Si merret oksigjeni në laborator. Vetitë kimike dhe fizike, aplikimi dhe prodhimi i oksigjenit
Qëllimi i mësimit:
- kontribuojnë në formimin e njohurive të studentëve për metodat e marrjes së oksigjenit në natyrë, industri dhe laboratorë, dëshmi të pranisë dhe metodave të mbledhjes së tij;
- nxisin formimin e aftësive për të identifikuar veçoritë e përgjithshme dhe thelbësore; aftësia për të parë një problem dhe për të gjetur mënyra për ta zgjidhur atë; aftësi për të zbatuar njohuritë e fituara në praktikë dhe për të vlerësuar rezultatet e veprimeve të përfunduara;
- vazhdoni të zhvilloni kujtesën, vëmendjen, veprimtari krijuese;
- të vazhdojë të zhvillojë pavarësinë dhe aftësinë për të punuar në grup;
- vazhdojnë të formojnë ekipin.
Koha e organizimit.
Pjesa hyrëse
– Cilin kapitull po studiojmë? (Substanca të thjeshta.)
– Cilat substanca quhen të thjeshta? (Substancat, molekulat e të cilave përbëhen nga atome të të njëjtit lloj.)
– Në cilat grupe ndahen substancat e thjeshta? (Për metalet dhe jometalet.)
Mësimi i materialit të ri.
Ne vazhdojmë të njihemi substanca të thjeshta. Sot do të mësojmë më shumë rreth substancës për të cilën Berzelius tha se kimia tokësore rrotullohet. Do të zbuloni se çfarë është kjo substancë duke kryer detyrën e mëposhtme. Në vend të ... futni fjalën që i përgjigjet elementit të substancës dhe shkruani fjalën në fletore. (Shtojca 2.)
1. ... – elementi më i zakonshëm kores së tokës.
2. Molekula e substancës së thjeshtë të ozonit formohet nga elementi ...
3. Ajri përmban 21%...
4. Oksidet - substanca komplekse, i përbërë nga dy elementë, njëri prej të cilëve është ...
5. Uji përmban dy atome hidrogjeni dhe një atom...
- Ke shkruar një fjalë?
– Kush i ka shkruar disa fjalë?
-Cfare fjale eshte kjo? (Oksigjen.)
Pra, le të fillojmë të studiojmë substancën e thjeshtë oksigjen!
– Pse po e studiojmë këtë temë? Pse është i rëndësishëm oksigjeni? (Oksigjeni, një substancë thelbësore për frymëmarrjen, është elementi më i zakonshëm në koren e tokës dhe është pjesë e ujit.)
– Në pjesën për substancat e thjeshta ka një detyrë jetike që lidhet me oksigjenin. Lexoje.
Detyra e jetës.
Për të udhëtuar nëpër shpellë ju nevojitet një furnizim me oksigjen. Si mund ta merrni gjatë udhëtimit?
- Bazuar detyrë jetësore më thuaj çfarë duhet të studiojmë sot? (Si e merrni oksigjenin?)
Tema e mësimit: "Marrja e oksigjenit".
Gjatë studimit të kësaj teme:
- ti do të mësosh
Për të zgjidhur detyrën jetësore që na pret, punojmë në grup.
Klasa është e ndarë në pesë grupe me 4 persona. Secili grup ka detyrën e vet. (Shtojca 1.)
– Studioni me kujdes informacionin, përgjigjuni pyetjeve, shkruani ekuacionet e reagimit.
Puna në grupe.
Më pas paraqitja e detyrës së përfunduar. Një përfaqësues nga grupi u përgjigjet pyetjeve me gojë dhe i dyti i shkruan ekuacionet e reagimit në tabelë.
– Kini kujdes kur dëgjoni njëri-tjetrin. Ndërsa prezantimet tuaja përparojnë, ne do të hartojmë një skemë për marrjen e oksigjenit.
Duke përdorur oksigjenin e ajrit për frymëmarrje, ne pakësojmë sasinë e tij. Por përmbajtja në ajër mbetet konstante - 21%. Si ruhet përmbajtja konstante e oksigjenit që na nevojitet? Si prodhohet oksigjeni në natyrë?
Fjalimi i grupit 1 për marrjen e oksigjenit në natyrë.
Ekuacioni i reaksionit
Përfundim i përgjithshëm: oksigjeni në natyrë merret nëpërmjet procesit të fotosintezës në bimë në dritë.
Një pjesë e skemës është duke u hartuar
– A është i përshtatshëm? këtë metodë për të zgjidhur një problem jetësor? (Jo, fotosinteza kërkon dritë.)
Oksigjeni është i nevojshëm jo vetëm në natyrë. Në industri përdoret për të marrë metale dhe të tjera substancat e nevojshme. Për këtë nevojitet oksigjen sasi të mëdha. Metodat e prodhimit që përdoren në këtë rast quhen industriale.
Fjalimi i grupit 2 mbi prodhimin e oksigjenit në industri.
Ekuacioni i reaksionit 
Përfundim i përgjithshëm: oksigjeni në industri merret nga ajri dhe uji.
– Pse përdorin ajrin dhe ujin për të prodhuar sasi të mëdha oksigjeni? (substancat më të zakonshme në natyrë që përmbajnë oksigjen)
Është duke u hartuar pjesa tjetër e skemës "Prodhimi i oksigjenit".
– A është kjo metodë e përshtatshme për zgjidhjen e një problemi jetësor? (jo, pajisje të shtrenjta, procese të tilla kërkojnë shumë kohë)
Në Angli, në një nga sheshet në Leeds ka një monument të shkencëtarit. Në dorën e djathtë mban një lente për të mbledhur rrezen rrezet e diellit, dhe në të majtë është një kavanoz me oksid merkuri. I riu është i përqendruar dhe i vëmendshëm, në pritje të rezultateve të përvojës. Ky është Joseph Priestley, anglisht. shkencëtari i kapur në momentin e marrjes së oksigjenit në laboratorin e tij.
Ne konsiderojmë metoda laboratorike për prodhimin e oksigjenit.
Fjalimi i grupit 3 për disa metoda të prodhimit të oksigjenit në laborator.
Ekuacionet e reagimit
Përfundim: këto metoda nuk janë të përshtatshme për zgjidhjen e një problemi jetësor, sepse... Komponimet e merkurit janë helmuese dhe nitrati i kaliumit mund të mos jetë i disponueshëm në kushtet e kampit.
– Këto metodat laboratorike prodhimi i oksigjenit nuk është i kufizuar. Ka disa mënyra të tjera për të prodhuar oksigjen në laborator.
Fjalimi i grupit 4 për metodat më të zakonshme të prodhimit të oksigjenit në laborator.
Ekuacionet e reagimit
MnO 2 është një katalizator që përshpejton një reaksion kimik, por nuk konsumohet.
Të gjitha reaksionet e dekompozimit kimik.
Përfundim i përgjithshëm: në laborator, oksigjeni prodhohet nga reaksionet e dekompozimit të substancave që përmbajnë oksigjen kur nxehen ose ekspozohen ndaj një katalizatori.
Pjesa tjetër e diagramit është hartuar.
Nxënësit bëjnë hamendje.
Për shembull, për të marrë oksigjen në kushte kampingu, mund të përdorni reaksionin e dekompozimit të permanganatit të kaliumit, i cili është gjithmonë në çantën tuaj të ndihmës së parë. Për këtë reaksion mund të përdorni edhe dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit, si katalizator mund të përdorni gjakun dhe pështymën, të cilat përmbajnë katalizatorë natyralë.
– Pasi të keni marrë oksigjen, është gjithashtu i nevojshëm në një mënyrë të caktuar mbledhin atë dhe provojnë ekzistencën e tij.
Prezantimi nga grupi 5 për metodat e mbledhjes së oksigjenit dhe të vërtetimit të pranisë së tij.
Përfundim i përgjithshëm: oksigjeni mblidhet duke zhvendosur ajrin dhe ujin, prania e oksigjenit vërtetohet duke përdorur një copëz që digjet;
Performanca punë laboratorike"Prodhimi i oksigjenit nga dekompozimi i permanganatit të kaliumit dhe vërtetimi i pranisë së tij" në avull.
Përpara punës, përsëritni rregullat e sigurisë kur punoni me një llambë alkooli dhe kur ngrohni.
konkluzioni.
– I keni arritur objektivat e orës së mësimit?
– Si e merrni oksigjenin?
Përfundimi i mësimit: oksigjeni mund të merret në natyrë, industri dhe laborator. Për të marrë oksigjen, përdoren reaksionet e dekompozimit të substancave që përmbajnë oksigjen. Reaksionet ndodhin kur nxehen ose në prani të një katalizatori.
Detyre shtepie.
Zgjidhni detyrën që ju pëlqen më shumë.
Detyra nr. 1.
Tregojini mikut tuaj që ka munguar në mësimin "Marrja e oksigjenit" duke përdorur njohuritë për stilet e të folurit që keni mësuar në mësimet ruse.
Detyra nr. 2.
Përgatitni një fjalim për një konferencë shkollore - lexon Lomonosov me temën "Historia e zbulimit të oksigjenit", duke përdorur njohuri për stilet e të folurit të marra në mësimet e gjuhës ruse.
Sot mora vesh...
Ishte e veshtire …
Tani mundem …
Kuptova se...
E menaxhova..
Ishte interesante …
Unë kam qenë i befasuar...
Desha …
Oksigjeni u shfaq në atmosfera e tokës me shfaqjen bimët e gjelbra dhe bakteret fotosintetike. Falë oksigjenit organizmat aerobe ndodh frymëmarrje ose oksidim. Është e rëndësishme për të marrë oksigjen në industri - përdoret në metalurgji, mjekësi, aviacion, ekonomia kombëtare dhe industri të tjera.
Vetitë
Oksigjeni - elementi i tetë tabelë periodike Mendelejevi. Është një gaz që mbështet djegien dhe oksidon substancat.
Oriz. 1. Oksigjeni në tabelën periodike.
Oksigjeni u zbulua zyrtarisht në 1774. kimist anglez Joseph Priestley izoloi elementin nga oksidi i merkurit:
2HgO → 2Hg + O 2 .
Megjithatë, Priestley nuk e dinte që oksigjeni është pjesë e ajrit. Vetitë dhe prania e oksigjenit në atmosferë u përcaktuan më vonë nga kolegu i Priestley, kimisti francez Antoine Lavoisier.
Karakteristikat e përgjithshme të oksigjenit:
- gaz pa ngjyrë;
- nuk ka erë ose shije;
- më i rëndë se ajri;
- molekula përbëhet nga dy atome oksigjeni (O 2);
- V gjendje e lëngët ka një ngjyrë blu të zbehtë;
- i tretshëm dobët në ujë;
- është një agjent i fortë oksidues.
Oriz. 2. Oksigjen i lëngshëm.
Prania e oksigjenit mund të kontrollohet lehtësisht duke ulur një copëz që digjet në një enë që përmban gaz. Në prani të oksigjenit, pishtari shpërthen në flakë.
Si e merrni atë?
Ka disa metoda të njohura për prodhimin e oksigjenit nga komponime të ndryshme në industri dhe kushtet laboratorike. Në industri, oksigjeni merret nga ajri duke e lëngëzuar atë nën presion dhe në një temperaturë prej -183°C. Ajri i lëngshëm i nënshtrohet avullimit, d.m.th. nxehet gradualisht. Në -196°C, azoti fillon të avullojë dhe oksigjeni mbetet i lëngshëm.
Në laborator, oksigjeni formohet nga kripërat, peroksidi i hidrogjenit dhe si rezultat i elektrolizës. Dekompozimi i kripërave ndodh kur nxehet. Për shembull, klorati i kaliumit ose kripa e bertolitit nxehet në 500°C, dhe permanganati i kaliumit ose permanganati i kaliumit nxehet në 240°C:
- 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
- 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .
Oriz. 3. Ngrohja e kripës Berthollet.
Ju gjithashtu mund të merrni oksigjen duke ngrohur nitratin ose nitratin e kaliumit:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .
Gjatë dekompozimit të peroksidit të hidrogjenit, oksidi i manganit (IV) - MnO 2, karboni ose pluhuri i hekurit përdoret si katalizator. Ekuacioni i përgjithshëm si në vazhdim:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.
Një tretësirë e hidroksidit të natriumit i nënshtrohet elektrolizës. Si rezultat, formohen ujë dhe oksigjen:
4NaOH → (elektrolizë) 4Na + 2H 2 O + O 2.
Oksigjeni gjithashtu ndahet nga uji duke përdorur elektrolizë, duke e zbërthyer atë në hidrogjen dhe oksigjen:
2H 2 O → 2H 2 + O 2.
Në bërthamore nëndetëset Oksigjeni është marrë nga peroksid natriumi - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Metoda është interesante në atë që, së bashku me lëshimin e oksigjenit, ai absorbohet dioksid karboni.
Si të përdorni
Mbledhja dhe njohja janë të nevojshme për çlirimin e oksigjenit të pastër, i cili përdoret në industri për të oksiduar substancat, si dhe për të mbajtur frymëmarrjen në hapësirë, nën ujë dhe në dhomat me tym (oksigjeni është i nevojshëm për zjarrfikësit). Në mjekësi, cilindrat e oksigjenit ndihmojnë pacientët me vështirësi në frymëmarrje të marrin frymë. Oksigjeni përdoret gjithashtu për të trajtuar sëmundjet e frymëmarrjes.
Oksigjeni përdoret për djegien e lëndëve djegëse - qymyri, nafta, gazit natyror. Oksigjeni përdoret gjerësisht në metalurgji dhe inxhinieri mekanike, për shembull, për shkrirjen, prerjen dhe saldimin e metaleve.
vleresim mesatar: 4.9. Gjithsej vlerësimet e marra: 177.
Katër elementë "kalkogjen" (d.m.th., "lindja e bakrit") çojnë nëngrupi kryesor Grupi VI (sipas klasifikimit të ri - grupi 16) tabelë periodike. Përveç squfurit, telurit dhe selenit, këto përfshijnë edhe oksigjenin. Le të shohim më nga afër vetitë e këtij elementi, më i zakonshmi në Tokë, si dhe përdorimin dhe prodhimin e oksigjenit.
Prevalenca e elementeve
NË formë e lidhur hyn oksigjeni përbërje kimike ujë - e tij përqindje përbën rreth 89%, si dhe në përbërjen e qelizave të të gjitha qenieve të gjalla - bimëve dhe kafshëve.
Në ajër, oksigjeni është në gjendje të lirë në formën e O2, duke zënë një të pestën e përbërjes së tij, dhe në formën e ozonit - O3.
Vetitë fizike
Oksigjeni O2 është një gaz pa ngjyrë, pa shije dhe pa erë. Pak i tretshëm në ujë. Pika e vlimit është 183 gradë nën zero Celsius. Në formë të lëngshme, oksigjeni ka ngjyrë blu, dhe në formë të ngurtë formohet kristale blu. Pika e shkrirjes së kristaleve të oksigjenit është 218.7 gradë nën zero Celsius.
Kur nxehet, ky element reagon me shumë substanca të thjeshta, si metale ashtu edhe jometale, duke formuar të ashtuquajturat okside - komponime të elementeve me oksigjen. në të cilën elementet hyjnë me oksigjen quhet oksidim.
Për shembull,
4Na + O2= 2Na2O
2. Nëpërmjet zbërthimit të peroksidit të hidrogjenit kur ai nxehet në prani të oksidit të manganit, i cili vepron si katalizator.
3. Nëpërmjet zbërthimit të permanganatit të kaliumit.
Oksigjeni prodhohet në industri në mënyrat e mëposhtme:
1. Për qëllime teknike, oksigjeni merret nga ajri, në të cilin përmbajtja e tij e zakonshme është rreth 20%, d.m.th. pjesa e pestë. Për ta bërë këtë, ajri fillimisht digjet, duke marrë një përzierje që përmban oksigjen i lëngët rreth 54%, azoti i lëngët- 44% dhe argon i lëngshëm - 2%. Këto gazra më pas ndahen duke përdorur një proces distilimi, duke përdorur një interval relativisht të vogël midis pikave të vlimit të oksigjenit të lëngshëm dhe azotit të lëngshëm - respektivisht minus 183 dhe minus 198.5 gradë. Rezulton se azoti avullohet më herët se oksigjeni.
Pajisjet moderne sigurojnë prodhimin e oksigjenit të çdo shkalle pastërtie. Azoti, i cili përftohet nga ndarja e ajrit të lëngshëm, përdoret si lëndë e parë në sintezën e derivateve të tij.
2. Gjithashtu prodhon oksigjen shumë të pastër. Kjo metodë është bërë e përhapur në vendet me burime të pasura dhe energji elektrike të lirë.
Aplikimi i oksigjenit
Oksigjeni është elementi më i rëndësishëm në jetën e gjithë planetit tonë. Ky gaz, i cili gjendet në atmosferë, konsumohet në këtë proces nga kafshët dhe njerëzit.
Marrja e oksigjenit është shumë e rëndësishme për fusha të tilla të veprimtarisë njerëzore si mjekësia, saldimi dhe prerja e metaleve, shpërthimi, aviacioni (për frymëmarrjen e njeriut dhe për funksionimin e motorit) dhe metalurgjinë.
Në vazhdim aktivitet ekonomik oksigjeni i njeriut konsumohet në sasi të mëdha - për shembull, kur digjet lloje të ndryshme karburantet: gaz natyror, metan, qymyr, dru. Në të gjitha këto procese, ajo është formuar në të njëjtën kohë, natyra ka parashikuar procesin e lidhjes natyrore të kësaj lidhjeje me ndihmën e fotosintezës, e cila zhvillohet në bimët e gjelbra nën ndikim rrezet e diellit. Si rezultat i këtij procesi, formohet glukoza, të cilën bima e përdor më pas për të ndërtuar indet e saj.
Plani:
Historia e zbulimit
Origjina e emrit
Të qenit në natyrë
Faturë
Vetitë fizike
Vetitë kimike
Aplikacion
10. Izotopet
Oksigjen
Oksigjen- element i grupit të 16-të (sipas klasifikimit të vjetëruar - nëngrupi kryesor i grupit VI), periudha e dytë e sistemit periodik të elementeve kimike të D.I Mendeleev, me numër atomik 8. Shënohet me simbolin O (lat. Oxygenium). . Oksigjeni është një jometal kimikisht aktiv dhe është elementi më i lehtë nga grupi i kalkogjenëve. Substanca e thjeshtë oksigjen(Numri CAS: 7782-44-7) në kushte normale është një gaz pa ngjyrë, pa shije dhe erë, molekula e të cilit përbëhet nga dy atome oksigjeni (formula O 2), prandaj quhet edhe dioksigjen i lëngshëm ngjyrë blu, dhe kristalet e ngurta janë me ngjyrë blu të hapur.
Ekzistojnë forma të tjera alotropike të oksigjenit, për shembull, ozoni (numri CAS: 10028-15-6) - me kushte normale një gaz blu me një erë specifike, molekula e të cilit përbëhet nga tre atome oksigjeni (formula O 3).
Historia e zbulimit
Zyrtarisht besohet se oksigjeni u zbulua nga kimisti anglez Joseph Priestley më 1 gusht 1774 duke dekompozuar oksidin e merkurit në një të mbyllur hermetikisht. enë e mbyllur(Priestley drejtoi rrezet e diellit në këtë kompleks duke përdorur një lente të fuqishme).
Megjithatë, Priestley fillimisht nuk e kuptoi se ai kishte zbuluar një substancë të re të thjeshtë, ai besonte se kishte izoluar njërën prej tyre komponentët ajri (dhe e quajti këtë gaz "ajër i deflogistikuar"). Priestley i raportoi zbulimin e tij kimistit të shquar francez Antoine Lavoisier. Në 1775, A. Lavoisier vërtetoi se oksigjeni është një përbërës i ajrit, acideve dhe gjendet në shumë substanca.
Disa vjet më parë (në 1771), oksigjeni u mor nga kimisti suedez Karl Scheele. Ai kalcinoi kripërat me acid sulfurik dhe më pas dekompozoi oksidin nitrik që rezulton. Scheele e quajti këtë gaz "ajër zjarri" dhe e përshkroi zbulimin e tij në një libër të botuar në 1777 (pikërisht për shkak se libri u botua më vonë sesa Priestley shpalli zbulimin e tij, ky i fundit konsiderohet zbuluesi i oksigjenit). Scheele gjithashtu i raportoi përvojën e tij Lavoisier.
Një fazë e rëndësishme që kontribuoi në zbulimin e oksigjenit ishte puna kimist francez Pierre Bayen, i cili botoi punë mbi oksidimin e merkurit dhe dekompozimin e mëvonshëm të oksidit të tij.
Më në fund, A. Lavoisier më në fund kuptoi natyrën e gazit që rezulton, duke përdorur informacione nga Priestley dhe Scheele. Puna e tij kishte një rëndësi të madhe, sepse falë saj, teoria e phlogistonit, e cila ishte dominuese në atë kohë dhe pengonte zhvillimin e kimisë, u rrëzua. Lavoisier kreu eksperimente mbi djegien e substancave të ndryshme dhe hodhi poshtë teorinë e phlogiston, duke publikuar rezultate mbi peshën e elementëve të djegur. Pesha e hirit tejkaloi peshën fillestare të elementit, gjë që i dha Lavoisier të drejtën të pretendonte se gjatë djegies ndodh një reaksion kimik (oksidimi) i substancës, dhe për këtë arsye masa e substancës origjinale rritet, gjë që hedh poshtë teorinë e phlogiston. .
Kështu, merita për zbulimin e oksigjenit ndahet midis Priestley, Scheele dhe Lavoisier.
Origjina e emrit
Fjala oksigjen (e quajtur në fillimi i XIX shekulli, madje edhe "zgjidhje acid"), shfaqja e saj në gjuhën ruse është në një farë mase për shkak të M.V. Lomonosov, i cili futi në përdorim fjalën "acid", së bashku me neologjizmat e tjera; Kështu, fjala "oksigjen", nga ana tjetër, ishte një gjurmim i termit "oksigjen" (frëngjisht oxygène), i propozuar nga A. Lavoisier (nga greqishtja e vjetër ὀξύς - "i thartë" dhe γεννάω - "lindja"), që është përkthyer si "acid gjenerues", i cili lidhet me kuptimin e tij origjinal - "acid", që më parë nënkuptonte substanca të quajtura okside sipas nomenklaturës moderne ndërkombëtare.
Të qenit në natyrë
Oksigjeni është elementi më i zakonshëm në Tokë; Detare dhe ujërat e freskëta përmbajnë një sasi të madhe të oksigjenit të lidhur - 88.8% (në masë), në atmosferë përmbajtja e oksigjenit të lirë është 20.95% në vëllim dhe 23.12% në masë. Më shumë se 1500 përbërës në koren e tokës përmbajnë oksigjen.
Oksigjeni është pjesë e shumë substancave organike dhe është i pranishëm në të gjitha qelizat e gjalla. Për sa i përket numrit të atomeve në qelizat e gjalla, është rreth 25%, sipas fraksioni masiv- rreth 65%.
Faturë
Aktualisht, në industri, oksigjeni merret nga ajri. Metoda kryesore industriale për prodhimin e oksigjenit është korrigjimi kriogjenik. Impiantet e oksigjenit që funksionojnë në bazë të teknologjisë së membranës janë gjithashtu të njohura dhe përdoren me sukses në industri.
Laboratorët përdorin oksigjen të prodhuar në mënyrë industriale, të furnizuar në cilindra çeliku nën një presion prej rreth 15 MPa.
Sasi të vogla oksigjeni mund të merren duke ngrohur permanganat kaliumi KMnO 4:
Përdoret gjithashtu reaksioni i dekompozimit katalitik të peroksidit të hidrogjenit H2O2 në prani të oksidit të manganit (IV):
Oksigjeni mund të merret nga dekompozimi katalitik i kloratit të kaliumit (kripa Berthollet) KClO 3:
Metodat laboratorike për prodhimin e oksigjenit përfshijnë metodën e elektrolizës së tretësirave ujore të alkaleve, si dhe dekompozimin e oksidit të merkurit (II) (në t = 100 °C):
Në nëndetëse zakonisht merret nga reagimi i peroksidit të natriumit dhe dioksidit të karbonit të nxjerrë nga njerëzit:
Vetitë fizike
Në oqeanet e botës, përmbajtja e O 2 të tretur është më e lartë ujë të ftohtë, dhe më pak - në të ngrohtë.
Në kushte normale, oksigjeni është një gaz pa ngjyrë, shije ose erë.
1 litër prej tij ka një masë prej 1,429 g pak më të rëndë se ajri. Pak i tretshëm në ujë (4,9 ml/100 g në 0 °C, 2,09 ml/100 g në 50 °C) dhe alkool (2,78 ml/100 g në 25 °C). Ai shpërndahet mirë në argjend të shkrirë (22 vëllime O 2 në 1 vëllim Ag në 961 ° C). Distanca ndëratomike - 0,12074 nm. Është paramagnetike.
Kur nxehet oksigjeni i gaztë, ndodh shpërbërja e tij e kthyeshme në atome: në 2000 °C - 0.03%, në 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99.5%.
Oksigjeni i lëngshëm (pika e vlimit -182,98 °C) është një lëng blu i zbehtë.
Diagrami fazor O2
Oksigjen i ngurtë (pika e shkrirjes −218,35°C) - kristale blu. Janë të njohura 6 faza kristalore, tre prej të cilave ekzistojnë në një presion prej 1 atm:
α-O 2 - ekziston në temperatura nën 23,65 K; kristalet blu të ndezura i përkasin sistemit monoklinik, parametrat e qelizave a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°.
β-O 2 - ekziston në intervalin e temperaturës nga 23.65 në 43.65 K; Kristalet blu të zbehtë (me presion në rritje ngjyra bëhet rozë) kanë një rrjetë romboedrale, parametrat e qelizave a=4,21 Å, α=46,25°.
γ-O 2 - ekziston në temperatura nga 43.65 në 54.21 K; Kristalet blu të zbehtë kanë simetri kubike, parametri i rrjetës a=6,83 Å.
Tre faza të tjera formohen në presione të larta:
δ-O 2 diapazoni i temperaturës 20-240 K dhe presioni 6-8 GPa, kristale portokalli;
Presioni ε-O 4 nga 10 deri në 96 GPa, ngjyra kristali nga e kuqja e errët në të zezë, sistemi monoklinik;
ζ-О n presion më shumë se 96 GPa, gjendje metalike me shkëlqim metalik karakteristik, me temperaturat e ulëta kalon në një gjendje superpërcjellëse.
Vetitë kimike
Një agjent i fortë oksidues, ai ndërvepron me pothuajse të gjithë elementët, duke formuar okside. Gjendja e oksidimit −2. Si rregull, reaksioni i oksidimit vazhdon me lëshimin e nxehtësisë dhe përshpejtohet me rritjen e temperaturës (shiko Djegia). Shembull i reaksioneve që ndodhin në temperaturën e dhomës:
Oksidon komponimet që përmbajnë elementë me më pak se gjendja maksimale e oksidimit:
Oksidon shumicën e përbërjeve organike:
Në kushte të caktuara, është e mundur të kryhet oksidimi i butë i një përbërjeje organike:
Oksigjeni reagon drejtpërdrejt (në kushte normale, me ngrohje dhe/ose në prani të katalizatorëve) me të gjitha substancat e thjeshta përveç Au dhe gazeve inerte (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); reaksionet me halogjene ndodhin nën ndikimin e një shkarkimi elektrik ose rrezatimit ultravjollcë. Oksidet e arit dhe gazet e rënda inerte (Xe, Rn) janë marrë në mënyrë indirekte. Në të gjitha përbërjet me dy elementë të oksigjenit me elementë të tjerë, oksigjeni luan rolin e një agjenti oksidues, me përjashtim të përbërjeve me fluor.
Oksigjeni formon perokside me gjendjen e oksidimit të atomit të oksigjenit zyrtarisht të barabartë me -1.
Për shembull, peroksidet prodhohen nga djegia e metaleve alkali në oksigjen:
Disa okside thithin oksigjen:
Sipas teorisë së djegies të zhvilluar nga A. N. Bach dhe K. O. Engler, oksidimi ndodh në dy faza me formimin e një përbërjeje të ndërmjetme peroksidi. Ky përbërës i ndërmjetëm mund të izolohet, për shembull, kur një flakë e hidrogjenit të djegur ftohet me akull, peroksidi i hidrogjenit formohet së bashku me ujin:
Në superoksidet, oksigjeni zyrtarisht ka një gjendje oksidimi prej -½, domethënë një elektron për dy atome oksigjeni (jon O - 2). Marrë duke reaguar peroksidet me oksigjenin në presion dhe temperaturë të ngritur:
Kaliumi K, rubidiumi Rb dhe ceziumi Cs reagojnë me oksigjenin për të formuar superokside:
Në jonin dioksigjenil O 2 +, oksigjeni zyrtarisht ka një gjendje oksidimi prej +½. Përftuar nga reagimi:
Fluoridet e oksigjenit
Difluori i oksigjenit, me gjendje oksidimi 2 të oksigjenit +2, përgatitet duke kaluar fluorin përmes një tretësire alkali:
Monofluoridi i oksigjenit (dioksidifluoridi), O 2 F 2, është i paqëndrueshëm, gjendja e oksidimit të oksigjenit është +1. Marrë nga një përzierje e fluorit dhe oksigjenit në një shkarkesë shkëlqimi në një temperaturë prej -196 °C:
Duke kaluar një shkarkesë shkëlqimi përmes një përzierjeje fluori dhe oksigjeni në një presion dhe temperaturë të caktuar, përftohen përzierje të fluorideve më të larta të oksigjenit O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 dhe O 6 F 2.
Llogaritjet mekanike kuantike parashikojnë ekzistencën e qëndrueshme të jonit trifluorohidroksonium OF 3 +. Nëse ky jon ekziston vërtet, atëherë gjendja e oksidimit të oksigjenit në të do të jetë e barabartë me +4.
Oksigjeni mbështet proceset e frymëmarrjes, djegies dhe kalbjes.
Në formën e tij të lirë, elementi ekziston në dy modifikime alotropike: O 2 dhe O 3 (ozoni). Siç themeluan Pierre Curie dhe Marie Skłodowska-Curie në 1899, nën ndikimin e rrezatimit jonizues O 2 shndërrohet në O 3 .
Aplikacion
Përdorimi i gjerë industrial i oksigjenit filloi në mesin e shekullit të 20-të, pas shpikjes së turbozgjeruesve - pajisje për lëngëzimin dhe ndarjen e ajrit të lëngshëm.
NËmetalurgjisë
Metoda e konvertuesit e prodhimit të çelikut ose përpunimit mat përfshin përdorimin e oksigjenit. Në shumë njësi metalurgjike, për djegie më efikase të karburantit, në vend të ajrit në djegës përdoret një përzierje oksigjen-ajër.
Saldimi dhe prerja e metaleve
Oksigjeni në cilindrat blu përdoret gjerësisht për prerjen me flakë dhe saldimin e metaleve.
Karburant raketash
Oksigjeni i lëngshëm, peroksidi i hidrogjenit, acidi nitrik dhe komponime të tjera të pasura me oksigjen përdoren si oksidues për karburantin e raketave. Një përzierje e oksigjenit të lëngshëm dhe ozonit të lëngshëm është një nga oksiduesit më të fuqishëm të karburantit të raketës (impulsi specifik i përzierjes hidrogjen-ozon tejkalon impulsin specifik për çiftet hidrogjen-fluor dhe fluor hidrogjen-oksigjen).
NËbar
Oksigjeni mjekësor ruhet në cilindra gazi metalik me presion të lartë (për gazra të ngjeshur ose të lëngshëm) me ngjyrë blu me kapacitete të ndryshme nga 1.2 deri në 10.0 litra nën presion deri në 15 MPa (150 atm) dhe përdoret për pasurimin e përzierjeve të gazit të frymëmarrjes në pajisjet e anestezisë. , në rast të çrregullimeve të frymëmarrjes, për të lehtësuar një sulm të astmës bronkiale, për të eliminuar hipoksinë e çdo origjine, për sëmundjen e dekompresionit, për të trajtuar patologjitë e traktit gastrointestinal në formën e koktejeve të oksigjenit. Për përdorim individual, enë speciale të gomuara - jastëkë oksigjeni - mbushen nga cilindra me oksigjen mjekësor. Inhalatorët e oksigjenit të modeleve dhe modifikimeve të ndryshme përdoren për të furnizuar oksigjen ose një përzierje oksigjen-ajër në të njëjtën kohë për një ose dy viktima në terren ose në një mjedis spitalor. Avantazhi i një inhalatori oksigjeni është prania e një kondensuesi-lagështuesi të përzierjes së gazit, i cili përdor lagështinë e ajrit të nxjerrë. Për të llogaritur sasinë e oksigjenit të mbetur në cilindër në litra, presioni në cilindër në atmosferë (sipas matësit të presionit të reduktuesit) zakonisht shumëzohet me kapacitetin e cilindrit në litra. Për shembull, në një cilindër me një kapacitet prej 2 litrash, matësi i presionit tregon një presion oksigjeni prej 100 atm. Vëllimi i oksigjenit në këtë rast është 100 × 2 = 200 litra.
NËIndustria ushqimore
Në industrinë ushqimore, oksigjeni është i regjistruar si një shtesë ushqimore E948, si një gaz shtytës dhe ambalazhues.
NËindustria kimike
Në industrinë kimike, oksigjeni përdoret si një agjent oksidues në sinteza të shumta, për shembull, oksidimi i hidrokarbureve në komponime që përmbajnë oksigjen (alkoolet, aldehidet, acidet), amoniaku në oksidet e azotit në prodhimin e acidit nitrik. Për shkak të temperaturave të larta që zhvillohen gjatë oksidimit, këto të fundit shpesh kryhen në modalitetin e djegies.
NËbujqësia
Në bujqësinë e serrave, për prodhimin e koktejeve me oksigjen, për shtimin në peshë te kafshët, për pasurimin e mjedisit ujor me oksigjen në kultivimin e peshkut.
Roli biologjik i oksigjenit
Furnizimi urgjent me oksigjen në një strehë për bomba
Shumica e qenieve të gjalla (aerobet) thithin oksigjen nga ajri. Oksigjeni përdoret gjerësisht në mjekësi. Në rast të sëmundjeve kardiovaskulare, për të përmirësuar proceset metabolike, shkuma e oksigjenit (“koktej oksigjeni”) injektohet në stomak. Administrimi nënlëkuror i oksigjenit përdoret për ulçera trofike, elefantiazë, gangrenë dhe sëmundje të tjera të rënda. Për dezinfektimin dhe deodorizimin e ajrit dhe pastrimin ujë i pijshëm përdoret pasurimi artificial me ozon. Izotopi radioaktiv i oksigjenit 15 O përdoret për të studiuar shpejtësinë e rrjedhjes së gjakut dhe ventilimin pulmonar.
Derivatet toksike të oksigjenit
Disa derivate të oksigjenit (të ashtuquajturat specie reaktive të oksigjenit), të tilla si oksigjeni i vetëm, peroksidi i hidrogjenit, superoksidi, ozoni dhe radikali hidroksil, janë shumë toksikë. Ato formohen gjatë procesit të aktivizimit ose reduktimit të pjesshëm të oksigjenit. Superoksidi (radikali superoksid), peroksidi i hidrogjenit dhe radikal hidroksil mund të formohen në qelizat dhe indet e njerëzve dhe kafshëve dhe të shkaktojnë stres oksidativ.
Izotopet
Oksigjeni ka tre izotope të qëndrueshme: 16 O, 17 O dhe 18 O, përmbajtja mesatare e të cilave është përkatësisht 99,759%, 0,037% dhe 0,204%. numri total atomet e oksigjenit në Tokë. Mbizotërimi i mprehtë i më të lehtave prej tyre, 16 O, në përzierjen e izotopeve është për faktin se bërthama e atomit 16 O përbëhet nga 8 protone dhe 8 neutrone (një bërthamë magjike e dyfishtë me predha të mbushura me neutron dhe proton). Dhe bërthama të tilla, siç rrjedh nga teoria e strukturës së bërthamës atomike, janë veçanërisht të qëndrueshme.
Janë të njohura edhe izotopet radioaktive të oksigjenit me numra masiv nga 12 O deri në 24 O izotopet radioaktive oksigjeni ka një gjysmë jetë të shkurtër, më jetëgjatësia prej tyre është 15 O me gjysmë jetë ~ 120 s. Izotopi 12 O me jetëgjatësi më të shkurtër ka gjysmë jetë prej 5,8·10−22 s.
Gjatë prerjes së metalit, ajo kryhet me një flakë gazi me temperaturë të lartë, e marrë nga djegia e gazit të ndezshëm ose avullit të lëngshëm të përzier me oksigjen teknikisht të pastër.
Oksigjeni është elementi më i bollshëm në tokë, që ndodh në formën komponimet kimike Me substancave të ndryshme: në tokë - deri në 50% të peshës, në kombinim me hidrogjen në ujë - rreth 86% në peshë dhe në ajër - deri në 21% në vëllim dhe 23% në peshë.
Oksigjeni në kushte normale (temperatura 20°C, presioni 0,1 MPa) është një gaz i pangjyrë, jo i ndezshëm, pak më i rëndë se ajri, pa erë, por që mbështet në mënyrë aktive djegien. Në kushte normale presioni atmosferik dhe një temperaturë prej 0°C, masa e 1 m 3 oksigjen është 1,43 kg, dhe në një temperaturë prej 20°C dhe presion normal atmosferik - 1,33 kg.
Oksigjeni ka një nivel të lartë aktiviteti kimik , duke krijuar lidhje me të gjithë elementet kimike, përveç (argonit, heliumit, ksenonit, kriptonit dhe neonit). Reaksionet e përbërjes me oksigjenin vazhdojnë me çlirimin e sasi të mëdha nxehtësia, d.m.th janë natyrë ekzotermike.
Kur gazi i ngjeshur i oksigjenit bie në kontakt me substancave organike, vajra, yndyrna, pluhur qymyri, plastika të ndezshme, ato mund të ndizen spontanisht si rezultat i lëshimit të nxehtësisë kur kompresim i shpejtë oksigjeni, fërkimi dhe ndikimi i grimcave të ngurta në metal, si dhe shkarkimi elektrostatik i shkëndijës. Prandaj, gjatë përdorimit të oksigjenit, duhet pasur kujdes që ai të mos bjerë në kontakt me substanca të ndezshme ose të djegshme.
Të gjitha pajisjet e oksigjenit, linjat e oksigjenit dhe cilindrat duhet të fshihen plotësisht. të aftë për të formuar përzierje shpërthyese me gaze të ndezshme ose avuj të lëngshëm të ndezshëm në një gamë të gjerë, të cilat gjithashtu mund të çojnë në shpërthime nëse janë të pranishme zjarr i hapur apo edhe shkëndija.
Karakteristikat e vërejtura të oksigjenit duhet të mbahen gjithmonë parasysh kur përdoret në proceset e përpunimit me flakë gazi.
Ajri atmosferik është kryesisht një përzierje mekanike e tre gazeve me përmbajtjen e mëposhtme të vëllimit: azot - 78,08%, oksigjen - 20,95%, argon - 0,94%, pjesa tjetër është dioksid karboni, oksid azoti, etj. Oksigjeni merret duke ndarë ajrin ndaj oksigjenit dhe me metodën e ftohjes së thellë (lëngëzimi), së bashku me ndarjen e argonit, përdorimi i të cilit po rritet vazhdimisht. Azoti përdoret si gaz mbrojtës gjatë saldimit të bakrit.
Oksigjeni mund të merret kimikisht ose me elektrolizë të ujit. Metodat kimike joefikase dhe joekonomike. Në elektroliza e ujit DC oksigjeni prodhohet si nënprodukt në prodhimin e hidrogjenit të pastër.
Oksigjeni prodhohet në industri nga ajri atmosferik me ftohje dhe korrigjim të thellë. Në instalimet për marrjen e oksigjenit dhe azotit nga ajri, ky i fundit pastrohet nga papastërtitë e dëmshme dhe kompresohet në një kompresor në presionin e duhur. cikli i ftohjes 0,6-20 MPa dhe të ftohur në shkëmbyesit e nxehtësisë deri në temperaturën e lëngëzimit, diferenca në temperaturat e lëngëzimit të oksigjenit dhe azotit është 13°C, e cila është e mjaftueshme për ndarjen e tyre të plotë në fazën e lëngshme.
Oksigjeni i lëngshëm i pastër grumbullohet në një aparat për ndarjen e ajrit, avullohet dhe mblidhet në një rezervuar gazi, nga ku pompohet në cilindra me anë të një kompresori nën një presion deri në 20 MPa.
Oksigjeni teknik transportohet gjithashtu nëpërmjet tubacionit. Presioni i oksigjenit i transportuar përmes tubacionit duhet të bihet dakord midis prodhuesit dhe konsumatorit. Oksigjeni dërgohet në vend në cilindra oksigjeni, dhe në formë të lëngshme në enë speciale me izolim të mirë termik.
Për të kthyer oksigjenin e lëngshëm në gaz, përdoren gazifikues ose pompa me avullues të oksigjenit të lëngshëm. Në presion normal atmosferik dhe një temperaturë prej 20°C, 1 dm 3 oksigjen të lëngshëm pas avullimit jep 860 dm 3 oksigjen të gaztë. Prandaj, këshillohet dërgimi i oksigjenit në vendin e saldimit në gjendje të lëngshme, pasi kjo zvogëlon peshën e enës me 10 herë, gjë që kursen metalin për prodhimin e cilindrave dhe zvogëlon koston e transportit dhe ruajtjes së cilindrave.
Për saldim dhe prerje në -78 oksigjen teknik Në dispozicion në tre varietete:
- 1 - pastërtia prej të paktën 99.7%
- 2 - jo më pak se 99.5%
- 3 - jo më pak se 99.2% në vëllim
Pastërtia e oksigjenit ka rëndësi të madhe për prerjen e oksigjenit. Sa më pak papastërti gazi të përmbajë, aq më e lartë është shpejtësia e prerjes, më e pastër dhe më pak konsum i oksigjenit.
Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike