Kisik je ... Formula kisika. Molekula kisika

Među svim supstancama na Zemlji, posebno mjesto zauzima ono što život pruža - plin kisika. To je njegova prisutnost koja čini naš planet jedinstvenim među ostalima, posebnim. Zahvaljujući ovoj supstanci, na svijetu ima toliko lijepih stvorenja: biljaka, životinja, ljudi. Kisik je apsolutno neophodan, jedinstven i iznimno važan spoj. Stoga, pokušajte saznati što je to, kakve karakteristike ima.

Kemijski element kisik: karakterističan

Za početak, karakteriziramo lokaciju tog elementa u periodičnom stolu. To se može učiniti nekoliko stavki.

1. Serijski broj je 8.
2. Atomska masa je 15.99903.
3. Nalazi se u šestoj skupini glavne podskupine drugog razdoblja sustava.
4. Napunjenost jezgre je +8, broj protona je 8, broj elektrona 8, broj neutrona 8. Tako se dobiva dvostruki čarobni broj zbog kojeg se promatra stabilnost glavnog izotopa ¹⁶O.
5. Latinski naziv elementa je kisik. Ruski - kisik, taj se naziv sastoji od fraze "rađanja kiselina". Tu je i sinonim, ponekad se naziva kisik.

Posebnu pozornost treba posvetiti analizi elektronske strukture atoma, jer objašnjava stabilnost molekule i fizička i kemijska svojstva koja se pokazuju.

Struktura molekule

Elektronička konfiguracija atoma predstavljena je formulom 1s²2s²2p⁴. Iz ovog zapisa očito je da prije završetka energetske razine i stvaranja zavjetnog okteta kisik nema dva elektrona. Ovo objašnjava sljedeće karakteristike:

• molekula kisika je diatomska;
• stupanj oksidacije elementa je uvijek -2 (osim peroksida i fluoroksida, u kojem se mijenja s -1 i +2);
• je najjači oksidant;
• lako reagirati čak iu normalnim uvjetima;
• je sposoban formirati eksplozivne spojeve.

Sada razmotrite pitanje strukture. Kako nastaje molekula kisika? Prvo, mehanizam stvaranja je kovalentno nepolarno, to jest zbog socijalizacije elektrona svakog atoma. Tako, veza je također kovalentna nepolarna. U ovom je slučaju dvostruko, jer svaki od atoma ima dva neupadljiva elektrona na vanjskoj razini. Jednostavno možete vidjeti što izgleda kisik. Formula je sljedeća: О₂ ili 0 = O.

Zbog prisutnosti takve veze, molekula je vrlo stabilna. Za mnoge reakcije koje su uključene u nju, potrebni su posebni uvjeti: povećani tlak, grijanje, upotreba katalizatora.

Kao kemijski element, kisik je atom koji ima tri prirodno stabilna izotopa. Njihovi masovni brojevi su respektivno 16, 17, 18. Međutim, omjer postotka je vrlo različit, od ¹⁶Oko 99,759%, a ostatak manje od 0,5%. Dakle, najčešći i stabilniji izotop je upravo maseni broj od 16.

Kisik kisika

Ako govorimo o ovom elementu kao jednostavnoj vezi, onda odmah naznačimo agregatno stanje u normalnim uvjetima. Kisik je plin koji nema okus, boju niti miris. Dijatička molekula, koja je najzastupljenija supstanca na planeti, nakon vodika i plemenitog plina helija.

Postoje i druge agregatne stanja ove supstance. Dakle, na negativnoj temperaturi od -183⁰C kisik kondenzira u prekrasnu plavu tekućinu. Ako prekoračite prag od -200⁰C, tekućina će prerasti u svijetlo plave kristale monoklinskog oblika poput igle.

Postoje tri glavne vrste postojanja kisika u čvrstom stanju.

1. Alfa-oblik (alfa-O₂). Tu je temperatura ispod 200 ⁰S.
2. Beta-oblik (beta-0₂). Interval temperature -200-400⁰S.
3. Gama oblik (gama - O₂). Interval od -400 do -500⁰S.

Kisik je jedan od najvažnijih i najznačajnijih plinova. Ne samo za život živih bića na planeti, već za prirodu kao cjelinu. Teško je navesti prirodni mineral ili spoj, u kojem se ne bi uključio kao element.

