מהי מידת החמצון של חמצן? הערכיות של החמצן ואת מידת החמצון

כל מה שאנחנו נושמים אוויר כי הוא בעיקר מולקולות חנקן וחמצן עם תוספת מינורית של אלמנטים אחרים. לפיכך, חמצן הוא אחד היסודות הכימיים החשובים ביותר. יתר על כן, המולקולות שלו יש במגוון עצום של תרכובות כימיות המשמשות בחיי היומיום. לתיאור כל המאפיינים של האלמנט אינו מספיק עבור מאה עמודים, ולכן, להגביל את עצם לעובדות הבסיסיות של ההיסטוריה, כמו גם את המאפיינים הבסיסיים של אלמנט - מדינה ערכית וחמצון של חמצן, משקל סגולי, שימוש, מאפיינים פיסיים בסיסיים.

היסטוריה של גילוי יסוד כימי

התאריך הרשמי של הגילוי "החמצן" היסוד הכימי הנו 1 באוגוסט 1774. באותו יום, הכימאי הבריטי ג'ון. פריסטלי סיכם הניסוי שלו על הפירוק של תחמוצת כספית אשר נמצא כלי אטום. מדען שהתקבל גז תומך בעירה עם השלמת ניסוי. עם זאת, גילוי זה הלך מעיניו ואפילו על ידי המדענים. מר פריסטלי חשב שהוא בא לא להקצות אלמנט חדש והיה חלק בלתי נפרד של האוויר. תוצאות Dzhozef Pristli שלהם משותף עם המדען הכימאי הצרפתי המפורסם Antuanom Lavuaze, שהיה מסוגל להבין מה לא לעשות אנגלי. בשנת 1775, לבואזיה היה מסוגל להקים שיש "חלק בלתי נפרד באוויר" למעשה הוא יסוד כימי עצמאית בשם זה חמצן, אשר מיוונית פירושו "חומצת יוצרים". לבואזיה אז האמינה כי החמצן הוא נוכח בכל החומצות. לאחר מכן, חומצות של הנוסחה נגזרו שאינם מכילים חמצן אטומי, אך השם תקוע.

חמצן - במיוחד מבנה מולקולרי

יסוד כימי פעיל הוא גז חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם. הנוסחה הכימית - O _2. כימאי שיחה רגילות diatomic חמצן או "אטמוספרי חמצן" או "dioxygen." חומר מולקולה מורכב משני אטומי חמצן קשורים. יש גם מולקולה המורכבת משלושה אטומים - O _3. חומר זה נקרא אוזון, יותר פרטים על זה ייכתב להלן. מולקולה עם שני אטומים של חמצן יש מידת החמצון -2, שכן הוא מסוגל להרכיב שני קשר קוולנטי אלקטרון מזווג. האנרגיה אשר משתחררת במהלך אטומי פירוק (דיסוציאציה) חמצן במולקולה שווה 493.57 kJ / mol. זהו הבדל די גדול.

הערכיות של החמצן ואת מידת החמצון

תחת הערכיות של יסוד כימי יש לזכור יכולתה להשתלט מספר מסוים של אטומים של יסודות כימיים אחרים. הערכיות של החמצן הוא שני. הערכיות של מולקולת חמצן גם שווה שני, מאז שני אטומים הקשורים זה לזה ויש להם את היכולת לצרף המבנה שלה אפילו אטום אחד של תרכובת אחרת, דהיינו יצירת קשר קוולנטי עם זה. לדוגמא, O מי מולקולת H ₂ וכתוצאה מכך ההיווצרות של קשר קוולנטי בין אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן.

חמצן נמצא רב של התרכובות הכימיות הידועות. יש אפילו סוג נפרד של תרכובות כימיות - תחמוצות. חומר זה מתקבל על ידי שילוב כמעט כל יסוד כימי עם חמצן. מידת החמצון של חמצן התחמוצות שווה -2. עם זאת, ב תרכובות כמה דמות זו עשויה להיות שונה. נוסף על כך יפורט בהמשך.

תכונות פיסיקליות של חמצן

חמצן diatomic רגיל הוא גז אשר אין צבע, ריח וטעם. במצב נורמלי, צפיפות שלה - 1.42897 ק"ג / מ ^'3. משקל של 1 ליטר של חומר הוא מעט פחות מ 1.5 גרם, כלומר, טהור חמצן כבד יותר מאוויר. כאשר מחומם, המולקולות שהתפרקו אטומים.

על ידי הורדת הטמפרטורה ל -189.2 ^{° C} חמצן זה משנה את המבנה שלה מן הגזים לנוזלים. לפיכך יש לרתיחה. כאשר הטמפרטורה יורדת ל -218.35 ^{° C} יש שינוי במבנה עם הגביש הנוזלי. בשעת חמצן טמפרטורה זו היא בצורת גבישים כחלחלים.

בטמפרטורת החדר, החמצן הוא מסיס במים במשורה - על ליטר שלה אחד עבור 31 מיליליטר של חמצן. מסיסות עם חומרים אחרים: 220 מ"ל עבור 1 ליטר של אתנול, 231 מ"ל עבור 1 ליטר של אצטון.

תכונות כימיות של חמצן

על המאפיינים של חמצן הכימיים יכול לכתוב תלמוד. המאפיין החשוב ביותר של חמצן - זה חמצון. חומר זה הוא מחמצן חזק מאוד. חמצן יכול להגיב עם כמעט כל האלמנטים הידועים של הטבלה המחזורית. כתוצאה מאינטראקציה זו תחמוצות נוצרות, כפי שפורטו קודם לכן. חמצון חמצן תרכובות עם יסודות אחרים הם משמעותי שווה 2. דוגמה כזו המתחמים מים (H ₂ אודות), פחמן דו-חמצני (CO _2), סידן תחמוצת, ליתיום תחמוצת, ואחרים. אבל יש מסוימים בקטגוריה תחמוצות, שנקרא מי-חמצן או מי-חמצן. המוזרות שלהם היא כי יש תרכובות אלה קבוצת חמצן "-O-O-." קבוצה זו מפחיתת המאפיינים חמצונים של O _2, כך מידת החמצון מי חמצן היא -1.

יחד עם חמצן המתכת הפעיל אלקלי טפסים דיסמוטאז או דיסמוטאז. דוגמאות של מבנים כאלה הם:

• דיסמוטאז אשלגן (KO _2);
• דיסמוטאז רובידיום (RBO _2).

שלהם המוזרות היא כי מידת החמצון של החמצן דיסמוטאז כלומר -1/2.

יחד עם היסוד הכימי הפעיל ביותר - פלואור, ופלוארידים מתקבלים. על אותם יידונו בהמשך.

מידת החמצון גבוהה תרכובות חמצן

תלוי מה החומר הוא הגיב עם חמצן, חמצן יש שבע דרגות חמצון:

1. -2 - ב תחמוצות אורגני תרכובות.
2. -1 - ב מי-חמצן.
3. -1/2 - ב דיסמוטאז.
4. -1/3 - ב אורגני ozonide (נכון triatomic חמצן - אוזון).
5. +1/2 - ב המלחים של קטיון חמצן.
6. 1 - ב monofluoride חמצן.
7. 2 - חמצן difluoride.

כפי שאתה יכול לראות, כך עולה מידת החמצון של חמצן מושגת תחמוצות ו תרכובות אורגניות, ופלואורידים, הוא אפילו יש כוח חיובי. לא כל סוגי אינטראקציות יכולים להתבצע באופן טבעי. ליצירת תרכובות מסוימות דורש תנאים מיוחדים, כגון בלחץ גבוה, טמפרטורה גבוהה, תרכובות נדירות חשיפה שכמעט לעולם אינם מצויות בטבע. קחו למשל את תרכובת חמצן בסיסית עם יסודות כימיים אחרים: תחמוצות, ופלוארידים ואת מי-חמצן.

תחמוצות סיווג נכסי חומצה-בסיס

ישנם ארבעה סוגים של תחמוצות:

• בסיסי;
• חומצה;
• נייטרלי;
• amphoteric.

חמצון חמצן בסוגים אלה של תרכובות הם -2.

• תחמוצות בסיסיות - תרכובת עם מתכות שיש מדינות חמצון נמוכות. בדרך כלל, כאשר הגיב עם חומצות מתקבלים המלח המתאים, והמים.
• חומציים תחמוצות - אל מתכת תחמוצות עם רמה גבוהה של חמצון. בנוסף לכך מים נקווה חומצה.
• תחמוצות ניטראליות - תרכובות אשר לא להיכנס לכל תגובה עם חומצות או בסיסים.
• תחמוצות amphoteric - תרכובות עם מתכות בשווי נמוך של אלקטרושליליות. הם, בהתאם לנסיבות, נכסי תערוכה ותחמוצות חומצה ובסיסיות.

תחמוצות, מידת חמצן החמצון של מי חמצן ותרכובות אחרות

תחמוצות בשם תרכובות חמצן עם מתכות אלקליות. הם מתקבלים על ידי בעירה של מתכות אלה חמצן. תרכובות אורגניות תחמוצות הם נפיצות מאוד. הם יכולים גם להיות מוכנים על ידי קליטת תחמוצות חמצן. דוגמאות של תחמוצות:

• מי חמצן (H ₂ O _2);
• בריום מי חמצן (BAO _2);
• מי נתרן (Na ₂ O _2).

לכולם יש מכנה משותף הוא שהם מכילים -OO- קבוצת החמצן. כתוצאה מכך, חמצן במידת החמצון הוא -1 חמצניים. אחד המתחמים הידועים ביותר -OO- קבוצה הוא מי חמצן. בתנאים רגילים, המתחם הזה הוא כחול חיוור נוזלי. על פי תכונותיהם הכימיות של מי חמצן הוא קרוב יותר חומצה חלשה. מאז הקשר -OO- בשיתוף יש התנגדות חלשה, אפילו בטמפרטורת החדר, פתרון של מי חמצן ניתן לפרק מים וחמצן. זהו סוכן חמצון רב עצמה, עם זאת, על ידי תגובה עם reductant תכונות חמצון חזק יש רק מי חמצן. חמצון המדינה של חמצן למימן חמצן, כמו גם אחרים תחמוצות כלומר -1.

סוגים אחרים של מי-חמצן הם:

• סופראוקסיד (סופראוקסיד, שבו חמצן יש חמצון -1/2);
• ozonides האורגני (תרכובת יציבה מאוד שיש ב אוזון המבנה אניון שלה);
• molozonide (תרכובת שיש במבנהו קשר -OOO-).

פלואורידים, מידת החמצון ב OF2 חמצן

Fluoro - החבר הפעיל ביותר של כל הידוע כיום. לכן, התגובה בין חמצן פלואור להיות לא תחמוצות, ופלואורידים. הם שנקראו כך משום המתחם הזה הוא לא חמצן, פלואור הוא מחמצן. פלואוריד יכול לא לקבל באופן טבעי. שלהם רק מסונתז על ידי לחילוץ עמותה עם KOH מהימי פלואור. ופלוארידים חמצן מחולקים:

• difluoride חמצן (OF _2);
• חמצן monofluoride (O ₂ F _2).

שקול בפירוט רב יותר בכל המתחמים. חמצן difluoride במבנה שלה הוא גז חסר צבע עם ריח לא נעים וחזק. לאחר הקירור, הוא מתעבה בתוך נוזל צהבהב. הנוזל גרוע בליל עם מים, אבל באוויר, פלואור אוזון טוב. תכונות כימיות של difluoride חמצן - מחמצן חזק מאוד. מידת החמצון ב OF2 חמצן הוא 1, דהיינו במתחם זה הוא מחמצן וחמצן fluoro - צמצום סוכן. OF ₂ הוא מאוד רעיל, על פי מידת הרעילות עולה טהור פלואור והוא קרוב פוסגן. השימוש העיקרי של סוג זה של מתחם - כפי מחמצן עבור הדלק, מאז difluoride חמצן הוא לא חומר נפץ.

חמצן monofluoride במצב הנורמלי הוא צהבהב מוצק. לאחר ההיתוך, יוצר נוזל אדום. זהו סוכן חמצון רב עוצמה, מאוד נפיץ במגע עם תרכובות אורגניות. זו תרכובת תערוכות חמצן חמצון המדינה שווה 2, דהיינו בכך פלואוריד חמצן מתחם מעשים כמו צמצום סוכן, פלואור - חמצון.

אוזון ותרכובותיו

אוזון - מולקולה שיש שלושה אטומי חמצן מלוכדות זה לזה. במצב הנורמלי הוא גז כחול. לאחר הקירור, הצורות הנוזליות בצבע כחול עמוק קרוב אינדיגו. המוצק הוא גביש של צבע כחול כהה. אוזון יש ריח חריף, זה יכול להרגיש טבעי באוויר לאחר סערה חמורה.

אוזון, כרגיל חמצן, הוא מאוד חזק חמצון. תכונות כימיות קרובות חומצות חזקות. כאשר נחשף תחמוצות אוזון מגביר מידת החמצון שלהם עם אבולוצית חמצן. אבל באותו מידת חמצון חמצן וריד. הקשרים הכימיים האוזון הם לא חזקים כמו O _2, כך _{שבתנאים} נורמליים בלי מאמץ הם יכולים להמיס לחמצן עם שחרורו של אנרגיית חום. עם הגדלת השפעת הטמפרטורה על מולקולת האוזון ועם הפחתת חמצן diatomic תהליך הלחץ ריקבון מואץ exothermically. יתר על כן, אם חלל גדול באוזון, תהליך זה יכול לגרום לפיצוץ.

מאז האוזון הוא מחמצן חזק מאוד וכמעט כל התהליכים הכרוכים עם סכום גדול של O _2, אזי האוזון הוא חומר רעיל מאוד. עם זאת, בבית עליון באווירת אוזון השכבה משחקת את התפקיד של רפלקטור של אולטרה סגול אור שמש.

אוזון כלים במעבדה באמצעות ליצור ozonides האורגני ואי-אורגני. זהו מאוד לא יציבה על מבנה החומר, כך שלהם הבריאה הטבעית תנאים בלתי אפשרי. Ozonides מאוחסן רק בטמפרטורות נמוכות, כפי בטמפרטורות נורמליות הם מאוד נפץ ורעילים.

השימוש בחמצן ותרכובותיו בתעשייה

בשל העובדה כי בבת אחת, מדענים לומדים, מה מידת החמצון מן חמצן האינטראקציה עם אלמנטים אחרים, זה ותרכובותיו נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה. במיוחד לאחר אמצע המאה עשרים הומצאה מרחיבים טורבו - יחידות מסוגלות להמיר אנרגיה פוטנציאלית לחמצן מכאני. מאז חמצן - חומר דליק מאוד, אז זה משמש בכל הענפים שבהם יש צורך בשימוש באש וחום. כאשר חיתוך וריתוך של מתכות משמש גם בלוני חמצן דחוס כדי לשפר את מנגנון ריתוך להבה. חמצן הוא בשימוש נרחב פלדה לתעשייה, היכן ידי דחוס O ₂ נשמרת טמפרטורה גבוהה הפיצוץ תנור. מספר החמצון מקסימלית של חמצן הוא -2. מאפיין זה הוא משמש באופן פעיל עבור ייצור של תחמוצות לצורך בעירה נוספת ולשחרר אנרגיה תרמית. חמצן נוזלי, אוזון, ותרכובות אחרות המכילות כמות גדולה של O _{2 מועסק} כמו הודף אוקסידנטים. חמצן חמצון כמה תרכובות אורגניות משמשים חומרי נפץ.

בתעשייה הכימית, חמצן משמש כסוכן חמצון תרכובות פחמימנים חומצה, כגון אלכוהול, חומצות וכדומה. ד הרפואה משמשת בלחץ מופחת עבור חולים עם בעיות ריאה, כדי לשמור על החיים של האורגניזם. בחקלאות, במנות קטנות של חמצן טהור משמשות לחקלאות דגים בבריכות, כדי להגדיל את חלקם של בקר וכן הלאה. ד

חמצן - חימצון רב עוצמה, אשר חיונית לקיומו של

האמור לעיל נכתב על מה יש חמצן מדינה חמצון כאשר נכנסים לתוך תגובה עם תרכובות ואלמנטים שונים, אילו סוגים של תרכובות חמצן להתקיים, אילו סוגים של סכנת חיים ואשר אינם. אפשר עדיין אינן ברורות - כמו בכל רעילותו ורמה גבוהה של חמצון של חמצן הוא אחד המרכיבים החיוניים לחיים על פני כדור הארץ? העובדה שכוכב הלכת שלנו הוא גוף מאוד מאוזן, אשר מותאמת במיוחד כדי החומרים הכלולים שכבת האטמוספירה. היא מעורבת במחזור, אשר הוא כדלקמן: גבר וכל החיות האחרות צורכים חמצן לייצר פחמן דו חמצני, וצמחים ברוב המכריע צורכים פחמן דו חמצני לייצר חמצן. כל דבר בעולם המקושר, ואת אובדן אחד קישור של שרשרת עשויה לשבור את כל שרשרת. אנחנו לא צריכים לשכוח את זה ולטפל חיים על פני כדור ארץ כולו, ולא רק שלה פרט נציגים.