Összefoglaló oxigén
magas a redoxi potenciálja, mint végső elektron akceptorként a légzési lánc enzimeket eredményezett biokémiai mechanizmusa a modern levegőt típusok. Ez a mechanizmus biztosítja az energia aerob organizmusok.
Oxigén - alap biogén elem, amely része az összes főbb molekuláris biztosító anyagok szerkezetét és funkcióit sejtek - fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, lipidek, valamint több kis molekulák. Minden növényi vagy állati oxigén sokkal több, mint bármely más elem (átlagosan mintegy 70%). Emberi izomszövet tartalmaz 16% oxigént, csontszövet - 28,5%; csak az átlagos emberi test (testtömeg 70 kg) tartalmazott 43 kg oxigént. Állatokban és emberben, az oxigén belép elsősorban a légzőrendszer (szabad oxigén) és víz (kötött oxigén). A szervezet szükséges oxigén határozza meg a szint (intenzitás) az anyagcsere, ami függ a tömege, és a testfelület, életkora, neme, étrendje, a környezeti feltételek és mások. Ecology, mint fontos energetikai jellemzője határozza aránya összesen levegőt (azaz összesen oxidációs folyamatok) közösségi szervezetek teljes biomassza.
V. Fizikai és kémiai tulajdonságok oxigén.
Kémiai oxigénigény elem alkotja két egyszerű anyagok - oxigén O2 és O3 a különböző fizikai tulajdonságok.
Oxigén O2 gáz, amely színtelen és szagtalan. A molekula O2. Ez paramágneses (vonzza egy mágnes), mivel ez tartalmazza két párosítatlan elektront. A szerkezet a oxigénmolekulák leírható a következő szerkezeti képlettel:
Légköri oxigén áll kétatomos molekulák. A atomközi távolsági egy molekulában O2 0,12074 nm. Molekuláris oxigént (gáznemű és folyékony) - paramágneses anyag minden molekulája O2 két páratlan elektronja. Ez a tény lehet az a tény magyarázza, hogy a molekula mind a két pályák -razryhlyayuschih van egy párosítatlan elektront.
O2 molekula disszociációs energia inkább az atomok magas és 493,57 kJ / mól.
O2 oxigén molekula meglehetősen közömbös. Stabilitás oxigén molekulák és a nagy aktiválási energiát a legtöbb oxidációs reakciók okozhat, hogy alacsony környezeti hőmérsékleten, és sok képződésével járó reakciókat oxigén áramlási sebesség mellett alig észrevehető. Csak amikor feltételeinek megteremtése a megjelenése gyökök - O - vagy R-O-O-, izgalmas láncreakció, oxidáció gyorsan bekövetkezik. Ebben az esetben használják, például katalizátorok, amelyek felgyorsíthatja az oxidációs folyamat.
Normális körülmények között, az oxigén gáz sűrűsége 1,42897 kg / MZ. Forráspont folyékony oxigén (folyadék egy kék szín) -182,9 ° C-on Hőmérsékleten származó -218,7 ° C és -229,4 ° C van egy szilárd oxigén központú köbös rács (módosulatban), hőmérsékleten származó -229,4 ° C és -249,3 ° C --modification egy hatszögletű rács és alatti hőmérsékleten -249,3 ° C - köbös-módosítás. A megemelt nyomáson és alacsony hőmérsékleten, valamint egyéb módosítások kapott szilárd oxigén.
20 ° C-on való oldhatóságának O2 gáz: 3,1 ml per 100 ml víz, 22 ml per 100 ml etanolban, 23,1 ml per 100 ml acetont. Vannak fluortartalmú szerves folyadék (például, perftorbutiltetragidrofuran), amelyben a az oxigén oldhatósága lényegesen magasabb.
A nagy szilárdságú kémiai kötések közötti tartalmaznak a molekulában O2privodit hogy, hogy szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú oxigén kémiailag elég maloaktiven. A természetben, jön lassan bomlani átalakítás során folyamatokat. Ezen túlmenően, az oxigén szobahőmérsékleten képes reagálni a hemoglobin vérből, amely az oxigén transzfer a tüdő más szervekben.
Sok anyaggal oxigént kölcsönhatásba melegítés nélkül, például alkáli- és alkáliföldfémek (képződött megfelelő oxidok Li2O, CaO, és mások. Peroxidok írja Na2O2, BaO2 et al. És szuperoxidok írja KO2, RbO2 et al.), Így a keletkező rozsda felületén acéltermékek. Anélkül, fűtés, oxigén reakcióba lép fehér foszfort, bizonyos aldehidek és más szerves anyagok.
Amikor fűtött, még egy kicsit, a kémiai aktivitása oxigén drámaian megnő. Amikor lángra reagál robbanásszerűen hidrogén, metán és más éghető gázok, egy nagyszámú egyszerű és komplex vegyületek.
A rendszer segítségével a nehéz oxigén atomok izotóp 18O kiderült „eredete” az oxigén szabadul fel a növények a fotoszintézis során. Korábban úgy vélte, hogy az oxigén szabadul fel a molekulák szén-oxid víz helyett. Az már ismert, hogy a növények megkötik az oxigént a szén-monoxid és az oxigén a légkörben az újrahasznosított víz.
Oxigén formák vegyületek összes elemet kivéve bizonyos nemesgázok (hélium, neon, argon). Például, a legtöbb fém, oxigén reagál szobahőmérsékleten is, például:
2Na ° + O2 ° = Na2 + 102-2
Na ° -1 (g) Na + 1 február redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2O-oxidáns 2
2Zn ° + O2 ° = 2Zn + 2O-2
Zn ° -2 (e) Zn + 2 redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2O-oxidáns 2
A nemfémes elemek oxigén reagál, általában melegítés közben. Ily módon, minthogy oxigén reakcióba lép foszfor hőmérsékleten 60 ° C-on:
4F ° + 502 ° = 2P2 + 505-2
P ° -5 (g) P + 2 May redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2O-oxidálószer 2
kénnel - hőmérsékleten körülbelül 250 ° C-on:
S ° -4 (g) S + 4 redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2 2 2 O-oxidáns
szén (grafitos) - 700-800 ° C-on:
C ° -4 (e) C + 4 redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2 2 2 O-oxidáns
A reakciót oxigén nitrogénnel kezdődik csak 1200 ° C-on vagy az elektromos kisülés:
Oxigén reakcióba lép számos komplex vegyületek, mint például a nitrogén-oxidok reagál szobahőmérsékleten is:
2N + 2O + O2 ° = 2n + 4O2-2
N + 2 -2 (g) N + 1 április redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2 2 2 O-oxidáns
A hidrogén-szulfid reakcióba lép az oxigénnel, amikor fűtött, ad kén:
2H2S-2 + O2 ° = 2S ° + 2H2O-2
S-2 -2 (g) S ° redukáiószer
O2 ° +2 (d) 2 2O-oxidáns 2
vagy kén-oxid (IV)
2H2S + SO2 = 2SO2 + 2H2O
Attól függően, hogy az arány az oxigén és a hidrogén-szulfid.
Ezekben a reakciókban, oxigén az oxidálószer. A legtöbb oxidációs reakciók oxigént magukban foglaló hőt termel és a fény - az ilyen folyamatokat nevezik égő.
Allotropic módosítása oxigén ózon. A molekula háromatomos - O3. A szerkezet lehet, amely a következő szerkezeti képlet:
Bármilyen változás a számát vagy helyét az azonos atomok a molekulában megjelenését eredményezi egy minőségileg új anyag különböző tulajdonságokkal. Az ózon tulajdonságai eltérnek az oxigén. Normális körülmények között a gáz kék, szúrós, irritáló szaga. Az elnevezés a görög „ozeyn”, ami azt jelenti szaga. Ez toxikus. Ellentétben az oxigén ózon molekula jellemzi nagy molekulatömegű, polaritás és polarizálhatóságot. Ezért, az ózon van egy magasabb forráspontú hőmérsékleten (-111,9 ° C), mint az oxigén (- 182,9 ° C), az intenzív szín és jobb a vízoldékonysága.
Természetes körülmények között az ózon képződik oxigén villámlás, és a tengerszint feletti magasság 10-30 km - az intézkedés alapján ultraibolya sugarakkal. Késlelteti káros az élet a ultraibolya sugárzás a nap. Továbbá, az ózon elnyeli az infravörös sugarakat a föld, megakadályozza annak hűtés. Következésképpen a foganatosítása oxigén - ózon - fontos szerepet játszik a földi élet.
