Cheminis elementas deguonis gamtoje. Deguonis, jo bendrosios charakteristikos

§8 Elementai VI Ir grupės.

Deguonis, siera, selenas, telūras, polonis.

Bendra informacija apie elementus VI A grupė:

VI A grupės elementai (išskyrus polonį) vadinami chalkogenidais. Šių elementų išoriniame elektroniniame lygyje yra šeši valentiniai elektronai (ns 2 np 4), todėl normalioje būsenoje jie pasižymi valentiškumu 2, o sužadintoje būsenoje -4 arba 6 (išskyrus deguonį). Deguonies atomas skiriasi nuo kitų pogrupio elementų atomų tuo, kad išoriniame elektroniniame sluoksnyje nėra d-polygio, o tai sukelia dideles energijos sąnaudas jo elektronų „suporavimui“, o to nekompensuoja pogrupio energija. naujų kovalentinių ryšių susidarymas. Todėl deguonies kovalentiškumas yra du. Tačiau kai kuriais atvejais deguonies atomas, turintis pavienes elektronų poras, gali veikti kaip elektronų donoras ir sudaryti papildomus kovalentinius ryšius per donoro-akceptoriaus mechanizmą.

Šių elementų elektronegatyvumas palaipsniui mažėja O-S-Se-Te-Po tvarka. Oksidacijos būsena nuo -2,+2,+4,+6. Didėja atomo spindulys, todėl susilpnėja nemetalinės elementų savybės.

Šio pogrupio elementai sudaro H 2 R formos junginius (H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, H 2 Po) Šie junginiai ištirpsta vandenyje ir sudaro rūgštis. Rūgščių savybės didėja kryptimi H 2 O → H 2 S → H 2 Se → H 2 Te → H 2 Po. S, Se ir Te sudaro RO 2 ir RO 3 tipo junginius su deguonimi. Iš šių oksidų susidaro H 2 RO 3 ir H 2 RO 4 tipo rūgštys. Visi jie turi oksidacinių savybių. Tokios rūgštys kaip H 2 RO 3 taip pat turi redukuojančių savybių.

Deguonis

Natūralūs junginiai ir preparatai: Deguonis yra labiausiai paplitęs elementas žemės plutoje. Laisvoje būsenoje jis randamas atmosferos ore (21%); surištoje formoje yra vandens (88,9%), mineralų, uolienų ir visų medžiagų, iš kurių susidaro augalų ir gyvūnų organizmai, dalis. Atmosferos oras yra daugelio dujų, kurių pagrindinė dalis yra azotas ir deguonis, ir nedidelis kiekis inertinių dujų, anglies dioksido ir vandens garų mišinys. Anglies dioksidas susidaro gamtoje degant medienai, anglims ir kitokiam kurui, gyvūnams kvėpuojant, irstant. Kai kuriose pasaulio vietose CO 2 patenka į orą dėl vulkaninės veiklos, taip pat iš požeminių šaltinių.

Natūralus deguonis susideda iš trijų stabilių izotopų: 8 16 O (99,75%), 8 17 O (0,04), 8 18 O (0,20). Izotopai 8 14 O, 8 15 O ir 8 19 O taip pat buvo gauti dirbtiniu būdu.

Pirmą kartą gryną deguonį gavo K. V. Scheele 1772 m., o vėliau 1774 m. D. Yu, kuris jį išskyrė iš HgO. Tačiau Priestley nežinojo, kad jo gautos dujos buvo oro dalis. Tik po kelerių metų Lavoisier, detaliai ištyręs šių dujų savybes, nustatė, kad tai yra pagrindinė oro dalis.

Laboratorijoje deguonis gaunamas šiais metodais:

E vandens elektrolizė. Norėdami padidinti vandens elektrinį laidumą, į jį įpilama šarminio tirpalo (dažniausiai 30% KOH) arba šarminių metalų sulfatų:

Bendra forma: 2H 2 O → 2H 2 + O 2

Prie katodo: 4H2O+4e¯→ 2H2+4OH¯

Prie anodo: 4OH−4е → 2H 2 O+O 2

- Deguonies turinčių junginių skilimas:

Terminis Bertolo druskos skilimas, veikiant MnO 2 katalizatoriui.

KClO 3 → 2KCl+3O 2

Terminis kalio permanganato skilimas

KMnO 4 → K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2.

Terminis šarminių metalų nitratų skilimas:

2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2.

Peroksidų skilimas:

2H 2 O 2 → 2H 2 O+O 2.

2BaO 2 → 2BaO+O 2.

Terminis gyvsidabrio (II) oksido skilimas:

2HgO → 2HgO+O 2.

Šarminių metalų peroksidų sąveika su anglies monoksidu (IV):

2Na 2 O 2 +2CO 2 → 2Na 2 CO 3 +O 2.

Terminis baliklio skilimas, esant katalizatoriui - kobalto druskoms:

2Ca(OCl)Cl →2CaCl2 +O 2.

Vandenilio peroksido oksidavimas kalio permanganatu rūgščioje aplinkoje:

2KMnO4 +H2SO4 +5H2O2 →K2SO4 +2MnSO4 +8H2O+5O2.

Pramonėje:Šiuo metu pramonėje deguonis gaunamas frakciniu skysto oro distiliavimu. Kai skystas oras šiek tiek pašildomas, pirmiausia iš jo atskiriamas azotas (t bp (N 2) = -196ºC), tada išsiskiria deguonis (t bp (O 2) = -183ºC).

Šiuo metodu gautame deguonyje yra azoto priemaišų. Todėl, norint gauti gryną deguonį, gautas mišinys dar kartą distiliuojamas ir galiausiai susidaro 99,5% deguonies. Be to, šiek tiek deguonies gaunama elektrolizuojant vandenį. Elektrolitas yra 30% KOH tirpalas.

Deguonis paprastai laikomas mėlynuose balionuose, kurių slėgis yra 15 MPa.

Fizinės ir cheminės savybės: Deguonis yra bespalvės, bekvapės, beskonės dujos, šiek tiek sunkesnės už orą, mažai tirpios vandenyje. Deguonis, esant 0,1 MPa slėgiui ir -183ºС temperatūrai, virsta skysta būsena, o esant -219ºС užšąla. Skystoje ir kietoje būsenoje jį traukia magnetas.

Pagal valentinio ryšio metodą deguonies molekulės struktūra, pavaizduota diagramoje -:Ö::Ö: , nepaaiškina didesnio stiprumo molekulės, turinčios paramagnetines savybes, tai yra nesuporuotų elektronų normalioje būsenoje.

Dėl ryšio tarp dviejų atomų elektronų susidaro viena bendra elektronų pora, po kurios nesusijęs elektronas kiekviename atome sudaro tarpusavio ryšį su kito atomo nedalinta pora ir tarp jų susidaro trijų elektronų ryšys. Sužadintoje būsenoje deguonies molekulė pasižymi diamagnetinėmis savybėmis, kurios atitinka struktūrą pagal schemą: Ö = Ö: ,

Norint užpildyti elektronų lygį deguonies atome, trūksta dviejų elektronų. Todėl deguonis cheminėse reakcijose gali lengvai pridėti du elektronus ir turėti -2 oksidacijos būseną. Deguonis tik junginiuose, kuriuose yra daugiau elektronneigiamų elementų fluoro, turi oksidacijos būseną +1 ir +2: O 2 F 2, OF 2.

Deguonis yra stiprus oksidatorius. Jis sąveikauja ne tik su sunkiosiomis inertinėmis dujomis (Kr, Xe, He, Rn), su auksu ir platina. Šių elementų oksidai susidaro kitais būdais. Deguonis patenka į degimo ir oksidacijos reakcijas tiek su paprastomis, tiek su sudėtingomis medžiagomis. Nemetalams sąveikaujant su deguonimi susidaro rūgštiniai arba druskas formuojantys oksidai, o sąveikaujant metalams susidaro amfoteriniai arba mišrūs oksidai. Taigi deguonis reaguoja su fosforu esant ~ 60 °C temperatūrai.

4P+5O 2 → 2P 2 O 5

Su metalais - atitinkamų metalų oksidai

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

Kai šarminiai metalai kaitinami sausame ore, tik litis sudaro Li 2 O oksidą, o likusi dalis yra peroksidai ir superoksidai:

2Na+O 2 → Na 2 O 2 K+O 2 → KO 2

Deguonis reaguoja su vandeniliu 300 °C temperatūroje:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O.

Sąveikaujant su fluoru, jis turi atkuriamųjų savybių:

O 2 + F 2 = F 2 O 2 (elektros iškrovoje),

su siera - maždaug 250 °C temperatūroje:

S + O 2 = SO 2.

Deguonis reaguoja su grafitu 700 °C temperatūroje

C + O 2 = CO 2.

Deguonies sąveika su azotu prasideda tik 1200°C temperatūroje arba elektros iškrovoje.

Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija

"DEGUONIS"

Užbaigta:

Patikrinta:

Bendrosios deguonies savybės.

DEGUONIS (lot. Oxygenium), O (skaitykite „o“), cheminis elementas, kurio atominis skaičius 8, atominė masė 15,9994. Mendelejevo periodinėje elementų lentelėje deguonis yra VIA grupės antrajame periode.

Natūralus deguonis susideda iš trijų stabilių nuklidų, kurių masės skaičiai 16 (mišinyje dominuoja, jame yra 99,759 masės%), 17 (0,037 %) ir 18 (0,204 %), mišinys. Neutralaus deguonies atomo spindulys yra 0,066 nm. Neutralaus nesužadinto deguonies atomo išorinio elektroninio sluoksnio konfigūracija yra 2s2p4. Deguonies atomo nuoseklios jonizacijos energijos yra 13,61819 ir 35,118 eV, elektronų giminingumas 1,467 eV. O 2 jono spindulys yra esant skirtingiems koordinavimo skaičiams nuo 0,121 nm (koordinacijos numeris 2) iki 0,128 nm (koordinacijos skaičius 8). Junginiuose jo oksidacijos laipsnis yra –2 (II valentas) ir rečiau –1 (I valentas). Pagal Paulingo skalę deguonies elektronegatyvumas yra 3,5 (antras pagal dydį tarp nemetalų po fluoro).

Laisva forma deguonis yra bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos.

O 2 molekulės struktūros ypatumai: atmosferos deguonis susideda iš dviatominių molekulių. Tarpatominis atstumas O 2 molekulėje yra 0,12074 nm. Molekulinis deguonis (dujinis ir skystas) yra paramagnetinė medžiaga, kiekviena O2 molekulė turi 2 nesuporuotus elektronus. Šį faktą galima paaiškinti tuo, kad molekulėje yra po vieną nesuporuotą elektroną kiekvienoje iš dviejų antijungimo orbitų.

O 2 molekulės disociacijos energija į atomus yra gana didelė ir siekia 493,57 kJ/mol.

Fizinės ir cheminės savybės

Fizinės ir cheminės savybės: laisvoje formoje jis randamas dviejų modifikacijų O 2 („paprastas“ deguonis) ir O 3 (ozonas) pavidalu. O 2 yra bespalvės ir bekvapės dujos. Normaliomis sąlygomis deguonies dujų tankis yra 1,42897 kg/m3. Skysto deguonies virimo temperatūra (skystis yra mėlynas) yra –182,9 °C. Esant temperatūrai nuo –218,7°C iki –229,4°C yra kieto deguonies su kubine gardele (modifikacija), nuo –229,4°C iki –249,3°C – modifikacija su šešiakampe gardele ir žemesnėje nei –249,3 temperatūroje. °C – kubinė modifikacija. Kitos kietojo deguonies modifikacijos buvo gautos esant padidintam slėgiui ir žemai temperatūrai.

20°C temperatūroje O2 dujų tirpumas yra: 3,1 ml 100 ml vandens, 22 ml 100 ml etanolio, 23,1 ml 100 ml acetono. Yra organinių fluoro turinčių skysčių (pavyzdžiui, perfluorbutiltetrahidrofuranas), kuriuose deguonies tirpumas yra daug didesnis.

Didelis cheminio ryšio tarp O2 molekulės atomų stiprumas lemia tai, kad kambario temperatūroje deguonies dujos yra chemiškai gana neaktyvios. Gamtoje jis lėtai transformuojasi irimo procesų metu. Be to, deguonis kambario temperatūroje geba reaguoti su kraujyje esančiu hemoglobinu (tiksliau su hemo geležimi II), kuris užtikrina deguonies pernešimą iš kvėpavimo organų į kitus organus.

Deguonis reaguoja su daugeliu medžiagų nekaitindamas, pavyzdžiui, su šarminiais ir žemės šarminiais metalais (atitinkamais oksidais, tokiais kaip Li 2 O, CaO ir kt., peroksidais, tokiais kaip Na 2 O2, BaO 2 ir kt., ir superoksidais, tokiais kaip KO 2, RbO 2 susidaro ir pan.), sukelia rūdžių susidarymą plieno gaminių paviršiuje. Nekaitinant deguonis reaguoja su baltuoju fosforu, kai kuriais aldehidais ir kitomis organinėmis medžiagomis.

Kaitinant, net šiek tiek, deguonies cheminis aktyvumas smarkiai padidėja. Užsidegęs jis sprogstamai reaguoja su vandeniliu, metanu, kitomis degiomis dujomis ir daugybe paprastų ir sudėtingų medžiagų. Yra žinoma, kad kaitinant deguonies atmosferoje arba ore dega daug paprastų ir sudėtingų medžiagų, susidaro įvairūs oksidai, pavyzdžiui:

S+O2 = SO2; C + O 2 = CO 2

4Fe + 3O 2 = 2Fe2O3; 2Cu + O 2 = 2CuO

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O; 2H 2S + 3O 2 = 2H 2O + 2SO 2

Jei deguonies ir vandenilio mišinys laikomas stikliniame inde kambario temperatūroje, tada egzoterminė reakcija susidaro vanduo

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + 571 kJ

vyksta labai lėtai; Remiantis skaičiavimais, pirmieji vandens lašai inde turėtų pasirodyti maždaug po milijono metų. Bet kai platina arba paladis (atlieka katalizatoriaus vaidmenį) įleidžiamas į indą su šių dujų mišiniu, taip pat kai užsidega, reakcija vyksta sprogimu.

Deguonis reaguoja su azotu N2 arba aukštoje temperatūroje (apie 1500-2000°C), arba leisdamas elektros iškrovą per azoto ir deguonies mišinį. Tokiomis sąlygomis azoto oksidas (II) susidaro grįžtamai:

N2 + O2 = 2NO

Tada susidaręs NO reaguoja su deguonimi, sudarydamas rudas dujas (azoto dioksidą):

2NO + O 2 = 2NO2

Iš nemetalų deguonis jokiomis aplinkybėmis tiesiogiai nesąveikauja su halogenais, o iš metalų - su tauriaisiais metalais - sidabru, auksu, platina ir kt.

Dvejetainiai deguonies junginiai, kuriuose deguonies atomų oksidacijos būsena yra –2, vadinami oksidais (anksčiau vadinti oksidais). Oksidų pavyzdžiai: anglies monoksidas (IV) CO 2, sieros oksidas (VI) SO 3, vario oksidas (I) Cu 2 O, aliuminio oksidas Al 2 O 3, mangano oksidas (VII) Mn 2 O 7.

Deguonis taip pat sudaro junginius, kuriuose jo oksidacijos laipsnis yra –1. Tai peroksidai (senasis pavadinimas – peroksidai), pavyzdžiui, vandenilio peroksidas H 2 O 2, bario peroksidas BaO 2, natrio peroksidas Na 2 O 2 ir kt. Šiuose junginiuose yra peroksido grupė – O – O –. Su aktyviais šarminiais metalais, pavyzdžiui, kaliu, deguonis taip pat gali sudaryti superoksidus, pavyzdžiui, KO 2 (kalio superoksidas), RbO 2 (rubidžio superoksidas). Superoksiduose deguonies oksidacijos būsena yra –1/2. Galima pastebėti, kad superoksido formulės dažnai rašomos kaip K 2 O 4, Rb 2 O 4 ir kt.

