Merhaba. Tutoronline.ru blogundaki makalelerimi zaten okudunuz. Bugün sizlere oksijeni ve nasıl elde edileceğini anlatacağım. Bana sorularınız olursa yazıya yorum olarak yazabileceğinizi hatırlatayım. Kimya konusunda yardıma ihtiyacınız olursa programdaki derslerime kaydolun. Size yardımcı olmaktan mutluluk duyacağım.
Oksijen doğada sırasıyla %99,76, %0,048, %0,192 olmak üzere Dünya'da aşağıdaki yüzdelere sahip olan 16 O, 17 O, 18 O izotopları şeklinde dağılır.
Serbest halde oksijen üç formda bulunur allotropik modifikasyonlar : atomik oksijen - O o, dioksijen - O 2 ve ozon - O 3. Ayrıca atomik oksijen şu şekilde elde edilebilir:
KClO3 = KCl + 3O0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
Oksijen 1.400'den fazla farklı mineral ve organik maddenin bir parçasıdır; atmosferdeki içeriği hacimce %21'dir. Ve insan vücudu %65'e kadar oksijen içerir. Oksijen, renksiz ve kokusuz bir gazdır, suda az çözünür (20 o C'de 100 hacim suda 3 hacim oksijen çözünür).
Laboratuvarda oksijen, belirli maddelerin orta derecede ısıtılmasıyla elde edilir:
1) Manganez bileşiklerini (+7) ve (+4) ayrıştırırken:
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganat manganat
potasyum potasyum
2MnO2 → 2MnO + Ö2
2) Perkloratları ayrıştırırken:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perklorat
potasyum
3) Berhollet tuzunun (potasyum klorat) ayrışması sırasında.
Bu durumda atomik oksijen oluşur:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
klorat
potasyum
4) Hipokloröz asit tuzlarının ışıkta ayrışması sırasında- hipokloritler:
2NaClO → 2NaCl + O2
Ca(ClO)2 → CaCl2 + O2
5) Nitratları ısıtırken.
Bu durumda atomik oksijen oluşur. Nitrat metalinin aktivite serisindeki konumuna bağlı olarak çeşitli reaksiyon ürünleri oluşur:
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Peroksitlerin ayrışması sırasında:
2H 2 Ö 2 ↔ 2H 2 Ö + Ö 2
7) Aktif olmayan metallerin oksitlerini ısıtırken:
2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2
Bu süreç günlük yaşamla ilgilidir. Gerçek şu ki, doğal bir oksit film tabakasına sahip bakır veya gümüşten yapılmış tabaklar, ısıtıldığında antibakteriyel etki olan aktif oksijen oluşturur. Aktif olmayan metal tuzlarının, özellikle nitratların çözünmesi de oksijen oluşumuna yol açar. Örneğin, gümüş nitratın genel çözünme süreci aşamalar halinde temsil edilebilir:
AgNO3 + H2O → AgOH + HNO3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
veya özet biçiminde:
4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2
8) En yüksek oksidasyon durumuna sahip krom tuzlarını ısıtırken:
4K 2 Cr2 Ö 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 Ö 3 + 3 Ö 2
dikromat kromat
potasyum potasyum
Endüstride oksijen elde edilir:
1) Suyun elektrolitik ayrışması:
2H 2 Ö → 2H 2 + Ö 2
2) Karbondioksitin peroksitlerle etkileşimi:
CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2
Bu yöntem, izole sistemlerde (denizaltılar, mayınlar, uzay araçları) nefes alma sorununa vazgeçilmez bir teknik çözümdür.
3) Ozon indirgeyici maddelerle etkileşime girdiğinde:
O3 + 2KJ + H20 → J2 + 2KOH + O2
Fotosentez işlemi sırasında oksijen üretimi özellikle önemlidir. bitkilerde meydana gelir. Dünyadaki tüm yaşam temelde bu sürece bağlıdır. Fotosentez karmaşık, çok adımlı bir süreçtir. Işık ona başlangıcını verir. Fotosentezin kendisi iki aşamadan oluşur: aydınlık ve karanlık. Işık fazı sırasında, bitki yapraklarında bulunan klorofil pigmenti, sudan elektronları alan ve böylece onu hidrojen iyonlarına ve oksijene bölen "ışık emici" kompleks adı verilen bir kompleks oluşturur:
2H2Ö = 4e + 4H + Ö2
Birikmiş protonlar ATP sentezine katkıda bulunur:
ADP + P = ATP
Karanlık fazda karbondioksit ve su glikoza dönüşür. Ve yan ürün olarak oksijen açığa çıkar:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + O2
web sitesi, materyali tamamen veya kısmen kopyalarken kaynağa bir bağlantı gereklidir.
Soru No. 2 Laboratuvarda ve endüstride oksijen nasıl elde edilir? Karşılık gelen reaksiyonların denklemlerini yazın. Bu yöntemlerin birbirinden farkı nedir?
Cevap:
Laboratuvarda oksijen aşağıdaki yollarla elde edilebilir:
1) Bir katalizör (manganez oksit) varlığında hidrojen peroksitin ayrışması
2) Berthollet tuzunun (potasyum klorat) ayrışması:
3) Potasyum permanganatın ayrışması:
Endüstride oksijen, hacimce yaklaşık %20 içeren havadan elde edilir. Hava, basınç ve aşırı soğutma altında sıvılaştırılır. Oksijen ve nitrojen (havanın ikinci ana bileşeni) farklı kaynama noktalarına sahiptir. Bu nedenle damıtma yoluyla ayrılabilirler: nitrojenin kaynama noktası oksijenden daha düşüktür, bu nedenle nitrojen oksijenden önce buharlaşır.
Oksijen üretmek için endüstriyel ve laboratuvar yöntemleri arasındaki farklar:
1) Oksijen üretimine yönelik tüm laboratuvar yöntemleri kimyasaldır, yani bazı maddelerin diğerlerine dönüşümü gerçekleşir. Havadan oksijen elde etme süreci, bazı maddelerin diğerlerine dönüşümü gerçekleşmediğinden fiziksel bir süreçtir.
2) Oksijen havadan çok daha büyük miktarlarda elde edilebilir.
Periyodik sistemin VI. grubunun (yeni sınıflandırmaya göre - 16. grup) ana alt grubuna dört "kalkojen" element (yani "bakır doğuran") öncülük eder. Bunlar kükürt, tellür ve selenyumun yanı sıra oksijeni de içerir. Dünya üzerinde en yaygın olan bu elementin özelliklerine, oksijen kullanımına ve üretimine daha yakından bakalım.
Element yaygınlığı
Bağlı formda oksijen, suyun kimyasal bileşimine dahil edilir - yüzdesi yaklaşık% 89'dur ve ayrıca tüm canlıların - bitki ve hayvanların - hücrelerinin bileşiminde bulunur.
Havada oksijen, bileşiminin beşte birini kaplayan O2 formunda ve ozon - O3 formunda serbest halde bulunur.
Fiziksel özellikler
Oksijen O2 renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Suda az çözünür. Kaynama noktası sıfır santigratın 183 derece altındadır. Sıvı halde oksijen mavidir ve katı halde mavi kristaller oluşturur. Oksijen kristallerinin erime noktası sıfır Celsius'un 218,7 derece altındadır.
Kimyasal özellikler
Isıtıldığında, bu element hem metaller hem de metal olmayan birçok basit maddeyle reaksiyona girerek oksitler - oksijenli element bileşikleri - oluşturur. elementlerin oksijenle girdiği olaya oksidasyon denir.
Örneğin,
4Na + O2= 2Na2O
2. Katalizör görevi gören manganez oksit varlığında ısıtıldığında hidrojen peroksitin ayrışması yoluyla.
3. Potasyum permanganatın ayrışması yoluyla.
Oksijen endüstride aşağıdaki yollarla üretilir:
1. Teknik amaçlar için oksijen, normal içeriğinin yaklaşık %20 olduğu havadan elde edilir; beşinci bölüm. Bunu yapmak için önce hava yakılarak yaklaşık %54 sıvı oksijen, %44 sıvı nitrojen ve %2 sıvı argon içeren bir karışım üretilir. Bu gazlar daha sonra, sıvı oksijen ve sıvı nitrojenin kaynama noktaları arasındaki nispeten küçük aralık (sırasıyla eksi 183 ve eksi 198,5 derece) kullanılarak bir damıtma işlemi kullanılarak ayrılır. Azotun oksijenden daha erken buharlaştığı ortaya çıktı.
Modern ekipman, herhangi bir saflık derecesinde oksijen üretimini sağlar. Sıvı havanın ayrıştırılmasıyla elde edilen azot, türevlerinin sentezinde hammadde olarak kullanılır.
2. Ayrıca çok saf oksijen üretir. Bu yöntem, kaynakları zengin ve elektriği ucuz olan ülkelerde yaygınlaştı.
Oksijen uygulaması
Oksijen, tüm gezegenimizin yaşamındaki en önemli unsurdur. Atmosferde bulunan bu gaz, bu süreçte hayvanlar ve insanlar tarafından tüketilmektedir.
Oksijen elde etmek, tıp, metallerin kaynaklanması ve kesilmesi, patlatma, havacılık (insanın nefes alması ve motorun çalışması için) ve metalurji gibi insan faaliyeti alanları için çok önemlidir.
İnsan ekonomik faaliyeti sürecinde oksijen büyük miktarlarda tüketilir - örneğin çeşitli yakıt türlerini yakarken: doğal gaz, metan, kömür, odun. Tüm bu süreçlerde aynı zamanda doğa, güneş ışığının etkisi altında yeşil bitkilerde meydana gelen fotosentezi kullanarak bu bileşiğin doğal olarak bağlanma sürecini sağlamıştır. Bu sürecin bir sonucu olarak, bitkinin daha sonra dokularını oluşturmak için kullandığı glikoz oluşur.
Metal kesilirken yanıcı gaz veya teknik olarak saf oksijenle karıştırılmış sıvı buharın yakılmasıyla elde edilen yüksek sıcaklıktaki gaz alevi ile gerçekleştirilir.
Oksijen yeryüzünde en çok bulunan elementtirçeşitli maddeler içeren kimyasal bileşikler formunda bulunur: toprakta - ağırlıkça %50'ye kadar, sudaki hidrojen ile kombinasyon halinde - ağırlıkça yaklaşık %86 ve havada - hacimce %21'e kadar ve hacimce %23'e kadar ağırlık.
Normal koşullar altında oksijen (sıcaklık 20°C, basınç 0,1 MPa) renksiz, yanıcı olmayan, havadan biraz daha ağır, kokusuz ancak yanmayı aktif olarak destekleyen bir gazdır. Normal atmosferik basınçta ve 0°C sıcaklıkta, 1 m3 oksijenin kütlesi 1,43 kg'dır ve 20°C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında - 1,33 kg'dır.
Oksijen yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir(argon, helyum, ksenon, kripton ve neon) dışındaki tüm kimyasal elementlerle bileşikler oluşturur. Bileşiğin oksijenle reaksiyonları büyük miktarda ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir, yani. doğası gereği ekzotermiktirler.
Sıkıştırılmış gaz halindeki oksijen, organik maddeler, yağlar, yağlar, kömür tozu, yanıcı plastikler ile temas ettiğinde, oksijenin hızlı sıkışması sırasında ortaya çıkan ısı, sürtünme ve katı parçacıkların metale çarpması sonucu kendiliğinden tutuşabilir. elektrostatik kıvılcım deşarjı olarak. Bu nedenle oksijen kullanılırken yanıcı veya yanıcı maddelerle temas etmemesine dikkat edilmelidir.
Tüm oksijen ekipmanı, oksijen hatları ve tüpleri iyice yağdan arındırılmalıdır. yanıcı gazlar veya sıvı yanıcı buharlarla geniş bir aralıkta patlayıcı karışımlar oluşturabilen, ayrıca açık alev veya kıvılcım varlığında patlamalara yol açabilen.
Oksijenin belirtilen özellikleri, gaz-alev işleme proseslerinde kullanılırken daima akılda tutulmalıdır.
Atmosferik hava esas olarak aşağıdaki hacim içeriğine sahip üç gazın mekanik bir karışımıdır: nitrojen - %78,08, oksijen - %20,95, argon - %0,94, geri kalanı karbondioksit, nitröz oksit vb. Oksijen havanın ayrıştırılmasıyla elde edilir kullanımı giderek artan argonun ayrıştırılmasının yanı sıra derin soğutma (sıvılaştırma) yöntemiyle oksijene dönüştürülmektedir. Azot, bakır kaynağında koruyucu gaz olarak kullanılır.
Oksijen kimyasal olarak veya suyun elektrolizi ile elde edilebilir. Kimyasal yöntemler verimsiz ve ekonomik değildir. Şu tarihte: suyun elektrolizi Doğru akımla saf hidrojen üretiminde yan ürün olarak oksijen üretilir.
Oksijen sanayide üretilir derin soğutma ve düzeltme yoluyla atmosferik havadan. Havadan oksijen ve nitrojen elde edilen tesislerde, hava zararlı yabancı maddelerden arındırılır, bir kompresörde 0,6-20 MPa'lık uygun soğutma çevrimi basıncına sıkıştırılır ve ısı eşanjörlerinde sıvılaşma sıcaklığına kadar soğutulur, sıvılaşma sıcaklıkları arasındaki fark oksijen ve nitrojenin sıvı fazda tamamen ayrılması için yeterli olan 13 ° C'dir.
Sıvı saf oksijen, bir hava ayırma aparatında birikir, buharlaşır ve bir gaz tankında toplanır, buradan 20 MPa'ya kadar bir basınç altında bir kompresör tarafından silindirlere pompalanır.
Teknik oksijen de boru hattıyla taşınır. Boru hattı yoluyla taşınan oksijenin basıncı, üretici ile tüketici arasında anlaşmaya varılmalıdır. Oksijen, oksijen tüpleri içerisinde ve ısı yalıtımı iyi olan özel kaplarda sıvı halde sahaya iletilir.
Sıvı oksijeni gaza dönüştürmek için gazlaştırıcılar veya sıvı oksijen buharlaştırıcılı pompalar kullanılır. Normal atmosferik basınçta ve 20°C sıcaklıkta, buharlaşma sonucu 1 dm3 sıvı oksijen, 860 dm3 gaz halinde oksijen verir. Bu nedenle, oksijenin kaynak alanına sıvı halde verilmesi tavsiye edilir, çünkü bu, kabın ağırlığını 10 kat azaltır, bu da silindir üretimi için metal tasarrufu sağlar ve silindirlerin taşıma ve depolama maliyetini azaltır.
Kaynak ve kesme için-78'e göre teknik oksijen üç sınıfta üretilir:
- 1. - en az %99,7 saflık
- 2. - en az %99,5
- 3. - hacimce en az %99,2
Oksijen saflığı, oksigaz kesimi için büyük önem taşımaktadır. Ne kadar az gaz kirliliği içerirse, kesme hızı o kadar yüksek, daha temiz ve daha az oksijen tüketimi olur.
Yeşil bitkilerin ve fotosentetik bakterilerin ortaya çıkmasıyla oksijen dünya atmosferinde ortaya çıktı. Oksijen sayesinde aerobik organizmalar solunum veya oksidasyon gerçekleştirir. Endüstride oksijen elde etmek önemlidir - metalurji, tıp, havacılık, ulusal ekonomi ve diğer endüstrilerde kullanılır.
Özellikler
Oksijen periyodik tablonun sekizinci elementidir. Yanmayı destekleyen ve maddeleri oksitleyen bir gazdır.
Pirinç. 1. Periyodik tablodaki oksijen.
Oksijen resmen 1774 yılında keşfedildi. İngiliz kimyager Joseph Priestley, elementi cıva oksitten izole etti:
2HgO → 2Hg + O2 .
Ancak Priestley oksijenin havanın bir parçası olduğunu bilmiyordu. Atmosferdeki oksijenin özellikleri ve varlığı daha sonra Priestley'in meslektaşı Fransız kimyager Antoine Lavoisier tarafından belirlendi.
Oksijenin genel özellikleri:
- renksiz gaz;
- kokusu ve tadı yoktur;
- havadan daha ağır;
- molekül iki oksijen atomundan (O2) oluşur;
- sıvı halde soluk mavi bir renge sahiptir;
- suda az çözünür;
- güçlü bir oksitleyici ajandır.
Pirinç. 2. Sıvı oksijen.
Oksijenin varlığı, için için yanan bir kıymık gaz içeren bir kaba indirilerek kolayca kontrol edilebilir. Oksijenin varlığında meşale alevler içinde kalır.
Bunu nasıl elde edersiniz?
Endüstriyel ve laboratuvar koşullarında çeşitli bileşiklerden oksijen üretmek için bilinen birkaç yöntem vardır. Endüstride oksijen, havanın basınç altında ve -183°C sıcaklıkta sıvılaştırılmasıyla elde edilir. Sıvı hava buharlaşmaya maruz kalır; yavaş yavaş ısınırız. -196°C'de nitrojen buharlaşmaya başlar ve oksijen sıvı kalır.
Laboratuvarda oksijen tuzlardan, hidrojen peroksitten ve elektroliz sonucunda oluşur. Tuzların ayrışması ısıtıldığında meydana gelir. Örneğin, potasyum klorat veya bertolit tuzu 500°C'ye ısıtılır ve potasyum permanganat veya potasyum permanganat 240°C'ye ısıtılır:
- 2KClO3 → 2KCl + 3O2;
- 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .
Pirinç. 3. Berthollet tuzunun ısıtılması.
Nitratı veya potasyum nitratı ısıtarak da oksijen elde edebilirsiniz:
2KNO3 → 2KNO2 + Ö2.
Hidrojen peroksit ayrıştırılırken katalizör olarak manganez (IV) oksit - Mn02, karbon veya demir tozu kullanılır. Genel denklem şuna benzer:
2H 2 Ö 2 → 2H 2 Ö + Ö 2.
Bir sodyum hidroksit çözeltisi elektrolize tabi tutulur. Sonuç olarak su ve oksijen oluşur:
4NaOH → (elektroliz) 4Na + 2H20 + O2 .
Oksijen ayrıca elektroliz kullanılarak sudan izole edilir ve onu hidrojen ve oksijene ayrıştırır:
2H 2 Ö → 2H 2 + Ö 2.
Nükleer denizaltılarda oksijen, sodyum peroksit - 2Na202 + 2C02 → 2Na2C03 + O2'den elde edildi. Yöntem ilginçtir, çünkü oksijen salınımıyla birlikte karbondioksit de emilir.
Nasıl kullanılır
Endüstride maddeleri oksitlemek için kullanılan saf oksijenin serbest bırakılması, uzayda, su altında ve dumanlı odalarda (oksijen itfaiyeciler için gereklidir) nefes almayı sürdürmek için toplama ve tanıma gereklidir. Tıpta oksijen tüpleri solunum güçlüğü çeken hastaların nefes almasına yardımcı olur. Oksijen aynı zamanda solunum yolu hastalıklarını tedavi etmek için de kullanılır.
Oksijen yakıtları (kömür, petrol, doğal gaz) yakmak için kullanılır. Oksijen, metalurji ve makine mühendisliğinde, örneğin metalin eritilmesi, kesilmesi ve kaynaklanması için yaygın olarak kullanılır.
Ortalama derecelendirme: 4.9. Alınan toplam puan: 177.