Kislorod O atom raqami 8, asosiy kichik guruhda joylashgan (a kichik guruhi) VI guruh, ikkinchi davrda. Kislorod atomlarida valentlik elektronlari faqat 2-energiya darajasida joylashgan s- Va p-orbitallar. Bu O atomlarining qo'zg'aluvchan holatga o'tish imkoniyatini istisno qiladi, shuning uchun barcha birikmalardagi kislorod II ga teng doimiy valentlikni namoyon qiladi. Yuqori elektromanfiylikka ega bo'lgan birikmalardagi kislorod atomlari har doim manfiy zaryadlangan (c.d. = -2 yoki -1). OF 2 va O 2 F 2 ftoridlari bundan mustasno.

Kislorod uchun oksidlanish darajalari -2, -1, +1, +2 ma'lum

Elementning umumiy xususiyatlari

Kislorod Yerdagi eng keng tarqalgan element bo'lib, er qobig'ining umumiy massasining yarmidan bir oz kamroq, ya'ni 49% ni tashkil qiladi. Tabiiy kislorod 3 ta barqaror 16 O, 17 O va 18 O izotoplaridan iborat (16 O ustunlik qiladi). Kislorod atmosferaning bir qismi (hajmi bo'yicha 20,9%, massa bo'yicha 23,2), suv va 1400 dan ortiq minerallar: kremniy oksidi, silikatlar va aluminosilikatlar, marmarlar, bazaltlar, gematit va boshqa minerallar va jinslar. Kislorod o'simlik va hayvonlarning to'qimalari massasining 50-85% ni tashkil qiladi, chunki u tirik organizmlarni tashkil etuvchi oqsillar, yog'lar va uglevodlar tarkibida mavjud. Nafas olish va oksidlanish jarayonlari uchun kislorodning roli yaxshi ma'lum.

Kislorod suvda nisbatan ozgina eriydi - 100 hajm suvda 5 hajm. Biroq, agar suvda erigan barcha kislorod atmosferaga o'tsa, u juda katta hajmni egallaydi - 10 million km 3 (n.s.). Bu atmosferadagi barcha kislorodning taxminan 1% ga teng. Erda kislorodli atmosferaning paydo bo'lishi fotosintez jarayonlari bilan bog'liq.

Uni shved K. Scheele (1771 – 1772) va ingliz J. Pristli (1774) kashf etgan. Birinchisi nitratni isitish, ikkinchisi - simob oksidi (+2). Ismni A. Lavoisier ("oksigenium" - "kislotalarni tug'ish") bergan.

Erkin shaklda u ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud - "oddiy" kislorod O 2 va ozon O 3 .

Ozon molekulasining tuzilishi

3O 2 = 2O 3 - 285 kJ
Stratosferadagi ozon biologik zararli ultrabinafsha nurlanishning katta qismini o'ziga singdiruvchi yupqa qatlam hosil qiladi.
Saqlash vaqtida ozon o'z-o'zidan kislorodga aylanadi. Kimyoviy jihatdan kislorod O2 ozonga qaraganda kamroq faoldir. Kislorodning elektron manfiyligi 3,5 ga teng.

Kislorodning fizik xossalari

O 2 – rangsiz, hidsiz va mazasiz gaz, m.p. –218,7 °C, bp. -182,96 °C, paramagnit.

Suyuq O2 ko'k, qattiq O2 ko'k rangda. O 2 suvda eriydi (azot va vodoroddan yaxshiroq).

Kislorod olish

1. Sanoat usuli - suyuq havoni distillash va suvni elektroliz qilish:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. Laboratoriyada kislorod olinadi:
1. Ishqoriy suvli eritmalar yoki kislorodli tuzlarning suvli eritmalari (Na 2 SO 4 va boshqalar) elektrolizlanishi.

2. Kaliy permanganat KMnO 4 ning termik parchalanishi:
2KMnO 4 = K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2,

Bertolet tuzi KClO 3:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (MnO 2 katalizatori)

Marganets oksidi (+4) MnO 2:
4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C),

3MnO 2 = 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 o C),

Bariy peroksid BaO 2:
2BaO2 = 2BaO + O2

3. Vodorod peroksidning parchalanishi:
2H 2 O 2 = H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizatori)

4. Nitratlarning parchalanishi:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

Kosmik kemalar va suv osti kemalarida kislorod K 2 O 2 va K 2 O 4 aralashmasidan olinadi:
2K 2 O 4 + 2H 2 O = 4KOH +3O 2
4KOH + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

Jami:
2K 2 O 4 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 3O 2

K 2 O 2 ishlatilsa, umumiy reaksiya quyidagicha ko'rinadi:
2K 2 O 2 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + O 2

Agar siz K 2 O 2 va K 2 O 4 ni teng molyar (ya'ni ekvimolyar) miqdorda aralashtirsangiz, so'rilgan CO 2 ning 1 moliga bir mol O 2 ajralib chiqadi.

Kislorodning kimyoviy xossalari

Kislorod yonishni qo'llab-quvvatlaydi. Yonish - b katta miqdorda issiqlik va yorug'lik chiqishi bilan birga bo'lgan moddaning tez oksidlanish jarayoni. Shishada boshqa gaz emas, balki kislorod borligini isbotlash uchun shisha ichiga yonayotgan parchani tushirish kerak. Kislorodda yonayotgan parcha yorqin porlaydi. Har xil moddalarning havoda yonishi oksidlanish-qaytarilish jarayoni bo'lib, unda kislorod oksidlovchi moddadir. Oksidlovchi moddalar - qaytaruvchi moddalardan elektronlarni "olib tashlaydigan" moddalar. Kislorodning yaxshi oksidlovchi xususiyatlarini uning tashqi elektron qobig'ining tuzilishi bilan osongina tushuntirish mumkin.