Povijest otkrića

Prvi spomen činjenice da u zraku postoji neki plin koji podržava proces izgaranja, pojavio se u VIII stoljeću. Međutim, da bi ga proučavali, dokazati postojanje i otvoriti, nije bilo tehničke mogućnosti. Tek nakon gotovo tisućljeća, u 18. stoljeću to je učinjeno zahvaljujući radu nekoliko znanstvenika.

1. 1771 Karl Scheele eksperimentalno je utvrdio sastav zraka i otkrio da su dva glavna plina kisik i dušik.
2. Pierre Bayen provodi eksperimente na raspadanju žive i njegovog oksida i službeno bilježi rezultate.
3. 1773 Sheele službeno otvara element kisika, ali ga ne prima u čistom obliku.
4. 1774 Priestley, bez obzira na Scheele, radi isto kao i on i dobiva čisti kisik razlaganjem žive oksida.
5. 1775 Antoine Lavoisier daje ime ovom elementu i stvara teoriju sagorijevanja koja je postojala više od stotinu godina.
6. 1898 Thompson čini društvu da misli da kisik zraka može završiti zbog velikih emisija ugljičnog dioksida u atmosferu.
7. Iste godine Timiryazev dokazuje suprotno, jer objašnjava da je dobavljač kisika zelene biljke planeta.

Tako je postalo poznato što je kisik, kakav je važan i značajan plin. Nakon proučavanja svih fizičkih i kemijskih svojstava tvari, uzeti su u obzir metode njegove pripreme, izračunava se približan sadržaj vode, zemljine kore, atmosfere i drugih mjesta planeta.

Fizička svojstva

Dajemo glavne fizičke parametre kojima se ovaj spoj može obilježiti.

1. Kisik je plin u normalnim uvjetima, koji je sastavni dio zraka (21%). Nema boje, okusa i mirisa. Lakši od zraka, slabo topljiv u vodi.
2. Aktivno se apsorbira ugljen i metalni prah, otapa se u organskim tvarima.
3. Vrelište je -183⁰S.
4. Talište -218,35⁰S.
5. Gustoća je 0.0014 g / cm³.
6. Kristalna rešetka je molekularna.

Kisik ima paramagnetska svojstva u tekućem stanju.

Kemijska svojstva

O tome koliko je aktivno plin koji je u pitanju, kako se ponaša u reakciji s drugim tvarima, detaljno se opisuje kemija. Kisik može pokazati nekoliko stupnjeva oksidacije, iako je najčešći - 2, što se smatra konstantnim. Osim toga, postoje spojevi u kojima su vrijednosti slijedeće:

• -1;
• -0.5;
• -1/3;
• +0.5;
• +1;
• +2.

Kemijska aktivnost je objašnjena visokim afinitetom za elektron, budući da je vrijednost elektronskog podrijetla prema Pollingu 3,44. Veći samo u fluoridu (4). Stoga je kisik vrlo jak oksidant. Istovremeno, u reakcijama s još snažnijim oksidansima ponaša se kao reducirajući agens, pokazujući pozitivan oksidacijski status. Na primjer, u fluorid oksidu O⁺² F₂^- .

Postoji ogroman broj spojeva koji uključuju kisik. To su klase tvari, kao što su:

• oksidi;
• peroksida;
• ozonida;
• superoksid;
• kiselina;
• razlozi;
• sol;
• organskih molekula.

S svim elementima kisik može reagirati u normalnim uvjetima, osim plemenitih metala, helija, neona i argona i halogena. C inertnih plinova ne interakcionira ni pod kojim uvjetima.

Dobivanje u industriji

Sadržaj kisika u zraku i voda je toliko velika (21 i 88%) da je glavna industrijska metoda njegove sinteze frakcijska destilacija tekućeg zraka i elektroliza vode.

Prva metoda se naročito često koristi. Uostalom, puno toga plina može se izolirati iz zraka. Međutim, neće biti potpuno čist. Ako je potreban proizvod veće kvalitete, pokrenut će se proces elektrolize. Sirovina za to je voda ili alkali. Natrijev ili kalijev hidroksid se koristi za povećanje električne vodljivosti otopine. Općenito, bit procesa se svodi na razgradnju vode.

Ulazak u laboratorij

Među laboratorijskim metodama, metoda toplinske obrade postala je široko rasprostranjena:

• peroksida;
• soli kiselina koje sadrže kisik.

Na visokim temperaturama razgrađuju se oslobađanjem plinovitog kisika. Proces je najčešće kataliziran manganovim (IV) oksidom. Kisik se skuplja pomicanjem vode, a otkriva se - tamanjem zrakom. Kao što znate, u atmosferi kisika, plamen jako blista.

Druga tvar koja se koristi za proizvodnju kisika u školskim lekcijama je vodikov peroksid. Čak i 3% -tna otopina pod utjecajem katalizatora odmah se razgrađuje otpuštanjem čistog plina. Potrebno je samo prikupiti. Katalizator je isti - mangan oksid MnO₂.

Među najčešće korištene soli su:

• soli bertholeta ili kalijev klorat;
• kalijevog permanganata ili mangana.

Da bismo opisali proces, možemo dati jednadžbu. Kisik je dovoljan za laboratorijske i istraživačke potrebe:

2KClO₃ = 2KCl + 30₂uarr-.

Alotropne modifikacije kisika

Postoji jedna alotropna modifikacija koju ima kisik. Formula za ovaj spoj je O₃, zove se ozon. To je plin koji se stvara u prirodnim uvjetima pod utjecajem ultraljubičastog i munjskog ispuštanja kisika u zraku. Nasuprot O samome₂, ozon ima ugodan miris svježine, koji se u zraku osjeća nakon kiše s munjom i grmljavinom.

Razlika između kisika i ozona nije samo broj atoma u molekuli, već i struktura kristalne rešetke. Kemijski je ozon još jači oksidator.

Kisik je sastavni dio zraka

Distribucija kisika u prirodi je vrlo široka. Kisik se nalazi u:

• stijena i minerala;
• voda slane i svježe;
• tla;
• biljnih i životinjskih organizama;
• zraka, uključujući i gornju atmosferu.

Očito je da zauzima sve Zemljine ljuske - litosferu, hidrosferu, atmosferu i biosferu. Posebno je važno njegov sadržaj u zraku. Uostalom, taj je čimbenik koji omogućuje da životni oblici, uključujući čovjeka, postoje na našem planetu.

Sastav zraka koji dišemo vrlo je heterogen. Uključuje i konstantne komponente i varijable. Do nepromijenjene i uvijek prisutne su:

• Ugljični dioksid;
• kisik;
• dušik;
• plemenitih plinova.

Varijable mogu uključivati ​​vodene pare i prašine nevažnih plinove (ispuha produkata izgaranja, trule, itd), biljka pelud, bakterije, gljivice i druge.

Važnost kisika u prirodi

Vrlo je važno koliko je kisika sadržano u prirodi. Poznato je da su na nekim satelitima velikih planeta (Jupiter, Saturn) otkrivene količine ovog plina, ali ne postoji očigledan život. Naša Zemlja ima dovoljan broj, koji, u kombinaciji s vodom, omogućava postojanje svih živih organizama.

Osim što je aktivan sudionik disanja, kisik i dalje provodi bezbrojne reakcije oksidacije, koje oslobađaju energiju za život.

Glavni dobavljači ovog jedinstvenog plina u prirodi su zelene biljke i neke vrste bakterija. Zahvaljujući njima, održava se stalna ravnoteža kisika i ugljičnog dioksida. Osim toga, ozon gradi zaštitni zaslon na cijeloj Zemlji, što ne dopušta prodiranje velikih količina ultraljubičastog zračenja koje ga uništavaju.

Samo neke vrste anaerobnih organizama (bakterije, gljivice) mogu živjeti izvan atmosfere kisika. Međutim, daleko ih je manje od onih koji to jako trebaju.

Korištenje kisika i ozona u industriji

Glavna područja primjene alotropnih modifikacija kisika u industriji su kako slijedi.

1. Metalurgija (za zavarivanje i rezanje metala).
2. Medicina.
3. Poljoprivreda.
4. Kao raketno gorivo.
5. Sinteza mnogih kemijskih spojeva, uključujući eksplozive.
6. Pročišćavanje i dezinfekcija vode.

Teško je navesti čak i jedan proces u kojem ovaj veliki plin, jedinstvena tvar - kisik ne sudjeluje.