Wakati wa kukata chuma, hufanywa na mwali wa gesi wa joto la juu unaopatikana kwa kuchoma gesi inayoweza kuwaka au mvuke ya kioevu iliyochanganywa na oksijeni safi ya kitaalam.
Oksijeni ni kipengele kingi zaidi duniani, hupatikana kwa namna ya misombo ya kemikali na vitu mbalimbali: katika ardhi - hadi 50% kwa uzito, pamoja na hidrojeni katika maji - karibu 86% kwa uzito na hewa - hadi 21% kwa kiasi na 23% kwa uzito.
Oksijeni chini ya hali ya kawaida (joto 20 ° C, shinikizo 0.1 MPa) ni gesi isiyo na rangi, isiyoweza kuwaka, nzito kidogo kuliko hewa, isiyo na harufu, lakini inasaidia kikamilifu mwako. Kwa shinikizo la kawaida la anga na joto la 0 ° C, wingi wa 1 m 3 ya oksijeni ni 1.43 kg, na kwa joto la 20 ° C na shinikizo la kawaida la anga - 1.33 kg.
Oksijeni ina shughuli nyingi za kemikali, kutengeneza misombo yenye vipengele vyote vya kemikali isipokuwa (argon, heliamu, xenon, kryptoni na neon). Mitikio ya kiwanja na oksijeni hutokea kwa kutolewa kwa kiasi kikubwa cha joto, i.e. ni asili ya hali ya juu.
Wakati oksijeni iliyoshinikwa ya gesi inapogusana na vitu vya kikaboni, mafuta, mafuta, vumbi vya makaa ya mawe, plastiki inayoweza kuwaka, zinaweza kuwaka kwa hiari kama matokeo ya kutolewa kwa joto wakati wa mgandamizo wa haraka wa oksijeni, msuguano na athari ya chembe ngumu kwenye chuma, na vile vile. kama kutokwa kwa cheche za kielektroniki. Kwa hiyo, wakati wa kutumia oksijeni, utunzaji lazima uchukuliwe ili kuhakikisha kuwa haipatikani na vitu vinavyoweza kuwaka au vinavyoweza kuwaka.
Vifaa vyote vya oksijeni, mistari ya oksijeni na mitungi lazima viharibiwe kabisa. yenye uwezo wa kutengeneza michanganyiko inayolipuka na gesi zinazoweza kuwaka au mivuke ya kioevu inayoweza kuwaka juu ya anuwai, ambayo inaweza pia kusababisha milipuko mbele ya moto wazi au hata cheche.
Vipengele vilivyojulikana vya oksijeni vinapaswa kukumbushwa daima wakati wa kutumia katika michakato ya usindikaji wa gesi-moto.
Hewa ya anga ni hasa mchanganyiko wa mitambo ya gesi tatu na maudhui yafuatayo ya kiasi: nitrojeni - 78.08%, oksijeni - 20.95%, argon - 0.94%, iliyobaki ni dioksidi kaboni, oksidi ya nitrous, nk. Oksijeni hupatikana kwa kutenganisha hewa kwa oksijeni na kwa njia ya baridi ya kina (liquefaction), pamoja na kujitenga kwa argon, matumizi ambayo yanaendelea kuongezeka. Nitrojeni hutumika kama gesi ya kukinga wakati wa kulehemu shaba.
Oksijeni inaweza kupatikana kwa kemikali au kwa electrolysis ya maji. Mbinu za kemikali wasio na tija na wasio na uchumi. Katika electrolysis ya maji Kwa mkondo wa moja kwa moja, oksijeni hutolewa kama bidhaa katika utengenezaji wa hidrojeni safi.
Oksijeni hutolewa katika tasnia kutoka kwa hewa ya anga kwa baridi ya kina na urekebishaji. Katika mitambo ya kupata oksijeni na nitrojeni kutoka kwa hewa, mwisho huo husafishwa kwa uchafu unaodhuru, kushinikizwa kwenye compressor kwa shinikizo la mzunguko wa friji wa 0.6-20 MPa na kupozwa katika kubadilishana joto kwa joto la kioevu, tofauti ya joto la kioevu. oksijeni na nitrojeni ni 13 ° C, ambayo inatosha kwa kujitenga kwao kamili katika awamu ya kioevu.
Oksijeni safi ya kioevu hujilimbikiza kwenye kifaa cha kutenganisha hewa, huvukiza na kukusanya kwenye tanki la gesi, kutoka ambapo hutupwa ndani ya silinda na compressor chini ya shinikizo la hadi 20 MPa.
Oksijeni ya kiufundi pia husafirishwa kupitia bomba. Shinikizo la oksijeni inayosafirishwa kupitia bomba lazima likubaliwe kati ya mtengenezaji na mtumiaji. Oksijeni hutolewa kwenye tovuti katika mitungi ya oksijeni, na kwa fomu ya kioevu katika vyombo maalum na insulation nzuri ya mafuta.
Ili kubadilisha oksijeni ya kioevu kuwa gesi, gesi au pampu na evaporators ya oksijeni ya kioevu hutumiwa. Katika shinikizo la kawaida la anga na joto la 20°C, 1 dm 3 ya oksijeni ya kioevu inapovukizwa hutoa 860 dm 3 ya oksijeni ya gesi. Kwa hiyo, ni vyema kutoa oksijeni kwenye tovuti ya kulehemu katika hali ya kioevu, kwa kuwa hii inapunguza uzito wa chombo kwa mara 10, ambayo huokoa chuma kwa ajili ya utengenezaji wa mitungi na kupunguza gharama ya kusafirisha na kuhifadhi mitungi.
Kwa kulehemu na kukata Kulingana na -78, oksijeni ya kiufundi hutolewa katika darasa tatu:
- 1 - usafi wa angalau 99.7%
- 2 - si chini ya 99.5%
- 3 - si chini ya 99.2% kwa kiasi
Usafi wa oksijeni ni muhimu sana kwa kukata oksidi. Uchafu wa gesi unapungua, kasi ya kukata, safi na matumizi kidogo ya oksijeni.
Habari.. Leo nitakuambia kuhusu oksijeni na jinsi ya kuipata. Acha nikukumbushe kwamba ikiwa una maswali kwangu, unaweza kuyaandika kwenye maoni kwa kifungu hicho. Ikiwa unahitaji msaada wowote katika kemia,. Nitafurahi kukusaidia.
Oksijeni inasambazwa kwa asili kwa namna ya isotopu 16 O, 17 O, 18 O, ambayo ina asilimia zifuatazo duniani - 99.76%, 0.048%, 0.192%, kwa mtiririko huo.
Katika hali ya bure, oksijeni iko katika mfumo wa tatu Marekebisho ya allotropiki : oksijeni ya atomiki - O o, dioksijeni - O 2 na ozoni - O 3. Kwa kuongeza, oksijeni ya atomiki inaweza kupatikana kama ifuatavyo:
KClO 3 = KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
Oksijeni ni sehemu ya zaidi ya madini 1,400 tofauti na vitu vya kikaboni; katika angahewa yaliyomo yake ni 21% kwa ujazo. Na mwili wa binadamu una hadi 65% ya oksijeni. Oksijeni ni gesi isiyo na rangi na isiyo na harufu, mumunyifu kidogo katika maji (kiasi 3 cha oksijeni huyeyuka katika ujazo 100 wa maji kwa 20 o C).
Katika maabara, oksijeni hupatikana kwa kupokanzwa kwa kiasi vitu fulani:
1) Wakati wa kuoza misombo ya manganese (+7) na (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganate ya manganeti
potasiamu ya potasiamu
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) Wakati wa kuoza perhlorates:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perchlorate
potasiamu
3) Wakati wa mtengano wa chumvi ya berthollet (klorate ya potasiamu).
Katika kesi hii, oksijeni ya atomiki huundwa:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
klorate
potasiamu
4) Wakati wa mtengano wa chumvi ya asidi ya hypochlorous kwenye mwanga- hypochlorite:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) Inapokanzwa nitrati.
Katika kesi hii, oksijeni ya atomiki huundwa. Kulingana na nafasi ya chuma cha nitrate katika safu ya shughuli, bidhaa anuwai za athari huundwa:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Wakati wa mtengano wa peroksidi:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) Wakati wa kupokanzwa oksidi za metali zisizo na kazi:
2Ag 2 O ↔ 4Аg + O 2
Utaratibu huu ni muhimu katika maisha ya kila siku. Ukweli ni kwamba sahani zilizofanywa kwa shaba au fedha, kuwa na safu ya asili ya filamu ya oksidi, hufanya oksijeni hai wakati inapokanzwa, ambayo ni athari ya antibacterial. Kufutwa kwa chumvi za metali zisizo na kazi, hasa nitrati, pia husababisha kuundwa kwa oksijeni. Kwa mfano, mchakato wa jumla wa kufuta nitrati ya fedha unaweza kuwakilishwa katika hatua:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
au kwa muhtasari:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) Wakati wa kupokanzwa chumvi za chromium za hali ya juu zaidi ya oxidation:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
kromati ya dikromati
potasiamu ya potasiamu
Katika tasnia, oksijeni hupatikana:
1) Mtengano wa kielektroniki wa maji:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
2) Mwingiliano wa dioksidi kaboni na peroksidi:
CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2
Njia hii ni suluhisho la kiufundi la lazima kwa shida ya kupumua katika mifumo iliyotengwa: manowari, migodi, spacecraft.
3) Wakati ozoni inaingiliana na mawakala wa kupunguza:
O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
Ya umuhimu mkubwa ni uzalishaji wa oksijeni wakati wa mchakato wa photosynthesis. kutokea katika mimea. Maisha yote Duniani kimsingi inategemea mchakato huu. Usanisinuru ni mchakato mgumu wa hatua nyingi. Nuru huipa mwanzo wake. Photosynthesis yenyewe ina awamu mbili: mwanga na giza. Wakati wa awamu ya mwanga, rangi ya chlorophyll iliyo kwenye majani ya mimea huunda kinachojulikana kama "kunyonya mwanga" tata, ambayo inachukua elektroni kutoka kwa maji, na hivyo kuigawanya katika ioni za hidrojeni na oksijeni:
2H 2 O = 4e + 4H + O 2
Protoni zilizokusanywa zinachangia muundo wa ATP:
ADP + P = ATP
Wakati wa awamu ya giza, dioksidi kaboni na maji hubadilishwa kuwa glucose. Na oksijeni hutolewa kama bidhaa ya ziada:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
blog.site, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo asili kinahitajika.
Kwa kupata oksijeni, utahitaji vitu vyenye tajiri ndani yake. Hizi ni peroxides, nitrati, klorati. Tutatumia zile ambazo zinaweza kupatikana bila shida nyingi.
Kuna njia kadhaa za kupata oksijeni nyumbani; wacha tuziangalie kwa mpangilio.
Njia rahisi na inayoweza kufikiwa zaidi ya kupata oksijeni ni kutumia permanganate ya potasiamu (au jina sahihi zaidi ni pamanganeti ya potasiamu). Kila mtu anajua kwamba permanganate ya potasiamu ni antiseptic bora na hutumiwa kama disinfectant. Ikiwa huna, unaweza kuuunua kwenye maduka ya dawa.
Hebu tufanye hivi. Mimina permanganate ya potasiamu kwenye bomba la majaribio, lifunge na bomba la majaribio na shimo, na usakinishe bomba la kutoa gesi kwenye shimo (oksijeni itapita ndani yake). Weka mwisho mwingine wa bomba kwenye bomba lingine la majaribio (linapaswa kuwekwa chini chini, kwani oksijeni iliyotolewa ni nyepesi kuliko hewa na itapanda juu. Tunafunga bomba la pili la majaribio na kizuizi sawa.
Kama matokeo, tunapaswa kuwa na mirija miwili ya majaribio iliyounganishwa kwa kila mmoja na bomba la gesi kupitia plugs. Katika tube moja ya mtihani (isiyobadilishwa) kuna permanganate ya potasiamu. Tutawasha bomba la mtihani na permanganate ya potasiamu. Rangi ya cherry ya giza ya zambarau ya fuwele ya pamanganeti ya potasiamu itatoweka na kugeuka kuwa fuwele za manganeti ya potasiamu ya kijani kibichi.
Majibu yanaendelea kama hii:
2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2
Kwa hivyo kutoka kwa gramu 10 za permanganate ya potasiamu unaweza kupata karibu lita 1 ya oksijeni. Baada ya dakika chache, unaweza kuondoa chupa na permanganate ya potasiamu kutoka kwa moto. Tulipokea oksijeni kwenye bomba la majaribio lililogeuzwa. Tunaweza kuiangalia. Ili kufanya hivyo, futa kwa uangalifu bomba la pili (na oksijeni) kutoka kwa bomba la gesi, ukifunika shimo kwa kidole chako. Sasa, ikiwa utaleta kiberiti kidogo kinachowaka ndani ya chupa yenye oksijeni, itawaka sana!
Kupata oksijeni pia inawezekana kutumia nitrati ya sodiamu au potasiamu (chumvi za sodiamu na potasiamu zinazofanana za asidi ya nitriki).
(Potasiamu na nitrati ya sodiamu - pia inajulikana kama nitrati - huuzwa katika maduka ya mbolea).
Kwa hiyo, ili kupata oksijeni kutoka kwa saltpeter, chukua tube ya mtihani iliyofanywa kwa glasi ya kinzani kwenye msimamo, weka poda ya saltpeter pale (gramu 5 zitatosha) Utahitaji kuweka kikombe cha kauri na mchanga chini ya bomba la mtihani, kwa kuwa kioo cha kioo kitatosha. inaweza kuyeyuka kutoka kwa joto na mtiririko. Kwa hivyo, burner itahitaji kushikiliwa kidogo kwa upande, na bomba la mtihani na nitrate itahitaji kushikwa kwa pembeni.
Wakati nitrati inapokanzwa kwa nguvu, huanza kuyeyuka, ikitoa oksijeni. Mwitikio unaendelea kama hii:
2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2
Dutu inayotokana ni nitriti ya potasiamu (au nitriti ya sodiamu, kulingana na aina gani ya saltpeter hutumiwa) - chumvi ya asidi ya nitrous.
Njia nyingine kupata oksijeni- tumia peroksidi ya hidrojeni. Peroxide na hidroperite zote ni dutu sawa. Peroxide ya hidrojeni inauzwa katika vidonge na kwa namna ya ufumbuzi (3%, 5%, 10%), ambayo inaweza kununuliwa kwenye maduka ya dawa.
Tofauti na vitu vya awali, saltpeter au permanganate ya potasiamu, peroxide ya hidrojeni ni dutu isiyo imara. Tayari mbele ya mwanga, huanza kuvunja ndani ya oksijeni na maji. Kwa hiyo, katika maduka ya dawa, peroxide inauzwa katika chupa za kioo giza.
Kwa kuongeza, vichocheo kama vile oksidi ya manganese, kaboni iliyoamilishwa, unga wa chuma (shavings nzuri) na hata mate huchangia kuharibika kwa haraka kwa peroxide ya hidrojeni ndani ya maji na oksijeni. Kwa hiyo, hakuna haja ya joto la peroxide ya hidrojeni, kichocheo ni cha kutosha!
Habari. Tayari umesoma nakala zangu kwenye blogi ya Tutoronline.ru. Leo nitakuambia juu ya oksijeni na jinsi ya kuipata. Acha nikukumbushe kwamba ikiwa una maswali kwangu, unaweza kuyaandika kwenye maoni kwa kifungu hicho. Ikiwa unahitaji msaada wowote katika kemia, jiandikishe kwa madarasa yangu kwenye ratiba. Nitafurahi kukusaidia.
Oksijeni inasambazwa kwa asili kwa namna ya isotopu 16 O, 17 O, 18 O, ambayo ina asilimia zifuatazo duniani - 99.76%, 0.048%, 0.192%, kwa mtiririko huo.
Katika hali ya bure, oksijeni iko katika mfumo wa tatu Marekebisho ya allotropiki : oksijeni ya atomiki - O o, dioksijeni - O 2 na ozoni - O 3. Kwa kuongeza, oksijeni ya atomiki inaweza kupatikana kama ifuatavyo:
KClO 3 = KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
Oksijeni ni sehemu ya zaidi ya madini 1,400 tofauti na vitu vya kikaboni; katika angahewa yaliyomo yake ni 21% kwa ujazo. Na mwili wa binadamu una hadi 65% ya oksijeni. Oksijeni ni gesi isiyo na rangi na isiyo na harufu, mumunyifu kidogo katika maji (kiasi 3 cha oksijeni huyeyuka katika ujazo 100 wa maji kwa 20 o C).
Katika maabara, oksijeni hupatikana kwa kupokanzwa kwa kiasi vitu fulani:
1) Wakati wa kuoza misombo ya manganese (+7) na (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganate ya manganeti
potasiamu ya potasiamu
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) Wakati wa kuoza perhlorates:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perchlorate
potasiamu
3) Wakati wa mtengano wa chumvi ya berthollet (klorate ya potasiamu).
Katika kesi hii, oksijeni ya atomiki huundwa:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
klorate
potasiamu
4) Wakati wa mtengano wa chumvi ya asidi ya hypochlorous kwenye mwanga- hypochlorite:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) Inapokanzwa nitrati.
Katika kesi hii, oksijeni ya atomiki huundwa. Kulingana na nafasi ya chuma cha nitrate katika safu ya shughuli, bidhaa anuwai za athari huundwa:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Wakati wa mtengano wa peroksidi:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) Wakati wa kupokanzwa oksidi za metali zisizo na kazi:
2Ag 2 O ↔ 4Аg + O 2
Utaratibu huu ni muhimu katika maisha ya kila siku. Ukweli ni kwamba sahani zilizofanywa kwa shaba au fedha, kuwa na safu ya asili ya filamu ya oksidi, hufanya oksijeni hai wakati inapokanzwa, ambayo ni athari ya antibacterial. Kufutwa kwa chumvi za metali zisizo na kazi, hasa nitrati, pia husababisha kuundwa kwa oksijeni. Kwa mfano, mchakato wa jumla wa kufuta nitrati ya fedha unaweza kuwakilishwa katika hatua:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
au kwa muhtasari:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) Wakati wa kupokanzwa chumvi za chromium za hali ya juu zaidi ya oxidation:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
kromati ya dikromati
potasiamu ya potasiamu
Katika tasnia, oksijeni hupatikana:
1) Mtengano wa kielektroniki wa maji:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
2) Mwingiliano wa dioksidi kaboni na peroksidi:
CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2
Njia hii ni suluhisho la kiufundi la lazima kwa shida ya kupumua katika mifumo iliyotengwa: manowari, migodi, spacecraft.
3) Wakati ozoni inaingiliana na mawakala wa kupunguza:
O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
Ya umuhimu mkubwa ni uzalishaji wa oksijeni wakati wa mchakato wa photosynthesis. kutokea katika mimea. Maisha yote Duniani kimsingi inategemea mchakato huu. Usanisinuru ni mchakato mgumu wa hatua nyingi. Nuru huipa mwanzo wake. Photosynthesis yenyewe ina awamu mbili: mwanga na giza. Wakati wa awamu ya mwanga, rangi ya chlorophyll iliyo kwenye majani ya mimea huunda kinachojulikana kama "kunyonya mwanga" tata, ambayo inachukua elektroni kutoka kwa maji, na hivyo kuigawanya katika ioni za hidrojeni na oksijeni:
2H 2 O = 4e + 4H + O 2
Protoni zilizokusanywa zinachangia muundo wa ATP:
ADP + P = ATP
Wakati wa awamu ya giza, dioksidi kaboni na maji hubadilishwa kuwa glucose. Na oksijeni hutolewa kama bidhaa ya ziada:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
tovuti, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo kinahitajika.
Mpango:
Historia ya ugunduzi
Asili ya jina
Kuwa katika asili
Risiti
Tabia za kimwili
Tabia za kemikali
Maombi
10. Isotopu
Oksijeni
Oksijeni- kipengele cha kikundi cha 16 (kulingana na uainishaji wa kizamani - kikundi kikuu cha kikundi VI), kipindi cha pili cha mfumo wa mara kwa mara wa vipengele vya kemikali vya D.I. Mendeleev, na nambari ya atomiki 8. Inaonyeshwa na ishara O (lat. Oxygenium) . Oksijeni ni kemikali amilifu isiyo ya metali na ni kipengele nyepesi kutoka kwa kundi la chalcogens. Dutu rahisi oksijeni(Nambari ya CAS: 7782-44-7) katika hali ya kawaida ni gesi isiyo na rangi, isiyo na ladha na isiyo na harufu, molekuli ambayo ina atomi mbili za oksijeni (formula O 2), na kwa hiyo inaitwa pia dioksijeni. Oksijeni ya kioevu ina mwanga. rangi ya bluu, na fuwele dhabiti zina rangi ya samawati isiyokolea.
Kuna aina nyingine za allotropic za oksijeni, kwa mfano, ozoni (Nambari ya CAS: 10028-15-6) - chini ya hali ya kawaida, gesi ya bluu yenye harufu maalum, molekuli ambayo ina atomi tatu za oksijeni (formula O 3).
Historia ya ugunduzi
Inaaminika rasmi kwamba oksijeni iligunduliwa na mwanakemia Mwingereza Joseph Priestley mnamo Agosti 1, 1774 kwa kuoza oksidi ya zebaki kwenye chombo kilichofungwa kwa hermetically (Priestley alielekeza mwanga wa jua kwenye kiwanja hiki kwa kutumia lenzi yenye nguvu).
Hata hivyo, Priestley mwanzoni hakutambua kwamba alikuwa amegundua kitu kipya rahisi; aliamini kwamba alikuwa ametenga sehemu moja kuu ya hewa (na akaiita gesi hii "hewa isiyo na maana"). Priestley aliripoti ugunduzi wake kwa mwanakemia mashuhuri wa Ufaransa Antoine Lavoisier. Mnamo 1775, A. Lavoisier aligundua kuwa oksijeni ni sehemu ya hewa, asidi na hupatikana katika vitu vingi.
Miaka michache mapema (mnamo 1771), oksijeni ilipatikana na mwanakemia wa Uswidi Karl Scheele. Yeye calcined saltpeter na asidi sulfuriki na kisha kuoza kusababisha nitriki oksidi. Scheele aliita gesi hii "hewa ya moto" na alielezea ugunduzi wake katika kitabu kilichochapishwa mwaka wa 1777 (haswa kwa sababu kitabu kilichapishwa baadaye kuliko Priestley alitangaza ugunduzi wake, mwisho huo unachukuliwa kuwa mgunduzi wa oksijeni). Scheele pia aliripoti uzoefu wake kwa Lavoisier.
Hatua muhimu iliyochangia ugunduzi wa oksijeni ilikuwa kazi ya mwanakemia wa Kifaransa Pierre Bayen, ambaye alichapisha kazi juu ya oxidation ya zebaki na mtengano wa baadaye wa oksidi yake.
Hatimaye, A. Lavoisier hatimaye aligundua asili ya gesi iliyotokea, kwa kutumia maelezo kutoka kwa Priestley na Scheele. Kazi yake ilikuwa ya umuhimu mkubwa kwa sababu kwa sababu hiyo, nadharia ya phlogiston, ambayo ilikuwa kubwa wakati huo na ilizuia maendeleo ya kemia, ilipinduliwa. Lavoisier alifanya majaribio juu ya mwako wa vitu mbalimbali na kukanusha nadharia ya phlogiston, kuchapisha matokeo juu ya uzito wa vipengele vilivyochomwa. Uzito wa majivu ulizidi uzito wa asili wa kitu hicho, ambacho kilimpa Lavoisier haki ya kudai kwamba wakati wa mwako mmenyuko wa kemikali (oxidation) wa dutu hutokea, na kwa hiyo wingi wa dutu ya awali huongezeka, ambayo inakataa nadharia ya phlogiston. .
Kwa hivyo, sifa ya ugunduzi wa oksijeni inashirikiwa kwa kweli kati ya Priestley, Scheele na Lavoisier.
Asili ya jina
Neno oksijeni (pia linaitwa "suluhisho la asidi" mwanzoni mwa karne ya 19) linatokana na kuonekana kwake katika lugha ya Kirusi kwa kiasi fulani kwa M.V. Lomonosov, ambaye alianzisha neno "asidi", pamoja na neologisms nyingine; Kwa hivyo, neno "oksijeni", kwa upande wake, lilikuwa ni ufuatiliaji wa neno "oksijeni" (oksijeni ya Kifaransa), iliyopendekezwa na A. Lavoisier (kutoka kwa Kigiriki cha kale ὀξύς - "sour" na γεννάω - "kuzaa"). Ilitafsiriwa kama "asidi inayozalisha", ambayo inahusishwa na maana yake ya asili - "asidi", ambayo hapo awali ilimaanisha vitu vinavyoitwa oksidi kulingana na nomenclature ya kisasa ya kimataifa.
Kuwa katika asili
Oksijeni ni kipengele kinachojulikana zaidi duniani; sehemu yake (katika misombo mbalimbali, hasa silicates) inachukua karibu 47.4% ya wingi wa ukoko wa dunia imara. Bahari na maji safi yana kiasi kikubwa cha oksijeni iliyofungwa - 88.8% (kwa wingi), katika angahewa maudhui ya oksijeni ya bure ni 20.95% kwa kiasi na 23.12% kwa wingi. Zaidi ya misombo 1,500 katika ukoko wa dunia ina oksijeni.
Oksijeni ni sehemu ya vitu vingi vya kikaboni na iko katika seli zote zilizo hai. Kwa upande wa idadi ya atomi katika seli hai, ni karibu 25%, na kwa suala la sehemu ya molekuli - karibu 65%.
Risiti
Hivi sasa, katika tasnia, oksijeni hupatikana kutoka kwa hewa. Njia kuu ya viwanda kwa ajili ya kuzalisha oksijeni ni urekebishaji wa cryogenic. Mimea ya oksijeni inayofanya kazi kwa msingi wa teknolojia ya membrane pia inajulikana na kutumika kwa mafanikio katika tasnia.
Maabara hutumia oksijeni inayozalishwa viwandani, inayotolewa katika mitungi ya chuma chini ya shinikizo la takriban 15 MPa.
Kiasi kidogo cha oksijeni kinaweza kupatikana kwa kupokanzwa permanganate ya potasiamu KMnO 4:
Mwitikio wa mtengano wa kichocheo wa peroksidi ya hidrojeni H2O2 mbele ya oksidi ya manganese(IV) pia hutumiwa:
Oksijeni inaweza kupatikana kwa mtengano wa kichocheo wa klorati ya potasiamu (chumvi ya Berthollet) KClO 3:
Mbinu za kimaabara za kutoa oksijeni ni pamoja na njia ya elektrolisisi ya miyeyusho ya maji ya alkali, pamoja na mtengano wa oksidi ya zebaki(II) (saa t = 100 °C):
Katika manowari kawaida hupatikana kwa majibu ya peroksidi ya sodiamu na dioksidi kaboni iliyotolewa na wanadamu:
Tabia za kimwili
Katika bahari ya dunia, maudhui ya O2 kufutwa ni kubwa katika maji baridi na kidogo katika maji ya joto.
Katika hali ya kawaida, oksijeni ni gesi isiyo na rangi, ladha au harufu.
Lita 1 ina uzito wa g 1.429. Ni nzito kidogo kuliko hewa. Huyeyuka kidogo katika maji (4.9 ml/100 g kwa 0 °C, 2.09 ml/100 g kwa 50 °C) na pombe (2.78 ml/100 g kwa 25 °C). Inayeyuka vizuri katika fedha iliyoyeyuka (juzuu 22 za O 2 katika ujazo 1 wa Ag saa 961 ° C). Umbali wa Interatomic - 0.12074 nm. Ni paramagnetic.
Wakati oksijeni ya gesi inapokanzwa, utengano wake unaoweza kubadilishwa katika atomi hutokea: saa 2000 °C - 0.03%, saa 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99.5%.
Oksijeni kioevu (kiwango cha kuchemka -182.98 °C) ni kioevu cha samawati iliyokolea.
Mchoro wa awamu ya O2
Oksijeni imara (hatua myeyuko -218.35°C) - fuwele za bluu. Kuna awamu 6 za fuwele zinazojulikana, tatu kati yake zipo kwa shinikizo la atm 1:
α-O 2 - ipo kwenye joto chini ya 23.65 K; fuwele za bluu angavu ni za mfumo wa monoclinic, vigezo vya seli a=5.403 Å, b=3.429 Å, c=5.086 Å; β=132.53°.
β-O 2 - ipo katika kiwango cha joto kutoka 23.65 hadi 43.65 K; fuwele za rangi ya bluu (pamoja na shinikizo la kuongezeka rangi hugeuka pink) zina kimiani ya rhombohedral, vigezo vya seli a=4.21 Å, α=46.25°.
γ-O 2 - ipo kwenye joto kutoka 43.65 hadi 54.21 K; fuwele za samawati iliyokolea zina ulinganifu wa ujazo, kigezo cha kimiani a=6.83 Å.
Awamu tatu zaidi huunda kwa shinikizo la juu:
δ-O 2 kiwango cha joto 20-240 K na shinikizo 6-8 GPa, fuwele za machungwa;
ε-O 4 shinikizo kutoka 10 hadi 96 GPa, rangi ya kioo kutoka nyekundu nyeusi hadi nyeusi, mfumo wa monoclinic;
ζ-O n shinikizo zaidi ya 96 GPa, hali ya metali yenye sifa ya mng'ao wa metali, kwa joto la chini hubadilika kuwa hali ya superconducting.
Tabia za kemikali
Wakala wa oxidizing kali, huingiliana na karibu vipengele vyote, na kutengeneza oksidi. Hali ya oksidi −2. Kama sheria, mmenyuko wa oxidation huendelea na kutolewa kwa joto na huharakisha na joto linaloongezeka (angalia Mwako). Mfano wa athari zinazotokea kwenye joto la kawaida:
Huoksidisha misombo ambayo ina vipengele vilivyo na chini ya hali ya juu ya oxidation:
Oxidize misombo ya kikaboni zaidi:
Chini ya hali fulani, inawezekana kutekeleza oxidation ya kiwanja cha kikaboni:
Oksijeni humenyuka moja kwa moja (chini ya hali ya kawaida, inapokanzwa na/au mbele ya vichocheo) na vitu vyote rahisi isipokuwa Au na gesi za inert (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); athari na halojeni hutokea chini ya ushawishi wa kutokwa kwa umeme au mionzi ya ultraviolet. Oksidi za dhahabu na gesi nzito za inert (Xe, Rn) zilipatikana kwa njia isiyo ya moja kwa moja. Katika misombo yote ya vipengele viwili vya oksijeni na vipengele vingine, oksijeni ina jukumu la wakala wa oksidi, isipokuwa kwa misombo na fluorine.
Oksijeni huunda peroksidi zenye hali ya oksidi ya atomi ya oksijeni sawa na -1.
Kwa mfano, peroksidi hutolewa na mwako wa metali za alkali katika oksijeni:
Baadhi ya oksidi huchukua oksijeni:
Kwa mujibu wa nadharia ya mwako iliyotengenezwa na A. N. Bach na K. O. Engler, oxidation hutokea katika hatua mbili na kuundwa kwa kiwanja cha kati cha peroxide. Kiwanja hiki cha kati kinaweza kutengwa, kwa mfano, wakati moto wa hidrojeni inayowaka umepozwa na barafu, peroksidi ya hidrojeni huundwa pamoja na maji:
Katika superoxides, oksijeni rasmi ina hali ya oxidation ya -½, yaani, elektroni moja kwa atomi mbili za oksijeni (O - 2 ioni). Imepatikana kwa kujibu peroksidi na oksijeni kwa shinikizo la juu na joto:
Potasiamu K, rubidiamu Rb na cesium C humenyuka pamoja na oksijeni kuunda superoxides:
Katika ioni ya dioksijeni O 2 +, oksijeni rasmi ina hali ya oksidi ya +½. Imepatikana na majibu:
Fluoridi za oksijeni
Difluoride ya oksijeni, YA 2 hali ya oksidi ya oksijeni +2, hutayarishwa kwa kupitisha florini kupitia suluhisho la alkali:
Monofluoride ya oksijeni (dioxydifluoride), O 2 F 2, haijatulia, hali ya oksidi ya oksijeni ni +1. Imepatikana kutoka kwa mchanganyiko wa florini na oksijeni katika kutokwa kwa mwanga kwa joto la -196 °C:
Kwa kupitisha kutokwa kwa mwanga kupitia mchanganyiko wa fluorine na oksijeni kwa shinikizo na joto fulani, mchanganyiko wa fluoride ya oksijeni ya juu O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 na O 6 F 2 hupatikana.
Hesabu za mitambo ya Quantum hutabiri uwepo thabiti wa ioni ya trifluorohydroxonium YA 3 +. Ikiwa ioni hii iko kweli, basi hali ya oksidi ya oksijeni ndani yake itakuwa sawa na +4.
Oksijeni inasaidia michakato ya kupumua, mwako, na kuoza.
Katika fomu yake ya bure, kipengele kipo katika marekebisho mawili ya allotropic: O 2 na O 3 (ozoni). Kama Pierre Curie na Marie Skłodowska-Curie walivyoanzishwa mwaka wa 1899, chini ya ushawishi wa mionzi ya ionizing O 2 inageuka kuwa O 3.
Maombi
Kuenea kwa matumizi ya oksijeni ya viwandani kulianza katikati ya karne ya 20, baada ya uvumbuzi wa turboexpanders - vifaa vya kunyunyiza na kutenganisha hewa ya kioevu.
KATIKAmadini
Njia ya kubadilisha fedha ya uzalishaji wa chuma au usindikaji wa matte inahusisha matumizi ya oksijeni. Katika vitengo vingi vya metallurgiska, kwa mwako wa ufanisi zaidi wa mafuta, mchanganyiko wa hewa ya oksijeni hutumiwa badala ya hewa katika burners.
Kulehemu na kukata kwa metali
Oksijeni katika mitungi ya bluu hutumiwa sana kwa kukata moto na kulehemu kwa metali.
Mafuta ya roketi
Oksijeni ya kioevu, peroksidi ya hidrojeni, asidi ya nitriki na misombo mingine yenye oksijeni nyingi hutumiwa kama vioksidishaji kwa mafuta ya roketi. Mchanganyiko wa oksijeni ya kioevu na ozoni ya kioevu ni mojawapo ya vioksidishaji vya nguvu zaidi vya mafuta ya roketi (msukumo maalum wa mchanganyiko wa hidrojeni-ozoni unazidi msukumo maalum kwa jozi ya hidrojeni-florini na hidrojeni-oksijeni floridi).
KATIKAdawa
Oksijeni ya matibabu huhifadhiwa kwenye mitungi ya gesi ya chuma yenye shinikizo kubwa (kwa gesi iliyoshinikizwa au kioevu) ya rangi ya bluu ya uwezo mbalimbali kutoka lita 1.2 hadi 10.0 chini ya shinikizo hadi MPa 15 (150 atm) na hutumiwa kuimarisha mchanganyiko wa gesi ya kupumua katika vifaa vya anesthesia. , wakati matatizo ya kupumua, ili kupunguza mashambulizi ya pumu ya bronchial, kuondokana na hypoxia ya asili yoyote, kwa ugonjwa wa kupungua, kutibu pathologies ya njia ya utumbo kwa namna ya visa vya oksijeni. Kwa matumizi ya mtu binafsi, vyombo maalum vya mpira - matakia ya oksijeni - hujazwa kutoka kwa mitungi na oksijeni ya matibabu. Vipulizio vya oksijeni vya miundo na marekebisho mbalimbali hutumiwa kusambaza oksijeni au mchanganyiko wa hewa ya oksijeni kwa wakati mmoja kwa mwathirika mmoja au wawili shambani au katika mazingira ya hospitali. Faida ya inhaler ya oksijeni ni kuwepo kwa condenser-humidifier ya mchanganyiko wa gesi, ambayo hutumia unyevu wa hewa exhaled. Ili kuhesabu kiasi cha oksijeni iliyobaki kwenye silinda katika lita, shinikizo kwenye silinda katika angahewa (kulingana na kipimo cha shinikizo la kipunguzaji) kawaida huzidishwa na uwezo wa silinda katika lita. Kwa mfano, katika silinda yenye uwezo wa lita 2, kipimo cha shinikizo kinaonyesha shinikizo la oksijeni ya 100 atm. Kiasi cha oksijeni katika kesi hii ni 100 × 2 = 200 lita.
KATIKASekta ya Chakula
Katika tasnia ya chakula, oksijeni imesajiliwa kama nyongeza ya chakula E948, kama gesi inayosukuma na ya ufungaji.
KATIKAsekta ya kemikali
Katika tasnia ya kemikali, oksijeni hutumiwa kama wakala wa oksidi katika mchanganyiko mwingi, kwa mfano, oxidation ya hidrokaboni ndani ya misombo iliyo na oksijeni (pombe, aldehidi, asidi), amonia kuwa oksidi za nitrojeni katika utengenezaji wa asidi ya nitriki. Kutokana na joto la juu linaloendelea wakati wa oxidation, mwisho mara nyingi hufanyika katika hali ya mwako.
KATIKAkilimo
Katika kilimo cha chafu, kwa kutengeneza visa vya oksijeni, kwa kupata uzito kwa wanyama, kwa kurutubisha mazingira ya majini na oksijeni katika ufugaji wa samaki.
Jukumu la kibaolojia la oksijeni
Ugavi wa oksijeni wa dharura katika makazi ya bomu
Viumbe hai wengi (aerobes) hupumua oksijeni kutoka hewani. Oksijeni hutumiwa sana katika dawa. Katika kesi ya magonjwa ya moyo na mishipa, ili kuboresha michakato ya kimetaboliki, povu ya oksijeni ("cocktail ya oksijeni") huingizwa ndani ya tumbo. Utawala wa subcutaneous wa oksijeni hutumiwa kwa vidonda vya trophic, elephantiasis, gangrene na magonjwa mengine makubwa. Urutubishaji wa ozoni bandia hutumika kuua na kuondoa harufu ya hewa na kusafisha maji ya kunywa. Isotopu ya oksijeni ya mionzi 15 O hutumiwa kuchunguza kasi ya mtiririko wa damu na uingizaji hewa wa mapafu.
Derivatives ya oksijeni yenye sumu
Baadhi ya derivatives ya oksijeni (kinachojulikana kama spishi tendaji za oksijeni), kama vile oksijeni ya singlet, peroksidi hidrojeni, superoxide, ozoni na hidroksili kali, ni sumu kali. Wao huundwa wakati wa mchakato wa uanzishaji au kupunguzwa kwa sehemu ya oksijeni. Superoxide (superoxide radical), peroksidi hidrojeni na radikali hidroksili zinaweza kuunda katika seli na tishu za binadamu na wanyama na kusababisha mkazo wa kioksidishaji.
Isotopu
Oksijeni ina isotopu tatu thabiti: 16 O, 17 O na 18 O, maudhui ya wastani ambayo ni, kwa mtiririko huo, 99.759%, 0.037% na 0.204% ya jumla ya idadi ya atomi za oksijeni duniani. Utawala mkali wa nyepesi zaidi kati yao, 16 O, katika mchanganyiko wa isotopu ni kutokana na ukweli kwamba kiini cha atomi 16 O kina protoni 8 na neutroni 8 (kiini cha uchawi mara mbili na nyutroni iliyojaa na shells za protoni). Na viini vile, kama ifuatavyo kutoka kwa nadharia ya muundo wa kiini cha atomiki, ni thabiti sana.
Isotopu za oksijeni zenye mionzi zenye nambari za wingi kutoka 12 O hadi 24 O pia zinajulikana. Isotopu zote za oksijeni zenye mionzi zina nusu ya maisha mafupi, zilizoishi kwa muda mrefu zaidi ni 15 O na nusu ya maisha ya ~ 120 s. Isotopu ya muda mfupi zaidi ya 12 O ina nusu ya maisha ya 5.8 · 10-22 s.