Kislorodning valentlik qobig'i 2-darajada - yadroga nisbatan yaqin joylashgan. Shuning uchun yadro elektronlarni o'ziga kuchli tortadi. Kislorodning valentlik qobig'ida 2s 2 2p 4 6 ta elektron mavjud. Natijada, oktetda ikkita elektron etishmayapti, kislorod boshqa elementlarning elektron qobiqlaridan qabul qilishga intiladi va ular bilan oksidlovchi vosita sifatida reaksiyaga kirishadi.

Kislorod Poling shkalasi bo'yicha ikkinchi (ftordan keyin) elektronegativlikka ega. Shuning uchun uning boshqa elementlar bilan birikmalarining aksariyatida kislorod mavjud salbiy oksidlanish darajasi. Kisloroddan ko'ra kuchliroq bo'lgan yagona oksidlovchi vosita uning davrdagi qo'shnisi ftordir. Shuning uchun kislorodning ftor bilan birikmalari kislorod musbat oksidlanish darajasiga ega bo'lgan yagona moddalardir.

Shunday qilib, kislorod davriy tizimning barcha elementlari orasida ikkinchi eng kuchli oksidlovchi moddadir. Uning eng muhim kimyoviy xossalarining aksariyati shu bilan bog'liq.
Au, Pt, He, Ne va Ar dan tashqari barcha elementlar kislorod bilan reaksiyaga kirishadi (ftor bilan o'zaro ta'sirdan tashqari), kislorod oksidlovchi vositadir.

Kislorod ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari bilan oson reaksiyaga kirishadi:

4Li + O 2 → 2Li 2 O,

2K + O 2 → K 2 O 2,

2Ca + O 2 → 2CaO,

2Na + O 2 → Na 2 O 2,

2K + 2O 2 → K 2 O 4

Nozik temir kukuni (piroforik temir deb ataladigan) havoda Fe 2 O 3 hosil qilib, o'z-o'zidan alangalanadi va po'lat sim oldindan qizdirilsa, kislorodda yonadi:

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

Kislorod qizdirilganda metall bo'lmaganlar (oltingugurt, grafit, vodorod, fosfor va boshqalar) bilan reaksiyaga kirishadi:

S + O 2 → SO 2,

C + O 2 → CO 2,

2H 2 + O 2 → H 2 O,

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5,

Si + O 2 → SiO 2 va boshqalar.

Kislorod O2 ishtirokidagi deyarli barcha reaksiyalar ekzotermikdir, kamdan-kam holatlar bundan mustasno, masalan:

N2+O2 → 2NO–Q

Bu reaktsiya 1200 o C dan yuqori haroratlarda yoki elektr zaryadida sodir bo'ladi.

Kislorod murakkab moddalarni oksidlash qobiliyatiga ega, masalan:

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (ortiqcha kislorod),

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (kislorod etishmasligi),

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (katalizatorsiz),

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Pt katalizatori ishtirokida),

CH 4 (metan) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O,

4FeS 2 (pirit) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

Dioksigenil kation O 2 + ni o'z ichiga olgan birikmalar ma'lum, masalan, O 2 + - (bu birikmaning muvaffaqiyatli sintezi N. Bartlettni inert gazlar birikmalarini olishga harakat qilishga undadi).

Ozon

Ozon kimyoviy jihatdan kislorod O2 ga qaraganda faolroq. Shunday qilib, ozon Kl eritmasida yodid - I ionlarini oksidlaydi:

O 3 + 2Kl + H 2 O = I 2 + O 2 + 2KOH

Ozon juda zaharli, uning toksik xususiyatlari, masalan, vodorod sulfididan kuchliroqdir. Biroq, tabiatda atmosferaning yuqori qatlamlarida joylashgan ozon Yerdagi barcha hayotni quyoshning zararli ultrabinafsha nurlanishidan himoya qiladi. Yupqa ozon qatlami bu nurlanishni o'zlashtiradi va u Yer yuzasiga etib bormaydi. Vaqt o'tishi bilan bu qatlamning qalinligi va darajasida sezilarli tebranishlar mavjud (ozon teshigi deb ataladigan narsa, bunday tebranishlarning sabablari hali aniqlanmagan);

Kislorod O ni qo'llash 2: quyma temir va po'lat ishlab chiqarish jarayonlarini faollashtirish, rangli metallarni eritishda, turli xil kimyo sanoatida oksidlovchi sifatida, suv osti kemalarida hayotni ta'minlash uchun, raketa yoqilg'isi (suyuq kislorod) uchun oksidlovchi sifatida, tibbiyotda, metalllarni payvandlash va kesishda.

Ozon O 3 qo'llanilishi: ichimlik suvi, chiqindi suv, havoni zararsizlantirish uchun, matolarni oqartirish uchun.

