies zijn gassen. Zwavel en selenium - Vaste niet-metalen. Telluur - metalloïde stof, een geleider van elektrische stroom, polonium - metaal.

Oxygen - het meest voorkomende element

Het totale gehalte aan atomen van het element in de aardkorst is ongeveer 47% (op gewichtsbasis). Zuurstof wordt in vrije vorm, of als onderdeel van meerdere verbindingen. Enkelvoudige substantie, waarvan de formule _O2 in de samenstelling van de atmosfeer, vormt 21% lucht (volume). Moleculaire zuurstof opgelost in water, is tussen de gronddeeltjes.

We weten al dat er een ander soort bestaan van hetzelfde chemische element in de vorm van een eenvoudige stof. Deze ozon - gasvormende op ongeveer 30 km van de oppervlaktelaag, vaak ozon scherm. Gebonden zuurstof treedt de watermoleculen in de vele rotsen en mineralen, organische verbindingen.

Structuur zuurstofatoom

Periodiek systeem bevat uitgebreide informatie over zuurstof:

1. Het serienummer van het element - 8.
2. kernlading - +8.
3. Het totale aantal elektron - 8.
4. Elektronische zuurstof formule - 1s 2s ^{2 2 4 2p.}

In de natuur zijn er drie stabiele isotopen, die hetzelfde volgnummer in het periodiek systeem, een identieke samenstelling protonen en elektronen, maar een verschillend aantal neutronen. Isotopen worden aangeduid door hetzelfde symbool - O. Ter vergelijking tonende de samenstelling van drie zuurstof isotopen:

Eigenschappen van zuurstof - een chemisch element

Op 2p subniveau atoom twee ongepaarde elektronen, die kennelijk oxidatie -2 en +2 uitgelegd. Twee gepaarde elektronen kunnen niet los, de oxidatiegraad op vier zoals zwavel en andere chalcogeniden. De reden - het ontbreken van gratis sublaag. Daarom is de verbindingen met het chemische element geen zuurstof valentietoestand en oxidatietoestand gelijk groepsnummer vertonen op korte versie van het periodiek systeem (6). Gemiddeld oxidatiegetal -2 hem.

Alleen met fluorverbindingen vertoont zuurstof ongebruikelijk positieve oxidatietoestand van +2 voor hem. EO groot twee verschillende sterktes-metalen: EA (D) = 3,5; EE (F) = 4. Als meer elektronegatieve element, fluor sterker behoudt zijn valentie-elektronen en trekt de deeltjes een externe energieniveau van het zuurstofatoom. Daarom is in de reactie met fluor is zuurstof reductiemiddel elektronen verliest.

Oxygen - een eenvoudige stof

D. Engels onderzoeker Priestley in 1774 in de loop van de experimenten die gas door de ontleding van kwik oxide. Twee jaar eerder, dezelfde stof in zijn zuivere vorm was K. Scheele. Slechts een paar jaar later, de Franse chemicus Antoine Lavoisier gevonden dat voor gas is een deel van de lucht, en bestudeerde eigenschappen. Chemisch zuurstofverbruik formule - O _2. Tijdens het registreren materiaalsamenstelling elektronen die deelnemen aan de vorming van een niet-polaire covalente binding - O O ::. Vervang elke binding elektronenpaar één regel: O = O. Zoals zuurstof formule blijkt duidelijk dat de atomen in het molecuul zijn verbonden door twee gemeenschappelijke elektronenparen.

Eenvoudige rekenkundige en bepalen wat de relatieve molecuulmassa van zuurstof leden _(O2) = Ar (O) x 2 = 16 x 2 = 32. Ter vergelijking: (. Lucht) Mr = 29. Zuurstof Chemische formule verschilt van ozon één zuurstofatoom. Derhalve Mr _(O3) = Ar (O) x 3 = 48. ozon in zuurstof 1,5 keer zwaarder.

fysische eigenschappen

Zuurstof - een gas zonder kleur, smaak en geur (bij standaardtemperatuur en druk gelijk aan de atmosferische druk). De stof is iets zwaarder dan lucht; oplosbaar in water, maar in kleine hoeveelheden. Smeltpunt zuurstof negatief en is -218,3 ° C Het punt waarop vloeibare zuurstof weer wordt omgezet in gas - is de kooktemperatuur. Voor _O2 moleculen waarde van de fysische grootheid bereikt -182,96 ° C De vloeibare en vaste zuurstof wordt een lichtblauwe kleur.

Het krijgen van zuurstof in het laboratorium

Bij verhitting, zuurstof-bevattende stoffen zoals kaliumpermanganaat, krijgt een kleurloos gas dat kan worden verzameld in een kolf of buis. Als u in zuivere zuurstof fakkel brandt, het brandt feller dan in de lucht. Twee andere laboratoriummethode voor het produceren van zuurstof - ontleding van waterstofperoxide en kaliumchloraat (kaliumchloraat). Beschouw de schakelinginrichting die wordt gebruikt voor de thermische ontleding.

In een reageerbuis of kolf moet iets kaliumchloraat giet, sluit de stop met een gasuitlaatbuis. Het tegenoverliggende uiteinde moet worden verzonden (onderwater) omgekeerde kop in de kolf. De hals moet worden weggelaten in een glas of matrijs gevuld met water. Bij verhitting zuurstof vrijkomt uit de buis chloraat zout. Aangezien het in de damp buis in de kolf verplaatsen vocht eruit. Wanneer de lamp is gevuld met gas, zijn gesloten onder water afgesloten en omgekeerd. Aldus verkregen laboratoriumproef, kan zuurstof worden toegepast om de chemische eigenschappen van de enkelvoudige substantie bestuderen.

brandend

Als het laboratorium voert de verbranding van stoffen in zuurstof, is het noodzakelijk om te weten en te voldoen aan brandvoorschriften. Waterstof wordt onmiddellijk verbrand in de lucht, gemengd met zuurstof in een verhouding van 2: 1 is explosief. stoffen verbranding in zuivere zuurstof is veel intenser dan in de lucht. Dit wordt verklaard door het fenomeen van luchtsamenstelling. Zuurstof in de atmosfeer is iets meer dan 1,5 delen (21%). Verbrandingsmotoren - reactie stoffen met zuurstof en resulteert in verschillende producten, voornamelijk oxiden van metalen en niet-metalen. Oxidatiemengsel _O2 brandbare stoffen bovendien de verkregen verbindingen kunnen giftig zijn.

Verbranding conventionele kaarsen (of overeenkomsten) onder vorming van kooldioxide. Het volgende experiment kan worden uitgevoerd thuis. Indien de stof te branden onder een glazen pot of een grote kop, zal de verbranding eens ophouden alle zuurstof wordt verbruikt. Stikstof ondersteunt geen ademhaling en verbranding. Kooldioxide - oxidatieproduct - niet meer reageert met zuurstof. Transparante limewater kan de aanwezigheid van sporen kooldioxide op brandende kaars. Als verbrandingsproducten via calciumhydroxide passeren, de oplossing troebel. Chemische reactie tussen kalk water en kooldioxide verkregen onoplosbaar calciumcarbonaat.

De zuurstof op industriële schaal

De goedkoopste werkwijze, waarbij moleculen luchtvrij O _{2 verkregen,} niet geassocieerd met het uitvoeren van chemische reacties. In de industrie, bijvoorbeeld in staalfabrieken, de lucht bij lage temperatuur en hoge druk vloeibaar. Zulke grote atmosferische componenten, zoals zuurstof en stikstof, koken bij verschillende temperaturen. Scheid de luchtmengsel met geleidelijke verwarming tot kamertemperatuur. Eerst, stikstofmoleculen onderscheiden, en zuurstof. De scheidingswerkwijze op basis van verschillende fysische eigenschappen van enkelvoudige stoffen. Formule enkelvoudige substantie zuurstof hetzelfde als voorheen het koelen en vloeibaar maken van lucht, - _O2.

Dientengevolge kennen elektrolyse reacties ook zuurstof, verzameld op de overeenkomstige elektrode. Gas behoeften van de industrie, de bouw bedrijven in grote volumes. zuurstofverbruik wordt steeds groter, in het bijzonder heeft het nodig de chemische industrie. Opgeslagen productgas voor industriële en medische doeleinden stalen cilinders, voorzien van een markering. Een zuurstoftank gekleurd met blauw of blauwe kleur te onderscheiden van andere vloeibaar gemaakte gassen - stikstof, methaan, ammoniak.

Initio berekeningen op basis van formules en vergelijkingen van reacties waarbij _O2 moleculen

De numerieke waarde van het molecuulgewicht van zuurstof samen met andere grootheid - relatieve molecuulmassa. Alleen in het eerste geval zijn er units. Kort formule zuurstof stof en het molecuulgewicht worden geschreven als: M _(O2) = 32 g / mol. Onder normale omstandigheden mol van elke gasvolume overeenkomt met 22,4 liter. Vandaar 1 mol _O2 - 22,4 liter substantie 2 mol O _2-44,8 liter. Volgens de vergelijking van de reactie tussen waterstof en zuurstof kan worden gezien dat 2 mol waterstof en één mol zuurstof reageert:

Indien de speling van de reactie van 1 mol waterstof, zuurstof hoeveelheid van 0,5 mol • 22,4 l / mol = 11,2 liter.

De rol van O ₂ moleculen in de natuur en het menselijk leven

De zuurstof wordt verbruikt door levende organismen op aarde, en is betrokken bij de circulatie van stoffen van meer dan 3 miljard jaar. Dit is de belangrijkste stof respiratie en het metabolisme kan voedingsstoffen moleculen gesynthetiseerd door het lichaam heeft energie ontleden. Zuurstof wordt voortdurend verbruikt in de wereld, maar de reserves worden aangevuld door middel van fotosynthese. Russische wetenschapper K. Timiryazev geloofde dat als gevolg van dit proces is er nog steeds leven op onze planeet.

Groot is de rol van zuurstof in de natuur en de economie:

• opgenomen tijdens de ademhaling levende organismen;
• die betrokken zijn bij de reacties van fotosynthese in planten;
• een deel van het organische molecuul;
• vervalprocessen, fermentatie, roestvorming optreden met de daarbij zuurstof die als oxidatiemiddel;
• voor synthese van organische producten.

De vloeibare zuurstof cilinders worden gebruikt voor het snijden en lassen van metalen bij hoge temperaturen. Deze werkwijzen zijn in de machinebouw planten uitgevoerd in transport en bouwbedrijven. Voor werk onder water, onder de grond, op grote hoogte in een vacuüm mensen moeten ook de O _2-molecuul. Zuurstof tanks worden gebruikt in de geneeskunde aan de samenstelling van het ingeademd door mensen die ziek zijn voorzien verrijken. Gas voor medische doeleinden, gekenmerkt door de bijna volledige gebrek aan technische onzuiverheden, geur.

Oxygen - de perfecte oxidator

Bekende zuurstofverbinding met chemische elementen van het periodiek systeem, behalve de eerste vertegenwoordigers van de familie van edelgassen. Veel stoffen direct reageren met zuurstofatomen, met uitzondering halogenen, goud en platina. Van groot belang zijn verschijnselen met zuurstof, die gepaard gaat met de afgifte van licht en warmte. Dergelijke processen worden veel gebruikt in de woning en de industrie. De metaalertsen reactie met zuurstof genoemd vuren. Voorgemalen erts wordt vermengd met zuurstof verrijkte lucht. Bij hoge temperaturen het terugwinnen van metalen uit sulfide tot eenvoudige stoffen. De aldus verkregen ijzer en bepaalde niet-ferrometalen. De aanwezigheid van zuivere zuurstof verhoogt de productiesnelheid processen in de verschillende takken van de chemie, engineering en metallurgie.

Het verschijnen van een goedkope werkwijze voor het produceren van zuurstof uit lucht door scheiding in de bestanddelen bij lage temperatuur, heeft geleid tot de ontwikkeling van vele verwerkende industrieën. Chemici geloven molecuul _O2 en O-atomen ideale oxidatiemiddelen. Dit zijn natuurlijke materialen, ze worden voortdurend vernieuwd in de natuur, niet het milieu vervuilen. Bovendien, chemische reacties met zuurstof vaak eindigen met een synthese van nog een andere natuurlijk en veilig product - water. De rol van _O2 in het verwijderen van giftige industrieel afvalwater van onzuiverheden. Verder zuurstof wordt gebruikt voor de desinfectie van de allotropic wijzigingen - ozon. Deze enkelvoudige substantie bezit hoge oxiderende activiteit. Wanneer het water ozonisatie ontleden verontreinigende stoffen. Ozon is ook nadelig effect op pathogene microflora.