Apa oksigen? senyawa oksigen

unsur kimia non-logam dari kelompok 16 (VIa) dari Tabel Periodik - oksigen (O). Ini adalah gas yang tidak berwarna, berasa dan tidak berbau diperlukan untuk organisme hidup - hewan yang mengubahnya menjadi karbon dioksida, dan tanaman yang memanfaatkan CO ₂ sebagai sumber karbon, dan O ₂ dikembalikan ke atmosfer. Oksigen membentuk senyawa bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya, dan menggantikan unsur-unsur kimia komunikasi satu sama lain. Dalam banyak kasus, proses ini disertai dengan pelepasan panas dan cahaya. Senyawa yang paling penting dari oksigen air.

Sejarah penemuan

Pada tahun 1772, kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele pertama menunjukkan bahwa oksigen seperti menerima itu dengan pemanasan nitrat kalium oksida, merkuri, serta banyak zat lain. Independen dari dia di 1774, kimiawan Inggris Dzhozef Pristli ditemukan unsur kimia dengan dekomposisi termal dari oksida merkuri dan mempublikasikan penemuannya pada tahun yang sama, tiga tahun sebelum publikasi Scheele. Pada tahun-tahun 1775-1780 kimiawan Perancis Antuan Lavuaze ditafsirkan peran oksigen dalam napas dan pembakaran, membuang teori phlogiston, umum diterima pada saat itu. Hal ini terkenal karena kecenderungannya untuk membentuk asam bila dikombinasikan dengan berbagai zat dan disebut unsur Oxygène, yang dalam bahasa Yunani berarti "yang dihasilkan asam".

kelaziman

Apa oksigen? Akuntansi untuk 46% berat dari kerak, itu adalah unsur yang paling umum dari itu. Jumlah oksigen di atmosfer adalah 21% volume dan berat 89% di air laut.

Dalam batuan elemen dikombinasikan dengan logam dan non-logam sebagai oksida yang bersifat asam (misalnya, sulfur, karbon, aluminium, dan fosfor) atau dasar (kalsium, magnesium dan besi) dan sebagai senyawa garam seperti yang dapat dianggap sebagai terbentuk dari asam dan oksida dasar seperti sulfat, karbonat, silikat, fosfat dan aluminat. Meskipun mereka sangat banyak, tetapi ini padatan tidak dapat berfungsi sebagai sumber oksigen, seperti obligasi belahan dada dengan unsur logam atom konsumsi energi juga.

fitur

Jika suhu oksigen di bawah -183 ° C, menjadi cairan biru pucat, dan pada -218 ° C - padat. Pure O ₂ adalah 1,1 kali lebih berat daripada udara.

Saat bernafas hewan dan beberapa bakteri mengkonsumsi oksigen dari atmosfer dan karbon dioksida didaur ulang, sedangkan di fotosintesis tanaman hijau di hadapan sinar matahari menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen bebas. Hampir seluruh O ₂ di atmosfer dihasilkan oleh fotosintesis.

Pada 20 ° C selama sekitar 3 bagian volume oksigen terlarut dalam 100 bagian air segar, sedikit kurang dari - dalam air laut. Hal ini diperlukan untuk respirasi ikan dan kehidupan laut lainnya.

oksigen alami adalah campuran dari tiga isotop stabil ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O ^(0037%), dan ¹⁸ O (0204%). Ada beberapa isotop radioaktif yang dihasilkan secara artifisial. Kebanyakan dari mereka adalah berumur panjang adalah ¹⁵ O (paruh 124) yang digunakan untuk mempelajari bernapas pada mamalia.

alotrop

Sebuah ide yang lebih jelas tentang apa yang oksigen, memungkinkan untuk mendapatkan dua bentuk allotropic, diatomik (O ₂₎ dan triatomik (O _3, ozon). Sifat-sifat bentuk diatomik menunjukkan bahwa enam elektron mengikat atom dan dua tetap berpasangan, menyebabkan paramagnetism oksigen. Tiga molekul ozon atom tidak berada pada satu garis lurus.

Ozon dapat diproduksi sesuai dengan persamaan: 3O ₂ → 2O _3.

Proses ini endotermik (membutuhkan energi); konversi ozon kembali menjadi oksigen diatomik kontribusi terhadap keberadaan logam transisi atau oksida mereka. oksigen murni diubah menjadi ozon dengan aksi pelepasan cahaya listrik. Reaksi juga terjadi pada penyerapan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang sekitar 250 nm. Terjadinya proses ini di bagian atas atmosfer menghilangkan radiasi yang akan berbahaya bagi kehidupan di permukaan bumi. bau menyengat dari ozon di dalam ruangan hadir dengan peralatan listrik memicu seperti generator. Gas ini biru muda. Its kepadatan di 1.658 kali lebih besar dari udara, dan memiliki titik didih -112 ° C pada tekanan atmosfer.

Ozon - oksidan yang kuat mampu mengkonversi sulfur dioksida, trioksida, sulfida menjadi sulfat, iodida, yodium (metode analisis untuk memberikan penilaian nya) serta banyak mengandung oksigen turunan senyawa organik seperti aldehida dan asam. Konversi hidrokarbon dengan ozon dari gas knalpot mobil dalam asam ini dan aldehida adalah penyebab kabut asap. Dalam industri, ozon digunakan sebagai reaktan kimia, desinfektan untuk pengolahan limbah, pemurnian air dan pemutihan kain.

metode persiapan

Proses untuk memproduksi oksigen tergantung pada berapa banyak gas yang diperlukan untuk menerima. metode laboratorium sebagai berikut:

1. dekomposisi termal dari beberapa garam seperti kalium klorat atau kalium nitrat:

• 2KClO ₃ → 2KCl + 3O _2.
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O _2.

Potasium klorat dekomposisi dikatalisasi oleh oksida logam transisi. Untuk mangan ini dioksida sering digunakan (pyrolusite, MnO _2). katalis menurunkan suhu yang diperlukan untuk evolusi oksigen, 400-250 ° C.

2. Degradasi oksida logam bawah aksi suhu:

• 2HgO → 2HG + O _2.
• 2ag ₂ O → 4AG + O _2.

Scheele dan Priestley untuk unsur kimia ini digunakan senyawa (oksida), oksigen dan merkuri (II).

3. dekomposisi termal dari peroksida logam atau hidrogen peroksida:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + radium yang mirip dengan _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

Metode industri yang pertama untuk pemisahan oksigen dari atmosfer atau untuk produksi hidrogen peroksida tergantung pada pembentukan oksida dari barium peroksida.

4. Elektrolisis air dengan admixtures kecil garam atau asam yang menyediakan konduksi arus listrik:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

produksi industri

Jika perlu untuk mendapatkan sejumlah besar oksigen digunakan distilasi fraksional dari udara cair. Komponen utama dari udara memiliki titik didih tertinggi, dan karena itu, dibandingkan dengan nitrogen dan argon kurang stabil. Proses ini menggunakan gas pendingin selama ekspansinya. Tahapan utama dari operasi sebagai berikut:

• udara disaring untuk menghilangkan partikel padat;
• kelembaban dan karbon dioksida dikeluarkan oleh penyerapan dalam alkali;
• udara dikompresi dan panas kompresi dihapus oleh prosedur konvensional pendinginan;
• maka masuk ke dalam kumparan yang terletak di dalam ruangan;
• bagian dari gas terkompresi (pada tekanan sekitar 200 atm) di mengembang ruang, pendingin kumparan;
• diperluas kembali gas ke kompresor dan melewati beberapa tahap kompresi dan ekspansi berikutnya, dimana pada -196 ° C, udara menjadi cair;
• dipanaskan cair distilasi cahaya pertama gas inert, maka nitrogen dan oksigen cair sisa-sisa. Beberapa fraksinasi menghasilkan produk yang cukup murni (99,5%) untuk aplikasi industri yang paling.

Gunakan dalam industri

Metalurgi adalah konsumen terbesar dari oksigen murni untuk produksi baja karbon tinggi: menyingkirkan karbon dioksida dan kotoran lainnya non logam sehingga lebih cepat dan lebih mudah daripada dengan udara.

Air limbah janji oksigen untuk pengobatan yang lebih efektif dari limbah cair dari dalam proses kimia lainnya. Hal ini menjadi semakin penting dalam sistem pembakaran sampah tertutup menggunakan murni O _2.

Yang disebut oksidator rudal adalah oksigen cair. Pure O ₂ ini digunakan pada kapal selam dan bel menyelam.

Dalam industri kimia, oksigen digantikan udara biasa dalam produksi zat-zat seperti asetilena, etilen oksida dan metanol. aplikasi medis termasuk penggunaan gas oksigen dalam inhaler ruang dan inkubator bayi. gas anestesi diperkaya dengan oksigen menyediakan dukungan hidup selama anestesi umum. Tanpa unsur kimia ini telah mampu eksis sejumlah industri yang menggunakan tungku. Itulah yang oksigen.

Sifat-sifat kimia dan reaksi

nilai-nilai besar afinitas elektron dan elektronegativitas oksigen merupakan komponen khas yang menunjukkan sifat logam. Semua senyawa memiliki negatif keadaan oksidasi oksigen. Ketika dua orbital elektron diisi, membentuk O ^2- ion. Peroksida (O ₂ ^2-) mengasumsikan bahwa setiap atom memiliki muatan -1. Properti ini menerima elektron oleh transmisi keseluruhan atau parsial dan menentukan agen oksidasi. Ketika agen bereaksi dengan substansi, donor elektron, oksidasi sendiri menurun. Perubahan (penurunan) dalam keadaan oksidasi oksigen dari nol sampai -2 disebut pemulihan.

Dalam kondisi normal elemen membentuk senyawa dihidrat dan trihydric. Selain itu, ada molekul sangat tidak stabil chetyrehatomnye. Dalam bentuk diatomik dua elektron tidak berpasangan terletak di orbital non ikatan. Hal ini ditegaskan oleh perilaku paramagnetik gas.

reaktivitas intens kadang-kadang menjelaskan asumsi ozon bahwa salah satu dari tiga atom dalam "atom" negara. Bereaksi atom ini dipisahkan dari O _3, meninggalkan molekul oksigen.

O ₂ molekul pada suhu normal dan tekanan ambien lemah reaktif. Oksigen atom jauh lebih aktif. Energi disosiasi (O ₂ → 2O) adalah signifikan dan 117,2 mol kkal.

koneksi

C non logam seperti hidrogen, karbon, sulfur, oksigen, membentuk berbagai macam senyawa kovalen terikat, termasuk oksida non logam seperti air (H ₂ O), sulfur dioksida (SO ₂₎ dan karbon dioksida (CO _2); senyawa organik seperti alkohol, aldehida dan asam karboksilat; asam umum seperti karbonat _{(H2 CO3),} asam sulfat (H ₂ SO ₄₎ dan nitrat _(HNO3); dan sesuai garam seperti natrium sulfat (Na ₂ SO _4), natrium karbonat (Na ₂ CO ₃₎ dan natrium nitrat _(NaNO3). Oksigen hadir dalam bentuk O ^2- ion dalam struktur kristal oksida logam padat, seperti senyawa (oksida), oksigen dan CaO kalsium. Logam superoksida (KO ₂₎ mengandung ion O ₂ ^-, sementara peroksida logam (BaO ₂₎ mengandung ion O ₂ ^2-. senyawa oksigen umumnya memiliki keadaan oksidasi -2.

properti kunci

Akhirnya kami daftar sifat-sifat utama oksigen:

• konfigurasi elektron: 1s 2s ² 2p ^{2 4.}
• nomor atom: 8.
• massa atom: 15,9994.
• Titik didih: -183,0 ° C.
• Titik lebur: -218,4 ° C.
• Density (jika tekanan oksigen adalah 1 atm pada 0 ° C): 1.429 g / l.
• oksidasi -1, -2, 2 (dalam senyawa dengan fluor).