Kimyoviy element Kislorod (lot. Oxygenium) Mendeleyev davriy sistemasining VI guruhida 8-raqamda joylashgan. Nisbiy atom massasi 15,9994. Oddiy sharoitlarda kislorod rang, ta'm va hidga ega bo'lmagan gazdir. U sayyoradagi deyarli eng muhim rol o'ynaydi. Bu Yerdagi eng keng tarqalgan element bo'lib, u Yer gidrosferasi massasining taxminan 6/7 qismini tashkil qiladi, 1774 yil 1 avgustda ingliz kimyogari Jozef Pristli tomonidan parchalanish yo'li bilan kashf etilgan. linzalar tomonidan qaratilgan nurlar yordamida germetik yopiq idishda simob oksidi.
2HgO(t) = 2Hg + O2
Kislorodning ochilishiga fransuz kimyogari Piter Bayenning ishi yordam berdi, u simobning oksidlanishi va uning oksidining parchalanishiga oid asarlarni nashr etdi, lekin dastlab Pristli u shunday deb hisobladi; u havoning tarkibiy qismlaridan birini ajratib qo'ygan va shuning uchun uni "deflogistik havo" deb atagan. Pristley mashhur frantsuz kimyogari A. Lavuazyega gaz haqida gapirib berdi.
Biroq, 1771 yilda kislorod shved kimyogari Karl Scheele tomonidan selitrani sulfat kislota bilan kaltsiylash va keyin hosil bo'lgan azot oksidini parchalash yo'li bilan olingan. 1777 yilda Sheele o'zining kashfiyoti haqida kitobida yozgan va u hosil bo'lgan gazni "olov havosi" deb atagan. Kitob keyinroq nashr etilganligi sababli, Pristley kislorod kashfiyotchisi hisoblanadi. Scheele, shuningdek, Lavoisierga o'z tajribasi haqida ma'lumot berdi. 1775 yilda u kislorod havoning, shuningdek kislotalarning tarkibiy qismi ekanligini va ko'plab moddalarda mavjudligini aniqladi. Uning ishi inqilobga olib keldi, chunki o'sha paytda mashhur bo'lgan, kimyo rivojlanishiga to'sqinlik qilgan flogiston nazariyasi buzildi. Lavoisier turli moddalarning yonishi bo'yicha tajribalar o'tkazdi va natijalarni kuygan elementlarning og'irligi bo'yicha tahlil qildi: Flogiston nazariyasi quyidagi printsiplarga asoslandi.
1. Barcha yonuvchi jismlarda mavjud bo'lgan ma'lum bir modda bor - flogiston
2. Yonish - havoda qaytarilmas ravishda tarqaladigan flogistonning ajralib chiqishi bilan tananing parchalanishi.
3. Flogiston har doim boshqa moddalar bilan birlashadi va uning sof shaklida mavjud emas
4. Flogiston manfiy massaga ega.
Shunday qilib, ushbu nazariyaning qulashi bilan barcha kimyoviy tushunchalar qayta ko'rib chiqildi.

Kislorod sanoatda 20-asrning oʻrtalarida, suyuq havoni suyultirish va ajratish qurilmalari ixtiro qilingandan keyin keng qoʻllanila boshlandi.
Kislorod po'lat ishlab chiqarishning konvertor usulida va metallarni payvandlashda (silindrlarda) ishlatiladi. Suyuq ozon bilan aralashtirilgan suyuq kislorod raketa yoqilg'isi uchun oksidlovchi sifatida ishlatiladi, bu juda yuqori impulsga ega. Bu vodorod periks, nitrat kislota va boshqa muhim kimyoviy moddalarning bir qismidir tibbiyotda kislorod nafas olish muammolari uchun nafas olish gazlari aralashmalari, astma (kislorod kokteyllari, kislorod yostiqlari va boshqalar shaklida), yurak-qon tomir kasalliklari uchun ishlatiladi. kasalliklar. Metabolik jarayonlarni yaxshilash uchun oshqozonga kislorodli ko'pik ("kislorod kokteyli") yuboriladi. Fillar, trofik yaralar, gangrena va boshqa kasalliklar uchun teri ostiga kislorod yuborish qo'llaniladi. Havoni zararsizlantirish va deodorizatsiya qilish, shuningdek, ichimlik suvini tozalash kislorodning allotropik shakli bo'lgan ozon yordamida amalga oshiriladi. Kislorod 15O ning radioaktiv izotopi qon oqimining tezligini va o'pka ventilyatsiyasini hisoblash uchun ishlatiladi havo.
Kislorodni olishning faqat uchta asosiy usuli mavjud: kimyoviy (ba'zi moddalarning parchalanishi), elektroliz (suvning elektrolizi) va fizik (havoni ajratish).

Erda 49,4% kislorod mavjud bo'lib, u havoda erkin yoki bog'langan holda (suv, birikmalar va minerallar) mavjud.

Kislorodning xususiyatlari

Sayyoramizda kislorod gazi boshqa kimyoviy elementlarga qaraganda tez-tez uchraydi. Va bu ajablanarli emas, chunki u quyidagilarning bir qismidir:

• toshlar,
• suv,
• atmosfera,
• tirik organizmlar,
• oqsillar, uglevodlar va yog'lar.

Kislorod faol gaz bo'lib, yonishni qo'llab-quvvatlaydi.

Jismoniy xususiyatlar

Kislorod atmosferada rangsiz gazsimon shaklda uchraydi. U hidsiz va suvda va boshqa erituvchilarda ozgina eriydi. Kislorod kuchli molekulyar bog'larga ega, bu uni kimyoviy jihatdan faol emas.

Agar kislorod qizdirilsa, u oksidlanishni boshlaydi va ko'pchilik nometall va metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan, temir, bu gaz asta-sekin oksidlanadi va uning zanglashiga olib keladi.

Haroratning pasayishi (-182,9 ° C) va normal bosim bilan gazsimon kislorod boshqa holatga (suyuqlikka) aylanadi va och ko'k rangga ega bo'ladi. Agar harorat yanada pasaytirilsa (-218,7 ° C gacha), gaz qotib qoladi va ko'k kristallar holatiga o'tadi.

Suyuq va qattiq holatda kislorod ko'k rangga aylanadi va magnit xususiyatlarga ega.

Ko'mir faol kislorodni yutish vositasidir.

Kimyoviy xossalari

Kislorodning boshqa moddalar bilan deyarli barcha reaktsiyalari energiya ishlab chiqaradi va chiqaradi, ularning kuchi haroratga bog'liq bo'lishi mumkin. Masalan, normal haroratda bu gaz vodorod bilan sekin reaksiyaga kirishadi va 550 ° C dan yuqori haroratlarda portlash reaktsiyasi sodir bo'ladi.

Kislorod faol gaz bo'lib, platina va oltindan tashqari ko'pchilik metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Oksidlar hosil bo'ladigan o'zaro ta'sirning kuchi va dinamikasi metallda aralashmalar mavjudligiga, uning sirtining holatiga va silliqlashga bog'liq. Ba'zi metallar kislorod bilan birlashganda, asosiy oksidlardan tashqari, amfoter va kislotali oksidlarni hosil qiladi. Oltin va platina metallarining oksidlari parchalanish jarayonida paydo bo'ladi.

Kislorod, metallardan tashqari, deyarli barcha kimyoviy elementlar bilan ham faol ta'sir o'tkazadi (galogenlardan tashqari).

Molekulyar holatda kislorod faolroq bo'lib, bu xususiyat turli materiallarni oqartirishda qo'llaniladi.

Kislorodning tabiatdagi roli va ahamiyati

Yashil o'simliklar Yerda eng ko'p kislorod ishlab chiqaradi, asosiy qismi esa suv o'simliklari tomonidan ishlab chiqariladi. Agar suvda ko'proq kislorod hosil bo'lsa, ortiqcha kislorod havoga o'tadi. Va agar u kamroq bo'lsa, aksincha, etishmayotgan miqdor havodan to'ldiriladi.

Dengiz va chuchuk suvda 88,8% kislorod (massa bo'yicha), atmosferada esa 20,95% hajmda bo'ladi. Yer qobig'ida 1500 dan ortiq birikmalar kislorodni o'z ichiga oladi.

Atmosferani tashkil etuvchi barcha gazlar ichida kislorod tabiat va odamlar uchun eng muhim hisoblanadi. U har bir tirik hujayrada mavjud va barcha tirik organizmlarning nafas olishi uchun zarurdir. Havoda kislorod etishmasligi darhol hayotga ta'sir qiladi. Kislorodsiz nafas olish va shuning uchun yashash mumkin emas. 1 daqiqa davomida nafas olayotgan odam. o'rtacha 0,5 dm3 iste'mol qiladi. Agar havoda uning 1/3 qismiga kamroq bo'lsa, u ongini yo'qotadi, 1/4 qismiga o'ladi.

Xamirturush va ba'zi bakteriyalar kislorodsiz yashashi mumkin, ammo issiq qonli hayvonlar kislorod etishmasligi bo'lsa, bir necha daqiqada o'lishadi.

Tabiatdagi kislorod aylanishi

Tabiatdagi kislorod aylanishi - bu atmosfera va okeanlar o'rtasida, nafas olish paytida hayvonlar va o'simliklar o'rtasida, shuningdek kimyoviy yonish paytida kislorod almashinuvidir.

Sayyoramizda kislorodning muhim manbai o'simliklar bo'lib, ular noyob fotosintez jarayonini boshdan kechiradi. Bu vaqtda kislorod chiqariladi.

Atmosferaning yuqori qismida quyosh ta'sirida suvning bo'linishi tufayli kislorod ham hosil bo'ladi.

Tabiatda kislorod aylanishi qanday sodir bo'ladi?

Hayvonlar, odamlar va o'simliklarning nafas olishi, shuningdek, har qanday yoqilg'ining yonishi paytida kislorod iste'mol qilinadi va karbonat angidrid hosil bo'ladi. Keyin karbonat angidrid o'simliklarni oziqlantiradi, ular yana fotosintez jarayonida kislorod hosil qiladi.

Shunday qilib, uning atmosfera havosidagi tarkibi saqlanib qoladi va tugamaydi.

Kislorodni qo'llash

Tibbiyotda operatsiyalar va hayot uchun xavfli kasalliklar paytida bemorlarning holatini engillashtirish va tiklanishni tezlashtirish uchun ularga nafas olish uchun toza kislorod beriladi.

Kislorod ballonlari bo'lmasa, alpinistlar tog'larga chiqa olmaydi, akvalanglar esa dengiz va okeanlar tubiga sho'ng'iy olmaydi.

Kislorod sanoat va ishlab chiqarishning turli turlarida keng qo'llaniladi:

• turli metallarni kesish va payvandlash uchun
• zavodlarda juda yuqori haroratni olish uchun
• turli xil kimyoviy birikmalarni olish. metallarning erishini tezlashtirish uchun.

Kislorod kosmik sanoat va aviatsiyada ham keng qo'llaniladi.

Reja:

Kashfiyot tarixi

Ismning kelib chiqishi

Tabiatda bo'lish

Kvitansiya

Jismoniy xususiyatlar

Kimyoviy xossalari

Ilova

10. Izotoplar

Kislorod

Kislorod- 16-guruh elementi (eskirgan tasnifga ko'ra - VI guruhning asosiy kichik guruhi), D.I.Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy tizimining ikkinchi davri, atom raqami 8. O belgisi bilan belgilanadi (lot. Oxygenium). . Kislorod kimyoviy faol bo'lmagan metall bo'lib, xalkogenlar guruhidan eng engil element hisoblanadi. Oddiy modda kislorod(CAS raqami: 7782-44-7) normal sharoitda rangsiz, ta'msiz va hidsiz gaz bo'lib, uning molekulasi ikkita kislorod atomidan iborat (formula O 2) va shuning uchun u dioksid deb ham ataladi ko'k rang va qattiq kristallar ochiq ko'k rangga ega.

Kislorodning boshqa allotropik shakllari mavjud, masalan, ozon (CAS raqami: 10028-15-6) - normal sharoitda, molekulasi uchta kislorod atomidan iborat bo'lgan o'ziga xos hidli ko'k gaz (formula O 3).

Kashfiyot tarixi

Rasmiy ravishda kislorodni ingliz kimyogari Jozef Pristli 1774 yil 1 avgustda simob oksidini germetik yopilgan idishda parchalash yoʻli bilan kashf etgan (Pristli kuchli linza yordamida quyosh nurini bu birikmaga yoʻnaltirgan) deb ishoniladi.

Biroq, Priestley dastlab yangi oddiy moddani kashf etganini anglamadi, u havoning tarkibiy qismlaridan birini ajratib olganiga ishondi (va bu gazni "deflogistik havo" deb atagan). Priestli o'zining kashfiyoti haqida taniqli frantsuz kimyogari Antuan Lavuazyega xabar berdi. 1775 yilda A.Lavuazye kislorod havoning, kislotalarning tarkibiy qismi ekanligini va ko'plab moddalarda mavjudligini aniqladi.

Bir necha yil oldin (1771 yilda) kislorod shved kimyogari Karl Scheele tomonidan olingan. U selitrani sulfat kislota bilan kuydirdi va keyin hosil bo'lgan azot oksidini parchaladi. Scheele bu gazni "olov havosi" deb atadi va 1777 yilda nashr etilgan kitobida o'z kashfiyotini tasvirlab berdi (aniq kitob Pristli o'z kashfiyoti haqida e'lon qilganidan keyin nashr etilganligi sababli, ikkinchisi kislorodning kashfiyotchisi hisoblanadi). Scheele ham o'z tajribasini Lavoisierga aytib berdi.

Kislorodning ochilishiga hissa qo'shgan muhim qadam frantsuz kimyogari Per Bayenning ishi bo'lib, u simobning oksidlanishi va uning oksidining keyinchalik parchalanishi bo'yicha ishlarni nashr etdi.

Nihoyat, A. Lavoisier Priestley va Scheele ma'lumotlaridan foydalanib, natijada paydo bo'lgan gazning tabiatini aniqladi. Uning ishi juda katta ahamiyatga ega edi, chunki u tufayli o'sha paytda hukmron bo'lgan va kimyo rivojiga to'sqinlik qilgan flogiston nazariyasi ag'darildi. Lavuazye turli moddalarning yonishi bo'yicha tajribalar o'tkazdi va kuygan elementlarning og'irligi bo'yicha natijalarni e'lon qilib, flogiston nazariyasini rad etdi. Kulning og'irligi elementning asl og'irligidan oshib ketdi, bu Lavoisierga yonish paytida moddaning kimyoviy reaktsiyasi (oksidlanish) sodir bo'lishini va shuning uchun asl moddaning massasi ortib borishini da'vo qilish huquqini berdi, bu esa flogiston nazariyasini rad etadi. .

Shunday qilib, kislorod kashfiyoti uchun kredit aslida Priestley, Scheele va Lavoisier o'rtasida taqsimlanadi.

Ismning kelib chiqishi

Kislorod so'zi (19-asr boshlarida "kislota eritmasi" deb ham ataladi) rus tilida "kislota" so'zini boshqa neologizmlar bilan bir qatorda kiritgan M.V.Lomonosovga ma'lum darajada qarzdor; Shunday qilib, "kislorod" so'zi, o'z navbatida, A. Lavoisier tomonidan taklif qilingan "kislorod" (frantsuzcha oxygène) atamasining izi edi (qadimgi yunoncha ὀzōs - "nordon" va génžō - "tug'ish" dan) "kislota hosil qiluvchi" deb tarjima qilingan bo'lib, uning asl ma'nosi - "kislota" bilan bog'liq bo'lib, ilgari zamonaviy xalqaro nomenklatura bo'yicha oksidlar deb ataladigan moddalarni anglatadi.

Tabiatda bo'lish

Kislorod Yerdagi eng keng tarqalgan element bo'lib, uning ulushi (turli birikmalarda, asosan, silikatlar) qattiq er qobig'i massasining taxminan 47,4% ni tashkil qiladi. Dengiz va chuchuk suvlarda juda ko'p miqdordagi bog'langan kislorod mavjud - 88,8% (massa bo'yicha), atmosferada erkin kislorod miqdori hajm bo'yicha 20,95% va massa bo'yicha 23,12% ni tashkil qiladi. Er qobig'idagi 1500 dan ortiq birikmalar kislorodni o'z ichiga oladi.

Kislorod ko'plab organik moddalarning bir qismidir va barcha tirik hujayralarda mavjud. Tirik hujayralardagi atomlar soni bo'yicha u taxminan 25% ni, massa ulushi bo'yicha - taxminan 65% ni tashkil qiladi.

Kvitansiya

Hozirgi vaqtda sanoatda kislorod havodan olinadi. Kislorod ishlab chiqarishning asosiy sanoat usuli kriogen rektifikatsiya hisoblanadi. Membran texnologiyasi asosida ishlaydigan kislorodli qurilmalar ham yaxshi ma'lum va sanoatda muvaffaqiyatli qo'llaniladi.

Laboratoriyalar sanoatda ishlab chiqarilgan kisloroddan foydalanadi, ular po'lat tsilindrlarda taxminan 15 MPa bosim ostida ta'minlanadi.

Kichik miqdordagi kislorodni kaliy permanganat KMnO 4 ni isitish orqali olish mumkin:

Vodorod peroksid H2O2 ning marganets (IV) oksidi ishtirokida katalitik parchalanish reaktsiyasi ham qo'llaniladi:

Kislorodni kaliy xlorat (Bertollet tuzi) KClO 3 ning katalitik parchalanishi orqali olish mumkin:

Kislorod olishning laboratoriya usullariga ishqorlarning suvli eritmalarini elektroliz qilish usuli, shuningdek simob (II) oksidining parchalanishi (t = 100 ° C da) kiradi:

Suv osti kemalarida u odatda odamlar tomonidan chiqarilgan natriy peroksid va karbonat angidridning reaktsiyasi natijasida olinadi:

Jismoniy xususiyatlar

Dunyo okeanlarida erigan O2 ning miqdori sovuq suvda ko'proq, iliq suvda esa kamroq bo'ladi.

Oddiy sharoitlarda kislorod rang, ta'm va hidsiz gazdir.

Uning 1 litri havodan bir oz og'irroq 1,429 g. Suvda (0 ° C da 4,9 ml / 100 g, 50 ° C da 2,09 ml / 100 g) va spirtda (25 ° C da 2,78 ml / 100 g) ozgina eriydi. Eritilgan kumushda yaxshi eriydi (961 ° S da 1 hajm Agda 22 hajm O 2). Atomlararo masofa - 0,12074 nm. Paramagnitdir.

Gazsimon kislorod qizdirilganda uning atomlarga teskari dissotsiatsiyasi sodir bo'ladi: 2000 ° S da - 0,03%, 2600 ° S da - 1%, 4000 ° S - 59%, 6000 ° S - 99,5%.

Suyuq kislorod (qaynoq nuqtasi -182,98 °C) och ko'k rangli suyuqlikdir.

O2 faza diagrammasi

Qattiq kislorod (erish nuqtasi -218,35 ° C) - ko'k rangli kristallar. 6 ta kristalli faza ma'lum bo'lib, ulardan uchtasi 1 atm bosimda mavjud:

a-O 2 - 23,65 K dan past haroratlarda mavjud; yorqin ko'k rangli kristallar monoklinik tizimga tegishli, hujayra parametrlari a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; b=132,53°.

b-O 2 - 23,65 dan 43,65 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida mavjud; och ko'k rangli kristallar (bosim ortishi bilan rang pushti rangga aylanadi) rombedr panjaraga ega, hujayra parametrlari a=4,21 Å, a=46,25°.

g-O 2 - 43,65 dan 54,21 K gacha bo'lgan haroratlarda mavjud; och ko'k rangli kristallar kubik simmetriyaga ega, panjara parametri a=6,83 Å.

Yuqori bosimlarda yana uchta faza hosil bo'ladi:

d-O 2 harorat oralig'i 20-240 K va bosim 6-8 GPa, apelsin kristallari;

e-O 4 bosimi 10 dan 96 GPa gacha, kristall rangi quyuq qizildan qora ranggacha, monoklinik tizim;

z-O n bosimi 96 GPa dan yuqori, xarakterli metall yorqinligi bo'lgan metall holat, past haroratlarda u o'ta o'tkazuvchan holatga aylanadi.

Kimyoviy xossalari

Kuchli oksidlovchi vosita, u deyarli barcha elementlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, oksidlarni hosil qiladi. Oksidlanish holati -2. Qoida tariqasida, oksidlanish reaktsiyasi issiqlik chiqishi bilan davom etadi va harorat oshishi bilan tezlashadi (qarang. Yonish). Xona haroratida sodir bo'ladigan reaktsiyalarga misol:

Maksimal oksidlanish darajasidan past bo'lgan elementlarni o'z ichiga olgan birikmalarni oksidlaydi:

Ko'pgina organik birikmalarni oksidlaydi:

Muayyan sharoitlarda organik birikmaning engil oksidlanishini amalga oshirish mumkin:

Kislorod to'g'ridan-to'g'ri (normal sharoitda, isitish va/yoki katalizatorlar ishtirokida) Au va inert gazlardan (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) tashqari barcha oddiy moddalar bilan reaksiyaga kirishadi; halogenlar bilan reaktsiyalar elektr zaryadsizlanishi yoki ultrabinafsha nurlanish ta'sirida sodir bo'ladi. Oltin oksidlari va og'ir inert gazlar (Xe, Rn) bilvosita olingan. Kislorodning boshqa elementlar bilan barcha ikki elementli birikmalarida kislorod oksidlovchi vosita rolini o'ynaydi, ftorli birikmalardan tashqari.

Kislorod kislorod atomining oksidlanish darajasi rasmiy ravishda -1 ga teng bo'lgan peroksidlarni hosil qiladi.

Masalan, ishqoriy metallarning kislorodda yonishi natijasida peroksidlar hosil bo'ladi:

Ba'zi oksidlar kislorodni o'zlashtiradi:

A. N. Bax va K. O. Engler tomonidan ishlab chiqilgan yonish nazariyasiga ko'ra, oksidlanish oraliq peroksid birikmasi hosil bo'lishi bilan ikki bosqichda sodir bo'ladi. Ushbu oraliq birikmani ajratib olish mumkin, masalan, yonayotgan vodorod alangasi muz bilan sovutilganda, suv bilan birga vodorod periks hosil bo'ladi:

Superoksidlarda kislorod rasmiy ravishda -½ oksidlanish darajasiga ega, ya'ni ikkita kislorod atomiga bitta elektron (O - 2 ioni). Peroksidlarni kislorod bilan yuqori bosim va haroratda reaksiyaga kiritish natijasida olinadi:

Kaliy K, rubidiy Rb va seziy Cs kislorod bilan reaksiyaga kirishib, superoksid hosil qiladi:

Dioksigenil ioni O 2 + da kislorod rasmiy ravishda +½ oksidlanish darajasiga ega. Reaksiya natijasida olinadi:

Kislorod ftoridlari

Kislorod diftorid, OF 2 kislorod +2 oksidlanish darajasi, ftorni ishqor eritmasidan o'tkazish yo'li bilan tayyorlanadi:

Kislorod monoflorid (dioksidiftorid), O 2 F 2, beqaror, kislorodning oksidlanish darajasi +1. Ftor va kislorod aralashmasidan -196 °C haroratda porlashda olingan:

Ftor va kislorod aralashmasidan ma'lum bosim va haroratda porlash oqimini o'tkazish orqali yuqori kislorod ftoridlari O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 va O 6 F 2 aralashmalari olinadi.

Kvant-mexanik hisob-kitoblar triflorohidroksonium ionining OF 3+ barqaror mavjudligini taxmin qiladi. Agar bu ion haqiqatan ham mavjud bo'lsa, undagi kislorodning oksidlanish darajasi +4 ga teng bo'ladi.

Kislorod nafas olish, yonish va parchalanish jarayonlarini qo'llab-quvvatlaydi.

Erkin shaklda element ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud: O 2 va O 3 (ozon). Per Kyuri va Mari Sklodovska-Kyuri 1899 yilda tashkil etganidek, ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida O 2 O 3 ga aylanadi.

