• Նշում - O (Թթվածին);
• Լատինական անուն - Oxigenium;
• Ժամանակաշրջան - II;
• Խումբ - 16 (VIa);
• Ատոմային զանգված - 15,9994;
• Ատոմային համարը - 8;
• Ատոմի շառավիղ = 60 pm;
• Կովալենտային շառավիղ = 73 pm;
• Էլեկտրոնների բաշխում - 1s 2 2s 2 2p 4;
• t հալեցում = -218,4°C;
• եռման կետ = -182,96 ° C;
• Էլեկտրոնեգատիվություն (ըստ Պաուլինգի / ըստ Ալպրեդի և Ռոխովի) = 3.44 / 3.50;
• Օքսիդացման վիճակը՝ +2; +1; 12 ; 0; - 13; - 12; - մեկ; -2;
• Խտություն (n.a.) \u003d 1,42897 գ / սմ 3;
• Մոլային ծավալը = 14,0 սմ 3 / մոլ:

Թթվածինը («առաջացնող թթուներ») հայտնաբերվել է 1774 թվականին Ջ.Պրիստլիի կողմից։ Սա ամենատարածվածն է քիմիական տարրԵրկրի վրա - թթվածնի զանգվածային բաժինը երկրի ընդերքըկազմում է 47,2%: Մթնոլորտային օդում թթվածնի տեսակարար կշիռը կազմում է 21%, ինչը կապված է կանաչ բույսերի ակտիվության հետ։

Թթվածինը շատ, ինչպես անօրգանական, այնպես էլ օրգանական միացությունների բաղադրիչ է: Թթվածինն անհրաժեշտ է բոլոր բարձր կազմակերպված կենդանի օրգանիզմների՝ մարդկանց, կենդանիների, թռչունների, ձկների կյանքի համար: Թթվածինը կազմում է կենդանիների և բույսերի հյուսվածքների զանգվածի 50-ից 85%-ը։

Հայտնի են թթվածնի երեք կայուն իզոտոպներ՝ 16 O, 17 O, 18 O։

Ազատ վիճակում թթվածինը գոյություն ունի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներով. O 2 - թթվածին; O 3 - օզոն:

Դ. Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը, կանգնած է «8» համարի վրա, վերաբերում է 16 (VIa) խմբին (Տե՛ս 16 (VIa) խմբի ատոմներ):

Բրինձ. Թթվածնի ատոմի կառուցվածքը.

Թթվածնի ատոմը պարունակում է 8 էլեկտրոն. 2 էլեկտրոն գտնվում է ներքին s ուղեծրում և ևս 6-ը՝ արտաքին էներգիայի մակարդակում. Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքը):

Արտաքին մակարդակի երկու չզույգված p-էլեկտրոնների շնորհիվ թթվածինը ձևավորում է երկու կովալենտ կապ՝ ընդունելով երկու էլեկտրոն և ցույց տալով օքսիդացման վիճակը -2 (H 2 O, CaO, H 2 SO 4):

Թթվածնային կապերով միացություններում O-O ատոմթթվածինը ցուցադրում է -1 օքսիդացման աստիճան (H 2 O 2):

Ավելի էլեկտրաբացասական ֆտորով թթվածինը տալիս է իր վալենտային էլեկտրոնները՝ ցուցադրելով +2 (OF 2) օքսիդացման վիճակ։

O2

Թթվածնի երկատոմային մոլեկուլը ձևավորվում է թթվածնի երկու ատոմների կրկնակի կապով: Այդ պատճառով նորմալ պայմաններում մոլեկուլային թթվածինը կայուն միացություն է։

Թթվածնի մոլեկուլի տարանջատման էներգիան մոտ 2 անգամ ավելի ցածր է, քան ազոտի մոլեկուլում (տես Կովալենտային կապի բազմապատկություն), հետևաբար, թթվածինն ունի ավելի բարձր ռեակտիվություն, քան ազոտը (բայց շատ ավելի քիչ, քան, օրինակ, ֆտորը):

Թթվածնի ռեակտիվությունը մեծանում է, երբ այն տաքանում է: Թթվածինը փոխազդում է բոլոր տարրերի հետ, բացառությամբ իներտ գազերի: Շնորհիվ իր բարձր էլեկտրաբացասականության (տես Ինչ է էլեկտրաբացասականությունը) մեջ քիմիական միացություններ(բացառությամբ ֆտորի), թթվածինը գործում է որպես -2 աստիճանով օքսիդացնող նյութ (միայն ֆտորն է օքսիդացնում թթվածինը` առաջացնելով թթվածնի դիֆտորիդ OF 2):

Թթվածնի գազի հատկությունները:

• անգույն, անհոտ և անհամ գազ;
• հեղուկ կամ պինդ ձևով թթվածինը կապույտ գույն ունի.
• Ջրում քիչ լուծվող. թթվածնի զանգվածային բաժինը 20°C-ում կազմում է 0,004%:

Թթվածնի քիմիական հատկությունները

Բոլոր ռեակցիաներում թթվածինը խաղում է օքսիդացնող նյութի դեր, որը միանում է բոլոր տարրերին (բացառությամբ հելիումի, արգոնի և նեոնի) ուղղակի փոխազդեցությամբ (բացառությամբ ֆտորի, քլորի, ոսկու և պլատինի մետաղների):

Մետաղների և ոչ մետաղների (պարզ նյութերի) հետ թթվածինը ձևավորում է օքսիդներ.

2Cu + O 2 = 2CuO 4Li + O 2 = 2Li 2 O 2Ca + O 2 = 2CaO S + O 2 = SO 2 C + O 2 = CO 2

Երբ նատրիումի և կալիումի ալկալային մետաղները օքսիդացվում են, առաջանում են պերօքսիդներ.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Թթվածնի հետ կապված գրեթե բոլոր ռեակցիաները էկզոթերմիկ են, բայց կան բացառություններ.

N 2 + O 2 ↔ 2NO-Q

Շատ նյութեր փոխազդում են թթվածնի հետ՝ ջերմություն և լույս արտազատելով, մի գործընթաց, որը կոչվում է այրվում է.

Այրման ռեակցիաներ.

• օդում ամոնիակի այրումը ջրի և ազոտի ձևավորմամբ՝ 4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O
• Ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացում՝ 4NH 3 + 5O 2 \u003d 2NO + 6H 2 O
• ջրածնի սուլֆիդի այրումը ավելցուկային թթվածնի մեջ՝ 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O
• թթվածնի պակասով ջրածնի սուլֆիդը դանդաղորեն օքսիդացվում է ազատ ծծմբի. 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O
• այրման օրգանական նյութերթթվածնի մեջ ջուր և ածխածնի երկօքսիդ առաջացնելու համար՝ CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O C 2 H 5 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
• Ազոտ պարունակող օրգանական նյութերի այրման ժամանակ, բացի ածխաթթու գազից և ջրից, ազատ է արձակվում ազատ ազոտ՝ 4CH 3 NH 5 + 9O 2 → 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O.

Շատ նյութեր (ալկոհոլներ, ալդեհիդներ, թթուներ) ստացվում են օրգանական նյութերի վերահսկվող օքսիդացման ռեակցիայից։ Բացի այդ, շատ բնական պրոցեսներ, ինչպիսիք են շնչառությունը կամ քայքայումը, ներհատուկ են օքսիդատիվ ռեակցիաներօրգանական նյութեր.

Թթվածնից նույնիսկ ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է օզոնը, որը կարող է օքսիդացնել կալիումի յոդիդը մինչև ազատ իոն - այս ռեակցիան օգտագործվում է օզոնի որակական և քանակական որոշման համար՝ O 3 + 2KI + H 2 O \u003d I 2 ↓ + 2KOH + O 2

Թթվածնի ստացում և օգտագործում

Թթվածինը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության և բժշկության մեջ.

• մետալուրգիայում թթվածինը օգտագործվում է պողպատի (չուգուն) ձուլման մեջ.
• քիմիական արդյունաբերության մեջ թթվածին անհրաժեշտ է թթուների (ծծմբային և ազոտական), մեթանոլի, ացետիլենի, ալդեհիդների արտադրության համար.
• Տիեզերական արդյունաբերության մեջ թթվածինը օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդիչ.
• բժշկության մեջ թթվածինը օգտագործվում է շնչառական ապարատում.
• Բնության մեջ թթվածինը չափազանց կարևոր դեր է խաղում. ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների օքսիդացման գործընթացում ազատվում է կենդանի օրգանիզմների համար անհրաժեշտ էներգիան:

Ինչպես կարելի է ստանալթթվածին:

• արդյունաբերականուղիներ:
  • օդի հեղուկացում՝ գազերի հեղուկ խառնուրդի հետագա տարանջատմամբ բաղադրիչների.
  • ջրի էլեկտրոլիզ.
    2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2:
• լաբորատորիամեթոդներ (աղերի տարրալուծում տաքացնելիս).
  • կալիումի պերմանգանատ.
    2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2;
  • Berthollet աղ.
    2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2.
• ալկալիական մետաղների նիտրատների ջերմային տարրալուծում.
  2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2
• ջրածնի պերօքսիդի կատալիտիկ տարրալուծում (MnO 2 կատալիզատոր).
  2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2;
• Ածխածնի երկօքսիդի պերօքսիդների փոխազդեցությունը ալկալային մետաղների պերօքսիդների հետ.
  2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2:

Հոդվածի բովանդակությունը

ԹԹՎԱԾԻՆ, O (թթվածին), տարրերի պարբերական համակարգի VIA ենթախմբի քիմիական տարր՝ O, S, Se, Te, Po, քալկոգենների ընտանիքի անդամ է։ Սա բնության մեջ ամենատարածված տարրն է, նրա պարունակությունը Երկրի մթնոլորտում կազմում է 21% (ծավալ), երկրի ընդերքում միացությունների տեսքով մոտ. 50% (քաշ) և հիդրոսֆերայում՝ 88,8% (քաշ):

Թթվածինն անհրաժեշտ է երկրի վրա կյանքի համար. կենդանիները և բույսերը թթվածին են սպառում շնչառության միջոցով, իսկ բույսերը թթվածին են թողարկում ֆոտոսինթեզի միջոցով: Կենդանի նյութը պարունակում է կապված թթվածին ոչ միայն մարմնի հեղուկներում (արյան բջիջներ և այլն), այլ նաև ածխաջրեր (շաքար, բջջանյութ, օսլա, գլիկոգեն), ճարպեր և սպիտակուցներ։ Կավերը, ապարները կազմված են սիլիկատներից և թթվածին պարունակող այլ անօրգանական միացություններից, ինչպիսիք են օքսիդները, հիդրօքսիդները, կարբոնատները, սուլֆատները և նիտրատները:

Պատմության տեղեկանք.

Թթվածնի մասին առաջին տեղեկությունները Եվրոպայում հայտնի են դարձել 8-րդ դարի չինական ձեռագրերից։ 16-րդ դարի սկզբին Լեոնարդո դա Վինչին հրապարակել է տվյալներ՝ կապված թթվածնի քիմիայի հետ՝ դեռ չիմանալով, որ թթվածինը տարր է։ Թթվածնի ավելացման ռեակցիաները նկարագրված են գիտական ​​աշխատություններ S. Gales (1731) եւ P. Bayen (1774): Առանձնահատուկ ուշադրության են արժանի Կ. Շեյլի 1771–1773 թթ.–ին մետաղների և ֆոսֆորի փոխազդեցության ուսումնասիրությունները թթվածնի հետ։ Ջ. Փրիսթլին զեկուցել է թթվածնի որպես տարր հայտնաբերելու մասին 1774 թվականին, մի քանի ամիս անց այն բանից հետո, երբ Բայենը հաղորդել է օդի ռեակցիաների մասին: Օքսիգենիում («թթվածին») անվանումը տրվել է այս տարրին Պրիստլիի կողմից դրա հայտնաբերումից անմիջապես հետո և ծագել է. Հունարեն բառեր, որը նշանակում է «թթու ծնունդ»; սա պայմանավորված է այն սխալ պատկերացմամբ, որ թթվածինը առկա է բոլոր թթուներում: Շնչառության և այրման գործընթացներում թթվածնի դերի բացատրությունը, սակայն, պատկանում է Ա.Լավուազիեին (1777 թ.)։

Ատոմի կառուցվածքը.

Թթվածնի ցանկացած բնական ատոմ միջուկում պարունակում է 8 պրոտոն, սակայն նեյտրոնների թիվը կարող է լինել 8, 9 կամ 10: Թթվածնի երեք իզոտոպներից ամենատարածվածը (99,76%) 16 8 O-ն է (8 պրոտոն և 8 նեյտրոն): Մեկ այլ իզոտոպի՝ 18 8 O-ի (8 պրոտոն և 10 նեյտրոն) պարունակությունը կազմում է ընդամենը 0,2%: Այս իզոտոպն օգտագործվում է որպես պիտակ կամ որոշ մոլեկուլների նույնականացման, ինչպես նաև կենսաքիմիական և բժշկաքիմիական հետազոտությունների համար (ոչ ռադիոակտիվ հետքերի ուսումնասիրության մեթոդ)։ Թթվածնի երրորդ ոչ ռադիոակտիվ իզոտոպը 17 8 O (0,04%) պարունակում է 9 նեյտրոն և ունի 17 զանգվածային թիվ: Այն բանից հետո, երբ 12 6 C ածխածնի իզոտոպի զանգվածը ընդունվեց Միջազգային հանձնաժողովի կողմից ստանդարտ ատոմային զանգվածի համար 1961 թվականին, կշռված միջին ատոմային զանգվածթթվածինը հավասարվեց 15,9994-ի։ Մինչև 1961 թվականը քիմիկոսները ատոմային զանգվածի ստանդարտ միավոր էին համարում թթվածնի ատոմային զանգվածը, որը ենթադրվում էր 16000 թթվածնի երեք բնական իզոտոպների խառնուրդի համար։ Ֆիզիկոսները որպես ատոմային զանգվածի ստանդարտ միավոր վերցրել են 16 8 O թթվածնի իզոտոպի զանգվածային թիվը, հետևաբար, ըստ ֆիզիկական սանդղակի, թթվածնի միջին ատոմային զանգվածը կազմել է 16,0044։

Թթվածնի ատոմում կա 8 էլեկտրոն՝ 2 էլեկտրոն ներքին մակարդակում և 6 էլեկտրոն՝ արտաքին։ Հետևաբար, քիմիական ռեակցիաներում թթվածինը կարող է դոնորներից ընդունել մինչև երկու էլեկտրոն՝ իր արտաքին թաղանթը լրացնելով մինչև 8 էլեկտրոն և ձևավորելով ավելորդ բացասական լիցք։

Մոլեկուլային թթվածին.

Ինչպես շատ այլ տարրեր, որոնց ատոմներին պակասում է 1–2 էլեկտրոն՝ 8 էլեկտրոնի արտաքին թաղանթն ավարտելու համար, թթվածինը ձևավորում է երկատոմային մոլեկուլ։ Այս պրոցեսն ազատում է մեծ քանակությամբ էներգիա (~490 կՋ/մոլ) և, համապատասխանաբար, նույն քանակությամբ էներգիա պետք է ծախսվի ատոմների մեջ մոլեկուլների տարանջատման հակառակ գործընթացի համար։ O–O կապի ուժն այնքան բարձր է, որ 2300°C ջերմաստիճանում թթվածնի մոլեկուլների միայն 1%-ն է տարանջատվում ատոմների։ (Հատկանշական է, որ N 2 ազոտի մոլեկուլի առաջացման ժամանակ N–N կապի ուժգնությունն էլ ավելի մեծ է՝ ~710 կՋ/մոլ։

Էլեկտրոնային կառուցվածք.

Թթվածնի մոլեկուլի էլեկտրոնային կառուցվածքում, ինչպես և կարելի էր ակնկալել, էլեկտրոնների բաշխումը օկտետով յուրաքանչյուր ատոմի շուրջ չի իրականացվում, բայց կան չզույգված էլեկտրոններ, և թթվածինը ցուցադրում է նման կառուցվածքին բնորոշ հատկություններ (օրինակ, այն փոխազդում է. մագնիսական դաշտը, լինելով պարամագնիս):

Ռեակցիաներ.

Համապատասխան պայմաններում մոլեկուլային թթվածինը փոխազդում է գրեթե ցանկացած տարրի հետ, բացի ազնիվ գազերից։ Այնուամենայնիվ, սենյակային պայմաններում միայն ամենաակտիվ տարրերն են բավականին արագ արձագանքում թթվածնի հետ: Հավանական է, որ ռեակցիաների մեծամասնությունը տեղի է ունենում միայն թթվածնի ատոմների տարանջատումից հետո, և դիսոցումը տեղի է ունենում միայն շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Այնուամենայնիվ, կատալիզատորները կամ այլ նյութեր արձագանքող համակարգում կարող են նպաստել O 2-ի տարանջատմանը: Հայտնի է, որ ալկալային (Li, Na, K) և հողալկալիական (Ca, Sr, Ba) մետաղները փոխազդում են մոլեկուլային թթվածնի հետ՝ առաջացնելով պերօքսիդներ.

Անդորրագիր և դիմում.

Մթնոլորտում ազատ թթվածնի առկայության պատճառով, առավել արդյունավետ մեթոդդրա արդյունահանումը օդի հեղուկացումն է, որից հեռացվում են կեղտերը, CO 2 , փոշին և այլն։ քիմիական և ֆիզիկական մեթոդներ. Ցիկլային գործընթացը ներառում է սեղմում, սառեցում և ընդլայնում, ինչը հանգեցնում է օդի հեղուկացման: Ջերմաստիճանի դանդաղ աճով (կոտորակային թորում) հեղուկ օդը գոլորշիացնում է սկզբում ազնիվ գազերը (ամենադժվարը հեղուկացվում են), ապա ազոտը, և մնում է հեղուկ թթվածինը։ Արդյունքում հեղուկ թթվածինը պարունակում է ազնիվ գազերի հետքեր և ազոտի համեմատաբար բարձր տոկոս։ Բազմաթիվ ծրագրերի համար այս կեղտերը չեն խանգարում: Այնուամենայնիվ, բարձր մաքրության թթվածին ստանալու համար թորման գործընթացը պետք է կրկնվի: Թթվածինը պահվում է տանկերում և բալոններում։ Այն մեծ քանակությամբ օգտագործվում է որպես կերոսինի և այլ վառելիքի օքսիդիչ հրթիռների և տիեզերանավերի համար: Պողպատի արդյունաբերությունը օգտագործում է թթվածնային գազ՝ երկաթը Բեսեմերի պրոցեսի միջոցով փչելու համար՝ C, S և P կեղտերը արագ և արդյունավետ հեռացնելու համար: Թթվածնային պայթյունը պողպատ է արտադրում ավելի արագ և ավելի լավ, քան օդային պայթյունը: Թթվածինն օգտագործվում է նաև մետաղների եռակցման և կտրման համար (օքսի–ացետիլենային բոց)։ Թթվածինն օգտագործվում է նաև բժշկության մեջ, օրինակ՝ շնչառության դժվարությամբ հիվանդների շնչառական միջավայրը հարստացնելու համար։ Թթվածին կարելի է ստանալ տարբեր քիմիական մեթոդներով, իսկ դրանցից մի քանիսը օգտագործվում են լաբորատոր պրակտիկայում փոքր քանակությամբ մաքուր թթվածին ստանալու համար։

Էլեկտրոլիզ.

Թթվածին ստանալու մեթոդներից է NaOH կամ H 2 SO 4 փոքր հավելումներ պարունակող ջրի էլեկտրոլիզը որպես կատալիզատոր՝ 2H 2 O ® 2H 2 + O 2։ Այս դեպքում առաջանում են ջրածնի փոքր կեղտեր։ Լիցքաթափման սարքի օգնությամբ ջրածնի հետքերը ներս են մտնում գազի խառնուրդկրկին վերածվում է ջրի, որի գոլորշիները հեռացվում են սառեցման կամ կլանման միջոցով։

Ջերմային դիսոցացիա.

Թթվածին ստանալու կարևոր լաբորատոր մեթոդ, որն առաջարկել է Ջ. Փրիսթլին, օքսիդների ջերմային տարրալուծումն է։ ծանր մետաղներ 2HgO ® 2Hg + O 2: Դրա համար Փրիսթլին արևի ճառագայթները կենտրոնացրեց սնդիկի օքսիդի փոշու վրա: Հայտնի լաբորատոր մեթոդ է նաև օքսոսաղերի ջերմային տարանջատումը, օրինակ՝ կալիումի քլորատը կատալիզատորի՝ մանգանի երկօքսիդի առկայությամբ.

Մանգանի երկօքսիդը, որը փոքր քանակությամբ ավելացվում է նախքան կալցինացումը, հնարավորություն է տալիս պահպանել անհրաժեշտ ջերմաստիճանը և տարանջատման արագությունը, իսկ MnO 2-ը ինքնին չի փոխվում գործընթացի ընթացքում:

Օգտագործվում են նաև նիտրատների ջերմային տարրալուծման մեթոդներ.

ինչպես նաև որոշ ակտիվ մետաղների պերօքսիդներ, օրինակ.

2BaO 2 ® 2BaO + O 2

Վերջին մեթոդը ժամանակին լայնորեն օգտագործվում էր մթնոլորտից թթվածին հանելու համար և բաղկացած էր օդում BaO-ի տաքացումից մինչև BaO 2-ի առաջացումը, որին հաջորդում էր պերօքսիդի ջերմային տարրալուծումը: Ջերմային տարրալուծման մեթոդը պահպանում է իր նշանակությունը ջրածնի պերօքսիդի արտադրության համար։

ԹԹՎԱԾՆԻ ՈՐՈՇ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ
ատոմային համարը	8
Ատոմային զանգված	15,9994
Հալման կետ, °С	–218,4
Եռման կետ, °C	–183,0
Խտություն
պինդ, գ/սմ 3 (ժամ տ pl)	1,27
հեղուկ գ / սմ 3 (ժամ տկիպ)	1,14
գազային, գ / դմ 3 (0 ° C-ում)	1,429
օդի համեմատ	1,105
կրիտիկական ա, գ/սմ 3	0,430
Կրիտիկական ջերմաստիճան a, °C	–118,8
Կրիտիկական ճնշում ա, ատմ	49,7
Լուծելիություն, սմ 3 /100 մլ լուծիչ
ջրի մեջ (0°C)	4,89
ջրի մեջ (100°C)	1,7
ալկոհոլի մեջ (25°C)	2,78
Շառավիղ, Å	0,74
կովալենտ	0,66
իոնային (O 2–)	1,40
Իոնացման ներուժը, Վ
առաջինը	13,614
երկրորդ	35,146
Էլեկտրբացասականություն (F=4)	3,5
ա Այն ջերմաստիճանը և ճնշումը, որի դեպքում գազի և հեղուկի խտությունը նույնն է։

ֆիզիկական հատկություններ.

Թթվածինը նորմալ պայմաններում անգույն, անհոտ և անհամ գազ է։ Հեղուկ թթվածինն ունի գունատ կապույտ գույն։ Պինդ թթվածինը գոյություն ունի առնվազն երեք բյուրեղային փոփոխություններով: Գազային թթվածինը լուծելի է ջրում և, հավանաբար, առաջացնում է անկայուն միացություններ, ինչպիսիք են O 2 H H 2 O, և հնարավոր է O 2 H 2H 2 O:

Քիմիական հատկություններ.

Ինչպես արդեն նշվեց, թթվածնի քիմիական ակտիվությունը որոշվում է O ատոմների մեջ տարանջատվելու ունակությամբ, որոնք բարձր ռեակտիվ են: Միայն ամենաշատը ակտիվ մետաղներիսկ միներալները ցածր ջերմաստիճաններում բարձր արագությամբ արձագանքում են O 2-ի հետ: Ամենաակտիվ ալկալիները (IA ենթախմբեր) և որոշ հողալկալիական (IIA ենթախմբեր) մետաղները կազմում են պերօքսիդներ, ինչպիսիք են NaO 2 և BaO 2-ը O 2-ով: Այլ տարրեր և միացություններ փոխազդում են միայն դիսոցման արտադրյալի O 2-ի հետ: Հարմար պայմաններում բոլոր տարրերը, բացառությամբ ազնիվ գազերի և մետաղների Pt, Ag, Au, փոխազդում են թթվածնի հետ։ Այս մետաղները նույնպես առաջացնում են օքսիդներ, բայց հատուկ պայմաններում։

Թթվածնի էլեկտրոնային կառուցվածքը (1s 2 2s 2 2p 4) այնպիսին է, որ O ատոմն ընդունում է երկու էլեկտրոն դեպի արտաքին մակարդակ՝ ձևավորելով կայուն արտաքին էլեկտրոնային թաղանթ՝ ձևավորելով O 2– իոն։ Ալկալիական մետաղների օքսիդներում այն ​​առաջանում է գերակշռող իոնային կապ. Կարելի է ենթադրել, որ այս մետաղների էլեկտրոնները գրեթե ամբողջությամբ ձգվում են դեպի թթվածին: Պակաս ակտիվ մետաղների և ոչ մետաղների օքսիդներում էլեկտրոնների անցումը թերի է, և թթվածնի վրա բացասական լիցքի խտությունը ավելի քիչ է արտահայտված, ուստի կապը պակաս իոնային է կամ ավելի կովալենտ:

Մետաղների թթվածնով օքսիդացման ժամանակ արտազատվում է ջերմություն, որի մեծությունը փոխկապակցված է M–O կապի ուժի հետ։ Որոշ ոչ մետաղների օքսիդացման ժամանակ ջերմություն է ներծծվում, ինչը ցույց է տալիս թթվածնի հետ նրանց ավելի թույլ կապերը։ Նման օքսիդները ջերմային առումով անկայուն են (կամ ավելի քիչ կայուն, քան իոնային կապակցված օքսիդները) և հաճախ բարձր ռեակտիվ են։ Աղյուսակը համեմատության համար ցույց է տալիս առավել բնորոշ մետաղների, անցումային մետաղների և ոչ մետաղների, A- և B ենթախմբերի տարրերի օքսիդների ձևավորման էթալպիաների արժեքները (մինուս նշանը նշանակում է ջերմության արտազատում):

Օքսիդների հատկությունների մասին կարելի է մի քանի ընդհանուր եզրակացություններ անել.

1. Ալկալիական մետաղների օքսիդների հալման կետերը մեծանալով նվազում են ատոմային շառավիղըմետաղական; Այսպիսով, տ pl (Cs 2 O) t pl (Na 2 O): Իոնային կապով գերակշռող օքսիդներն ունեն ավելի բարձր հալման կետեր, քան կովալենտային օքսիդների հալման կետերը. տ pl (Na 2 O) > տ pl (SO 2):

2. Ռեակտիվ մետաղների օքսիդները (IA–IIIA ենթախմբեր) ջերմային առումով ավելի կայուն են, քան անցումային մետաղների և ոչ մետաղների օքսիդները։ Ծանր մետաղների օքսիդները, որոնք գտնվում են ամենաբարձր օքսիդացման վիճակում, ջերմային տարանջատման ժամանակ առաջացնում են օքսիդներ ավելի ցածր օքսիդացման վիճակներով (օրինակ՝ 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0.5O 2 ® 2Hg 0 + O 2): Նման օքսիդները բարձր օքսիդացման վիճակներում կարող են լավ օքսիդիչներ լինել:

3. Ամենաակտիվ մետաղները բարձր ջերմաստիճաններում փոխազդում են մոլեկուլային թթվածնի հետ՝ առաջացնելով պերօքսիդներ.

Sr + O 2 ® SrO 2.

4. Ակտիվ մետաղների օքսիդները առաջացնում են անգույն լուծույթներ, մինչդեռ անցումային մետաղների մեծ մասի օքսիդները գունավոր են և գործնականում անլուծելի: Մետաղների օքսիդների ջրային լուծույթները դրսևորում են հիմնական հատկություններ և հանդիսանում են OH խմբեր պարունակող հիդրօքսիդներ, մինչդեռ ոչ մետաղական օքսիդները ջրային լուծույթներում կազմում են H + իոն պարունակող թթուներ։

5. A ենթախմբերի մետաղները և ոչ մետաղները կազմում են խմբի թվին համապատասխան օքսիդացման աստիճանով օքսիդներ, օրինակ՝ Na, Be և B ձևավորում են Na 1 2 O, Be II O և B 2 III O 3, իսկ ոչ. մետաղներ IVA-VIIA ենթախմբերի C, N, S, Cl ձևը C IV O 2, N V 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7: Տարրի խմբի համարը փոխկապակցված է միայն առավելագույն օքսիդացման վիճակի հետ, քանի որ հնարավոր են նաև տարրերի ավելի ցածր օքսիդացման աստիճաններով օքսիդներ: Միացությունների այրման գործընթացներում օքսիդները բնորոշ արտադրանք են, օրինակ.

2H 2 S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O

Ածխածին պարունակող նյութերը և ածխաջրածինները օքսիդացվում են (այրվում) մինչև CO 2 և H 2 O, երբ մի փոքր տաքացվում են: Նման նյութերի օրինակներ են վառելանյութերը՝ փայտը, նավթը, սպիրտները (ինչպես նաև ածխածինը` ածուխը, կոքսը և փայտածուխը): Այրման գործընթացից ստացվող ջերմությունն օգտագործվում է գոլորշու (այնուհետև էլեկտրաէներգիայի կամ էլեկտրակայաններ) արտադրության համար, ինչպես նաև տների ջեռուցման համար: Տիպիկ հավասարումներայրման գործընթացների համար հետևյալն են.

ա) փայտ (ցելյուլոզ).

(C6H10O5) n + 6n O 2 ® 6 n CO2+5 n H 2 O + ջերմային էներգիա

բ) նավթ կամ գազ (բենզին C 8 H 18 կամ բնական գազ CH 4).

2C 8 H 18 + 25O 2 ® 16CO 2 + 18H 2 O + ջերմային էներգիա

CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O + ջերմային էներգիա

C 2 H 5 OH + 3O 2 ® 2CO 2 + 3H 2 O + ջերմային էներգիա

դ) ածխածին (քար կամ փայտածուխ, կոքս).

2C + O 2 ® 2CO + ջերմային էներգիա

2CO + O 2 ® 2CO 2 + ջերմային էներգիա

Այրման ենթակա են նաև մի շարք C-, H-, N-, O պարունակող միացություններ, որոնք ունեն էներգիայի մեծ պաշար: Օքսիդացման համար թթվածինը կարող է օգտագործվել ոչ միայն մթնոլորտից (ինչպես նախորդ ռեակցիաներում), այլև հենց նյութից: Ռեակցիան սկսելու համար բավարար է ռեակցիայի մի փոքր ակտիվացում, ինչպիսին է հարվածը կամ ցնցումը: Այս ռեակցիաներում օքսիդները նույնպես այրման արտադրանք են, բայց դրանք բոլորը գազային են և արագորեն ընդլայնվում են գործընթացի վերջնական բարձր ջերմաստիճանում: Հետեւաբար, նման նյութերը պայթուցիկ են: Պայթուցիկ նյութերի օրինակներ են տրինիտրոգլիցերինը (կամ նիտրոգլիցերինը) C 3 H 5 (NO 3) 3 և տրինիտրոտոլուենը (կամ TNT) C 7 H 5 (NO 2) 3:

Մետաղների կամ ոչ մետաղների օքսիդները տարրի օքսիդացման ամենացածր աստիճանով փոխազդում են թթվածնի հետ՝ առաջացնելով օքսիդներ բարձր աստիճաններԱյս տարրի օքսիդացում.

Հանքաքարերից ստացված կամ սինթեզված բնական օքսիդները ծառայում են որպես հումք շատ կարևոր մետաղների արտադրության համար, օրինակ՝ երկաթ Fe 2 O 3 (հեմատիտ) և Fe 3 O 4 (մագնետիտ), ալյումին Al 2 O 3 (կավահող) ), մագնեզիում MgO-ից (մագնեզիա)։ Թեթև մետաղների օքսիդներն օգտագործվում են քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ ալկալիներ կամ հիմքեր արտադրելու համար։ Կալիումի պերօքսիդ KO 2-ը անսովոր կիրառություն է գտնում, քանի որ խոնավության առկայության և դրա հետ ռեակցիայի արդյունքում այն ​​արտազատում է թթվածին։ Հետևաբար, KO 2-ն օգտագործվում է ռեսպիրատորներում՝ թթվածին արտադրելու համար: Արտաշնչված օդից խոնավությունը շնչառական սարքում թթվածին է թողնում, իսկ KOH-ը կլանում է CO 2-ը: CaO օքսիդի և կալցիումի հիդրօքսիդի Ca(OH) 2 արտադրությունը լայնածավալ արտադրություն է կերամիկայի և ցեմենտի տեխնոլոգիայում:

Ջուր (ջրածնի օքսիդ):

H 2 O ջրի կարևորությունը ինչպես լաբորատոր պրակտիկայում քիմիական ռեակցիաների, այնպես էլ կենսագործունեության գործընթացներում պահանջում է հատուկ ուշադրություն այս նյութի նկատմամբ ՋՈՒՐ, Սառույց և գոլորշի): Ինչպես արդեն նշվեց, թթվածնի և ջրածնի անմիջական փոխազդեցության դեպքում, օրինակ, տեղի է ունենում կայծի արտանետում, պայթյուն և ջրի առաջացում՝ 143 կՋ/(մոլ H 2 O) արտազատմամբ։

Ջրի մոլեկուլն ունի գրեթե քառանիստ կառուցվածք, H–O–H անկյունը 104° 30° է։ Մոլեկուլում կապերը մասամբ իոնային են (30%) և մասամբ կովալենտային՝ թթվածնի համար բացասական լիցքի բարձր խտությամբ և, համապատասխանաբար, ջրածնի դրական լիցքերով.

H–O կապերի բարձր ամրության պատճառով ջրածինը գրեթե չի բաժանվում թթվածնից, և ջուրը շատ թույլ թթվային հատկություններ է ցուցադրում։ Ջրի շատ հատկություններ որոշվում են լիցքերի բաշխմամբ։ Օրինակ՝ ջրի մոլեկուլը մետաղական իոնով հիդրատ է ձևավորում.

Ջուրը ընդունում է մեկ էլեկտրոնային զույգ, որը կարող է լինել H +:

Օքսոանիոններ և օքսոկացիաներ

- թթվածին պարունակող մասնիկներ, որոնք ունեն մնացորդային բացասական (օքսոանիոններ) կամ մնացորդային դրական (օքսոկացիաներ): O 2– իոնն ունի բարձր մերձեցում (բարձր ռեակտիվություն) դրական լիցքավորված մասնիկներին, ինչպիսիք են H +-ը: Կայուն օքսոանիոնների ամենապարզ ներկայացուցիչը հիդրօքսիդ իոն OH-ն է: Դրանով է բացատրվում լիցքի բարձր խտությամբ ատոմների անկայունությունը և դրանց մասնակի կայունացումը՝ դրական լիցք ունեցող մասնիկի ավելացման արդյունքում։ Հետևաբար, երբ ակտիվ մետաղը (կամ դրա օքսիդը) գործում է ջրի վրա, ձևավորվում է OH, այլ ոչ O 2–:

2Na + 2H 2 O ® 2Na + + 2OH - + H 2

Na 2 O + H 2 O ® 2Na + + 2OH -

Ավելի բարդ օքսոանիոններ ձևավորվում են թթվածնից մետաղական իոնով կամ ոչ մետաղական մասնիկով, որն ունի մեծ դրական լիցք, ինչը հանգեցնում է ցածր լիցքավորված մասնիկի, որն ավելի կայուն է, օրինակ.

°C առաջանում է մուգ մանուշակագույն պինդ զանգված։ Հեղուկ օզոնը մի փոքր լուծվում է հեղուկ թթվածնում, իսկ 49 սմ 3 O 3-ը լուծվում է 100 գ ջրի մեջ 0 ° C ջերմաստիճանում: Քիմիական հատկություններով օզոնը շատ ավելի ակտիվ է, քան թթվածինը, իսկ օքսիդացնող հատկություններով զիջում է միայն O, F 2-ին և OF 2-ին (թթվածնի դիֆտորիդ): Սովորական օքսիդացումից առաջանում է օքսիդ և մոլեկուլային թթվածին O2: Հատուկ պայմաններում օզոնի ազդեցության տակ ակտիվ մետաղների վրա առաջանում են K + O 3 բաղադրության օզոնիդներ: Օզոնը ստացվում է արդյունաբերության մեջ հատուկ նպատակներով, լավ ախտահանիչ է և օգտագործվում է ջուրը մաքրելու և որպես սպիտակեցնող միջոց, բարելավում է մթնոլորտի վիճակը փակ համակարգերում, ախտահանում է առարկաները և սնունդը, արագացնում է հացահատիկի և մրգերի հասունացումը։ AT քիմիական լաբորատորիահաճախ օգտագործում են օզոնիզատոր որոշ մեթոդների համար անհրաժեշտ օզոն արտադրելու համար քիմիական վերլուծությունև սինթեզ։ Կաուչուկը հեշտությամբ քայքայվում է նույնիսկ օզոնի ցածր կոնցենտրացիաների ազդեցության տակ։ Որոշ արդյունաբերական քաղաքներում օդում օզոնի զգալի կոնցենտրացիան հանգեցնում է ռետինե արտադրանքի արագ քայքայման, եթե դրանք պաշտպանված չեն հակաօքսիդանտներով: Օզոնը շատ թունավոր է: Օդի շարունակական շնչառությունը նույնիսկ օզոնի շատ ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում առաջացնում է գլխացավ, սրտխառնոց և այլ տհաճ պայմաններ.

Թթվածին ՕԱյն ունի ատոմային համարը 8, որը գտնվում է հիմնական ենթախմբում (ա ենթախումբ) VIխումբը երկրորդ շրջանում։ Թթվածնի ատոմներում վալենտային էլեկտրոնները գտնվում են էներգիայի 2-րդ մակարդակում, որն ունի միայն ս- և էջ- ուղեծրեր. Սա բացառում է O ատոմների անցման հնարավորությունը գրգռված վիճակի, հետևաբար բոլոր միացություններում թթվածինը ցույց է տալիս հաստատուն վալենտություն, որը հավասար է II-ին: Ունենալով բարձր էլեկտրաբացասականություն՝ թթվածնի ատոմները միշտ բացասական լիցքավորված են միացություններում (s.o. = -2 կամ -1): Բացառություն են կազմում OF 2 և O 2 F 2 ֆտորիդները:

Թթվածնի համար հայտնի են օքսիդացման վիճակները -2, -1, +1, +2

Տարրի ընդհանուր բնութագրերը

Թթվածինը Երկրի վրա ամենաառատ տարրն է, որը կազմում է երկրակեղևի ընդհանուր զանգվածի կեսից մի փոքր պակաս՝ 49%-ը: Բնական թթվածինը բաղկացած է 3 կայուն իզոտոպներից՝ 16 O, 17 O և 18 O (գերակշռում է 16 O): Թթվածինը մթնոլորտի մի մասն է (20,9% ծավալով, 23,2% զանգվածով), ջուր և ավելի քան 1400 օգտակար հանածոներ՝ սիլիցիում, սիլիկատներ և ալյումինոսիլիկատներ, մարմարներ, բազալտներ, հեմատիտ և այլ հանքանյութեր և ժայռեր. Թթվածինը կազմում է բույսերի և կենդանիների հյուսվածքների զանգվածի 50-85%-ը, քանի որ այն պարունակում է կենդանի օրգանիզմներ կազմող սպիտակուցներ, ճարպեր և ածխաջրեր։ Հայտնի է թթվածնի դերը շնչառության և օքսիդացման գործընթացներում։

Թթվածինը համեմատաբար քիչ է լուծվում ջրի մեջ՝ 5 ծավալ 100 ծավալ ջրի մեջ։ Այնուամենայնիվ, եթե ջրի մեջ լուծված ամբողջ թթվածինը անցներ մթնոլորտ, ապա այն կզբաղեցներ հսկայական ծավալ՝ 10 միլիոն կմ 3 (n.c.): Սա հավասար է մթնոլորտի ամբողջ թթվածնի մոտավորապես 1%-ին: Կրթություն երկրի վրա թթվածնի մթնոլորտֆոտոսինթեզի գործընթացի շնորհիվ:

Հայտնաբերել են շվեդ Կ. Շելեն ( 1771 - 1772 ) և անգլիացի Ջ. Պրիստլին ( 1774 )։ Առաջինում օգտագործվում էր սելիտրա տաքացում, երկրորդում՝ սնդիկի օքսիդ (+2): Անունը տվել է Ա.Լավուազյեն («oxygenium»՝ «թթուներ ծնող»)։

Ազատ ձևով այն գոյություն ունի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներով՝ «սովորական» թթվածին O 2 և օզոն O 3:

Օզոնի մոլեկուլի կառուցվածքը

3O 2 \u003d 2O 3 - 285 կՋ
Օզոնը ստրատոսֆերայում կազմում է բարակ շերտ, որը կլանում է կենսաբանական վնասակար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման մեծ մասը:
Պահպանման ընթացքում օզոնը ինքնաբերաբար վերածվում է թթվածնի: Քիմիական առումով թթվածինը O 2-ն ավելի քիչ ակտիվ է, քան օզոնը: Թթվածնի էլեկտրաբացասականությունը 3,5 է։

Թթվածնի ֆիզիկական հատկությունները

O 2 - անգույն, անհոտ և անհամ գազ, մ.պ. –218,7 °С, բ.պ. -182,96 °C, պարամագնիսական։

Հեղուկ O 2 կապույտ, ամուր - կապույտ գույնի. O 2-ը լուծելի է ջրում (ավելի լավ, քան ազոտը և ջրածինը):

Թթվածին ստանալը

1. արդյունաբերական ճանապարհ- հեղուկ օդի թորում և ջրի էլեկտրոլիզ.

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. Լաբորատորիայում թթվածինը արտադրվում է.
1.Ալկալային էլեկտրոլիզ ջրային լուծույթներկամ թթվածին պարունակող աղերի ջրային լուծույթներ (Na 2 SO 4 և այլն)

2. Ջերմային տարրալուծումկալիումի պերմանգանատ KMnO 4:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2,

Berthollet աղ KClO 3:
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (MnO 2 կատալիզատոր)

Մանգանի օքսիդ (+4) MnO 2:
4MnO 2 \u003d 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C),

3MnO 2 \u003d 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 o C),

Բարիումի պերօքսիդ BaO 2:
2BaO 2 \u003d 2BaO + O 2

3. Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծում.
2H 2 O 2 \u003d H 2 O + O 2 (MnO 2 կատալիզատոր)

4. Նիտրատների տարրալուծում.
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

Վրա տիեզերանավերև սուզանավերը, թթվածինը ստացվում է K 2 O 2 և K 2 O 4 խառնուրդից.
2K 2 O 4 + 2H 2 O \u003d 4KOH + 3O 2
4KOH + 2CO 2 \u003d 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

Ընդամենը:
2K 2 O 4 + 2CO 2 \u003d 2K 2 CO 3 + 3O 2

Երբ օգտագործվում է K 2 O 2, ընդհանուր ռեակցիան այսպիսին է թվում.
2K 2 O 2 + 2CO 2 \u003d 2K 2 CO 3 + O 2

Եթե ​​խառնեք K 2 O 2-ը և K 2 O 4-ը հավասար մոլային (այսինքն՝ հավասարմոլային) քանակությամբ, ապա կլանված CO 2-ի 1 մոլից մեկ մոլ O 2 կթողարկվի:

Թթվածնի քիմիական հատկությունները

Թթվածինը աջակցում է այրմանը: Այրվել - բ նյութի օքսիդացման արագ գործընթաց, որն ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության և լույսի արտազատմամբ։ Ապացուցելու համար, որ կոլբը պարունակում է թթվածին, այլ ոչ թե ինչ-որ այլ գազ, անհրաժեշտ է շղարշի մեջ իջեցնել մխացող բեկորը: Թթվածնի մեջ մխացող բեկորը վառ բռնկվում է: Այրում տարբեր նյութերօդում ռեդոքս գործընթաց է, որի ժամանակ թթվածինը օքսիդացնող նյութ է: Օքսիդացնող նյութերն այն նյութերն են, որոնք «խլում» են էլեկտրոնները վերականգնող նյութերից։ Լավները օքսիդացնող հատկություններթթվածինը կարելի է հեշտությամբ բացատրել նրա արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքով:

Թթվածնի վալենտային թաղանթը գտնվում է 2-րդ մակարդակում՝ համեմատաբար մոտ միջուկին: Հետևաբար, միջուկը էլեկտրոններ է ձգում դեպի իրեն։ Թթվածնի վալենտային շերտի վրա 2s 2 2p 4կա 6 էլեկտրոն։ Հետևաբար, օկտետից առաջ երկու էլեկտրոն բացակայում է, որոնց հետ թթվածինը ձգտում է ընդունել էլեկտրոնային թաղանթներայլ տարրեր՝ դրանց հետ ռեակցիաների մեջ մտնելով որպես օքսիդացնող նյութ։

Թթվածինն ունի երկրորդ (ֆտորից հետո) էլեկտրաբացասականությունը Պաուլինգի սանդղակի վրա։ Հետևաբար, այլ տարրերի հետ իր միացությունների ճնշող մեծամասնության մեջ թթվածինը ունի բացասականօքսիդացման աստիճանը. Թթվածնից ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է միայն նրա հարևանն այդ ժամանակահատվածում՝ ֆտորինը: Հետևաբար, թթվածնի միացությունները ֆտորով միակն են, որտեղ թթվածինը դրական օքսիդացման վիճակ ունի:

Այսպիսով, թթվածինը երկրորդ ամենահզոր օքսիդացնող նյութն է բոլոր տարրերի մեջ: Պարբերական համակարգ. Դրա կարևորագույն քիմիական հատկությունների մեծ մասը կապված է դրա հետ:
Բոլոր տարրերը փոխազդում են թթվածնի հետ, բացառությամբ Au-ի, Pt-ի, He-ի, Ne-ի և Ar-ի; բոլոր ռեակցիաներում (բացառությամբ ֆտորի հետ փոխազդեցության) թթվածինը օքսիդացնող նյութ է:

Թթվածինը հեշտությամբ փոխազդում է ալկալային և հողալկալիական մետաղների հետ.

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

Նուրբ երկաթի փոշին (այսպես կոչված, պիրոֆորային երկաթը) ինքնաբերաբար բռնկվում է օդում՝ առաջացնելով Fe 2 O 3, իսկ պողպատե մետաղալարն այրվում է թթվածնի մեջ, եթե այն նախապես տաքացվի.

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

Ոչ մետաղների հետ (ծծումբ, գրաֆիտ, ջրածին, ֆոսֆոր և այլն) թթվածինը տաքացնելիս արձագանքում է.

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 և այլն:

Թթվածին O 2-ի հետ կապված գրեթե բոլոր ռեակցիաները էկզոթերմիկ են, հազվադեպ բացառություններով, օրինակ.

N 2 + O 2 → 2NO-Q

Այս ռեակցիան տեղի է ունենում 1200 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում կամ էլեկտրական լիցքաթափման ժամանակ։

Թթվածինն ունակ է օքսիդացնել բարդ նյութերը, օրինակ.

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (ավելորդ թթվածին),

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (թթվածնի պակաս),

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

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Pt կատալիզատորի առկայության դեպքում),

CH 4 (մեթան) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O,

4FeS 2 (պիրիտ) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2:

Հայտնի են երկօքսիգենիլային O 2 + կատիոն պարունակող միացություններ, օրինակ՝ O 2 + - (այս միացության հաջող սինթեզը դրդեց Ն. Բարթլետին փորձել ստանալ իներտ գազերի միացություններ)։

Օզոն

Օզոնը քիմիապես ավելի ակտիվ է, քան O 2 թթվածինը: Այսպիսով, օզոնը օքսիդացնում է յոդ - իոններ I - Kl-ի լուծույթում.

O 3 + 2Kl + H 2 O \u003d I 2 + O 2 + 2KOH

Օզոնը շատ թունավոր է, նրա թունավոր հատկություններն ավելի ուժեղ են, քան, օրինակ, ջրածնի սուլֆիդը։ Այնուամենայնիվ, բնության մեջ մթնոլորտի բարձր շերտերում պարունակվող օզոնը հանդես է գալիս որպես Երկրի վրա ողջ կյանքի պաշտպանիչ արևի վնասակար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից: Նիհար օզոնի շերտկլանում է այս ճառագայթումը, և այն չի հասնում Երկրի մակերեսին: Ժամանակի ընթացքում այս շերտի հաստության և տարածության զգալի տատանումներ կան (այսպես կոչված օզոնի անցքեր), նման տատանումների պատճառները դեռ պարզված չեն։

Թթվածնի կիրառում Օ 2. ինտենսիվացնել երկաթի և պողպատի արտադրության գործընթացները, գունավոր մետաղների ձուլման գործընթացում, որպես օքսիդացնող նյութ տարբեր. քիմիական արդյունաբերություններ, սուզանավերի վրա կենսապահովման համար, որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդիչ (հեղուկ թթվածին), բժշկության մեջ, մետաղների եռակցման և կտրման մեջ։

Օզոնի O 3 օգտագործումը.ախտահանման համար խմելու ջուր, Կեղտաջրեր, օդ, գործվածքների սպիտակեցման համար։

Թթվածինն ունի բարձր քիմիական ակտիվություն։ Շատ նյութեր սենյակային ջերմաստիճանում արձագանքում են թթվածնի հետ։ Այսպիսով, օրինակ, խնձորի թարմ կտրվածքը արագորեն ձեռք է բերում շագանակագույն գույն, դա պայմանավորված է խնձորի մեջ պարունակվող օրգանական նյութերի և օդում պարունակվող թթվածնի միջև քիմիական ռեակցիաներով: Պարզ նյութերի հետ թթվածինը, որպես կանոն, արձագանքում է տաքացնելիս։ Նյութերը այրելու համար մետաղական գդալի մեջ դնում ենք ածուխի կտոր, շիկացած տաքացնում սպիրտային լամպի կրակի մեջ և իջեցնում թթվածնով տարայի մեջ։ Մենք դիտում ենք թթվածնի մեջ ածխի վառ այրումը: Ածուխը պարզ նյութ է, որը կազմված է ածխածնի տարրից։ Թթվածնի ռեակցիան ածխածնի հետ առաջացնում է ածխաթթու գազ:

Հարկ է նշել, որ շատ քիմիական նյութեր ունեն չնչին անուններ: Ածխաթթու գազնյութի չնչին անուն է։ Առօրյա կյանքում օգտագործվում են նյութերի չնչին անվանումներ, որոնցից շատերը երկար պատմություն ունեն։ Օրինակ՝ խմորի սոդա, Բերտոլե աղ։ Այնուամենայնիվ, յուրաքանչյուր քիմիական նյութ ունի նաև համակարգվածություն քիմիական անվանումը, որի կազմումը կարգավորվում է միջազգային կանոններով՝ համակարգված քիմիական նոմենկլատուրա։

Այսպիսով, ածխաթթու գազը ունի համակարգված անվանում ածխածնի երկօքսիդ (IV):

Ածխածնի երկօքսիդը բարդ նյութ է, երկուական միացություն, որը ներառում է թթվածին։ Նյութեր այրելու համար գդալի մեջ ծծումբ ենք լցնում և տաքացնում։ Ծծումբը հալվում է, հետո բռնկվում։ Օդում ծծումբը այրվում է գունատ, գրեթե աննկատ կապույտ բոցով։ Մենք ծծումբ ենք ներմուծում թթվածնով անոթի մեջ - ծծումբը այրվում է վառ կապույտ բոցով: Ծծմբի և թթվածնի արձագանքում առաջանում է ծծմբի երկօքսիդ.

Ծծմբի երկօքսիդը, ինչպես ածխաթթու գազը, պատկանում է օքսիդների խմբին։ Դա ծծմբի օքսիդ է(IV) անգույն գազ է՝ սուր սուր հոտով։ Հիմա եկեք թթվածնով անոթի մեջ ավելացնենք վառված կարմիր ֆոսֆոր։ Ֆոսֆորն այրվում է վառ, շլացուցիչ բոցով։ Անոթը լցված է սպիտակ ծխով։ Սպիտակ ծուխը ռեակցիայի արտադրանք է, մանր մասնիկ ֆոսֆորի (V) օքսիդ:

4P + 5O2 = 2P2O5

Ոչ միայն ոչ մետաղները կարող են այրվել թթվածնի մեջ։ Մետաղները նույնպես ակտիվորեն փոխազդում են թթվածնի հետ։ Օրինակ՝ մագնեզիումը այրվում է թթվածնում և օդում՝ շլացուցիչ սպիտակ բոցով։ Ռեակցիայի արտադրանքն է մագնեզիումի օքսիդ.

2Mg + O2 = 2MgO

Փորձենք այրել երկաթը թթվածնի մեջ։ Սպիրտային լամպի բոցի մեջ պողպատե մետաղալար ենք տաքացնում և արագ իջեցնում թթվածնով անոթի մեջ։ Երկաթը այրվում է թթվածնի մեջ՝ առաջացնելով բազմաթիվ կայծեր։ Ռեակցիայի արդյունքում առաջացող նյութը կոչվում է երկաթի օքսիդ.

3Fe + 2O2 = Fe3O4:

Բենգալյան կրակի այրման ժամանակ առաջացած կայծերի շղթաները բացատրվում են երկաթի փոշու այրմամբ, որը հանդիսանում է այս պիրոտեխնիկական արտադրանքի մի մասը: Դիտարկված ռեակցիաներից հետո կարելի է կարևոր եզրակացություններ անել. թթվածինը փոխազդում է ինչպես մետաղների, այնպես էլ ոչ մետաղների հետ. հաճախ այդ ռեակցիաները ուղեկցվում են նյութերի այրմամբ։ Պարզ նյութերով թթվածնի ռեակցիայի արգասիքներն են օքսիդներ. Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ երբ թթվածինը փոխազդում է պարզ նյութերի` մետաղների և ոչ մետաղների հետ, առաջանում են բարդ նյութեր` օքսիդներ: Այս տեսակի քիմիական ռեակցիան կոչվում է կապի ռեակցիաներ.

Միացման ռեակցիա - ռեակցիա, որի ժամանակ առաջանում են երկու կամ ավելի քիչ բարդ նյութեր, որոնց արդյունքում առաջանում են ավելի բարդ նյութեր.

Թթվածնի փոխազդեցությունը բարդ նյութերի հետ

Թթվածինը կարող է արձագանքել բարդ նյութեր. Որպես օրինակ դիտարկենք կենցաղային գազի այրման ժամանակ տեղի ունեցող ռեակցիան, որը բաղկացած է մեթան CH4.Ըստ վառարանի այրիչում մեթանի այրման՝ կարելի է եզրակացնել, որ ռեակցիան ընթանում է էներգիայի արտազատմամբ՝ ջերմության և լույսի տեսքով։ Որոնք են այս ռեակցիայի արտադրանքը:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O:

Ռեակցիայի արտադրանքները օքսիդներ են՝ ածխածնի երկօքսիդ (ածխածնի (IV) օքսիդ) և ջուր (ջրածնի օքսիդ): Թթվածնի ռեակցիայի մեջ պիրիտ FeS2 (երկաթի և ծծմբի կարևոր միներալ) հետ ստացվում են ծծմբի և երկաթի օքսիդներ։ Ռեակցիան տեղի է ունենում, երբ տաքացվում է.

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

Օքսիդացում - այրում և դանդաղ օքսիդացում

Այրում- սա առաջինն է քիմիական ռեակցիաոր անձը հանդիպել է. Կրակ... Հնարավո՞ր է պատկերացնել մեր գոյությունն առանց կրակի։ Նա մտավ մեր կյանք, դարձավ անբաժան նրանից։ Առանց կրակի մարդը չի կարող ուտելիք, պողպատ պատրաստել, առանց դրա տրանսպորտն անհնար է։ Կրակը դարձել է մեր ընկերն ու դաշնակիցը, փառավոր գործերի, բարի գործերի խորհրդանիշը, անցյալի հիշողությունը։

Քիմիական տեսակետից՝ այրումը- Սա քիմիական ռեակցիա է, որն ուղեկցվում է տաք գազերի հոսքի և էներգիայի արտազատմամբ՝ ջերմության և լույսի տեսքով։ Կարելի է ասել, որ թթվածինը, արձագանքելով պարզ նյութերի հետ, օքսիդացնում է դրանք.

Պարզ նյութ + Թթվածնի օքսիդացում → Օքսիդացման արտադրանք (օքսիդներ) + Էներգիա.

Նյութերի օքսիդացումը չի կարող ուղեկցվել այրմամբ, այսինքն՝ բոցի արձակմամբ։ Նման գործընթացները կոչվում են դանդաղ օքսիդացում: Դանդաղ օքսիդացումը թթվածնի հետ նյութերի աստիճանական փոխազդեցության գործընթաց է, ջերմության դանդաղ արտազատմամբ, որը չի ուղեկցվում այրմամբ։ Այսպիսով, օրինակ, ածխածնի երկօքսիդը ձևավորվում է ոչ միայն թթվածնի մեջ ածխածնի այրման ժամանակ, այլ նաև մթնոլորտային թթվածնի միջոցով օրգանական նյութերի դանդաղ օքսիդացման ժամանակ։ (փտում, քայքայում):

Հոդվածի ամփոփում.

• Պարզ նյութերի թթվածնի ռեակցիայի ժամանակ առաջանում են օքսիդներ
• Պարզ նյութերի ռեակցիաները թթվածնի հետ, որպես կանոն, ընթանում են տաքացնելիս
• Պարզ նյութերի ռեակցիաները թթվածնի հետ բարդ ռեակցիաներ են
• Չնչին անուններ քիմիական նյութերչեն արտացոլում նյութերի քիմիական բաղադրությունը, օգտագործվում են առօրյա պրակտիկայում, դրանցից շատերը պատմականորեն զարգացել են
• Քիմիական նյութերի համակարգված անվանումները արտացոլում են քիմիական բաղադրությունընյութերը համապատասխանում են միջազգային համակարգային նոմենկլատուրին
• Բաղադրյալ ռեակցիան այն ռեակցիան է, որի ժամանակ երկու կամ ավելի քիչ բարդ նյութերից առաջանում են ավելի բարդ նյութեր։
• Թթվածինն ընդունակ է արձագանքել բարդ նյութերի հետ
• Այրումը քիմիական ռեակցիա է, որն ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ՝ ջերմության և լույսի տեսքով։
• Դանդաղ օքսիդացում - թթվածնի հետ նյութերի աստիճանական փոխազդեցության գործընթաց, ջերմության դանդաղ արտանետմամբ, որը չի ուղեկցվում այրմամբ

8 O 1s 2 2s 2 2p 4; A r = 15.999 Իզոտոպներ՝ 16 O (99.759%); 17 O (0.037%); 18 O (0.204%); EO - 3.5

Քլարկը երկրակեղևում 47% զանգվածով; հիդրոսֆերայում 85,82% քաշով; մթնոլորտում 20,95% ծավալով։

Ամենատարածված տարրը.

Տարրը գտնելու ձևերը՝ ա) ազատ ձևով՝ O 2, O 3;

բ) կապված ձևով՝ O 2- անիոններ (հիմնականում)

Թթվածինը տիպիկ ոչ մետաղական, p-տարր է: Վալենտություն = II; օքսիդացման վիճակ -2 (բացառությամբ H 2 O 2, OF 2, O 2 F 2)

O 2-ի ֆիզիկական հատկությունները

Մոլեկուլային թթվածինը O 2 նորմալ պայմաններում գտնվում է գազային վիճակում, չունի գույն, հոտ և համ և փոքր-ինչ լուծելի է ջրում։ Ճնշման տակ խորը սառչելուց հետո այն խտանում է գունատ կապույտ հեղուկի (Tbp - 183 ° C), որը -219 ° C-ում վերածվում է կապույտ բյուրեղների:

Ինչպես կարելի է ստանալ

1. Բնության մեջ թթվածին առաջանում է ֆոտոսինթեզի գործընթացում mCO 2 + nH 2 O → mO 2 + Cm (H 2 O) n.

2. Արդյունաբերական արտադրություն

ա) հեղուկ օդի ուղղում (N 2-ից անջատում).

բ) ջրի էլեկտրոլիզ՝ 2H 2 O → 2H 2 + O 2

3. Լաբորատորիայում ստացվում են աղերի ջերմային ռեդոքսային տարրալուծմամբ.

ա) 2KSlO 3 \u003d 3O 2 + 2KCI

բ) 2KMnO 4 \u003d O 2 + MnO 2 + K 2 MnO 4

գ) 2KNO 3 \u003d O 2 + 2KNO 2

դ) 2Cu (NO 3) O 2 \u003d O 2 + 4NO 2 + 2CuO

ե) 2AgNO 3 \u003d O 2 + 2NO 2 + 2Ag

4. Հերմետիկ փակ սենյակներում և ինքնավար շնչառական ապարատներում թթվածին ստացվում է ռեակցիայի միջոցով.

2Na 2 O 2 + 2СO 2 \u003d O 2 + 2Na 2 CO 3

Թթվածնի քիմիական հատկությունները

Թթվածինը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Քիմիական ակտիվությամբ այն զիջում է միայն ֆտորին։ Միացություններ է կազմում բոլոր տարրերով, բացի He-ից, Ne-ից և Ar-ից: Ուղղակիորեն փոխազդում է պարզ նյութերի մեծ մասի հետ նորմալ պայմաններում կամ տաքացնելիս, ինչպես նաև կատալիզատորների առկայության դեպքում (բացառությամբ Au, Pt, Hal 2, ազնիվ գազերի): O 2-ի հետ կապված ռեակցիաները շատ դեպքերում էկզոթերմիկ են, հաճախ ընթանում են այրման ռեժիմով, երբեմն՝ պայթյունով: Ռեակցիաների արդյունքում առաջանում են միացություններ, որոնցում թթվածնի ատոմները, որպես կանոն, ունեն C.O. -2:

Ալկալիական մետաղների օքսիդացում

4Li + O 2 = 2Li 2 O լիթիումի օքսիդ

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2 նատրիումի պերօքսիդ

K + O 2 \u003d KO 2 կալիումի սուպերօքսիդ

Բոլոր մետաղների օքսիդացում, բացի Au, Pt

Me + O 2 = Me x O y օքսիդներ

Ոչ մետաղների օքսիդացում, բացառությամբ հալոգենների և ազնիվ գազերի

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Ք

S + O 2 \u003d SO 2;

C + O 2 \u003d CO 2;

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5

Si + O 2 \u003d SiO 2

Օքսիդացում ջրածնի միացություններոչ մետաղներ և մետաղներ

4HI + O 2 \u003d 2I 2 + 2H 2 O

2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

2PH 3 + 4O 2 \u003d P 2 O 5 + 3H 2 O

SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O

C x H y + O 2 = CO 2 + H 2 O

MeH x + 3O 2 \u003d Me x O y + H 2 O

Բազմվալենտ մետաղների և ոչ մետաղների ստորին օքսիդների և հիդրօքսիդների օքսիդացում

4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 O 3

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe (OH) 3

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

Մետաղների սուլֆիդների օքսիդացում

4FeS 2 + 11О 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 О 3

Օրգանական նյութերի օքսիդացում

Բոլորը օրգանական միացություններայրվում է, երբ օքսիդանում է մթնոլորտային թթվածնով:

Օքսիդացման արտադրանք տարբեր տարրերԴրանց մոլեկուլներում ներառված են.

Բացառությամբ ռեակցիաների ամբողջական օքսիդացումՀնարավոր են նաև (այրման) մասնակի օքսիդացման ռեակցիաներ։

Օրգանական նյութերի ոչ լրիվ օքսիդացման ռեակցիաների օրինակներ.

1) ալկանների կատալիտիկ օքսիդացում

2) ալկենների կատալիտիկ օքսիդացում

3) սպիրտների օքսիդացում

2R-CH 2 OH + O 2 → 2RCOH + 2H 2 O

4) ալդեհիդների օքսիդացում

Օզոն

Օզոն O 3-ն ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, քան O 2-ը, քանի որ ռեակցիայի ընթացքում նրա մոլեկուլները քայքայվում են՝ առաջացնելով ատոմային թթվածին:

Մաքուր O 3-ը կապույտ գազ է, շատ թունավոր:

K + O 3 \u003d KO 3 կալիումի օզոնիդ, կարմիր:

PbS + 2O 3 \u003d PbSO 4 + O 2

2KI + O 3 + H 2 O \u003d I 2 + 2KOH + O 2

Վերջին ռեակցիան օգտագործվում է օզոնի որակական և քանակական որոշման համար։