Chemische en fysische eigenschappen, toepassing en productie van zuurstof. Zuurstofgas
Het achtste scheikundige element in het periodiek systeem - zuurstof; zijn atoommassa is 15.999. Hij is het meest voorkomende element op aarde; in de atmosfeer is het 21 procent, in de vaste schil van de aarde - 47 procent; in de oceanen - 86 procent.
Onder normale omstandigheden is zuurstof een gas; het kookpunt van vloeibaar gemaakte zuurstof is min 182,9 graden Celsius en de overgangstemperatuur van vast naar vloeibaar is min 218,7 graden. In de lucht van de atmosfeer combineren zuurstofatomen zich tot moleculen; elk twee atomen. De allotrope modificatie van zuurstof is bekend - ozon, waarvan het molecuul uit drie atomen bestaat. Ozon ontstaat bij blootstelling aan ultraviolette straling en bij het passeren van een elektrische ontlading (bliksem).
Zuurstof is chemisch zeer reactief; in zijn activiteit is het de tweede alleen voor fluor. Het verbindt met bijna alle elementen, met uitzondering van inerte gassen. In verbindingen met metalen vertoont het een variabele en zelfs fractionele valentie. Bijna alle reacties waarbij zuurstof betrokken is, zijn van het exotherme type, dat wil zeggen dat ze plaatsvinden met het vrijkomen van warmte of zelfs licht, en de combinatie met waterstof vindt zelfs plaats in de vorm van een explosie. Ozon is nog actiever.
Van de zuurstofverbindingen is water de bekendste, waarvan het molecuul uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen bestaat; waterstof staat onder een hoek van 104,5 graden uit elkaar in het molecuul. Water, beter bekend als vloeibaar, is het hoofdbestanddeel van mineralen, waar het al in vaste vorm voorkomt. Vloeibaar water kookt bij 100 graden en bevriest bij nul graden Celsius. In vloeibare toestand heeft water een lage viscositeit en een hoge warmtecapaciteit. Het is bekend dat watermoleculen in een continue massa kunnen dissociëren, dat wil zeggen uiteenvallen in hun samenstellende atomen. Water is een goed oplosmiddel.
Met koolstof vormt zuurstof koolstofdioxide, waarvan het molecuul één koolstofatoom en twee zuurstofatomen bevat; bij gebrek aan zuurstof wordt koolmonoxide gevormd, waarvan het molecuul al een atoom van een of ander element bevat.
Zuurstof vertoont de grootste chemische activiteit in de samenstelling van zuren. Hij combineert daarin met stikstof, zwavel, fosfor en andere elementen; de moleculen van zuren zijn gesloten door waterstofatomen. Waterige oplossingen van zuren tasten bijna alle metalen aan. Atomaire zuurstof corrodeert ook metalen en vormt oxiden, maar is minder actief.
De topologie van het zuurstofatoom zet hetzelfde driehoekige thema voort dat door het stikstofatoom is begonnen: de oorspronkelijke ringmotor wordt van drie kanten vervormd, de uitsteeksels worden verlengd, de koorden worden dichterbij getrokken; en de eerste fase van de vorming van een driepuntige ster met lussen aan de uiteinden van de uiteinden van de stralen. In stikstof blijft zo'n ster enige tijd plat en in deze vorm slaagt hij erin om gedurende deze tijd een vergelijkbare ster te vinden en eraan vast te houden, waardoor een diatomisch molecuul wordt gevormd.
De afmetingen van de initiële torus van het zuurstofatoom zijn iets groter: de nominale lengte van het snoer is 29.400 etherballen, dat wil zeggen 3700 ballen langer dan die van stikstof; daarom vindt enige correctie van de topologie van het atoom plaats. Gelijktijdig met de verlenging van de uiteinden van de ster, naderen en draaien ze; elke twee bloembladen die elkaar hebben benaderd, vormen een andere, secundaire lus, en het derde bloemblad dat alleen wordt gelaten draait zich om, waardoor een externe zuiggroef ontstaat en deze bedekt met zijn lus; dit is het tweede tussenstadium in de topologie van het zuurstofatoom.
In de derde, laatste fase, draaien de twee bloembladen die elkaar hebben benaderd eerst naar elkaar "gezicht", dat wil zeggen, de zuigzijden, plakken zoveel mogelijk aan elkaar en buigen dan voorover en rusten tegen de toppen van hun lussen tegen de zuiggroef van het omwikkelde enkele bloemblad; dit voltooit de topologie van een enkel zuurstofatoom.
Wat gebeurde er op het einde? En het resultaat is een enigszins unieke vorm van het atoom: met zijn voorgevormde, naar buiten open zuiggroef lijkt het op een metaalatoom, maar het is toch geen metaal; al zijn gebogen delen blijken gespannen te zijn, en daarom zijn ze onstabiel, en het atoom pulseert, waardoor een staand thermisch veld om zich heen ontstaat; het betekent dat hij pluizig is, en deze luchtigheid staat hem niet toe om te combineren met dezelfde atomen als hijzelf, en een metalen lichaam te vormen. Als het zich er toch mee verbindt, bijvoorbeeld tijdens de vorming van moleculen, dan gebeurt dit met de verlenging van de gepaarde bloembladen en met de omkering van hun lussen, dat wil zeggen met de breuk van de gesloten contourgroef. Het blijkt dat zolang het zuurstofatoom alleen is, het een metaal is, en wanneer het zich combineert met andere atomen, is het niet langer een metaal.
Het zuurstofmolecuul bestaat uit twee atomen, verenigd door de lussen van gepaarde bloembladen en aangrenzende zuiggroeven aan elkaar te kleven. Het molecuul is ook donzig: de adhesie van atomen erin wordt tegengegaan door hun enkele bloembladen die als veren zijn gedraaid, en deze oppositie genereert zijn pulsatie, wat tot uiting komt in het feit dat de aan elkaar gehechte gepaarde bloembladen periodiek uit het molecuul zullen bewegen - langer, en naar binnen terugtrekken - verkorting.
De combinatie van zuurstof met waterstof vormt water: door een sterk thermisch effect valt het zuurstofmolecuul uiteen in atomen; hun vrijgekomen lussen, zonder tijd te hebben om zich om te draaien en aan elkaar te plakken, worden onmiddellijk gevuld met ringen van waterstofatomen; het beroemde molecuul ash-two-o verschijnt. De eerder gepaarde bloembladen van het zuurstofatoom, nadat ze waterstofatomen aan hun lussen hebben bevestigd, divergeren in een bepaalde hoek en kalmeren. Het hele molecuul kalmeert ook: ondanks het feit dat de aangehechte waterstofatomen extra luchtigheid creëren, blijkt de pulsatie van het watermolecuul over het algemeen enigszins gedempt te zijn en onder normale omstandigheden is het niet langer gasvormig, maar gaat het over in een vloeistof .
Water verschilt van andere vloeistoffen in veel van zijn eigenschappen, en een daarvan is de constante viscositeit bij temperatuurveranderingen. Als de moleculen van andere vloeistoffen, door hun thermische bewegingen te versnellen, onderling contact verminderen en als het ware minder aan elkaar hechten, dan behouden de watermoleculen hun onderlinge verbinding vrijwel constant; dit komt door het feit dat hun mobiliteit voornamelijk wordt veroorzaakt door de luchtigheid van waterstofatomen en gebogen enkele bloembladen, en het hangt heel weinig af van de temperatuur. Natuurlijk kunnen algemene thermische trillingen van moleculen ze pluizig maken tot een gasvormige toestand (dit gebeurt tijdens het koken) of, omgekeerd, hun mobiliteit verminderen totdat het wederzijds glijden stopt (het fenomeen van vormingijs), maar in het interval tussen deze toestanden blijven de bindingen tussen de moleculen met elkaar praktisch constant.
Water onderscheidt zich ook door zijn zeer hoge warmtecapaciteit. In een watermolecuul zijn de volgende absorbers van thermische bewegingen te onderscheiden: dit zijn een enkel bloemblad dat in een ring is gebogen en twee gebogen (rechte) bloembladen met waterstofatomen aan de uiteinden. De pulserende ring van het gebogen bloemblad kan een breed scala aan amplitudes van zijn oscillaties hebben, dat wil zeggen, het kan veel energie verzamelen. Maar de belangrijkste absorbers van thermische bewegingen zijn nog steeds langwerpige bloembladen; het zijn consoles met massa's waterstofatomen die aan hun uiteinden zijn toegewezen; het traagheidsmoment van deze consoles is erg groot. Door de energie van externe effecten te absorberen, vergroten de langwerpige bloembladen de amplitude van hun oscillaties slechts in geringe mate;en om ze grondig te rocken, moet je er veel externe energie op toepassen.
De verklaring van andere eigenschappen van water en zuurstof, zoals het vermogen om op te lossen en te oxideren, ligt in de ophoping van meer elektronen door het zuurstofatoom en het watermolecuul als geheel. Het atoom heeft zeer lange zuiggroeven die naar buiten gericht zijn; veel elektronen kunnen zich op dergelijke troggen ophopen. In een watermolecuul ontstaan extra externe zuiggroeven langs de contouren van waterstofatomen. Daarom kan een watermolecuul worden beschouwd als een elektronenopslag.
Een grote opeenhoping van elektronen is een van de redenen voor de dissociatie van watermoleculen: elektronen, die doordringen in de gaten onder de waterstofatomen, verzwakken hun bindingen met zuurstofatomen tot aan hun scheiding. Een andere reden zijn de thermische trillingen van de uitkragende bloembladen: een watermolecuul zwaait ermee als bomen met zijn takken in een sterke wind; in de totale vloeistofmassa slaan de moleculen elkaar met deze bloembladen, als hamers; terwijl de waterstofatomen aan de uiteinden niet erg prettig aanvoelen.
Op dezelfde manier lossen vaste stoffen op in water. Ten eerste, nadat het zijn vrijdragende bloemblad in een atoom (of molecuul) van een vaste stof heeft begraven, injecteert het watermolecuul elektronen (spuit ze); elektronen verzwakken de interatomaire bindingen van een stof; en dan met de slagen van zijn bloembladen, als knuppels, rukt het water fragiele atomen en moleculen van hun plaats en absorbeert ze. Het oplossen van zuurstofhoudende zuren in water gaat gepaard met dissociatie, dat wil zeggen gedeeltelijke of volledige scheiding van waterstofatomen.
De oxidatie van metalen is ongeveer hetzelfde. Ten eerste, door injectie van elektronen en slagen van hun bloembladen, verzwakken zuurstofatomen opgelost in water de aanhechting van oppervlaktemetaalatomen en omhullen ze ze vervolgens met hun bloembladen als tentakels; in dit geval worden de zuurstofzuiggoten over de metalen zuiggoten gelegd en geneutraliseerd. De zuurstof in de samenstelling van zuren gedraagt zich op dezelfde manier ten opzichte van het metaal. Ze zijn met elkaar verbonden met behulp van goten, daarom wordt hun kwantitatieve verhouding bepaald door de verhouding van de lengtes van de goten, en het mag niet meervoudig zijn; vandaar - variabele en fractionele valentie.
Het omhullen van de atomen van verschillende chemische elementen met behulp van tentakels (bloemblaadjes) van water helpt de pulsaties van de moleculen te kalmeren: hun trillingen worden geabsorbeerd door naburige atomen. Omdat ze hun mobiliteit hebben verloren, worden watermoleculen een middel om andere atomen bij elkaar te houden, dat wil zeggen een kleefstof zoals stikstof, zoals koolstof, zoals boor of beryllium in een vergelijkbare rol. Daarom zit er zoveel water in de mineralen.
Onder de luszuurstofverbindingen kan de vorming van koolmonoxide en kooldioxide worden onderscheiden. Bij afwezigheid van zuurstof zijn de atomen allereerst door hun lussen verbonden met de gedraaide lussen van koolstofatomen; de normaal gesloten lussen openen niet tegelijkertijd; het is koolmonoxide. Bij een overmaat aan zuurstof en bij hoge temperaturen openen de gesloten kringen van koolstof zich ook en verbinden zich met de kringen van andere zuurstofatomen; koolstofdioxide wordt geproduceerd. In deze verbindingen neemt de sterkte van koolstof- en zuurstofatomen af, dat wil zeggen dat hun potentiële energie afneemt, en dienovereenkomstig neemt de kinetische, thermische energie toe. De temperatuurstijging gaat gepaard met het vrijkomen van licht: koolstofatomen gloeien.
Van de drie toestanden van zuurstof: atomair, moleculair en ozon, is de laatste het meest actief. Als een enkel zuurstofatoom en een molecuul gepaarde bloembladen hebben die gesloten zijn door hun lussen en nog niet helemaal klaar zijn om zich aan andere atomen te hechten, dan zijn ze in ozon in een fragiele verbinding met elkaar en gemakkelijk te openen.
ZUURSTOF (Latijn Oxygenium), O, chemisch element van groep VI van korte vorm (16e groep van lange vorm) van het periodiek systeem, behoort tot chalcogenen; atoomnummer 8, atoommassa 15.9994. Natuurlijke zuurstof bestaat uit drie isotopen: 16 O (99,757%), 17 O (0,038%) en 18 O (0,205%). Het overwicht van de lichtste isotopen 16 O in het mengsel is te wijten aan het feit dat de kern van het 16 O-atoom uit 8 protonen en 8 neutronen bestaat. Het gelijke aantal protonen en neutronen bepaalt de hoge energie van hun binding in de kern en de grootste stabiliteit van 16 O-kernen in vergelijking met de rest. Radio-isotopen met massagetallen 12-26 zijn kunstmatig verkregen.
Historische referentie. Zuurstof werd in 1774 onafhankelijk verkregen door K. Scheele (door calcinering van kaliumnitraat KNO 3 en natrium NaNO 3, mangaandioxide MnO 2 en andere stoffen) en J. Priestley (door verhitting van loodtetroxide Pb 3 O 4 en kwikoxide HgO). Later, toen bleek dat zuurstof een onderdeel is van zuren, stelde A. Lavoisier de naam oxygène voor (van het Griekse όχύς - zuur en γεννάω - ik geef geboorte, vandaar de Russische naam "zuurstof").
Prevalentie in de natuur. Zuurstof is het meest voorkomende chemische element op aarde: het gehalte aan chemisch gebonden zuurstof in de hydrosfeer is 85,82% (voornamelijk in de vorm van water), in de aardkorst -49 massaprocent. Van meer dan 1.400 mineralen is bekend dat ze zuurstof bevatten. Onder hen heersen mineralen gevormd door zouten van zuurstofbevattende zuren (de belangrijkste klassen zijn natuurlijke carbonaten, natuurlijke silicaten, natuurlijke sulfaten, natuurlijke fosfaten) en daarop gebaseerde gesteenten (bijvoorbeeld kalksteen, marmer), evenals verschillende natuurlijke oxiden, natuurlijke en berghydroxiden gesteenten (bijvoorbeeld basalt). Moleculaire zuurstof maakt 20,95 vol% (23,10 massa%) van de aardatmosfeer uit. Zuurstof in de atmosfeer is van biologische oorsprong en wordt gevormd in groene planten die chlorofyl bevatten uit water en koolstofdioxide tijdens fotosynthese. De hoeveelheid zuurstof die door planten vrijkomt, compenseert de hoeveelheid zuurstof die wordt verbruikt in de processen van verval, verbranding en ademhaling.
Zuurstof - een biogeen element - maakt deel uit van de belangrijkste klassen van natuurlijke organische verbindingen (eiwitten, vetten, nucleïnezuren, koolhydraten, enz.) en een deel van anorganische verbindingen van het skelet.
Eigendommen... De structuur van de buitenste elektronenschil van het zuurstofatoom 2s 2 2p 4; in verbindingen vertoont het oxidatietoestanden -2, -1, zelden +1, +2; Pauling-elektronegativiteit 3,44 (het meest elektronegatieve element na fluor); atomaire straal 60 pm; de straal van het O 2 -ion is 121 pm (coördinatienummer 2). In gasvormige, vloeibare en vaste toestanden bestaat zuurstof in de vorm van diatomische O 2 -moleculen. O 2 -moleculen zijn paramagnetisch. Er is ook een allotrope modificatie van zuurstof - ozon, bestaande uit triatomaire O 3 -moleculen.
In de grondtoestand heeft een zuurstofatoom een even aantal valentie-elektronen, waarvan er twee niet gepaard zijn. Daarom is zuurstof, dat geen lege d-orbitaal met lage energie heeft, bivalent in de meeste chemische verbindingen. Afhankelijk van de aard van de chemische binding en het type kristalstructuur van de verbinding, kan het coördinatiegetal van zuurstof verschillen: O (atomaire zuurstof), 1 (bijvoorbeeld O 2, CO 2), 2 (bijvoorbeeld H 2 O, H 2 O 2), 3 (bijv. H 3 O +), 4 (bijv. Be en Zn oxoacetaten), 6 (bijv. MgO, CdO), 8 (bijv. Na20, Cs 2 O). Door de kleine straal van het atoom kan zuurstof sterke π-bindingen vormen met andere atomen, bijvoorbeeld met zuurstofatomen (O 2, O 3), koolstof, stikstof, zwavel, fosfor. Daarom is voor zuurstof één dubbele binding (494 kJ/mol) energetisch gunstiger dan twee enkelvoudige (146 kJ/mol).
Het paramagnetisme van O 2 -moleculen wordt verklaard door de aanwezigheid van twee ongepaarde elektronen met parallelle spins op dubbel gedegenereerde antibindende π * -orbitalen. Omdat er vier elektronen meer zijn op de bindende orbitalen van het molecuul dan op de antibindende, is de bindingsvolgorde in O 2 2, dat wil zeggen dat de binding tussen de zuurstofatomen dubbel is. Als twee elektronen met tegengestelde spins op dezelfde π * -orbitaal verschijnen tijdens fotochemische of chemische actie, verschijnt de eerste aangeslagen toestand, die 92 kJ / mol hoger is in energie dan de grondtoestand. Als bij excitatie van een zuurstofatoom twee elektronen twee verschillende π*-orbitalen bezetten en tegengestelde spins hebben, ontstaat er een tweede aangeslagen toestand waarvan de energie 155 kJ/mol hoger is dan de grondtoestand. Excitatie gaat gepaard met een toename van de O - O interatomaire afstanden: van 120.74 pm in de grondtoestand tot 121.55 pm voor de eerste en tot 122.77 pm voor de tweede aangeslagen toestand, wat op zijn beurt leidt tot een verzwakking van de O - O-binding en verhoogde chemische activiteit van zuurstof. Beide aangeslagen toestanden van het O 2 -molecuul spelen een belangrijke rol bij oxidatiereacties in de gasfase.
Zuurstof is een kleurloos, geurloos en smaakloos gas; t pl -218,3 ° C, t bp -182,9 ° C, dichtheid van gasvormige zuurstof 1428,97 kg / dm 3 (bij 0 ° C en normale druk). Vloeibare zuurstof is een lichtblauwe vloeistof, vaste zuurstof is een blauwe kristallijne stof. Bij 0 ° C thermische geleidbaarheid 24,65-10 -3 W / (mK), molaire warmtecapaciteit bij constante druk 29,27 J / (mol · K), diëlektrische constante van gasvormige zuurstof 1.000547, vloeistof 1.491. Zuurstof is slecht oplosbaar in water (3,1% zuurstof per volume bij 20 ° C), goed oplosbaar in sommige organofluoroplosmiddelen, bijvoorbeeld perfluordecaline (4500% zuurstof per volume bij 0 ° C). Een aanzienlijke hoeveelheid zuurstof wordt opgelost door edele metalen: zilver, goud en platina. De gasoplosbaarheid in gesmolten zilver (2200 vol.% bij 962 ° C) neemt sterk af met afnemende temperatuur, daarom, wanneer afgekoeld in lucht, "kookt" de zilversmelt en spat eruit vanwege de intense afgifte van opgeloste zuurstof.
Zuurstof is zeer reactief, een sterk oxidatiemiddel: het interageert onder normale omstandigheden met de meeste eenvoudige stoffen, voornamelijk met de vorming van de overeenkomstige oxiden (veel reacties die langzaam verlopen bij kamertemperatuur en lagere temperaturen gaan gepaard met een explosie en het vrijkomen van een groot hoeveelheid warmte bij verwarming). Zuurstof interageert onder normale omstandigheden met waterstof (water H 2 O wordt gevormd; mengsels van zuurstof met waterstof zijn explosief - zie Zuurstofgas), bij verhitting - met zwavel (zwaveldioxide SO 2 en zwaveltrioxide SO 3), koolstof (koolstofoxide CO , kooldioxide CO 2), fosfor (fosforoxiden), veel metalen (metaaloxiden), vooral gemakkelijk met alkali en aardalkali (voornamelijk metaalperoxiden en superoxiden, bijvoorbeeld bariumperoxide BaO 2, kaliumsuperoxide KO 2). Zuurstof interageert met stikstof bij temperaturen boven 1200 ° C of bij blootstelling aan een elektrische ontlading (stikstofmonoxide NO wordt gevormd). Verbindingen van zuurstof met xenon, krypton, halogenen, goud en platina worden indirect verkregen. Zuurstof vormt geen chemische verbindingen met helium, neon en argon. Vloeibare zuurstof is ook een sterk oxidatiemiddel: het katoen dat ermee geïmpregneerd is, brandt onmiddellijk uit wanneer het wordt ontstoken, sommige vluchtige organische stoffen zijn in staat tot zelfontbranding wanneer ze zich op een afstand van enkele meters van een open vat met vloeibare zuurstof bevinden.
Zuurstof vormt drie ionische vormen, die elk de eigenschappen van een afzonderlijke klasse van chemische verbindingen bepalen: O 2 - superoxiden (de formele oxidatietoestand van het zuurstofatoom is -0,5), O 2 - - peroxideverbindingen (de oxidatietoestand van de zuurstofatoom is -1, bijvoorbeeld waterstofperoxide H 2 О 2), О 2- - oxiden (de oxidatietoestand van het zuurstofatoom is -2). Zuurstof vertoont positieve oxidatietoestanden +1 en +2 in respectievelijk fluoriden О 2 F 2 en OF 2. Zuurstoffluoriden zijn onstabiel en zijn sterk oxiderende en fluorerende reagentia.
Moleculaire zuurstof is een zwak ligand en is gehecht aan sommige complexen van Fe, Co, Mn, Cu. Van deze complexen is de belangrijkste ijzerporfyrine, dat deel uitmaakt van hemoglobine, een eiwit dat zuurstof transporteert in het lichaam van warmbloedige dieren.
biologische rol... Zuurstof, zowel in vrije vorm als in de samenstelling van verschillende stoffen (bijvoorbeeld oxidase- en oxidoreductase-enzymen), neemt deel aan alle oxidatieve processen in levende organismen. Als gevolg hiervan komt er een grote hoeveelheid energie vrij, die wordt verbruikt in het levensproces.
ontvangen... Op industriële schaal wordt zuurstof geproduceerd door liquefactie en gefractioneerde destillatie van lucht (zie Luchtscheiding in het artikel), evenals door elektrolyse van water. Onder laboratoriumomstandigheden wordt zuurstof verkregen door ontleding door verhitting van waterstofperoxide (2P 2 O 2 = 2H 2 O + O 2), metaaloxiden (bijvoorbeeld kwikoxide: 2HgO = 2Hg + O 2), zouten van zuurstofhoudende oxiderende zuren (bijvoorbeeld kaliumchloraat : 2KlO 3 = 2KCl + 3O 2, kaliumpermanganaat: 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2), door elektrolyse van een waterige oplossing van NaOH. Gasvormige zuurstof wordt opgeslagen en getransporteerd in blauw geverfde stalen cilinders bij een druk van 15 en 42 MPa, vloeibare zuurstof - in metalen Dewar-vaten of in speciale tanks.
Sollicitatie... Industriële zuurstof wordt gebruikt als oxidatiemiddel in de metallurgie (zie bijvoorbeeld het BOF-proces), bij de vlambehandeling van metalen (zie bijvoorbeeld Zuurstofsnijden), in de chemische industrie voor de productie van kunstmatige vloeibare brandstof, smeermiddelen oliën, salpeter- en zwavelzuren, methanol, ammoniak en ammoniakmeststoffen, metaalperoxiden, enz. Zuivere zuurstof wordt gebruikt in zuurstofademhalingsapparatuur op ruimtevaartuigen, onderzeeërs, bij het klimmen naar grote hoogte, het uitvoeren van onderwaterwerk, voor medicinale doeleinden in de geneeskunde (zie het artikel Zuurstoftherapie). Vloeibare zuurstof wordt gebruikt als oxidatiemiddel voor raketbrandstoffen bij explosieven. Er is voorgesteld om waterige emulsies van oplossingen van gasvormige zuurstof in sommige organofluoroplosmiddelen te gebruiken als kunstmatige bloedvervangers (bijvoorbeeld perftoran).
Lit.: Saunders N. Oxygen en de elementen van groep 16. Oxf., 2003; Drozdov AA, Zlomanov VP, Mazo GN, Spiridonov FM Anorganische chemie. M., 2004. T.2; Shriver D., Atkins P. Anorganische chemie. M., 2004. T. 1-2.
Er zijn 8 elektronen in het zuurstofatoom, terwijl 2 elektronen zich op het interne niveau bevinden en 6 elektronen
aan de buitenkant. Daarom kan zuurstof bij chemische reacties tot twee elektronen van donoren opnemen, waardoor de buitenste schil tot 8 elektronen wordt voltooid en een overmatige negatieve lading wordt gevormd (zie ook ATOOM GEBOUW) . Moleculaire zuurstof. Zoals de meeste andere elementen, waarvan de atomen niet genoeg elektronen hebben om de buitenste schil van 8 . te voltooien 1-2 elektronen, zuurstof vormt een diatomisch molecuul. Bij dit proces komt veel energie vrij (~ 490 kJ / mol) en dienovereenkomstig moet dezelfde hoeveelheid energie worden besteed aan het omgekeerde proces van dissociatie van een molecuul in atomen. Bindingssterkte O – O zo hoog dat bij 2300° Met slechts 1% van de moleculen dissocieert zuurstof in atomen. (Het is opmerkelijk dat bij de vorming van het stikstofmolecuul N 2 hechtsterkte N – N is zelfs nog hoger, ~ 710 kJ / mol.) Elektronische structuur. In de elektronische structuur van het zuurstofmolecuul wordt, zoals je zou verwachten, de verdeling van elektronen door een octet rond elk atoom niet gerealiseerd, maar er zijn ongepaarde elektronen en zuurstof vertoont eigenschappen die typerend zijn voor een dergelijke structuur (het interageert bijvoorbeeld met een magnetisch veld, zijnde een paramagneet).Reacties. Onder geschikte omstandigheden reageert moleculaire zuurstof met bijna elk ander element dan edelgassen. Onder kameromstandigheden reageren echter alleen de meest actieve elementen vrij snel met zuurstof. Waarschijnlijk verlopen de meeste reacties pas na de dissociatie van zuurstof in atomen, en dissociatie vindt alleen plaats bij zeer hoge temperaturen. Katalysatoren of andere stoffen in het reagerende systeem kunnen echter dissociatie bevorderen O 2 ... Het is bekend dat alkalimetalen (Li, Na, K) en aardalkalimetalen (Ca, Sr, Ba) reageren met moleculaire zuurstofmet de vorming van peroxiden:Ontvangen en solliciteren. Vanwege de aanwezigheid van vrije zuurstof in de atmosfeer, is de meest effectieve methode voor de extractie het vloeibaar maken van lucht, waaruit onzuiverheden worden verwijderd, CO 2 , stof, enz. chemische en fysische methoden. Het cyclische proces omvat compressie, koeling en expansie, wat leidt tot het vloeibaar maken van lucht. Bij een langzame temperatuurstijging (fractionele destillatiemethode) verdampen edelgassen (de moeilijkst vloeibaar te maken) uit vloeibare lucht, waarna stikstof en vloeibare zuurstof overblijven. Hierdoor bevat vloeibare zuurstof sporen van edelgassen en relatief veel stikstof. Voor veel toepassingen interfereren deze onzuiverheden niet. Om zuurstof met een hoge zuiverheid te verkrijgen, moet het distillatieproces echter worden herhaald (zie ook LUCHT)... Zuurstof wordt opgeslagen in tanks en cilinders. Het wordt in grote hoeveelheden gebruikt als oxidatiemiddel voor kerosine en andere brandstoffen in raketten en ruimtevaartuigen. De staalindustrie verbruikt gasvormige zuurstof voor het doorblazen van gesmolten ijzer met behulp van de Bessemer-methode om onzuiverheden C, S en P snel en efficiënt te verwijderen. Zuurstofstraalstaal wordt sneller en van betere kwaliteit geproduceerd dan luchtstraal. Zuurstof wordt ook gebruikt voor het lassen en snijden van metalen (zuurstof-acetyleenvlam). Zuurstof wordt ook gebruikt in de geneeskunde, bijvoorbeeld om de ademhalingsomgeving van patiënten met kortademigheid te verrijken. Zuurstof kan met verschillende chemische methoden worden verkregen, en sommige worden in de laboratoriumpraktijk gebruikt om kleine hoeveelheden zuivere zuurstof te verkrijgen.Elektrolyse. Een van de methoden om zuurstof te produceren is elektrolyse van water met kleine toevoegingen van NaOH of H 2 ZO 4 als katalysator: 2H 2 O ® 2H 2 + O 2 ... In dit geval worden kleine onzuiverheden van waterstof gevormd. Met behulp van een afvoerinrichting worden sporen waterstof in het gasmengsel weer omgezet in water, waarvan de dampen door bevriezing of adsorptie worden verwijderd.Thermische dissociatie. Een belangrijke laboratoriummethode voor het produceren van zuurstof, voorgesteld door J. Priestley, bestaat uit de thermische ontleding van zware metaaloxiden: 2HgO® 2Hg + O2 ... Hiervoor richtte Priestley de zonnestralen op kwikoxidepoeder. Een bekende laboratoriummethode is ook de thermische dissociatie van oxosalten, bijvoorbeeld kaliumchloraat in aanwezigheid van een katalysator - mangaandioxide:Mangaandioxide, toegevoegd in kleine hoeveelheden vóór het calcineren, maakt het mogelijk om de vereiste temperatuur en dissociatiesnelheid te handhaven, en MnO zelf 2 verandert niet in het proces.Methoden voor thermische ontleding van nitraten worden ook gebruikt:
evenals peroxiden van sommige actieve metalen, bijvoorbeeld: 2BaO 2 ® 2BaO + O 2 De laatste methode werd ooit veel gebruikt om zuurstof uit de atmosfeer te halen en bestond uit het verhitten van BaO in lucht om BaO . te vormen 2
gevolgd door thermische ontleding van het peroxide. Het thermische ontledingsproces blijft belangrijk voor de productie van waterstofperoxide. |
ENKELE FYSIEKE EIGENSCHAPPEN VAN ZUURSTOF |
|
| Atoomgetal | 8 |
| Atoom massa | 15,9994 |
| Smeltpunt, ° С | –218,4 |
| Kookpunt, ° С | –183,0 |
| Dichtheid | |
| vast, g / cm 3 (at t mv.) | 1,27 |
| vloeistof g / cm 3 (at t baal) | 1,14 |
| gasvormig, g / dm 3 (bij 0°C) | 1,429 |
| ten opzichte van lucht | 1,105 |
| kritische a, g / cm 3 | 0,430 |
| Kritische temperatuur a, ° | –118,8 |
| Kritische druk a, atm | 49,7 |
| Oplosbaarheid, cm 3 / 100 ml oplosmiddel | |
| in water (0°C) | 4,89 |
| op water (100°C) | 1,7 |
| op alkohol (25°C) | 2,78 |
| Straal, | 0,74 |
| covalent | 0,66 |
| ionisch (О 2-) | 1,40 |
| Ionisatiepotentiaal, V | |
| eerst | 13,614 |
| tweede | 35,146 |
| Elektronegativiteit ( F = 4) | 3,5 |
| een Temperatuur en druk waarbij de dichtheid van gas en vloeistof gelijk is. | |
Elektronische structuur van zuurstof (1s
2 2s 2 2p 4 ) is zodanig dat het atoom O brengt twee elektronen naar het buitenste niveau om een stabiele buitenste elektronenschil te vormen, waardoor een ion wordt gevormd O2- ... In alkalimetaaloxiden wordt overwegend een ionische binding gevormd. Aangenomen mag worden dat de elektronen van deze metalen bijna volledig door zuurstof worden aangetrokken. In oxiden van minder actieve metalen en niet-metalen is de elektronenovergang onvolledig en is de negatieve ladingsdichtheid op zuurstof minder uitgesproken, daarom is de binding minder ionisch of meer covalent.Wanneer metalen worden geoxideerd met zuurstof, komt er warmte vrij, waarvan de waarde correleert met de bindingssterkte M – O ... Wanneer sommige niet-metalen worden geoxideerd, wordt warmte geabsorbeerd, wat wijst op hun minder sterke binding met zuurstof. Dergelijke oxiden zijn thermisch onstabiel (of minder stabiel dan ionisch gebonden oxiden) en zijn vaak zeer reactief. Ter vergelijking toont de tabel de waarden van de vormingsenthalpieën van oxiden van de meest typische metalen, overgangsmetalen en niet-metalen, elementen A - en B -subgroepen (minteken betekent warmteafgifte).| reacties | Vormingsenthalpieën, kJ / mol |
| 4Na + O 2 ® 2Na 2 O a | |
| 2Mg + O2® 2MgO | |
| 4Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 | |
| Si + O 2 ® SiO 2 | |
| 4P + 5O 2 ® P 4 O 10 | |
| S + O 2 ® SO 2 | |
| 2Cl 2 + 7O 2 ® 2Cl 2 O 7 | |
| 2Hg + O2® 2HgO | |
| 2Cr + 3O 2 ® 2CrO 3 | |
| 3Fe + 2O 2 ® Fe 3 O 4 | |
| een Onderwijs heeft de voorkeur onder normale omstandigheden Na2O2. | |
1. De smeltpunten van alkalimetaaloxiden nemen af met toenemende atoomstraal van het metaal; Dus,
t pl (Cs 2 O) t pl (Na 2 O) ... Oxiden waarin ionische binding overheerst, hebben hogere smeltpunten dan de smeltpunten van covalente oxiden: t pl (Na2O)> t pl (SO 2). 2. Oxiden van reactieve metalen (IA – IIIA subgroepen) zijn thermisch stabieler dan oxiden van overgangsmetalen en niet-metalen. Zware metaaloxiden in de hoogste oxidatietoestand tijdens thermische dissociatie vormen oxiden met lagere oxidatietoestanden (bijvoorbeeld 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0,5O 2 ® 2Hg 0 + O 2 ). Dergelijke oxiden in hoge oxidatietoestanden kunnen goede oxidatiemiddelen zijn.3. De meest actieve metalen interageren met moleculaire zuurstof bij verhoogde temperaturen om peroxiden te vormen: Sr + O 2 ® SrO 2. 4. Oxiden van actieve metalen vormen kleurloze oplossingen, terwijl oxiden van de meeste overgangsmetalen gekleurd en praktisch onoplosbaar zijn. Waterige oplossingen van metaaloxiden vertonen basiseigenschappen en bevatten hydroxiden OH -groepen en oxiden van niet-metalen in waterige oplossingen vormen zuren die het ion bevatten H+. 5. Metalen en niet-metalen van de A-subgroepen vormen oxiden met een oxidatietoestand die overeenkomt met het groepsnummer, bijvoorbeeld Na, Be en B vorm Na 1 2 O, Be II O en B 2 III O 3 , en niet-metalen IVA – VIIA van subgroepen C, N, S, Cl vorm CIV O 2, N V 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7... Het groepsnummer van een element correleert alleen met de maximale oxidatietoestand, aangezien ook oxiden met lagere oxidatietoestanden van de elementen mogelijk zijn. Bij verbrandingsprocessen van verbindingen zijn oxiden typische producten, bijvoorbeeld: 2H 2 S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O Koolstofhoudende stoffen en koolwaterstoffen worden geoxideerd (verbrand) tot CO 2 en H 2 O ... Voorbeelden van dergelijke stoffen zijn brandstoffen - hout, olie, alcoholen(en ook koolstof - steenkool, cokes en houtskool) ... De warmte van het verbrandingsproces wordt gebruikt voor de productie van stoom (en vervolgens elektriciteit of gaat naar elektriciteitscentrales), maar ook voor het verwarmen van huizen. Typische vergelijkingen voor verbrandingsprocessen zijn:a) hout (cellulose):
(C 6 H 10 O 5) N + 6N O 2® 6N CO2 + 5 N H 2O + warmte-energieb) olie of gas (benzine C
8 uur 18 of aardgas CH 4):2C 8 H 18 + 25O 2
® 16CO2 + 18H 2 O + warmte-energie CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O + warmte-energie C 2 H 5 OH + 3O 2 ® 2CO 2 + 3H 2 O + thermische energied) koolstof (kool of houtskool, cokes):
2C + O2® 2CO + warmte-energie 2CO + O 2 ® 2CO 2 + warmte-energieOok een aantal C-, H-, N-, O-bevattende verbindingen met een hoge energiereserve zijn onderhevig aan verbranding. Zuurstof voor oxidatie kan niet alleen uit de atmosfeer worden gebruikt (zoals in eerdere reacties), maar ook uit de stof zelf. Om een reactie op gang te brengen is een lichte activering van de reactie, zoals een schok of een schok, voldoende. Bij deze reacties zijn oxiden ook verbrandingsproducten, maar ze zijn allemaal gasvormig en zetten snel uit bij een hoge eindprocestemperatuur. Daarom zijn dergelijke stoffen explosief. Voorbeelden van explosieven zijn trinitroglycerine (of nitroglycerine) C
3 H 5 (NEE 3) 3 en trinitrotolueen (of TNT) C 7 H 5 (NEE 2) 3. Zie ook CHEMISCHE EN BIOLOGISCHE WAPENS.Oxiden van metalen of niet-metalen met lagere oxidatietoestanden van een element reageren met zuurstof om oxiden met hoge oxidatietoestanden van dit element te vormen:
Natuurlijke oxiden, gewonnen uit ertsen of gesynthetiseerd, dienen als grondstof voor de productie van veel belangrijke metalen, bijvoorbeeld ijzer uit Fe 2 O 3 (hematiet) en Fe 3 O 4 (magnetiet), aluminium van Al 2 O 3 (aluminiumoxide), magnesium uit MgO (magnesia). Lichtmetaaloxiden worden in de chemische industrie gebruikt om alkaliën of basen te produceren. Kaliumperoxide KO 2
vindt een ongebruikelijk gebruik, zoals in de aanwezigheid van vocht en als gevolg van de reactie ermee, geeft het zuurstof af. daarom KO 2
gebruikt in ademhalingstoestellen om zuurstof te verkrijgen. Vocht uit uitgeademde lucht maakt zuurstof vrij in het ademhalingstoestel en KOH absorbeert CO 2
... Het verkrijgen van CaO-oxide en calciumhydroxide Ca (OH) 2
- grootschalige productie in de technologie van keramiek en cement.Water (waterstofoxide).
Het belang van water H 2 O zowel in de laboratoriumpraktijk voor chemische reacties als in vitale processen vereist speciale aandacht voor deze stof (zie ook WATERSTOF; WATER, IJS EN STOOM). Zoals reeds vermeld, treden tijdens de directe interactie van zuurstof en waterstof onder omstandigheden, bijvoorbeeld een vonkontlading, een explosie en de vorming van water op, terwijl 143 kJ / (mol H 2O). Het watermolecuul heeft een bijna tetraëdrische structuur, de H – O – H hoek is 104° 30 ... De bindingen in het molecuul zijn gedeeltelijk ionisch (30%) en gedeeltelijk covalent met een hoge dichtheid van negatieve lading voor zuurstof en dienovereenkomstig positieve ladingen voor waterstof:
Vanwege de hoge sterkte van de bindingen H – O waterstof wordt nauwelijks van zuurstof afgesplitst en water heeft zeer zwak zure eigenschappen. Veel eigenschappen van water worden bepaald door de verdeling van de lasten. Een watermolecuul vormt bijvoorbeeld een hydraat met een metaalion:Water geeft één elektronenpaar aan een acceptor, wat kan zijn: H+: Watermoleculen binden aan elkaar in grote aggregaten ( H2O) x
zwakke waterstofbruggen (bindingsenergie~ 21 kJ) 
Water in een dergelijk systeem van waterstofbruggen ondergaat dissociatie in een zeer zwakke mate en bereikt een concentratie van 10–7 mol / l. Het is duidelijk dat de splitsing van de binding, weergegeven tussen vierkante haken, leidt tot de vorming van een hydroxide-ion OH - en het hydroniumion H3O+: 
Waterstof peroxide.
Een andere verbinding die alleen uit waterstof en zuurstof bestaat,
is waterstofperoxide H2O2 ... De naam "peroxide" wordt gebruikt voor verbindingen met een binding–O – O– ... Waterstofperoxide heeft een asymmetrisch gebogen ketenstructuur:Waterstofperoxide wordt geproduceerd door de reactie van een metaalperoxide met een zuur BaO 2 + H 2 SO 4 ® BaSO 4 + H 2 O 2 of door ontleding van peroxodizwavelzuur H 2 S 2 O 8 , die elektrolytisch wordt verkregen:
Geconcentreerde oplossing H2O2 kan worden verkregen door speciale distillatiemethoden. Waterstofperoxide wordt gebruikt als oxidatiemiddel in raketmotoren. Verdunde peroxide-oplossingen dienen als antiseptica, bleekmiddelen en milde oxidanten. H2O2 toegevoegd aan veel zuren en oxiden om hydraatachtige verbindingen te produceren. In aanwezigheid van een sterk oxidatiemiddel (bijv. MnO 2 of MnO 4 -) H 2 O 2 oxideert, waardoor zuurstof en water vrijkomen.Oxoanionen en oxocaties
- zuurstofhoudende deeltjes met een resterende negatieve (oxoanionen) of resterende positieve (oxocations) lading. En hij O2- heeft een hoge affiniteit(hoge reactiviteit) op positief geladen deeltjes van het type H + ... De eenvoudigste vertegenwoordiger van stabiele oxoanionen is het hydroxide-ion OH - ... Dit verklaart de instabiliteit van atomen met een hoge ladingsdichtheid en hun gedeeltelijke stabilisatie als gevolg van de aanhechting van een deeltje met een positieve lading. Daarom, onder invloed van een actief metaal (of zijn oxide) op water, OH -, niet O 2–: ® 2Na + + 2OH - + H 2 of ® 2Na + + 2OH - Complexere oxoanionen worden gevormd uit zuurstof met een metaalion of niet-metaaldeeltje met een grote positieve lading, wat resulteert in een laag geladen deeltje met grotere stabiliteit, bijvoorbeeld:
Ozon. Behalve atomaire zuurstof O en diatomisch molecuul O 2 er is een derde vorm van zuurstof - ozon O 3 met drie zuurstof atoom. Alle drie de vormen zijn allotrope modificaties. Ozon wordt gevormd door een stille elektrische ontlading door droge zuurstof te laten gaan: 3O 2 2O 3. Hierdoor ontstaat een paar procent ozon. De reactie wordt gekatalyseerd door metaalionen. Ozon heeft een penetrante, penetrante geur die te vinden is in de buurt van draaiende elektrische machines of in de buurt van atmosferische elektrische ontladingen. Het gas is blauwachtig van kleur en condenseert bij -112°
C in een donkerblauwe vloeistof, en bij -193°
Met een donkerpaarse vaste fase wordt gevormd. Vloeibare ozon is slecht oplosbaar in vloeibare zuurstof en in 100 g water bij 0°
Met lost 49 cm 3 O 3 ... In termen van chemische eigenschappen is ozon veel actiever dan zuurstof en in termen van oxiderende eigenschappen is het de tweede alleen voor O, F 2 en VAN 2 (zuurstofdifluoride). Normale oxidatie vormt oxide en moleculaire zuurstof O 2 ... Onder invloed van ozon op actieve metalen onder speciale omstandigheden, worden ozoniden gevormd met de samenstelling K + O 3 - ... Ozon wordt in de industrie geproduceerd voor speciale doeleinden, het is een goed ontsmettingsmiddel en wordt gebruikt voor waterzuivering en als bleekmiddel, verbetert de atmosfeer in gesloten systemen, desinfecteert voorwerpen en voedsel, versnelt de rijping van granen en fruit. In een chemisch laboratorium wordt vaak een ozonisator gebruikt om ozon te produceren, wat nodig is voor sommige methoden van chemische analyse en synthese. Rubber wordt gemakkelijk afgebroken, zelfs bij lage ozonconcentraties. In sommige industriesteden leiden aanzienlijke ozonconcentraties in de lucht tot een snelle verslechtering van rubberproducten als ze niet worden beschermd door antioxidanten. Ozon is zeer giftig. Voortdurende inademing van lucht, zelfs bij zeer lage ozonconcentraties, veroorzaakt hoofdpijn, misselijkheid en andere onaangename omstandigheden.LITERATUUR Razumovsky SD Zuurstof - Elementaire vormen en eigenschappen... M., 1979Thermodynamische eigenschappen van zuurstof... M., 1981
Een brok in de keel is zuurstof... Het bleek dat in een staat van stress de glottis uitzet. Het bevindt zich in het midden van het strottenhoofd, begrensd door 2 spierplooien.
Ze oefenen druk uit op nabijgelegen weefsels, waardoor een gevoel van een brok in de keel ontstaat. De verbreding van de kloof is een gevolg van een verhoogd zuurstofverbruik. Het helpt om met stress om te gaan. Dus de beruchte brok in de keel kan zuurstof worden genoemd.
Het 8e element van de tabel is bekend in de vorm. Maar er is ook vloeistof zuurstof. Element in deze toestand is het gemagnetiseerd. We zullen het echter hebben over de eigenschappen van zuurstof en de voordelen die er in het grootste deel uit kunnen worden gehaald.
Zuurstof eigenschappen
Vanwege zijn magnetische eigenschappen wordt zuurstof getransporteerd door krachtige. Als we het hebben over een element in zijn gebruikelijke staat, is het zelf in staat om met name elektronen te verplaatsen.
Eigenlijk is het ademhalingssysteem gebouwd op de redoxpotentiaal van een stof. Zuurstof daarin is de uiteindelijke acceptor, dat wil zeggen de ontvangende agent.
Enzymen fungeren als donoren. Met zuurstof geoxideerde stoffen komen in het milieu terecht. Het is kooldioxide. Het wordt geproduceerd van 5 tot 18 liter per uur.
Er komt nog eens 50 gram uit het water. Dus veel drinken is een goed medisch advies. Bovendien zijn ongeveer 400 stoffen de bijproducten van de ademhaling. Onder hen is aceton. De afgifte ervan wordt versterkt bij een aantal ziekten, bijvoorbeeld diabetes.
Bij het ademen is de gebruikelijke wijziging van zuurstof betrokken - O 2. Het is een diatomisch molecuul. Het heeft 2 ongepaarde elektronen. Beiden bevinden zich in losmakende orbitalen.
Ze hebben een grotere energielading dan bindende. Daarom valt het zuurstofmolecuul gemakkelijk uiteen in atomen. De dissociatie-energie bereikt bijna 500 kilojoule per mol.
In vivo zuurstof - gas met bijna inerte moleculen. Ze hebben een sterke interatomaire binding. Oxidatieprocessen zijn nauwelijks waarneembaar. Katalysatoren zijn nodig om reacties te versnellen. In het lichaam zijn het enzymen. Ze veroorzaken de vorming van radicalen, die het kettingproces stimuleren.
Temperatuur kan een katalysator zijn voor chemische reacties met zuurstof. Het 8e element reageert zelfs op lichte verhitting. Warmte reageert met waterstof, methaan en andere brandbare gassen.
Er vinden interacties plaats met explosies. Niet voor niets explodeerde een van de eerste luchtschepen in de geschiedenis van de mensheid. Het was gevuld met waterstof. Het toestel heette "Hindenburg", het stortte neer in 1937.
Door verhitting kan zuurstof bindingen vormen met alle elementen van het periodiek systeem, behalve inerte gassen, dat wil zeggen argon, neon en helium. Helium is trouwens een substituut geworden voor het vullen van luchtschepen.
Het gas komt niet in de reactie, alleen is het duur. Maar terug naar de held van het artikel. Zuurstof is een chemisch element interactie met metalen die al bij kamertemperatuur zijn.
Het is voldoende voor contact met sommige complexe verbindingen. Deze laatste omvatten stikstofoxiden. Maar met eenvoudige stikstof chemisch element zuurstof reageert pas bij 1200 graden Celsius.
Voor de reacties van de held van het artikel met niet-metalen is verwarming nodig tot minimaal 60 graden Celsius. Dit is voldoende voor bijvoorbeeld contact met fosfor. De held van het artikel interageert al op 250 graden met het grijs. Trouwens, zwavel is inbegrepen in zuurstof subgroep elementen... Zij is de belangrijkste in de 6e groep van het periodiek systeem.
Zuurstof interageert met koolstof bij 700-800 graden Celsius. Dit verwijst naar de oxidatie van grafiet. Dit mineraal is een van de kristallijne vormen van koolstof.
Trouwens, oxidatie is de rol van zuurstof in elke reactie. De meeste van hen gaan door met het vrijgeven van licht en warmte. Simpel gezegd, de interactie van stoffen leidt tot verbranding.
De biologische activiteit van zuurstof is te danken aan de oplosbaarheid in water. Bij kamertemperatuur wordt er 3 milliliter van de 8e stof in gedissocieerd. De berekening is gebaseerd op 100 milliliter water.
Het element vertoont hoge indicatoren in ethanol en aceton. Ze lossen 22 gram zuurstof op. De maximale dissociatie wordt waargenomen in fluorbevattende vloeistoffen, bijvoorbeeld perfluorbutytetrahydrofuran. Bijna 50 gram van het 8e element lost op per 100 milliliter ervan.
Over opgeloste zuurstof gesproken, laten we de isotopen ervan noemen. Het 160e nummer is gerangschikt als atmosferisch. Het is in de lucht 99,7%. 0,3% valt op isotopen 170 en 180. Hun moleculen zijn zwaarder.
Door ermee in contact te komen, gaat water nauwelijks in een dampvormige toestand. Alleen de 160e wijziging van het 8e element stijgt de lucht in. Zware isotopen blijven in de zeeën en oceanen.
Interessant is dat, naast de gasvormige en vloeibare toestanden, zuurstof vast is. Het vormt zich, net als de vloeibare versie, bij temperaturen onder het vriespunt. Voor waterige zuurstof is -182 graden nodig en voor steen minimaal -223.
De laatste temperatuur geeft een kubisch kristalrooster. Van -229 tot -249 graden Celsius is de kristalstructuur van zuurstof al zeshoekig. Andere modificaties werden ook kunstmatig verkregen. Maar voor hen is naast lage temperaturen verhoogde druk vereist.
In een bekende staat zuurstof behoort tot de elementen met 2 atomen, kleurloos en geurloos. Er is echter een 3-atoomversie van de held van het artikel. Dit is ozon.
Het heeft een uitgesproken fris aroma. Het is aangenaam maar giftig. Het verschil met gewone zuurstof is ook een grote massa moleculen. Atomen komen samen in bliksemontladingen.
Daarom wordt de geur van ozon gevoeld na het douchen. Het aroma wordt ook gevoeld op grote hoogten van 10-30 kilometer. Daar wordt de vorming van ozon veroorzaakt door ultraviolet licht. Zuurstofatomen vangen de straling van de zon op door ze te combineren tot grote moleculen. Dit beschermt de mensheid in feite tegen straling.
Zuurstofproductie
Industriëlen halen de held van het artikel uit het niets. Het is gezuiverd van waterdamp, koolmonoxide en stof. Vervolgens wordt de lucht vloeibaar gemaakt. Na reiniging blijven alleen stikstof en zuurstof over. De eerste verdampt bij -192 graden.
Zuurstof blijft. Maar Russische wetenschappers hebben een opslagplaats ontdekt van een reeds vloeibaar gemaakt element. Het bevindt zich in de mantel van de aarde. Het wordt ook wel de geosfeer genoemd. De laag bevindt zich onder de vaste korst van de planeet en boven de kern.
Installeer daar element teken zuurstof de laserpers hielp. We werkten met hem samen in het DESY-synchrotroncentrum. Het bevindt zich in Duitsland. Het onderzoek is samen met Duitse wetenschappers uitgevoerd. Samen berekenden ze dat het zuurstofgehalte in de vermeende manielaag 8-10 keer hoger is dan in de atmosfeer.
Laten we de praktijk van het berekenen van diepe zuurstofrivieren verduidelijken. Natuurkundigen hebben met ijzeroxide gewerkt. Door erin te knijpen en te verwarmen, verkregen wetenschappers alle nieuwe metaaloxiden, voorheen onbekend.
Als het ging om temperaturen van duizenden graden en drukken 670.000 keer atmosferisch, was de verbinding Fe 25 O 32. De condities van de middelste lagen van de geosfeer worden beschreven.
De omzettingsreactie van oxiden gaat gepaard met een globale afgifte van zuurstof. Er moet worden aangenomen dat het ook binnen de planeet gebeurt. IJzer is een typisch element in de mantel.
Verbinding van een element met zuurstof ook typisch. Een atypische versie is dat atmosferisch gas gedurende miljoenen jaren uit de grond is gelekt en zich aan het oppervlak heeft opgehoopt.
Grofweg hebben wetenschappers vraagtekens gezet bij de dominante rol van planten bij de vorming van zuurstof. Groenen kunnen maar een fractie van het gas leveren. In dit geval moet je niet alleen bang zijn voor de vernietiging van de flora, maar ook voor de afkoeling van de kern van de planeet.
Een verlaging van de manteltemperatuur kan het vormingsproces blokkeren zuurstof. massafractie het zal ook afnemen in de atmosfeer, en tegelijkertijd het leven op de planeet.
De vraag hoe je zuurstof uit manie kunt halen, is het niet waard. Het is onmogelijk om de grond te boren tot een diepte van meer dan 7.000-8.000 kilometer. Het blijft wachten tot de held van het artikel zelf naar de oppervlakte sijpelt en het uit de atmosfeer haalt.
Zuurstoftoepassing:
Zuurstof begon actief te worden gebruikt in de industrie met de uitvinding van turbo-expanders. Ze verschenen in het midden van de vorige eeuw. De apparaten maken de lucht vloeibaar en scheiden deze. Eigenlijk zijn dit installaties voor productie zuurstof.
Welke elementen worden gevormd? cirkel van "communicatie" van de held van het artikel? Ten eerste zijn er metalen. Het gaat niet om directe interactie, maar om het samensmelten van elementen. Aan de branders wordt zuurstof toegevoegd om de brandstof zo efficiënt mogelijk te verbranden.
Als gevolg hiervan worden metalen sneller zacht en vermengen ze zich tot legeringen. Zo kan de convectiemethode van staalproductie niet zonder zuurstof. Gewone lucht is niet effectief als ontsteking. Het snijden van metalen is niet compleet zonder vloeibaar gas in cilinders.
Zuurstof als chemisch element ontdekt en boeren. In vloeibare vorm komt de stof terecht in dierlijke cocktails. Ze worden actief zwaarder. De relatie tussen zuurstof en de massa van dieren kan worden getraceerd in de Carboonperiode van de ontwikkeling van de aarde.
Het tijdperk wordt gekenmerkt door een warm klimaat, een overvloed aan planten en bijgevolg het 8e gas. Als gevolg hiervan kropen duizendpoten van minder dan 3 meter lang over de planeet. Gevonden insectenfossielen. De regeling werkt in de moderne tijd. Geef het dier een constante aanvulling op de gebruikelijke portie zuurstof, je krijgt een toename van de biologische massa.
Artsen slaan zuurstof op in cilinders voor verlichting, dat wil zeggen om astma-aanvallen te stoppen. Gas is ook nodig bij het elimineren van hypoxie. Dit is de naam van zuurstofgebrek. Helpt ook het 8e element bij aandoeningen van het maag-darmkanaal.
In dit geval worden zuurstofcocktails het medicijn. In andere gevallen wordt de stof aan patiënten geleverd in rubberen kussens of via speciale slangen en maskers.
In de chemische industrie is de held van het artikel een oxidatiemiddel. De reacties waar het 8e element aan mee kan doen zijn al genoemd. Zuurstof karakteristiek: positief beschouwd, bijvoorbeeld in raketten.
De held van het artikel werd gekozen als oxidatiemiddel voor de brandstof van schepen. Het krachtigste oxiderende mengsel is de combinatie van beide modificaties van het 8e element. Dat wil zeggen, raketbrandstof interageert met conventionele zuurstof en ozon.
Zuurstof prijs
De held van het artikel wordt verkocht in cilinders. Ze bieden element koppeling. Met zuurstof je kunt cilinders kopen in 5, 10, 20, 40, 50 liter. Over het algemeen is de standaardstap tussen containervolumes 5-10 liter. Het prijsbereik voor een versie van 40 liter, bijvoorbeeld van 3.000 tot 8.500 roebel.
Naast hoge prijskaartjes is er in de regel een indicatie van de waargenomen GOST. Zijn nummer is "949-73". In advertenties met de budgettaire kosten van cilinders wordt GOST zelden beschreven, wat alarmerend is.
Transport van zuurstof in cilinders
Filosofisch gezien is zuurstof onbetaalbaar. Het element is de basis van het leven. IJzer transporteert zuurstof door het menselijk lichaam. Een bundel elementen wordt hemoglobine genoemd. Het ontbreken ervan is bloedarmoede.
De ziekte heeft ernstige gevolgen. De eerste hiervan is een afname van de immuniteit. Interessant is dat bij sommige dieren de zuurstof in het bloed niet door ijzer wordt vervoerd. In degenkrabben levert koper bijvoorbeeld het 8e element aan de organen.
Zuurstof
ZUURSTOF-een; m. Een chemisch element (O), een kleur- en geurloos gas dat deel uitmaakt van de lucht die nodig is voor ademhaling en verbranding en in combinatie met waterstof water vormt.
◊ Sluit de zuurstof voor smb. Creëer ondraaglijke leef- en werkomstandigheden.
◁ Zuurstof, th, th. K-woensdag. K-th verbindingen. K-de snijden(gas snijden). K-de lassen(gaslassen). K-th vasten; k-de mislukking (honing.; verlaging van het zuurstofgehalte in de weefsels van het lichaam; hypoxie).
◊ Zuurstofkussen (zie Kussen).
zuurstof(lat. Oxygenium), chemisch element van groep VI van het periodiek systeem. In vrije vorm wordt het gevonden in de vorm van twee modificaties - O 2 ("normale" zuurstof) en O 3 (ozon). О 2 - kleurloos en geurloos gas, dichtheid 1.42897 g / l, t pl –218.6ºC, t baal –182,96ºC. Chemisch het meest actieve (na fluor) niet-metaal. Het interageert met de meeste andere elementen (waterstof, halogenen, zwavel, vele metalen, enz.) direct (oxidatie) en, in de regel, met het vrijkomen van energie. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de oxidatiesnelheid toe en kan de verbranding beginnen. Dieren en planten krijgen de energie die nodig is voor het leven door de biologische oxidatie van verschillende stoffen met zuurstof die tijdens de ademhaling aan organismen wordt geleverd. Het meest voorkomende element op aarde; in de vorm van verbindingen is ongeveer de helft van de massa van de aardkorst; is een onderdeel van water (88,8 gew.%) en veel weefsels van levende organismen (ongeveer 70 gew.%). Vrije zuurstof in de atmosfeer (20,95 vol.%) werd gevormd en blijft behouden door fotosynthese. Zuurstof (of daarmee verrijkte lucht) wordt gebruikt in de metallurgie, de chemische industrie, de geneeskunde, zuurstofademhalingsapparatuur. Vloeibare zuurstof is een bestanddeel van raketbrandstof.
ZUURSTOFencyclopedisch woordenboek. 2009 .
synoniemen:Kijk wat "zuurstof" is in andere woordenboeken:
- (Zuurstof). Kleurloos, geurloos en smaakloos gas. Enigszins oplosbaar in water (ongeveer 1:43). Zuurstofinhalatie wordt veel gebruikt voor verschillende ziekten die gepaard gaan met hypoxie: voor aandoeningen van de luchtwegen (longontsteking, longoedeem ... Woordenboek van medicijnen