Ilova

Kislorodning sanoatda keng qo'llanilishi 20-asrning o'rtalarida, turboekspanderlar - suyuq havoni suyultirish va ajratish uchun asboblar ixtiro qilinganidan keyin boshlandi.

INmetallurgiya

Po'lat ishlab chiqarish yoki mat ishlov berishning konvertor usuli kisloroddan foydalanishni o'z ichiga oladi. Ko'pgina metallurgiya bo'linmalarida yoqilg'ining yanada samarali yonishi uchun burnerlarda havo o'rniga kislorod-havo aralashmasi ishlatiladi.

Metalllarni payvandlash va kesish

Moviy tsilindrlardagi kislorod metallarni olov bilan kesish va payvandlash uchun keng qo'llaniladi.

Propellant

Suyuq kislorod, vodorod peroksid, azot kislotasi va boshqa kislorodga boy birikmalar raketa yoqilg'isi uchun oksidlovchi sifatida ishlatiladi. Suyuq kislorod va suyuq ozon aralashmasi raketa yoqilg'isining eng kuchli oksidlovchilaridan biridir (vodorod-ozon aralashmasining o'ziga xos impulsi vodorod-ftor va vodorod-kislorod ftorid juftlari uchun o'ziga xos impulsdan oshadi).

INdori

Tibbiy kislorod 15 MPa (150 atm) gacha bosim ostida turli xil sig'imdagi 1,2 dan 10,0 litrgacha bo'lgan ko'k rangdagi yuqori bosimli metall gaz ballonlarida (siqilgan yoki suyultirilgan gazlar uchun) saqlanadi va anesteziya uskunalarida nafas olish gazlari aralashmalarini boyitish uchun ishlatiladi. , nafas olish buzilishida, bronxial astma xurujini bartaraf etish, har qanday kelib chiqadigan gipoksiyani bartaraf etish, dekompressiya kasalligi uchun, kislorod kokteyllari shaklida oshqozon-ichak trakti patologiyalarini davolash uchun. Shaxsiy foydalanish uchun maxsus rezina idishlar - kislorodli yostiqlar - shilinglardan tibbiy kislorod bilan to'ldiriladi. Har xil model va modifikatsiyadagi kislorod inhalerlari dalada yoki shifoxona sharoitida bir yoki ikkita jabrlanuvchiga bir vaqtning o'zida kislorod yoki kislorod-havo aralashmasini etkazib berish uchun ishlatiladi. Kislorodli inhalerning afzalligi gaz aralashmasining kondensator-namlagichining mavjudligi bo'lib, u chiqariladigan havo namligidan foydalanadi. Tsilindrda qolgan kislorod miqdorini litrda hisoblash uchun atmosferadagi silindrdagi bosim (reduktorning bosim o'lchagichiga ko'ra) odatda litrdagi silindr hajmiga ko'paytiriladi. Masalan, 2 litr hajmli silindrda bosim o'lchagich 100 atm kislorod bosimini ko'rsatadi. Bu holda kislorod hajmi 100 × 2 = 200 litrni tashkil qiladi.

INoziq-ovqat sanoati

Oziq-ovqat sanoatida kislorod E948 oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida, yoqilg'i va qadoqlash gazi sifatida ro'yxatga olingan.

INkimyo sanoati

Kimyo sanoatida kislorod oksidlovchi vosita sifatida ko'plab sintezlarda qo'llaniladi, masalan, uglevodorodlarni kislorodli birikmalarga (spirtlar, aldegidlar, kislotalar), ammiakni azot oksidlariga oksidlashda nitrat kislota ishlab chiqarishda. Oksidlanish jarayonida rivojlanayotgan yuqori haroratlar tufayli ikkinchisi ko'pincha yonish rejimida amalga oshiriladi.

INqishloq xo'jaligi

Issiqxona xo'jaligida kislorodli kokteyllar tayyorlash, hayvonlarning vaznini oshirish, baliq etishtirishda suv muhitini kislorod bilan boyitish uchun.

Kislorodning biologik roli

Bomba boshpanasida favqulodda kislorod ta'minoti

Aksariyat tirik mavjudotlar (aeroblar) havodan kislorod bilan nafas oladi. Kislorod tibbiyotda keng qo'llaniladi. Yurak-qon tomir kasalliklari bo'lsa, metabolik jarayonlarni yaxshilash uchun oshqozonga kislorodli ko'pik ("kislorod kokteyli") yuboriladi. Kislorodni teri ostiga yuborish trofik yaralar, fillar, gangrenalar va boshqa jiddiy kasalliklar uchun qo'llaniladi. Sun'iy ozonni boyitish havoni dezinfektsiyalash va deodorizatsiya qilish va ichimlik suvini tozalash uchun ishlatiladi. Radioaktiv kislorod izotopi 15 O qon oqimi tezligini va o'pka ventilyatsiyasini o'rganish uchun ishlatiladi.

Zaharli kislorod hosilalari

Singlet kislorod, vodorod peroksid, superoksid, ozon va gidroksil radikal kabi ba'zi kislorod hosilalari (reaktiv kislorod turlari deb ataladi) juda zaharli hisoblanadi. Ular kislorodni faollashtirish yoki qisman kamaytirish jarayonida hosil bo'ladi. Superoksid (superoksid radikali), vodorod peroksid va gidroksil radikali inson va hayvonlarning hujayralari va to'qimalarida hosil bo'lishi va oksidlovchi stressni keltirib chiqarishi mumkin.

Izotoplar

Kislorod uchta barqaror izotopga ega: 16 O, 17 O va 18 O, ularning o'rtacha miqdori mos ravishda Yerdagi kislorod atomlarining umumiy sonining 99,759%, 0,037% va 0,204% ni tashkil qiladi. Izotoplar aralashmasida ularning eng yengili 16 O ning keskin ustunligi 16 O atomining yadrosi 8 proton va 8 neytrondan (to'ldirilgan neytron va proton qobiqli qo'shaloq sehrli yadro) iboratligi bilan bog'liq. Va bunday yadrolar, atom yadrosining tuzilishi nazariyasidan kelib chiqqan holda, ayniqsa barqarordir.

