Xin chào. Bạn đã đọc các bài viết của tôi trên blog Tutoronline.ru. Hôm nay tôi sẽ cho bạn biết về oxy và làm thế nào để có được nó. Hãy để tôi nhắc bạn rằng nếu bạn có câu hỏi cho tôi, bạn có thể viết chúng trong phần bình luận của bài viết. Nếu bạn cần bất kỳ trợ giúp nào về hóa học, hãy đăng ký các lớp học của tôi theo lịch trình. Tôi sẽ vui lòng giúp bạn.
Oxy được phân phối trong tự nhiên dưới dạng các đồng vị 16 O, 17 O, 18 O, có tỷ lệ phần trăm sau trên Trái đất - lần lượt là 99,76%, 0,048%, 0,192%.
Ở trạng thái tự do, oxy tồn tại ở dạng ba sửa đổi đẳng hướng : oxy nguyên tử - O o, dioxygen - O 2 và ozone - O 3. Hơn nữa, oxy nguyên tử có thể thu được như sau:
KClO 3 = KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
Oxy là một phần của hơn 1.400 khoáng chất và chất hữu cơ khác nhau; trong khí quyển hàm lượng của nó là 21% thể tích. Và cơ thể con người chứa tới 65% oxy. Oxy là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước (3 thể tích oxy hòa tan trong 100 thể tích nước ở 20 o C).
Trong phòng thí nghiệm, người ta thu được oxy bằng cách đun nóng vừa phải một số chất:
1) Khi phân hủy các hợp chất mangan (+7) và (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
thuốc tím manganat
kali kali
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) Khi phân hủy peclorat:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
peclorat
kali
3) Trong quá trình phân hủy muối berthollet (kali clorat).
Trong trường hợp này, oxy nguyên tử được hình thành:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
clorat
kali
4) Trong quá trình phân hủy muối axit hypochlorous dưới ánh sáng- hypoclorit:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) Khi đun nóng nitrat.
Trong trường hợp này, oxy nguyên tử được hình thành. Tùy thuộc vào vị trí của kim loại nitrat trong chuỗi hoạt động mà các sản phẩm phản ứng khác nhau được tạo thành:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Trong quá trình phân hủy peroxit:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) Khi đun nóng oxit của kim loại không hoạt động:
2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2
Quá trình này có liên quan trong cuộc sống hàng ngày. Thực tế là các món ăn làm bằng đồng hoặc bạc, có một lớp màng oxit tự nhiên, khi đun nóng tạo thành oxy hoạt động, có tác dụng kháng khuẩn. Sự hòa tan muối của kim loại không hoạt động, đặc biệt là nitrat, cũng dẫn đến sự hình thành oxy. Ví dụ, quá trình hòa tan bạc nitrat tổng thể có thể được biểu diễn theo các giai đoạn:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
hoặc ở dạng tóm tắt:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) Khi đun nóng muối crom có trạng thái oxi hóa cao nhất:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
bicromat cromat
kali kali
Trong công nghiệp, người ta thu được oxy:
1) Phân hủy điện phân nước:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
2) Tương tác của carbon dioxide với peroxit:
CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2
Phương pháp này là giải pháp kỹ thuật tất yếu cho vấn đề hô hấp trong các hệ thống biệt lập: tàu ngầm, hầm mỏ, tàu vũ trụ.
3) Khi ozon tương tác với chất khử:
O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
Đặc biệt quan trọng là việc sản xuất oxy trong quá trình quang hợp. xảy ra ở thực vật. Tất cả sự sống trên Trái đất về cơ bản đều phụ thuộc vào quá trình này. Quang hợp là một quá trình phức tạp gồm nhiều bước. Ánh sáng mang lại cho nó sự khởi đầu. Bản thân quá trình quang hợp bao gồm hai giai đoạn: ánh sáng và bóng tối. Trong pha sáng, sắc tố diệp lục có trong lá cây tạo thành cái gọi là phức hợp “hấp thụ ánh sáng”, lấy electron từ nước và từ đó tách nó thành các ion hydro và oxy:
2H 2 O = 4e + 4H + O 2
Các proton tích lũy góp phần tổng hợp ATP:
ADP + P = ATP
Trong pha tối, carbon dioxide và nước được chuyển thành glucose. Và oxy được giải phóng dưới dạng sản phẩm phụ:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
trang web, khi sao chép toàn bộ hoặc một phần tài liệu đều phải có liên kết đến nguồn.
Câu hỏi số 2 Làm thế nào thu được oxy trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp? Viết các phương trình phản ứng tương ứng. Các phương pháp này khác nhau như thế nào?
Trả lời:
Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể thu được oxy bằng những cách sau:
1) Sự phân hủy hydro peroxide khi có mặt chất xúc tác (mangan oxit
2) Phân hủy muối berthollet (kali clorat):
3) Phân hủy thuốc tím:
Trong công nghiệp, oxy được lấy từ không khí, chứa khoảng 20% thể tích. Không khí được hóa lỏng dưới áp suất và làm mát cực độ. Oxy và nitơ (thành phần chính thứ hai của không khí) có điểm sôi khác nhau. Do đó, chúng có thể được tách ra bằng cách chưng cất: nitơ có nhiệt độ sôi thấp hơn oxy nên nitơ bay hơi trước oxy.
Sự khác biệt giữa phương pháp công nghiệp và phòng thí nghiệm để sản xuất oxy:
1) Tất cả các phương pháp sản xuất oxy trong phòng thí nghiệm đều là phương pháp hóa học, nghĩa là xảy ra sự biến đổi một số chất thành các chất khác. Quá trình lấy oxy từ không khí là một quá trình vật lý, vì sự biến đổi một số chất thành chất khác không xảy ra.
2) Có thể thu được oxy từ không khí với số lượng lớn hơn nhiều.
Bốn nguyên tố “chalcogen” (tức là “sinh ra đồng”) dẫn đầu phân nhóm chính của nhóm VI (theo phân loại mới - nhóm thứ 16) của hệ thống tuần hoàn. Ngoài lưu huỳnh, Tellurium và selen, chúng còn bao gồm oxy. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các tính chất của nguyên tố phổ biến nhất trên Trái đất này, cũng như việc sử dụng và sản xuất oxy.
Sự phổ biến của yếu tố
Ở dạng liên kết, oxy có trong thành phần hóa học của nước - tỷ lệ của nó là khoảng 89%, cũng như trong thành phần tế bào của tất cả các sinh vật - thực vật và động vật.
Trong không khí, oxy ở trạng thái tự do ở dạng O2, chiếm 1/5 thành phần và ở dạng ozone - O3.
Tính chất vật lý
Oxi O2 là chất khí không màu, không mùi, không vị. Ít tan trong nước. Điểm sôi là 183 độ dưới 0 độ C. Ở dạng lỏng, oxy có màu xanh lam và ở dạng rắn tạo thành các tinh thể màu xanh lam. Điểm nóng chảy của tinh thể oxy là 218,7 độ dưới 0 độ C.
Tính chất hóa học
Khi đun nóng, nguyên tố này phản ứng với nhiều chất đơn giản, cả kim loại và phi kim, tạo thành cái gọi là oxit - hợp chất của các nguyên tố với oxy. trong đó các nguyên tố tham gia cùng với oxy được gọi là quá trình oxy hóa.
Ví dụ,
4Na + O2= 2Na2O
2. Thông qua quá trình phân hủy hydro peroxide khi đun nóng với sự có mặt của mangan oxit, chất này đóng vai trò là chất xúc tác.
3. Thông qua sự phân hủy của thuốc tím.
Oxy được sản xuất trong công nghiệp theo những cách sau:
1. Vì mục đích kỹ thuật, oxy được lấy từ không khí, trong đó hàm lượng thông thường của nó là khoảng 20%, tức là. phần thứ năm. Để làm điều này, trước tiên không khí được đốt cháy, tạo ra hỗn hợp chứa khoảng 54% oxy lỏng, 44% nitơ lỏng và 2% argon lỏng. Các khí này sau đó được tách ra bằng quy trình chưng cất, sử dụng phạm vi tương đối nhỏ giữa điểm sôi của oxy lỏng và nitơ lỏng - lần lượt là âm 183 và âm 198,5 độ. Hóa ra nitơ bay hơi sớm hơn oxy.
Thiết bị hiện đại đảm bảo sản xuất oxy ở mọi mức độ tinh khiết. Nitơ thu được bằng cách tách không khí lỏng, được sử dụng làm nguyên liệu thô trong quá trình tổng hợp các dẫn xuất của nó.
2. Cũng tạo ra oxy rất tinh khiết. Phương pháp này đã trở nên phổ biến ở các nước có nguồn tài nguyên phong phú và điện giá rẻ.
Ứng dụng oxy
Oxy là yếu tố quan trọng nhất trong sự sống của toàn bộ hành tinh chúng ta. Khí này, được chứa trong khí quyển, được động vật và con người tiêu thụ trong quá trình này.
Việc thu được oxy rất quan trọng đối với các lĩnh vực hoạt động của con người như y học, hàn và cắt kim loại, nổ mìn, hàng không (cho con người thở và vận hành động cơ) và luyện kim.
Trong quá trình hoạt động kinh tế của con người, oxy được tiêu thụ với số lượng lớn - ví dụ, khi đốt các loại nhiên liệu khác nhau: khí tự nhiên, metan, than đá, gỗ. Trong tất cả các quá trình này, nó được hình thành. Đồng thời, thiên nhiên đã cung cấp cho quá trình liên kết tự nhiên của hợp chất này bằng quá trình quang hợp, diễn ra ở cây xanh dưới tác động của ánh sáng mặt trời. Kết quả của quá trình này là glucose được hình thành, sau đó thực vật sử dụng glucose để xây dựng các mô của mình.
Khi cắt kim loại, nó được thực hiện bằng ngọn lửa khí nhiệt độ cao thu được bằng cách đốt khí dễ cháy hoặc hơi lỏng trộn với oxy tinh khiết về mặt kỹ thuật.
Oxi là nguyên tố có nhiều nhất trên trái đất, được tìm thấy ở dạng hợp chất hóa học với nhiều chất khác nhau: trong đất - lên tới 50% trọng lượng, kết hợp với hydro trong nước - khoảng 86% trọng lượng và trong không khí - lên tới 21% theo thể tích và 23% theo thể tích. cân nặng.
Oxy trong điều kiện bình thường (nhiệt độ 20°C, áp suất 0,1 MPa) là chất khí không màu, không cháy, nặng hơn không khí một chút, không mùi nhưng hỗ trợ tích cực cho quá trình cháy. Ở áp suất khí quyển bình thường và nhiệt độ 0°C, khối lượng của 1 m 3 oxy là 1,43 kg, ở nhiệt độ 20°C và áp suất khí quyển bình thường - 1,33 kg.
Oxy có hoạt tính hóa học cao, tạo thành các hợp chất có tất cả các nguyên tố hóa học ngoại trừ (argon, helium, xenon, krypton và neon). Phản ứng của hợp chất với oxy xảy ra khi giải phóng một lượng nhiệt lớn, tức là chúng có bản chất tỏa nhiệt.
Khi oxy ở dạng khí nén tiếp xúc với các chất hữu cơ, dầu, chất béo, bụi than, nhựa dễ cháy, chúng có thể tự bốc cháy do tỏa nhiệt trong quá trình nén nhanh oxy, ma sát và tác động của các hạt rắn lên kim loại. như phóng tia lửa điện. Vì vậy, khi sử dụng oxy phải chú ý đảm bảo không tiếp xúc với các chất dễ cháy, dễ cháy.
Tất cả các thiết bị oxy, đường dẫn oxy và bình chứa oxy phải được tẩy dầu mỡ kỹ lưỡng. có khả năng tạo thành hỗn hợp nổ với khí dễ cháy hoặc hơi lỏng dễ cháy trên phạm vi rộng, điều này cũng có thể dẫn đến vụ nổ khi có ngọn lửa trần hoặc thậm chí là tia lửa.
Cần luôn ghi nhớ các đặc tính cần lưu ý của oxy khi sử dụng nó trong các quy trình xử lý ngọn lửa khí.
Không khí trong khí quyển chủ yếu là hỗn hợp cơ học của ba loại khí có hàm lượng thể tích như sau: nitơ - 78,08%, oxy - 20,95%, argon - 0,94%, còn lại là carbon dioxide, oxit nitơ, v.v. Oxy thu được bằng cách tách không khí oxy và bằng phương pháp làm lạnh sâu (hóa lỏng), cùng với việc tách argon, việc sử dụng nó không ngừng tăng lên. Nitơ được sử dụng làm khí bảo vệ khi hàn đồng.
Oxy có thể thu được bằng hóa chất hoặc bằng điện phân nước. Phương pháp hóa học không hiệu quả và không kinh tế. Tại điện phân nước Bằng dòng điện một chiều, oxy được tạo ra như một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất hydro tinh khiết.
Oxy được sản xuất trong công nghiệp từ không khí trong khí quyển bằng cách làm mát sâu và cải chính. Trong các hệ thống lắp đặt để thu oxy và nitơ từ không khí, khí này được làm sạch các tạp chất có hại, được nén trong máy nén đến áp suất chu trình làm lạnh thích hợp là 0,6-20 MPa và được làm mát trong bộ trao đổi nhiệt đến nhiệt độ hóa lỏng, chênh lệch nhiệt độ hóa lỏng của oxy và nitơ là 13 ° C, đủ để phân tách hoàn toàn chúng trong pha lỏng.
Oxy tinh khiết dạng lỏng tích tụ trong thiết bị tách không khí, bay hơi và thu thập trong bình khí, từ đó nó được bơm vào xi lanh bằng máy nén dưới áp suất lên tới 20 MPa.
Oxy kỹ thuật cũng được vận chuyển bằng đường ống. Áp suất oxy vận chuyển qua đường ống phải được thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người tiêu dùng. Oxy được đưa đến hiện trường trong các bình oxy và ở dạng lỏng trong các bình đặc biệt có khả năng cách nhiệt tốt.
Để chuyển oxy lỏng thành khí, người ta sử dụng máy khí hóa hoặc máy bơm có thiết bị bay hơi oxy lỏng. Ở áp suất khí quyển bình thường và nhiệt độ 20°C, 1 dm 3 oxy lỏng khi bay hơi sẽ tạo ra 860 dm 3 oxy khí. Vì vậy, nên cung cấp oxy đến nơi hàn ở trạng thái lỏng, vì điều này giúp giảm trọng lượng của thùng chứa xuống 10 lần, giúp tiết kiệm kim loại để sản xuất xi lanh và giảm chi phí vận chuyển, bảo quản xi lanh.
Để hàn và cắt Theo -78, oxy kỹ thuật được sản xuất có 3 cấp:
- Thứ 1 - độ tinh khiết ít nhất 99,7%
- Thứ 2 - không ít hơn 99,5%
- Thứ 3 - không ít hơn 99,2% theo thể tích
Độ tinh khiết của oxy có tầm quan trọng lớn đối với việc cắt oxyfuel. Càng chứa ít tạp chất khí thì tốc độ cắt càng cao, sạch hơn và tiêu thụ ít oxy hơn.
Oxy xuất hiện trong bầu khí quyển trái đất cùng với sự xuất hiện của cây xanh và vi khuẩn quang hợp. Nhờ oxy, các sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình hô hấp hoặc oxy hóa. Điều quan trọng là thu được oxy trong công nghiệp - nó được sử dụng trong luyện kim, y học, hàng không, nền kinh tế quốc dân và các ngành công nghiệp khác.
Của cải
Oxy là nguyên tố thứ tám của bảng tuần hoàn. Nó là một loại khí hỗ trợ quá trình đốt cháy và oxy hóa các chất.
Cơm. 1. Oxy trong bảng tuần hoàn.
Oxy được chính thức phát hiện vào năm 1774. Nhà hóa học người Anh Joseph Priestley đã phân lập được nguyên tố này từ oxit thủy ngân:
2HgO → 2Hg + O 2 .
Tuy nhiên, Priestley không biết rằng oxy là một phần của không khí. Các tính chất và sự hiện diện của oxy trong khí quyển sau đó được xác định bởi đồng nghiệp của Priestley, nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier.
Đặc tính chung của oxy:
- khí không màu;
- không có mùi hoặc vị;
- nặng hơn không khí;
- phân tử gồm có hai nguyên tử oxy (O 2);
- ở trạng thái lỏng nó có màu xanh nhạt;
- hòa tan kém trong nước;
- là chất oxi hóa mạnh.
Cơm. 2. Oxy lỏng.
Có thể dễ dàng kiểm tra sự hiện diện của oxy bằng cách hạ một mảnh vụn đang cháy âm ỉ vào một bình chứa khí. Khi có oxy, ngọn đuốc sẽ bốc cháy.
Làm thế nào bạn có được nó?
Có một số phương pháp đã biết để sản xuất oxy từ các hợp chất khác nhau trong điều kiện công nghiệp và phòng thí nghiệm. Trong công nghiệp, oxy thu được từ không khí bằng cách hóa lỏng nó dưới áp suất và ở nhiệt độ -183°C. Không khí lỏng bị bay hơi, tức là dần dần nóng lên. Ở -196°C, nitơ bắt đầu bay hơi và oxy vẫn ở dạng lỏng.
Trong phòng thí nghiệm, oxy được hình thành từ muối, hydro peroxide và là kết quả của quá trình điện phân. Sự phân hủy muối xảy ra khi đun nóng. Ví dụ, muối kali clorat hoặc muối bertholite được đun nóng đến 500°C, và kali permanganat hoặc kali permanganat được đun nóng đến 240°C:
- 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
- 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .
Cơm. 3. Đun nóng muối Berthollet.
Bạn cũng có thể lấy oxy bằng cách đun nóng nitrat hoặc kali nitrat:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .
Khi phân hủy hydrogen peroxide, oxit mangan (IV) - MnO 2, bột cacbon hoặc sắt được sử dụng làm chất xúc tác. Phương trình tổng quát trông như thế này:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.
Dung dịch natri hydroxit trải qua quá trình điện phân. Kết quả là nước và oxy được hình thành:
4NaOH → (điện phân) 4Na + 2H 2 O + O 2.
Oxy cũng được tách ra khỏi nước bằng phương pháp điện phân, phân hủy nó thành hydro và oxy:
2H 2 O → 2H 2 + O 2.
Trên tàu ngầm hạt nhân, oxy được lấy từ natri peroxide - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Phương pháp này thú vị ở chỗ, cùng với việc giải phóng oxy, carbon dioxide cũng được hấp thụ.
Cách sử dụng
Việc thu thập và ghi nhận là cần thiết để giải phóng oxy tinh khiết, được sử dụng trong công nghiệp để oxy hóa các chất, cũng như duy trì nhịp thở trong không gian, dưới nước và trong phòng có khói (oxy cần thiết cho lính cứu hỏa). Trong y học, bình oxy giúp bệnh nhân khó thở có thể thở được. Oxy cũng được sử dụng để điều trị các bệnh về đường hô hấp.
Oxy được sử dụng để đốt nhiên liệu - than, dầu, khí tự nhiên. Oxy được sử dụng rộng rãi trong luyện kim và cơ khí, ví dụ như để nấu chảy, cắt và hàn kim loại.
Đánh giá trung bình: 4.9. Tổng số lượt xếp hạng nhận được: 177.