Az ózon képződése kíséri megjelenése atomos oxigén. Ez alapvetően egy láncreakció, amely a megjelenése az aktív részecskék (ez általában kijelölt csillaggal *) okoz, amely nagyszámú (lánc) az egymást követő transzformációk inaktív molekulák, mint például az O2. Láncreakciót ózont oxigénnel lehet kifejezni a következő séma szerint:
Az ózon által készített technikája elektromos kisülések ozonizátorok.
Molekula O3 instabil, és nagy koncentrációban ózon bomlik a robbanás:
Oxidáló aktivitása ózon sokkal magasabb, mint az oxigén. Például, még normális körülmények között alacsony aktivitás ilyen ózon oxidálja egyszerű anyagok, mint például az ezüst és a higany alkotnak ezek oxidjai és oxigén:
8AG + 2O3 = 4Ag2O + O2
Mint egy erős oxidálószer, ózont alkalmazunk a víztisztítás, levegő fertőtlenítés. Air tűlevelű erdőkben kedvező hatásúnak tekinthető, mivel nem tartalmaz egy kis mennyiségű képződött ózont oxidációja során gyanta tűlevelűek.
Még erősebb oxidálószer, mint az oxigén O2, O3 az ózon (oxigén allotrop módosítás). Ez elő a légkörbe villámlás, amely magyarázza a sajátos illata frissességet vihar után.
A laboratóriumokban ózon keletkezik, hogy oxigéngázt a mentesítési (endoterm reakció):
302 203-284 kJ.
Ha ózont reagáltatjuk oldattal kálium-jodid, jód szabadul, míg a reakció oxigénnel nem:
2Kir + 03 + H20 = I2 + 02 + 2KOH.
A reakciót gyakran használják a kvalitatív kimutatására I- ionok vagy ózon. Ehhez az oldathoz hozzáadjuk a keményítő, amely ad egy jellegzetes kék komplexet jóddal kicsapjuk. Reakció minőség is, mert az ózon nem oxidálódik az ionok Cl és Br
Van egy másik módosítása az oxigén - chetyrehatomnaya (O4):
Alacsony hőmérsékleten a jobbra tolódik, vagyis. E. keletkezése irányába O4 molekulák. A strukturális különbségek molekulák változásokat okozhat az anyagok tulajdonságait. Így a folyékony és szilárd oxigéngáz eltérően színezett kék.
Oxigén hevítve reagál a hidrogén-víz keletkezik. Amikor meggyulladt, a keverék a két gáz térfogataránya 2: 1 (durranógáz) reakció robbanásszerűen. Előfordulhat azonban, hogy biztonságosan folytassa, és ha ezt a keveréket hozzuk érintkezésbe egy nagyon kis mennyiségű finom eloszlású platina katalizátorként működik:
2H2 + 2 H20 O8 = + 572,6 kJ / mol
Az oxigén közvetlenül oxidálni összes fémet. Ha a fém magas volatilitás, akkor az oxidációs folyamat jellemzően formájában égés. Égetése az alacsony illékony fémeket oxigén tárgya lehet a magas volatilitás az oxid képződik. A eljárás hatékonysága függ a tevékenység a redukáló fémet és jellemzi a képződéshő a kapott terméket. Reakciótermékei fémek és az oxigén (oxidok) lehetnek bázikus, savas és amfoter.
Az égési egyes aktív fémtartalmat oxigén néha nem képződik oxidjai, például a szuperoxidok és a peroxidok. Ily módon, amikor az égés a kálium és rubídium szuperoxidok kialakítva ezeket a fémeket:
Ez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy az oxigén-molekula lehet csatolni, vagy elveszíti elektronok alkotnak molekuláris típusú O2-2 ionokat, O2- és O2 +. Csatlakozott az egyik elektron oxigén képződését okozza szuperoxidion O2:
A jelenléte párosítatlan elektront az ion O2 okoz paramágnesesség szuperoxidok.
Felhelyezése két elektron, oxigén molekula pre
forog peroxid-O2-2 ion, amelyben a kötési atom
nekünk egy két elektron kötés, és ezért diamágnesesek:
O - O + 2G = [O - O] -2
Így például, a bárium és az oxigén, hogy létrehozzák a peroxid BaO2:
VI. Előállítása oxigén.
A különböző kémiai vegyületek tartalmaznak oxigént, és az oxigén a rendelkezésre állás lehetővé teszi, hogy megkapjuk a különböző módon. Minden módszer előállítására oxigén lehet két csoportra oszthatók: a fizikai és kémiai. Legtöbbjük tartozik a kémiai, azaz. E. Az alapja a termelési oxigén azok vagy más reakció. Például, ha nagy tisztaságú oxigén szükséges, azt érjük el a vízből olyan lebontó azt. Tekintsük ezt a módszert.
A teli edénybe elektrolittal (desztillált vízzel megsavanyítjuk kénsavval), hogy csökkentse az elektródák, általában platina, és elektromos áramot vezetünk. Pozitívan töltött hidrogén ionok mozgatni, hogy a negatív töltésű elektród (katód), és a negatív töltésű hidroxid ionok OH- és szulfátionok SO42- kerülnek a pozitív töltésű elektród (anód). Az elektródákon az ionok a lemerült. Meg kell jegyezni, hogy a mentesítés a H + ionok és OH- sokkal könnyebb, mint szulfátionok SO42- így hidrogén szabadul fel a katód és az anód - oxigén:
4ON- - 4o - 2H2O + O2
A gázaiből gyűjtöttünk különböző edények vagy közvetlenül használjuk.
Az összefüggésben iskolai laboratóriumi, mint az elektrolit kényelmesebb használni egy alkáli oldattal. Ezután az elektródák anyaga vas huzal vagy lemez. A lúgos közegben kisülési a katód közvetlenül kitéve a vízmolekulák:
A kísérletet laboratóriumi cellába. Ez az U-alakú cső üveg, amelyek forrasztva az elektródák. A elektrolitikus eljárással, egy kellően tiszta oxigén (0,1% szennyezést tartalmaz).
Tekintsünk egy másik kémiai eljárás az oxigén. Ha a hő a bárium-oxid BaO-t a 540SS, tulajdonít a légköri oxigén alkotnak bárium-peroxid, BaO2. Az utóbbi, a melegítés 870 ° C-on bomlik, és oxigén fejlődik:
2VaO + O2 = 2VaO2
2VaO2 + O2 = 2VaO
Bárium-peroxid működik, mint egy hordozó oxigén.
A múlt században a gyártó létesítmény oxigén ezzel a módszerrel fejlesztettek ki. Ezek közé tartozott a függőlegesen elrendezett tartályokat, amelyek a fűtési rendszer. Miután melegítjük 400-500 ° C-bárium-oxidot vezetünk áramló levegővel. Kialakulása után a bárium-peroxid levegő betáplálását leállítjuk, és a hajó melegítjük 750 ° C (bomlási hőmérsékletét BaO2).
A fejlesztés a technikák megszerzésének alacsony hőmérsékleten lett kifejlesztve fizikai módszer az oxigént a levegőből. Ez alapján a mély hűtés a levegő és a különbségek a forráspontja belépő gáz a levegőbe.
Cseppfolyós levegő előállított hűtőrendszerekben, egy keverék, amely a 79% nitrogén és 21 térfogat% oxigént. A folyékony nitrogént forr - 195,8 ° C, és a folyékony oxigén - hőmérséklet - 182,9 ° C-on A forrási hőmérséklet-különbség a nitrogén és oxigén alapú elválasztásuk. A teljes szétválasztása folyékony oxigén és a gáznemű nitrogént használunk több elpárologtatása cseppfolyós levegő kíséri a gőz lecsapódását. Ezt a folyamatot nevezik frakcionált desztillációval vagy kijavítását. Jelenleg ez a módszer vált a legfőbb módja a technikai oxigén (olcsó nyersanyag és nagyobb teljesítményű egységek). Folyékony oxigén tárolni és szállítani egy speciálisan erre a célra alakították konténerek, tartályok és tartályok felszerelt jó hőszigeteléssel.
Ennek fizikai módszer az oxigént széles körben használják az iparban, kémiai előállítási módszerei gyakorlatilag elvesztették műszaki jelentését és előállításához használt oxigén a laboratóriumban.
Mivel a fejlődő tudományos és technológiai fejlődés az emberek