Su aktyviausiu nemetaliniu fluoru deguonis sudaro junginius, kurių oksidacijos būsena yra teigiama. Taigi junginyje O 2 F 2 deguonies oksidacijos būsena yra +1, o junginyje O 2 F - +2. Šie junginiai priklauso ne oksidams, o fluoridams. Deguonies fluoridai gali būti sintetinami tik netiesiogiai, pavyzdžiui, fluorui F2 veikiant atskiestus vandeninius KOH tirpalus.

Atradimų istorija

Deguonies, kaip ir azoto, atradimo istorija yra susijusi su kelis šimtmečius trukusiu atmosferos oro tyrimu. Tai, kad oras iš prigimties nėra vienalytis, o apima dalis, kurių viena palaiko degimą ir kvėpavimą, o kita – ne, dar VIII amžiuje žinojo kinų alchemikas Mao Hoa, o vėliau Europoje – Leonardo da. Vinci. 1665 metais anglų gamtininkas R. Hukas rašė, kad orą sudaro dujos, esančios nitratuose, taip pat neaktyvios dujos, kurios sudaro didžiąją oro dalį. Tai, kad ore yra gyvybę palaikančio elemento, žinojo daugelis chemikų XVIII amžiuje. Švedų vaistininkas ir chemikas Karlas Scheele pradėjo tyrinėti oro sudėtį 1768 m. Trejus metus jis kaitindamas skaidė salietrą (KNO 3, NaNO 3) ir kitas medžiagas ir gavo „ugnį orą“, kuris palaikė kvėpavimą ir degimą. Tačiau Scheele savo eksperimentų rezultatus paskelbė tik 1777 m. knygoje „Cheminis traktatas apie orą ir ugnį“. 1774 m. anglų kunigas ir gamtininkas J. Priestley kaitindamas „sudegintą gyvsidabrį“ (gyvsidabrio oksidas HgO) gavo degimą skatinančias dujas. Būdamas Paryžiuje Priestley, kuris nežinojo, kad jo gautos dujos yra oro dalis, apie savo atradimą pranešė A. Lavoisier ir kitiems mokslininkams. Iki to laiko taip pat buvo aptiktas azotas. 1775 m. Lavoisier padarė išvadą, kad įprastą orą sudaro dvi dujos - dujos, reikalingos kvėpuoti ir palaikyti degimą, ir "priešingos prigimties" dujos - azotas. Degimą palaikančias dujas Lavoisier pavadino deguonies – „sudarančiomis“ (iš graikų kalbos oxys – rūgštus ir gennao – gimdu; iš čia kilęs rusiškas pavadinimas „deguonis“), nes tada tikėjo, kad visose rūgštyse yra deguonies. Jau seniai žinoma, kad rūgštys gali būti ir turinčios deguonies, ir be deguonies, tačiau Lavoisier elemento pavadinimas išliko nepakitęs. Beveik pusantro šimtmečio 1/16 deguonies atomo masės tarnavo kaip skirtingų atomų masių tarpusavio palyginimo vienetas ir buvo naudojamas skaitiniu būdu apibūdinti įvairių elementų atomų mases (vad. Atominių masių deguonies skalė).

Atsiradimas gamtoje: deguonis yra labiausiai paplitęs elementas Žemėje (įvairiuose junginiuose, daugiausia silikatuose) sudaro apie 47,4 % kietos žemės plutos masės. Jūroje ir gėluose vandenyse yra didžiulis surišto deguonies kiekis - 88,8% (pagal masę), laisvojo deguonies kiekis atmosferoje yra 20,95% (pagal tūrį). Elementas deguonis yra daugiau nei 1500 junginių dalis žemės plutoje.

Kvitas:

Šiuo metu deguonis pramonėje gaminamas atskiriant orą žemoje temperatūroje. Pirmiausia oras suspaudžiamas kompresoriumi, kuris įkaitina orą. Suslėgtoms dujoms leidžiama atvėsti iki kambario temperatūros ir tada laisvai plėstis. Jai plečiantis, dujų temperatūra smarkiai nukrenta. Atvėsęs oras, kurio temperatūra keliomis dešimtimis laipsnių žemesnė už aplinkos temperatūrą, vėl suspaudžiamas iki 10-15 MPa. Tada išsiskyrusi šiluma vėl pašalinama. Po kelių suspaudimo ir išsiplėtimo ciklų temperatūra nukrenta žemiau deguonies ir azoto virimo temperatūros. Susidaro skystas oras, kuris vėliau yra distiliuojamas. Deguonies virimo temperatūra (-182,9°C) yra daugiau nei 10 laipsnių aukštesnė nei azoto virimo temperatūra (-195,8°C). Todėl iš skysčio pirmiausia išgaruoja azotas, o likusioje dalyje kaupiasi deguonis. Dėl lėtos (frakcinės) distiliacijos galima gauti gryno deguonies, kuriame azoto priemaišų kiekis yra mažesnis nei 0,1 tūrio procento.

Deguonies formosperoksidai kurių oksidacijos būsena −1.
— Pavyzdžiui, peroksidai susidaro deguonyje degant šarminiams metalams:
2Na + O 2 → Na 2 O 2

— Kai kurie oksidai sugeria deguonį:
2BaO + O 2 → 2BaO 2

— Pagal A. N. Bacho ir K. O. Englerio sukurtus degimo principus, oksidacija vyksta dviem etapais, kai susidaro tarpinis peroksido junginys. Šį tarpinį junginį galima išskirti, pavyzdžiui, kai degančio vandenilio liepsna aušinama ledu, kartu su vandeniu susidaro vandenilio peroksidas:
H 2 + O 2 → H 2 O 2

Superoksidai kurių oksidacijos būsena yra –1/2, tai yra vienas elektronas dviem deguonies atomams (O 2 – jonas). Gaunamas peroksidams reaguojant su deguonimi esant padidintam slėgiui ir temperatūrai:
Na 2 O 2 + O 2 → 2NaO 2

Ozonidai turi O 3 - joną, kurio oksidacijos laipsnis yra –1/3. Gaunamas ozonui veikiant šarminių metalų hidroksidus:
KOH(tv) + O 3 → KO 3 + KOH + O 2

Jonas dioksigenilas O 2 + oksidacijos būsena yra +1/2. Gauta reakcijos būdu:
PtF 6 + O 2 → O 2 PtF 6

Deguonies fluoridai
Deguonies difluoridas, OF 2 oksidacijos laipsnis +2, gaunamas leidžiant fluorą per šarminį tirpalą:
2F 2 + 2NaOH → OF 2 + 2NaF + H 2 O

Deguonies monofluoridas (Dioksidifluoridas), O 2 F 2, nestabilus, oksidacijos būsena +1. Jis gaunamas iš fluoro ir deguonies mišinio švytinčioje iškrovoje –196 °C temperatūroje.

Praleidus švytėjimo išlydį per fluoro ir deguonies mišinį esant tam tikram slėgiui ir temperatūrai, gaunami aukštesnių deguonies fluoridų O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 ir O 6 F 2 mišiniai.
Deguonis palaiko kvėpavimo, degimo ir irimo procesus. Laisva forma elementas egzistuoja dviem alotropinėmis modifikacijomis: O 2 ir O 3 (ozonas).

Deguonies panaudojimas

Plačiai paplitęs pramoninis deguonies naudojimas prasidėjo XX amžiaus viduryje, išradus turboekspanderius – skysto oro suskystinimo ir atskyrimo įrenginius.

Metalurgijoje

Plieno gamybos konverteris apima deguonies naudojimą.

Metalų suvirinimas ir pjovimas

Balionuose esantis deguonis plačiai naudojamas metalų pjovimui ir suvirinimui liepsna.

Propelentas

Skystas deguonis, vandenilio peroksidas, azoto rūgštis ir kiti daug deguonies turintys junginiai naudojami kaip raketų kuro oksidatoriai. Skysto deguonies ir skysto ozono mišinys yra vienas iš galingiausių raketų kuro oksidatorių (specifinis vandenilio-ozono mišinio impulsas viršija vandenilio-fluoro ir vandenilio-deguonies fluorido porų specifinį impulsą).

Medicinoje

Deguonis naudojamas kvėpavimo dujų mišiniams praturtinti esant kvėpavimo sutrikimams, astmai gydyti, deguonies kokteilių, deguonies pagalvių ir kt.

Maisto pramonėje

Maisto pramonėje deguonis registruojamas kaip maisto priedas E948, kaip raketinis kuras ir pakavimo dujos.

Biologinis deguonies vaidmuo

Gyvi daiktai kvėpuoja deguonimi iš oro. Deguonis plačiai naudojamas medicinoje. Sergant širdies ir kraujagyslių ligomis, siekiant pagerinti medžiagų apykaitos procesus, į skrandį suleidžiamos deguonies putos („deguonies kokteilis“). Poodinis deguonies suleidimas naudojamas esant trofinėms opoms, drambliams, gangrenai ir kitoms sunkioms ligoms. Dirbtinis ozono sodrinimas naudojamas orui dezinfekuoti ir dezodoruoti bei geriamam vandeniui valyti. Radioaktyvusis deguonies izotopas 15 O naudojamas kraujo tėkmės greičiui ir plaučių ventiliacijai tirti.

Toksiški deguonies dariniai

Kai kurie deguonies dariniai (vadinamosios reaktyviosios deguonies rūšys), pavyzdžiui, vienkartinis deguonis, vandenilio peroksidas, superoksidas, ozonas ir hidroksilo radikalai, yra labai toksiški. Jie susidaro deguonies aktyvavimo arba dalinio redukavimo proceso metu. Superoksidas (superoksido radikalas), vandenilio peroksidas ir hidroksilo radikalas gali susidaryti žmonių ir gyvūnų ląstelėse bei audiniuose ir sukelti oksidacinį stresą.

Deguonies izotopai

Deguonis turi tris stabilius izotopus: 16 O, 17 O ir 18 O, kurių vidutinis kiekis atitinkamai sudaro 99,759%, 0,037% ir 0,204% viso deguonies atomų skaičiaus Žemėje. Ryškų lengviausių iš jų – 16 O – persvarą izotopų mišinyje lemia tai, kad 16 O atomo branduolys susideda iš 8 protonų ir 8 neutronų. O tokie branduoliai, kaip išplaukia iš atomo branduolio sandaros teorijos, yra ypač stabilūs.

Yra radioaktyvūs izotopai 11 O, 13 O, 14 O (pusėjimo trukmė 74 sek.), 15 O (T 1/2 = 2,1 min.), 19 O (T 1/2 = 29,4 sek.), 20 O (prieštaringa pusinės- gyvenimo duomenys nuo 10 minučių iki 150 metų).

Papildoma informacija

Deguonies junginiai
Skystas deguonis
Ozonas

Deguonis, deguonis, O (8)
Deguonies atradimas (Oxygen, French Oxygene, German Sauerstoff) pažymėjo šiuolaikinio chemijos raidos laikotarpio pradžią. Nuo seniausių laikų buvo žinoma, kad degimui reikalingas oras, tačiau daugelį amžių degimo procesas liko neaiškus. Tik XVII a. Mayow ir Boyle savarankiškai išreiškė mintį, kad ore yra tam tikros medžiagos, palaikančios degimą, tačiau ši visiškai racionali hipotezė tuo metu nebuvo sukurta, nes degimo idėja kaip degančio kūno sujungimo su tam tikru komponentu procesas. oras tuo metu atrodė prieštaraujantis tokiam akivaizdžiui veiksmui kaip tai, kad degimo metu vyksta degančio kūno skilimas į elementarias sudedamąsias dalis. Būtent šiuo pagrindu XVII amžiaus sandūroje. Atsirado flogistono teorija, kurią sukūrė Becheris ir Stahlas. Atėjus cheminiam-analitiniam chemijos raidos laikotarpiui (XVIII a. antroji pusė) ir atsiradus „pneumatinei chemijai“ – vienai iš pagrindinių cheminės-analitinės krypties šakų – degimas, taip pat kvėpavimas. , vėl patraukė tyrinėtojų dėmesį. Įvairių dujų atradimas ir svarbaus jų vaidmens cheminiuose procesuose nustatymas buvo viena iš pagrindinių paskatų sistemingiems Lavoisier atliekamiems degimo procesų tyrimams. Deguonis buvo aptiktas XVIII amžiaus aštuntojo dešimtmečio pradžioje.

Pirmąjį pranešimą apie šį atradimą Priestley pateikė Anglijos karališkosios draugijos posėdyje 1775 m. Priestley, kaitindamas raudoną gyvsidabrio oksidą dideliu degančiu stiklu, gavo dujas, kuriose žvakė degė ryškiau nei įprastame ore. ir rusenanti skeveldra įsiliepsnojo. Priestley nustatė kai kurias naujųjų dujų savybes ir pavadino jas daflogistuotu oru. Tačiau dvejais metais anksčiau nei Priestley (1772 m.) Scheele taip pat gavo deguonies skaidydamas gyvsidabrio oksidą ir kitais būdais. Scheele šias dujas pavadino ugnies oru (Feuerluft). Scheele'as galėjo pranešti apie savo atradimą tik 1777 m.

1775 m. Lavoisier kalbėjo Paryžiaus mokslų akademijoje, pranešdamas, kad jam pavyko gauti „gryniausią mus supančio oro dalį“, ir apibūdino šios oro dalies savybes. Iš pradžių Lavoisier pavadino šį „oro“ empyrą, gyvybiškai svarbų (Air empireal, Air vital) gyvybinio oro pagrindu (Base de l'air vital). Priestley buvo ypač atkaklus, pripažindamas save atradėju. Iš esmės šie ginčai dar nesibaigė. šios dujos yra rūgštį formuojantis principas. 1779 m. Lavoisier įvedė naują deguonies pavadinimą – rūgštį formuojantis principas (principe acidifiant ou principe oxygine). iš graikų kalbos - rūgštis ir „gaminu“.

Chemijos pamoka 8 klasė

Tema: Deguonis, jo bendrosios charakteristikos. Buvimas gamtoje. Deguonies gamyba ir jo fizinės savybės.

Pamokos tikslas: tęsti „cheminio elemento“, „paprastos medžiagos“, „cheminės reakcijos“ sąvokų formavimą. Plėtoti idėjas apie deguonies gamybos laboratorijoje metodus. Supažindinti su katalizatoriaus samprata, fizinėmis savybėmis, apibūdinti elementą pagal lentelę D.I. Mendelejevas. Pagerinkite savo interaktyvios lentos įgūdžius.

Pagrindinės sąvokos. Katalizatoriai.

Planuojami mokymosi rezultatai

Tema. Gebėti atskirti sąvokas „cheminis elementas“ ir „paprasta medžiaga“, kaip pavyzdį naudodamiesi deguonimi. Gebėti apibūdinti fizines deguonies surinkimo savybes ir būdus.

Metasubjektas. Ugdyti gebėjimus dirbti pagal planą, formuluoti, argumentuoti, organizuoti ugdomąjį bendradarbiavimą ir bendrą veiklą su mokytoju ir bendraamžiais.

Asmeninis. Formuoti atsakingą požiūrį į mokymąsi, pasirengimą saviugdai.

Pagrindinės studentų veiklos rūšys. Apibūdinkite cheminį elementą pagal siūlomą planą. Apibūdinkite chemines reakcijas, pastebėtas demonstraciniame eksperimente. Dalyvaukite bendroje diskusijoje apie rezultatus. Padarykite išvadas iš eksperimentų rezultatų.

Demonstracijos. Deguonies gavimas iš vandenilio peroksido.

Pamokos eiga

Naujos medžiagos mokymasis.

1. Frontalinis pokalbis:

Kokios dujos palaiko kvėpavimą ir degimą?

Kokią informaciją apie deguonį jau žinote iš gamtos istorijos ir botanikos kursų?

Kokiose medžiagose yra deguonies? (vanduo, smėlis, uolienos, mineralai, baltymai, riebalai, angliavandeniai).

Bendrosios cheminio elemento deguonies charakteristikos:

Cheminis ženklas (O).

Santykinė atominė masė (16).

Valencija (II).

Paprastos medžiagos (O2) cheminė formulė.

Paprastos medžiagos santykinė molekulinė masė (32).

Elementą Nr.8 apibūdinkite pagal jo vietą periodinėje cheminių elementų lentelėje D.I. Mendelejevas. (eilės numeris – 8, atominė masė – 16, IV – grupės numeris, periodo numeris – 2).

Buvimas gamtoje.

Deguonis yra gausiausias cheminis elementas žemės plutoje (49%). Ore yra 21% deguonies dujų. Deguonis yra svarbi organinių junginių, turinčių didelę reikšmę gyviems organizmams, dalis.

Fizinės savybės: deguonis yra bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, mažai tirpios vandenyje (100 tūrių vandens – 3,1 tūrio deguonies). Deguonis yra šiek tiek sunkesnis už orą (Mr (O2) = 2x16 = 32, p oras = 29).

2. Deguonies gamybos eksperimentai.

Gauta laboratorijoje.

Pirmą kartą deguonies dujos buvo gautos 1774 m. mokslininkas Josephas Priestley. Kai gyvsidabrio (II) oksidas buvo kalcinuotas, Priestley gavo „orą“:

Mokslininkas nusprendė ištirti susidariusių dujų poveikį žvakės liepsnai: veikiant šioms dujoms, žvakės liepsna tapo akinančiai ryški, o susidariusių dujų sraute degė geležinė viela. Pelės, patalpintos į indą su šiomis dujomis, lengvai kvėpavo, pats mokslininkas bandė įkvėpti šias dujas ir pastebėjo, kad jomis lengva kvėpuoti.

Mokyklos laboratorijoje šias dujas gausime iš vandenilio peroksido. Norėdami stebėti fizines deguonies savybes, kartojame taisykles saugos priemones.

Į mėgintuvėlį su vandenilio peroksido tirpalu įpilame šiek tiek mangano (IV) oksido MnO2, prasideda audringa reakcija, kai išsiskiria deguonis. Deguonies išsiskyrimą patvirtiname smirdančia skeveldra (ji užsidega ir dega). Pasibaigus reakcijai, mangano (IV) oksidas nusėda ant dugno ir vėl gali būti naudojamas. Vadinasi, mangano (IV) oksidas pagreitina vandenilio peroksido skilimo reakciją, bet nėra sunaudojamas.

Apibrėžimas:

Medžiagos, kurios pagreitina chemines reakcijas, bet nėra suvartojamos ir nėra reakcijos produktų dalis, vadinamos katalizatoriais.

2H2O2 MnO2 2H2O+O2

Mokyklos laboratorijoje deguonis gaunamas kitu būdu:

Kaitinant kalio permanganatą

2КМnO4=К2MnO4+MnO2+О2

Mangano (IV) oksidas pagreitina dar vieną deguonies gamybos reakciją - skilimo reakciją kaitinant kalio chloratą KClO3 (Bertholet druska): 2КlO3 MnO2 2Кl+3О2

3. Darbas su vadovėliu:

Mes. 75 skaitykite apie katalizatorių naudojimą pramonėje.

Fig. 25 ir pav. 26 parodyti deguonies surinkimo būdai. Kokios fizinės savybės jums žinomos remiantis deguonies surinkimo oro išstūmimo būdu? (deguonis sunkesnis už orą: 32 29), vandens išstūmimo metodu? (deguonis šiek tiek tirpsta vandenyje). Kaip tinkamai surinkti prietaisą deguoniui surinkti naudojant oro išstūmimo metodą? (25 pav.) Atsakymas: mėgintuvėlis deguoniui surinkti turi būti padėtas apačioje. Kaip galite aptikti ar įrodyti deguonies buvimą inde? (rūkstančios skeveldros blyksniu).

Su. 75 perskaitė vadovėlio straipsnį „Įėjimas į pramonę“. Kokia fizikine deguonies savybe pagrįstas šis jo gamybos būdas? (skystas deguonis turi aukštesnę virimo temperatūrą nei skystas azotas, todėl azotas išgaruos, o deguonis išliks).

II.Žinių ir įgūdžių įtvirtinimas.

Kokios medžiagos vadinamos katalizatoriais?

Su. 76 testo užduotys.

Darbas poromis. Pasirinkite du teisingus atsakymus:

Cheminis elementas deguonis:

1. bespalvės dujos

2. turi serijos numerį 8 (+)

3. oro dalis

4. yra vandens dalis (+)

5. šiek tiek sunkesnis už orą.

4. Paprasta medžiaga deguonis:

1. kurio atominė masė yra 16

2. dalis vandens

3. palaiko kvėpavimą ir degimą (+)

4. susidaro irstant vandenilio peroksidui (+).

5. Užpildykite lentelę:

Apskaičiuokite cheminio elemento deguonies masės dalį sieros okside (VI). SO3

W= (nxAr): ponas x 100 %

W (O) = (3 x 16): 80 x 100 % = 60 %

Kaip atpažinti, kurioje kolboje yra anglies dioksido ir deguonies? (rūkstančios skeveldros pagalba: deguonyje ryškiai blykčioja, angliarūgštėje – užgęsta).

APIBRĖŽIMAS

Deguonis– cheminių elementų periodinės lentelės antrojo laikotarpio VIA grupės elementas D.I. Mendelejevas, kurio atominis skaičius 8. Simbolis - O.

Atominė masė – 16 amu. Deguonies molekulė yra dviatomė ir formulė – O 2

Deguonis priklauso p-elementų šeimai. Deguonies atomo elektroninė konfigūracija yra 1s 2 2s 2 2p 4. Jo junginiuose deguonis gali turėti keletą oksidacijos būsenų: „-2“, „-1“ (peroksiduose), „+2“ (F 2 O). Deguoniui būdingas alotropijos reiškinio pasireiškimas – egzistavimas kelių paprastų medžiagų – alotropinių modifikacijų pavidalu. Allotropinės deguonies modifikacijos yra deguonis O 2 ir ozonas O 3 .

Cheminės deguonies savybės

Deguonis yra stiprus oksidatorius, nes Norint užbaigti išorinį elektronų lygį, jam reikia tik 2 elektronų, ir jis lengvai juos prideda. Pagal cheminį aktyvumą deguonis nusileidžia tik fluorui. Deguonis sudaro junginius su visais elementais, išskyrus helią, neoną ir argoną. Deguonis tiesiogiai reaguoja su halogenais, sidabru, auksu ir platina (jų junginiai gaunami netiesiogiai). Beveik visos reakcijos, kuriose dalyvauja deguonis, yra egzoterminės. Būdingas daugelio junginio reakcijų su deguonimi bruožas yra didelio šilumos ir šviesos kiekio išsiskyrimas. Tokie procesai vadinami degimu.

Deguonies sąveika su metalais. Su šarminiais metalais (išskyrus litį) deguonis sudaro peroksidus arba superoksidus, o likusius - oksidus. Pavyzdžiui:

4Li + O2 = 2Li 2O;

2Na + O2 = Na2O2;

K + O 2 = KO 2;

2Ca + O2 = 2CaO;

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3;

2Cu + O2 = 2CuO;

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4.

Deguonies sąveika su nemetalais. Kaitinant atsiranda deguonies sąveika su nemetalais; visos reakcijos yra egzoterminės, išskyrus sąveiką su azotu (reakcija endoterminė, vyksta 3000C temperatūroje elektros lanku, gamtoje – žaibo iškrovos metu). Pavyzdžiui:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5;

C + O2 = CO2;

2H2 + O2 = 2H2O;

N 2 + O 2 ↔ 2NO – Q.

Sąveika su sudėtingomis neorganinėmis medžiagomis. Kai sudėtingos medžiagos dega deguonies pertekliumi, susidaro atitinkamų elementų oksidai:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O (t);

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (t);

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (t, kat);

2PH3 + 4O2 = 2H3PO4 (t);

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O;

4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 +8 SO 2 (t).

Deguonis gali oksiduoti oksidus ir hidroksidus iki aukštesnės oksidacijos laipsnio junginių:

2CO + O 2 = 2CO 2 (t);

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (t, V 2 O 5);

2NO + O2 = 2NO2;

4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 (t).

Sąveika su sudėtingomis organinėmis medžiagomis. Beveik visos organinės medžiagos dega, atmosferos deguonies oksiduojamos iki anglies dioksido ir vandens:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + H 2 O.

Be degimo reakcijų (visiškos oksidacijos), galimos ir nepilnos arba katalizinės oksidacijos reakcijos, tokiu atveju reakcijos produktais gali būti alkoholiai, aldehidai, ketonai, karboksirūgštys ir kitos medžiagos:

Angliavandenių, baltymų ir riebalų oksidacija gyvam organizmui tarnauja kaip energijos šaltinis.

Fizinės deguonies savybės

Deguonis yra gausiausias elementas žemėje (47% masės). Deguonies kiekis ore yra 21% tūrio. Deguonis yra vandens, mineralų ir organinių medžiagų sudedamoji dalis. Augalų ir gyvūnų audiniuose yra 50-85% deguonies įvairių junginių pavidalu.

Laisvoje būsenoje deguonis yra bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, blogai tirpios vandenyje (3 litrai deguonies ištirpsta 100 litrų 20C temperatūroje. Skystas deguonis yra mėlynos spalvos ir turi paramagnetinių savybių (įtraukiamas į magnetinis laukas).

Deguonies gavimas

Yra pramoniniai ir laboratoriniai deguonies gamybos metodai. Taigi pramonėje deguonis gaunamas distiliuojant skystą orą, o pagrindiniai laboratoriniai deguonies gamybos metodai apima sudėtingų medžiagų terminio skilimo reakcijas:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

4K 2 Cr 2 O 7 = 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2

2KClO 3 = 2KCl +3 O 2

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS