Რა არის ჟანგბადის? ჟანგბადის შენაერთები

ჟანგბადის (O) - არამადნეული ქიმიური ელემენტი, ჯგუფი 16 (მეშვეობით) პერიოდული ცხრილი. ეს არის უფერო, უგემოვნო და უსუნო გაზი საჭირო ცოცხალი ორგანიზმების - ცხოველები რომელიც გარდაქმნას იგი ნახშირორჟანგი, და მცენარეთა რომ გამოიყენოს CO ₂ როგორც ნახშირბადის წყარო და O ₂ უბრუნდება ატმოსფეროს. ჟანგბადის ქმნის ნაერთი რეაგირებს პრაქტიკულად ნებისმიერი სხვა ელემენტს, და ადგილნაცვალ ქიმიური ელემენტები კომუნიკაცია ერთმანეთთან. ხშირ შემთხვევაში, ეს პროცესები ახლავს გათავისუფლებას სითბო და სინათლე. ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაერთის ჟანგბადის წყალი.

ისტორია აღმოჩენის

1772 წელს შვედეთის ქიმიკოსი კარლ ვილჰელმ Scheele პირველად აჩვენა, რომ ასეთი ჟანგბადის მისაღებად გათბობის გვარჯილა კალიუმის ოქსიდი, მერკური, ისევე, როგორც ბევრი სხვა ნივთიერებები. მისგან დამოუკიდებლად 1774 წელს, ინგლისურ ქიმიკოსი Dzhozef Pristli აღმოჩენილი ქიმიური ელემენტს თერმული დაშლის მერკური ოქსიდი და გამოიცა მისი დასკვნები, იმავე წელს, სამი წლით ადრე Scheele გამოცემა. იმ წლების განმავლობაში, 1775-1780 საფრანგეთის ქიმიკოსი ანტუან Lavuaze გაგებული როლი ჟანგბადის სუნთქვა და იწვის, უგულვებელყოფით ტოვებდა ფლოგისტონს თეორია, საყოველთაოდ აღიარებული დროს. აღსანიშნავია, მისი ტენდენცია შექმნას მჟავები, როდესაც ერთად სხვადასხვა ნივთიერებებისა და Oxygene ელემენტს, რომელიც ბერძნულ საშუალებით "გენერირებული მჟავა".

გავრცელების

რა არის ჟანგბადის? აღრიცხვის 46% ისა ქერქი, ეს არის ყველაზე გავრცელებული ელემენტია იგი. ჟანგბადის ატმოსფეროში 21% მოცულობის და წონა მისი 89% ზღვის.

ქანების ელემენტს ერთად ლითონები და არასამთავრობო ლითონები, როგორც ოქსიდები, რომლებიც მჟავე (მაგალითად, გოგირდის, ნახშირბადის, ალუმინის და ფოსფორის) ან ძირითადი (კალციუმის, მაგნიუმის და რკინის) და როგორც მარილი მსგავსი ნაერთები, რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს წარმოიქმნება მჟავა და ძირითადი ოქსიდების, როგორიცაა სულფატები, კარბონატები, სილიკატები, ფოსფატები და aluminates. მიუხედავად იმისა, რომ უამრავი, მაგრამ ეს მყარი ვერ იქნება ჟანგბადის წყაროები, bond გახლეჩის რკინის ელემენტს ატომები ენერგიის მოხმარება ძალიან.

მახასიათებლები

იმ შემთხვევაში, თუ ჟანგბადის ტემპერატურა -183 ° C, ეს ხდება ღია ლურჯი სითხე, და -218 ° C - კარგი. Pure O ₂ 1.1 ჯერ მძიმეა, ვიდრე ჰაერი.

დროს სუნთქვის ცხოველები და გარკვეული ბაქტერიები მოიხმარენ ჟანგბადის ატმოსფეროდან და რეციკლირებული ნახშირორჟანგი, ხოლო მწვანე მცენარეთა ფოტოსინთეზი თანდასწრებით მზის შთანთქავენ ნახშირორჟანგს და გაათავისუფლოს თავისუფალი ჟანგბადის. თითქმის მთელი O ₂ ატმოსფეროს მიერ წარმოებული photosynthesis.

20 ° C დაახლოებით 3 ნაწილად მოცულობის ჟანგბადის იხსნება 100 ნაწილები წყალი, ცოტა ნაკლები - ზღვის. აუცილებელია სუნთქვის თევზი და სხვა საზღვაო ცხოვრებაში.

ბუნებრივი ჟანგბადის ნარევი სამი სტაბილური იზოტოპი ¹⁶ O (99,759%), ¹⁷ O ^(0,037%), და ¹⁸ O (0,204%). არსებობს რამდენიმე ხელოვნურად რადიოაქტიური იზოტოპების. მათი უმეტესობა ხანგრძლივი ცხოვრობდა ¹⁵ O (ნახევარი ცხოვრების 124), რომელიც გამოიყენება შესწავლა სუნთქვის ძუძუმწოვრები.

ალოტროპი

ნათელი იდეა რა ჟანგბადის, საშუალებას მიიღოს მისი ორი allotropic ფორმები, ორატომიანი (O ₂₎ და triatomic (O _3, ოზონის). Properties ორატომიანი სახით ვარაუდობენ, რომ ექვსი ელექტრონები სავალდებულოა ატომები და ორი რჩება unpaired, რამაც paramagnetism ჟანგბადის. სამი atom ოზონის მოლეკულები, რომლებიც არ მდებარეობს ერთი სწორი ხაზი.

Ozone შეიძლება შესაბამისად განტოლება: 3O ₂ → 2Ò _3.

პროცესი ენდოთერმულია (მოითხოვს ენერგიის); კონვერტაციის ოზონის ისევ ორატომიანი ჟანგბადის ხელს უწყობს ყოფნა გარდამავალი ლითონები და მათი ოქსიდების. სუფთა ჟანგბადის გარდაიქმნება ოზონის მოქმედება ელექტრო glow გამონადენი. რეაქცია ასევე ხდება საფუძველზე შთანთქმის ულტრაიისფერი ერთად ტალღის სიგრძე 250 ნმ. კლების ამ პროცესში ზედა ატმოსფეროს გამორიცხავს გამოსხივება, რომელიც იქნება საზიანო ცხოვრების ზედაპირზე დედამიწის. მძაფრი სუნი ოზონის იმყოფება შენობაში ერთად რამაც ელექტრო მოწყობილობები, როგორიცაა გენერატორები. ეს გაზის ღია ცისფერი. მისი სიმჭიდროვე 1,658 ჯერ მეტია, ვიდრე ჰაერში, და აქვს დუღილის წერტილი -112 ° C ატმოსფერულ წნევაზე.

Ozone - ძლიერი ანტიოქსიდანტური შეუძლია კონვერტაცია , გოგირდის დიოქსიდით, trioxide, sulfide to სულფატი, იოდიდი, იოდი (ანალიტიკური მეთოდი უზრუნველყოფს მისი შეფასებით), ისევე როგორც მრავალი ჟანგბადის შემცველი ორგანული ნაერთის წარმოებულები, როგორიცაა ალდეჰიდები და მჟავებს. კონვერტაციის ნახშირწყალბადების ოზონის საავტომობილო გამონაბოლქვი აირები ამ მჟავების და ალდეჰიდები არის მიზეზი smog. მრეწველობის, ოზონის გამოიყენება როგორც ქიმიური reactant, სადეზინფექციო ჩამდინარე წყლების, წყლის გამწმენდი და გაუფერულება ნაწარმი.

მეთოდები მომზადების

პროცესის წარმოებისათვის ჟანგბადის დამოკიდებული, თუ რამდენად გაზის მისაღებად საჭიროა. ლაბორატორიული მეთოდები შემდეგი:

1. თერმული რღვევა ზოგიერთი მარილის, როგორიცაა კალიუმის chlorate ან კალიუმის ნიტრატი:

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

კალიუმის chlorate რღვევა კატალიზირდება გარდამავალი რკინის ოქსიდები. ეს ხშირად გამოიყენება მანგანუმის დიოქსიდის (pyrolusite, MnO _2). კატალიზატორი ამცირებს ტემპერატურა საჭირო ჟანგბადის ევოლუცია, 400-დან 250 ° C.

2. დეგრადაციას ლითონის ოქსიდები ქვეშ ქმედება ტემპერატურა:

• 2HgO → 2Hg + O _2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + O _2.

Scheele და პრისტლი ამ ქიმიურ ელემენტს გამოიყენება რთული (ოქსიდი), ჟანგბადის და ვერცხლისწყლის (II).

3. თერმული რღვევა ლითონის პეროქსიდები ან წყალბადის ზეჟანგით:

• 2BaO + O ₂ → 2BaO _2.
• ₂ 2BaO → 2BaO + O _2.
• ბაო ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + baso _4.
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

პირველი სამრეწველო მეთოდები გამოყოფის ჟანგბადის ატმოსფეროდან და წარმოების წყალბადის ზეჟანგი დამოკიდებული ფორმირების ოქსიდი ბარიუმის პეროქსიდი.

4. ელექტროლიზის წყლის მცირე მინარევების მარილები და მჟავების, რომ უზრუნველყოს ჩატარების დენის:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

საწარმოო

საჭიროების შემთხვევაში მიიღოს დიდი რაოდენობით ჟანგბადის გამოიყენება ფრაქციული გამოხდით თხევადი ჰაერი. ძირითადი კომპონენტია საჰაერო მას აქვს უმაღლესი დუღილის წერტილი, და, შესაბამისად, შედარებით აზოტის და ნაკლებად სახიფათო არგონი. პროცესი იყენებს გაგრილების გაზის მისი გაფართოებას. ძირითადი ეტაპები ოპერაციის ასეთია:

• საჰაერო გაფილტრული ამოიღონ მყარი ნაწილაკების
• ტენიანობის და ნახშირორჟანგის იხსნება შთანთქმის ტუტე;
• ჰაერის შეკუმშული და შეკუმშვის სითბო ამოღებულ ჩვეულებრივი პროცედურების გაგრილების;
• მაშინ იგი შედის coil მდებარეობს შიგნით პალატა;
• ნაწილი შეკუმშული აირის (at წნევა დაახლოებით 200 ბანკომატი) პალატის აფართოებს, გაციების coil;
• გაფართოებული გაზის ბრუნდება კომპრესორი და გადის რამდენიმე ეტაპად შეკუმშვის და შემდგომი გაფართოების, რომლის at -196 ° C, საჰაერო ხდება სითხე;
• სავარძლების თხევადი დისტილაცია პირველი სინათლის ინერტული აირები, მაშინ აზოტის და თხევადი ჟანგბადის ნაშთები. Multiple fractionation აწარმოებს პროდუქტის საკმარისად სუფთა (99.5%), ყველაზე სამრეწველო პროგრამა.

მრეწველობაში

მეტალურგიის არის ყველაზე დიდი სამომხმარებლო სუფთა ჟანგბადის წარმოების მაღალი ნახშირბადოვანი ფოლადისაგან: დაეღწია ნახშირორჟანგი და სხვა ჭუჭყს Nonmetals ასე სწრაფად და მარტივად ვიდრე ჰაერი.

კანალიზაციის ჟანგბადის დაპირება უფრო ეფექტური მკურნალობის თხევადი წყლების, ვიდრე სხვა ქიმიური პროცესები. ეს ხდება უფრო მეტად მნიშვნელოვანი დახურულ ნარჩენების დაწვის სისტემების გამოყენებით სუფთა O _2.

ე.წ. სარაკეტო დამჟანგავთან თხევადი ჟანგბადის. Pure O ₂ ეს გამოიყენება წყალქვეშა და სკაფანდრი.

ქიმიური მრეწველობის, ჟანგბადის ნაცვლად ჩვეულებრივი საჰაერო წარმოების ნივთიერებების, როგორიცაა აცეტილენის, ეთილენოქსიდის და მეთანოლი. სამედიცინო პროგრამები მოიცავს გამოყენება ჟანგბადის გაზის კამერებში inhalers და ბავშვთა ინკუბატორები. საანესთეზიო გაზის გამდიდრებული ჟანგბადის უზრუნველყოფს ცხოვრების მხარდაჭერა ზოგადი ანესთეზიით. ამის გარეშე ქიმიური ელემენტი შევძელით არსებობს მთელი რიგი ინდუსტრიები, რომ გამოიყენოთ ღუმელი. ეს არის ის რაც ჟანგბადის.

ქიმიური თვისებები და რეაქცია

დიდი ღირებულებები ელექტრონული affinity და ელექტროუარყოფითობა ჟანგბადის დამახასიათებელი კომპონენტი, რომელიც გამოფენებში მეტალის თვისებებს. ყველა ნაერთების აქვს უარყოფითი ჟანგბადის დაჟანგვის სახელმწიფო. როდესაც ორი electron orbitals სავსე, ჩამოყალიბდა O ² ion. პეროქსიდები (O ₂ ^2-) ვარაუდობს, რომ ყოველი ატომი აქვს პასუხისმგებელი -1. ეს უძრავი ქონება მიღების ელექტრონების მიერ სრულად ან ნაწილობრივ გადაცემა და განსაზღვრავს ჟანგვის აგენტი. როდესაც აგენტი რეაგირებს ნივთიერება, ელექტრონული დონორი, საკუთარი დაჟანგვის სახელმწიფო მცირდება. ცვლილება (კლება) ჟანგბადის დაჟანგვის სახელმწიფო ნულიდან -2 მოუწოდა აღდგენა.

ნორმალურ პირობებში ელემენტს აყალიბებს dihydric და trihydric ნაერთები. გარდა ამისა, არსებობს ძალიან არასტაბილური მოლეკულების chetyrehatomnye. In ორატომიანი სახით ორი unpaired ელექტრონები განლაგებულია nonbonding orbitals. ეს დასტურდება გაზის პარამაგნიტური ქცევა.

ინტენსიური რეაქტიულობის ხსნიან ოზონის ვარაუდი, რომ ერთი სამი ატომი არის "ატომური" სახელმწიფო. რეაგირებს ამ ატომის მოსწყდა O _3, რის გამოც მოლეკულური ჟანგბადის.

O ₂ მოლეკულა ნორმალური ტემპერატურა და ატმოსფერული წნევის სუსტად რეაქტიული. ატომური ჟანგბადის უფრო აქტიური. დისოციაციის ენერგია (O ₂ → 2Ò) არის მნიშვნელოვანი და 117.2 კკალ მოლი.

კავშირები

C ასეთი Nonmetals როგორც წყალბადის, ნახშირბადის, გოგირდის, ჟანგბადის წარმოქმნის დიდი სპექტრი covalently ვალდებული ნაერთების, მათ შორის nonmetal ოქსიდები, როგორიცაა წყალი (H ₂ O), გოგირდის დიოქსიდი (SO ₂₎ და ნახშირორჟანგის (CO _2); ორგანული ნაერთები, როგორიცაა სპირტი, ალდეჰიდები და კარბოქსილის მჟავები; საერთო მჟავები, როგორიცაა ნახშიროჟანგის _{(H2 CO3),} გოგირდის მჟავა (H ₂ SO ₄₎ და აზოტის (HNO _3); და შესაბამისი მარილები, როგორიცაა ნატრიუმის სულფატი (Na ₂ SO _4), ნატრიუმის კარბონატი (Na ₂ CO ₃₎ და ნატრიუმის ნიტრატი (ნანო _3). ჟანგბადის იმყოფება სახით O ² იონის კრისტალური სტრუქტურა მყარი რკინის ოქსიდები, როგორიცაა ნაერთის (ოქსიდი), ჟანგბადის და CaO კალციუმის. Metal ზეჟანგური (KO ₂₎ შეიცავს ion O ₂ ^{- მეტალის,} პეროქსიდები (bao ₂₎ შეიცავს ion O ₂ ^2. ჟანგბადის შენაერთები ზოგადად -2 დაჟანგვის სახელმწიფო.

ძირითადი თვისებები

ბოლოს ჩამოვთვალოთ ძირითადი თვისებები ჟანგბადის:

• ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2s ^{2 2} 2p ^4.
• ატომური ნომერი: 8.
• ატომური მასა: 15,9994.
• დუღილის წერტილი: -183,0 ° C.
• დნობის წერტილი: -218,4 ° C.
• სიმჭიდროვე (თუ ჟანგბადის წნევის 1 ბანკომატი 0 ° C): 1,429 გ / ლ.
• დაჟანგვის ხარისხი -1, -2, +2 (ნაერთები ფტორთან).