Massa soni 12 O dan 24 O gacha boʻlgan kislorodning radioaktiv izotoplari ham maʼlum. Kislorodning barcha radioaktiv izotoplari yarim yemirilish davriga ega, ularning eng uzoq umr koʻrish davri 15 O boʻlib, yarim yemirilish davri ~120 s. Eng qisqa muddatli 12 O izotopining yarim yemirilish davri 5,8·10−22 s ni tashkil qiladi.

Kislorodni qo'llash shaxsning amaliy faoliyatida nihoyatda keng. Sof kislorod va uning karbonat angidrid bilan aralashmasi operatsiyadan keyingi davrda zaiflashgan nafas olish uchun, zaharlanish, tananing intoksikatsiyasi va boshqalar uchun ishlatiladi.

Kislorod, shuningdek, yuqori bosim ostida, deb atalmish uchun ishlatiladi giperbarik kislorodli terapiya. Bu usul turli kasalliklarni davolashda, xususan, maxsus bosim kameralari yordamida yuqori samaradorlik bilan topilgan (20.4-rasm).

Tanadagi kislorod tanqisligida metabolik jarayonlarni yaxshilash uchun kislorodli kokteyllar qo'llaniladi. Kokteyl odatda past bosim ostida tovuq tuxumining oqi orqali kislorodni kichik pufakchalar shaklida o'tkazish orqali tayyorlanadi. Olingan ko'pikka ko'pincha gul kestirib, boshqa dorivor o'simliklar, glyukoza va vitaminlar infuziyalari qo'shiladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, kislorod bilan boyitilgan havoni uzoq vaqt nafas olish inson salomatligi uchun xavflidir. Kislorodning yuqori konsentratsiyasi tirik to'qimalarda zararli o'zgarishlarga olib keladi.

Guruch. 20.5. Gipobarik kamera

Chekuvchilar beshta aql-idrok testlarida ilgari chekmagan yoki chekishni tashlagan odamlarga qaraganda ancha yomonroq natija ko'rsatdilar. Ehtimol, buning sababi chekish insonning hayotiy organlari, shu jumladan miya uchun kislorod etishmasligini keltirib chiqarishi bilan bog'liq.

Kislorod nafaqat tana to'qimalarining to'yinganligini oshirish va gipoksiya bilan kurashish uchun keng qo'llaniladi. So'nggi paytlarda kislorod miqdori kamaygan gaz aralashmalari tibbiy maqsadlarda kislorodning sun'iy etishmasligini yaratish uchun ishlatilgan.

Kislorod etishmovchiligida maxsus tayyorgarlik bilan tananing tashqi va ichki muhitning turli xil noqulay omillariga chidamliligini oshirish mumkinligi aniqlandi. Axir, tog'li hududlar aholisi kislorod tanqisligidan aziyat chekmaydi. Ularning tanasi ekstremal sharoitlarga moslashgan: qon aylanish jarayonlari kuchliroq, tanada ko'proq gemoglobin ishlab chiqariladi.

uchun ishlatiladigan silindrlar nafas olishni ta'minlash kosmonavtlar, uchuvchilar, g'avvoslar, akvalanglar, o't o'chiruvchilar va boshqalar kislorodni o'z ichiga oladi.

Bizning tanamizdagi oziq-ovqat moddalarining sekin oksidlanishi hayotning "energiya bazasi" dir. Va axlat va gumusning oksidlanishi paytida ajralib chiqadigan issiqlik energiyasi issiqxonalar va kottejlarni isitish uchun ishlatiladi.

Kislorod ham ishlatiladi dala dehqonchiligi. Ekishdan oldin urug'larni tayyorlashning samarali usullaridan biri kislorod bilan to'yingan suvda namlashdir. Bu hodisa urug'larning unib chiqishini tezlashtiradi va dalada unib chiqishini oshiradi. Saytdan olingan material

Kislorod muhim rol o'ynaydi sanoat. Havoni kislorod bilan boyitish moddalarning oksidlanishi bilan bog'liq texnologik jarayonlarni tezlashtiradi. Ular issiqlik energiyasi va metallurgiyaning asosidir. Axir, quyma temirni po'latga aylantirish va rangli metall rudalarini qovurish kisloroddan foydalanmasdan amalga oshirilmaydi.

Kislorod ham yuqori haroratni olish uchun ishlatiladi. Buning uchun har xil yonuvchi gazlar (vodorod, asetilen, metan) maxsus yondirgichlarda yoqiladi.

Suyuq kislorodning ko'mir kukuni, yog'och uni yoki boshqa yonuvchan moddalar bilan aralashmasi oksiliquits deb ataladi. Ularning juda kuchli portlovchi xossalari portlatish ishlarida qo'llaniladi.

Suyuq kislorod raketa yoqilg'isi uchun samarali oksidlovchi hisoblanadi.

Biroq, kosmosni zabt etishga intilib, biz o'z sayyoramizning atmosferasini saqlab qolishni unutmasligimiz kerak. Biz yashil maydonlarga g'amxo'rlik qilishimiz kerak. Axir, o'simliklar kislorod ishlab chiqaradi va harorat o'zgarishini, shovqin darajasini va elektromagnit nurlanishni kamaytirishga yordam beradi.

Ushbu sahifada quyidagi mavzular bo'yicha materiallar mavjud:

• Mavzu bo'yicha qisqacha xabar: kislorodning asosiy funktsiyalari

• Kislorod qisqa xabar

• Kislorod va uning qo'llanilishi haqida konspekt

• Nima uchun kislorod inson amaliyotida ishlatiladi?

• Maktab dunyosi

Ushbu material bo'yicha savollar: