Hapnik valemiga. Perioodilise tabeli - hapnikku

Keemiline element hapniku salvestatud teise perioodi VI-nda pearühmani vananenud lühiversiooni perioodilisuse tabeli. Vastavalt uuele numeratsioonile standardid - on 16. rühma. Vastav otsus tehti IUPAC 1988. Hapnik lihtsa aine valemiga - O _2. Mõtle selle põhiomadused, rolli olemust ja majandusele. Alustame kirjeldus kogu grupi perioodilisuse süsteemi, mille eesotsas hapnikku. Element erineb tema analoogide millel Kalkogeenid ja vesi on erinev vesinikust ühendite väävel, seleen ja telluur. Selgitus kõigi tunnuseid võib leida ainult õppida struktuuri ja omaduste aatomi.

Kalkogeenid - seotud elementide hapniku

Sarnased omadused aatomitega moodustavad ühe rühma perioodilisuse süsteemi. Oxygen eesotsas pere Kalkogeenid, kuid erineb neist mitmes omadused.

Aatommassist hapniku - eellane rühma - on 16 a. .. E m Kalkogeenid ühendite moodustumisega vesinikust ja metall ilmutavad nende normaalset oksüdatsiooniastmega -2. Näiteks koosnes veest _(H2O) oksüdatsiooniaste on hapniku -2.

Koostis tüüpiliste vesinik Kalkogeenid ühendid üldvalemiga: _H2 R. lahustumise neist ainetest moodustub hape. Ainult vesiniksidemeid hapniku - vesi - on eriomadused. Vastavalt tulemuste teadlased, see aine on ebatavaline ja väga nõrk hape ja väga nõrk alus.

Väävel, seleen ja telluur on tüüpiline positiivse oksüdatsiooniastmega (4, 6) ühendites hapniku ja teiste mittemetallidega, millel on kõrge elektronegatiivsus (EO). Koostis Kalkogeenid oksiidid kajasta üldvalem: RO _2, RO _3. Neil on kompositsioon vastavat hapet: _H2 RO _{3, H2} RO _4.

Elemendid vastavad lihtsad ained: hapnik, väävel, seleen, telluur ja poloonium. Esimesed kolm liiget ilmutavad metallilise omadused. Oxygen Formula - Umbes _2. Allotroopse modifitseerimine sama elemendi - osooni _(3). Mõlemad versioonid on gaase. Väävli ja seleeni - tahked mittemetallid. Telluur - metalloid- aine, dirigent elektrivool, poloonium - metal.

Hapnik - kõige levinum element

Kogusisaldus aatomite element maakoores on umbes 47% (massi järgi). Hapnikku leidub vabas vormis või osana mitme ühendused. Lihtsam aine, mille valem _O2 on atmosfääri koostist, mis moodustab 21% õhku (ruumala järgi). Molekulaarset hapnikku on vees lahustunud, kas see jääb mullaosakeste.

Me juba teame, et seal on teist liiki olemasolu sama keemilise elemendi kujul lihtne aine. See osoon - gaasi moodustavad umbes 30 km kaugusel pinnakiht, mida sageli nimetatakse osooni ekraani. Bound hapniku siseneb veemolekule paljud kivimid ja mineraalid, orgaanilisi ühendeid.

Struktuur hapnikuaatomi

Perioodiline Tabelis täielikku teavet hapnikku:

1. Seerianumber element - 8.
2. tuumaenergia eest - +8.
3. Koguarvust elektronide - 8.
4. Elektrooniline hapniku valemiga - 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.

Looduses on kolm stabiilset isotoopi, millel on ühesugune järjenumber perioodilisuse tabeli, identse kompositsioon prootonite ja elektronide, kuid erinev arv neutroneid. Isotoobid on tähistatud samade sümboli - O. Võrdluseks skeem, mis näitab kompositsioon kolmest hapniku isotoope:

Omadused hapniku - keemiline element

On 2p alamtase aatom on kaks paardumata elektrone, mis seletab välimuse oksüdatsiooni -2 ja +2. Kaks paaris elektronid ei saa lahti ühendada, astmele oksüdatsiooni suurendati neli nagu väävli ja muude kalkogeniidide. Põhjus - puudub vaba alamkihi. Seetõttu on ühendid keemilise elemendi juures ei esineks hapniku valents ja oksüdatsiooniastmega võrdne rühma number lühiversiooni perioodilisuse süsteemi (6). Keskmine oksüdatsiooniaste on -2 teda.

Ainult fluoriühendid eksponeerib hapniku mitteiseloomulikud positiivse oksüdatsiooniastmega 2 tema jaoks. EO väärtus on vähemalt kaks erineva tugevusega nonmetals: EA-ga (D) = 3,5; EE-ga (F) = 4. Selle elektronegatiivsem element, fluoro- tugevamaks säilitab oma valentsielektroni ja meelitab osakestest välise energia tase hapnikuaatomi. Seega, reaktsioonina fluoriga see on hapnik redutseerija kaotab elektrone.

Oxygen - lihtne aine

D. inglise teadlane Priestley 1774 aastal katsete käigus kindlaks gaasi lagunemise elavhõbeoksiidi. Kaks aastat varem, sama aine puhtal kujul oli K. Scheele. Vaid mõned aastad hiljem, Prantsuse keemik Antoine Lavoisier leidis, et gaasi on osa õhu ja uuritud omadused. Keemiline hapniku valemiga - O _2. Peegeldus salvestamise Ainekompositsioon elektronide osalevad teket mittepolaarne kovalentne side - O O ::. Vahetage iga sidestuselektronipaari ühele joonele: O = O. Sellised hapniku valemiga näitab selgelt, et aatomid molekulis on seotud kaks ühist elektroni paari.

Lihtsamaid arvutusi ning sellest, milline on suhtelise molekulmassiga hapniku: Mr _(O2) = Ar (O) x 2 = 16 x 2 = 32. Võrdluseks: hr (. Air) = 29. Hapnik Keemiline valem erineb osooni ühe hapnikuaatomi. Seega hr (O ₃₎ = Ar (O) x 3 = 48. Osoon hapnikus on 1,5 korda suurem.

füüsikalised omadused

Hapnik - gaasi ilma värvuse, maitse ja lõhn (standardse temperatuuri ja rõhu võrdne õhurõhku). Aine on veidi raskem kui õhk; vees lahustuv, kuid väikestes kogustes. Sulamistemperatuur hapniku on negatiivne ning on -218,3 ° C. Punkt, kus vedela hapniku konverteeritakse tagasi gaas - on selle keemistemperatuuri. Suhe O ₂ molekuli väärtust selles füüsikaline suurus ulatub -182,96 ° C. Vedelad ja tahked hapniku muutub helesinise värvuse.

Kuidas hapnikku laboris

Kuumutamisel, hapnikku sisaldavad aineid nagu kaaliumpermanganaadi, eraldatakse värvitu gaas, mis võib koguda kolvis või toru. Kui teete puhtas hapnikus tõrvik põlema, see põletab rohkem eredalt kui õhus. Kaks teist laboris valmistamise meetod hapniku - laguneb vesinikperoksiid ja kaaliumkloraadiga (kaaliumkloraadiga). Vaatleme vooluringi seade, mida kasutatakse termilise lagunemise.

Katseklaasis või ümarkolbi on vaja valada veidi kaaliumkloraadiga sulgege korgiga gaasiga väljalasektoruga. Selle otsas tuleb saata (veealune) tagurpidi tagurpidi kolbi. Kaela tuleks jätta või klaasi hallituse veega täidetud. Kuumutamisel hapniku vabastatakse torust karbohüdraatfosfaat soola. Kui see siseneb aur toru kolbi, nihutades vesi välja. Kui pirn on täidetud gaasiga, selle suletud veealuse suletavad ja ümberpöördult. Saadi selles laboris eksperimendi, hapnik saab kasutada õppimiseks keemilised omadused lihtsa aine.

põletamine

Kui laboris teostab põlemisel ainete hapnikku, on vaja teada ja järgida tuleohutuseeskirju. Vesinik põleb silmapilkselt õhus, hapnikuga segatud vahekorras 2: 1, on plahvatusohtlik. ainete põlemisel puhtas hapnikus on palju intensiivsem kui õhus. See on seletatav nähtus air kompositsiooni. Hapniku on veidi üle 1,5 osa (21%). Põlemine - reaktsioon ainete hapnikuga ning põhjustab erinevaid tooteid, peamiselt Metallioksiidide ja nonmetals. Oksüdeerimissegu _O2 süttivate ainetega, lisaks saadud ühendid võivad olla mürgised.

Põlemine tavapäraste küünla (või vasteid) kaasas moodustub süsinikdioksiid. Järgnev katse saab teha kodus. Kui aine põletada all klaaspurki või suur tass, põlemisest lõpetatakse, kui kõik hapnikku tarbitakse. Lämmastik ei toeta hingamist ja põlemist. Süsinikdioksiid - oksüdatsiooni produkti - enam reageerib hapnikuga. Läbipaistev limewater saab esinemise avastamiseks süsinikdioksiidi peale põlev küünal. Kui põlemissaadused läbida kaltsiumhüdroksiidi lahus muutub häguseks. Keemilised reaktsioonid kulgevad vahel lubjavette ja süsihappegaas, mis saadakse lahustumatu kaltsiumkarbonaat.

Valmistamine hapniku tööstuslikul

Kõige odavama protsessi, milles molekulid Saadakse tuuletõmbust O _2, mis ei seondu läbiviimisel keemilistes reaktsioonides. Tööstuses näiteks terasetehastele, õhu madalal temperatuuril ja suure rõhu all veeldatud. Sellised suured õhukomponentidest nagu hapnik ja lämmastik, keema erinevatel temperatuuridel. Eralda õhu segu järkjärgult soojeneda toatemperatuurini. Esiteks lämmastiku molekulide eristatakse ja seejärel hapnikku. Meetod eraldamine põhineb erinevate füüsikaliste omaduste lihtsad ained. Valemiga lihtsa aine hapniku on sama nagu see oli enne jahutus- ja vedeldamine air, - O _2.

Selle tulemusena võivad mõned elektrolüüsi reaktsioone Ka hapnik, kogutakse võrreldes vastavate elektroodide. Gaas vajadusi tööstuse, ehitusfirmad suurtes kogustes. Hapnikutarve kasvab pidevalt, eriti vajab ta keemiatööstuses. Salvestatud gaasist tööstus- ja meditsiiniliseks otstarbeks terassilindrid, mis on varustatud märkega. Hapniku mahuti värvunud või sinist värvi eristama teistest veeldatud gaasi - lämmastiku, metaani ammoniaaki.

Keemiline arvutuste põhjal valemid ja võrrandid sisaldavate reaktsioonide O ₂ molekuli

Arvväärtus molaarmass hapniku kattub teise kogust - suhteline molekulmass. Ainult esimesel juhul on üksust. Lühidalt valemiga hapniku aine ja selle molekulmass tuleb kirjutada kujul: M (O ₂₎ = 32 g / mol. Normaalsetes tingimustes mooli mis tahes gaasi maht vastab 22,4 liitrit. Seega 1 mooli O ₂ - 22,4 liitrit ainet 2 mooli O _2-44,8 liitrit. Vastavalt selle reaktsiooni võrrand vesiniku ja hapniku vahel võib näha, et reageerida 2 mooli vesinikust ja ühe mooli hapnikku:

Kui play vahelise reaktsiooni 1 mooli vesinikku, hapnikku koguses 0,5 mol • 22,4 l / mol = 11,2 liitrit.

Roll O ₂ molekuli looduses ja inimese elus

Hapnikutarvet elusorganismid Maal ja on seotud aineteringe ületab 3 miljardit aastat. See on peamine aine hingamist ja ainevahetust, see võib laguneda toitainete molekulid sünteesitakse keha vajab energiat. Oxygen pidevalt tarbida maailmas, kuid selle varud on taastatakse fotosünteesi. Vene teadlane K. Timiryazev Arvatakse, et selle protsessi tõttu on veel meie planeedi elu.

Hea on roll hapniku looduses ning majanduses:

• imendub hingamise ajal elusorganismid;
• reaktsioonides osalevate fotosünteesi taimed;
• osa orgaanilisest molekulist;
• lagunemise protsessid, fermentatsiooni roostetamist ilmneda hapnikuta toimiv oksüdeerija;
• sünteesiks kasutatud orgaanilise tooteid.

Veeldatud hapniku balloonid kasutatakse lõikamiseks ja keevitamiseks metallid kõrgetel temperatuuridel. Need protsessid viiakse läbi masinatehastest, transpordi ja ehitusettevõtted. Töötamiseks vee all, maa-alune, kõrgmäestiku vaakumis vajab inimene ka _O2 molekuli. Hapnikupaaki kasutatakse meditsiinis, et rikastada koosseisu sissehingavatel inimesed, kes on haiged. Gaas meditsiiniliseks otstarbeks, mida iseloomustab peaaegu täielik puudumine tehnilised lisandid, lõhn.

Oxygen - täiuslik oksüdeerijana

Tuntud hapniku ühend kõik keemilised elemendid perioodilisuse tabeli, välja arvatud esimese esindajad pere väärisgaasid. Paljud ained vahetult reageerida hapniku aatomitega, va halogeeniga, kuld ja plaatina. Suur tähtsus on nähtused seotud hapnik, mis on kaasas vabastamist valguse ja soojuse. Sellised protsessid on laialdaselt kasutatakse kodus ja tööstuses. Metalli maakide reageerides hapnikuga nimetatakse võtet. Eeljahvatatud maagi segatakse hapnikuga rikastatud õhku. Kõrgetel temperatuuridel taastamise metall sulfiidist lihtsate aineid. Nii saadud raua ja mõned värviliste metallide. Juuresolekul puhast hapnikku kiirust suurendav tootmisprotsesse erinevatel harudel keemia-, inseneri ja metallurgia.

Välimus odavate tootmise meetod õhuhapnik lahutamine osadeks madalal temperatuuril, on stimuleerinud paljudes valdkondades tööstusliku tootmisega. Keemikud usuvad molekuli _O2 ja O aatomite suurepärane oksüdeerivate ainetega. Need on looduslikud materjalid, nad on pidevalt uuendatud looduses, ei saasta keskkonda. Lisaks keemilistes reaktsioonides kaasates hapniku sageli lõppeda sünteesi järjekordne loomulik ja ohutu toote - vesi. Roll O ₂ eemaldamisel mürgiste tööstuslike heitvete puhastamine lisanditest. Lisaks kasutatakse hapnikku desinfitseerimiseks selle allotroopse modifikatsioone - osooni. See lihtne aine, millel on suur oksüdeeriva toime. Kui vesi ozonization lagunevad saasteained. Osoon on ka kahjulik mõju patogeensete mikrofloora.