Кисень будова. Кисень: історія відкриття

Елементи, розташовані у головній підгрупі VI групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва.

Розгляд атомних структур елементів головної підгрупи VI групи показує, що всі вони мають шестиелектронну структуру зовнішнього шару (табл. 13) і у зв'язку з цим мають порівняно високі значення електронегативності. Найбільшу електронегативність має , найменшу - , що пояснюється зміною величини атомного радіусу. p align="justify"> Особливе місце кисню в цій групі підкреслюється тим, що , і телур можуть безпосередньо з'єднуватися з киснем, але не можуть з'єднуватися між собою.

Елементи групи кисню також належать до р-Елементів, так як у них добудовується р-оболонка. Для всіх елементів сімейства, крім кисню, валентними є 6 електронів зовнішнього шару.
В окисно-відновних реакціях елементи групи кисню часто виявляють окислювальні властивості. Найбільш сильно окислювальні властивості виражені у кисню.
Для всіх елементів головної підгрупи VI групи характерна негативна міра окислення -2. Однак для сірки, селену і телуру поряд з цим можливі і позитивні ступені окислення (максимальна +6).
Молекула кисню, як будь-якого простого газу, двоатомна, побудована за типом ковалентного зв'язку, утвореного за допомогою двох електронних пар. Отже, кисень двовалентний при утворенні простого .
Сірка – тверда речовина. До складу молекули входить 8 атомів сірки (S8), але вони з'єднані у своєрідне кільце, в якому кожен атом сірки з'єднаний лише з двома сусідніми атомами ковалентним зв'язком

Таким чином, кожен атом сірки, маючи з двома сусідніми атомами по одній спільній електронній парі, сам по собі є двовалентним. Подібні молекули утворюють селен (Se8) та телур (Te8).

■ 1. Складіть розповідь про групу кисню за таким планом: а) становище у періодичної системі; б) заряди ядер та. число нейтронів у ядрі; в) електронні зміни; г) структура кристалічних ґрат; буд) можливі ступеня окислення кисню та інших елементів цієї групи.
2. У чому схожість і відмінність атомних структур та електронних змін атомів елементів основних підгруп VI і VII груп?
3. Скільки валентних електронів є у елементів головної підгрупи VI групи?
4. Як повинні поводитися елементи головної підгрупи VI групи в окислювально-відновних реакціях?
5. Який із елементів головної підгрупи VI групи є найбільш електронегативним?

При розгляді елементів головної підгрупи VI групи ми вперше зустрічаємося із явищем алотропії. Один і той самий елемент у вільному стані може утворювати дві або кілька простих речовин. Таке явище називається алотропією, а самі називаються алотропними видозмінами.

Запишіть це формулювання у зошит.

Наприклад, елемент кисень здатний утворювати два простих - кисень та озон.
Формула простого кисню O2 формула простої речовини озону O3. Побудовано їх молекули по-різному:

Кисень та озон - алотропні видозміни елемента кисню.
Сірка може утворювати кілька алотропних видозмін (модифікацій). Відома ромбічна (октаедрична), пластична та моноклінічна сірка. Селен і телур також утворюють кілька алотропних видозмін. Слід зазначити, що явище алотропії притаманно багатьох елементів. Розходження у властивостях різних алотропних видозмін ми розглянемо щодо елементів.

■ 6. У чому відмінність структури молекули кисню від структури молекули озону?

7. Якого типу зв'язок у молекулах кисню та озону?

Кисень. Фізичні властивості, фізіологічна дія, значення кисню у природі

Кисень - найлегший елемент головної підгрупи VI групи. Атомна вага кисню 15,994. 31,988. Атом кисню має найменший радіус із елементів цієї підгрупи (0,6 Å). Електронна конфігурація атома кисню: ls 2 2s 2 2p 4 .

Розподіл електронів за орбіталями другого шару вказує на те, що кисень має на р-орбіталях два непарні електрони, які можуть бути легко використані на утворення хімічного зв'язку між атомами. Характерний ступінь окиснення кисню.
Кисень являє собою газ, що не має кольору та запаху. Він важчий за повітря, при температурі -183° перетворюється на рідину блакитного кольору, а при температурі -219° твердне.

Щільність кисню дорівнює 143 г/л. Кисень погано розчинний у воді: у 100 об'ємах води при 0° розчиняються 3 об'єми кисню. Тому кисень можна тримати в газометрі (рис. 34) - прилад для зберігання газів, нерозчинних і малорозчинних у воді. Найчастіше у газометрі зберігають кисень.
Газометр складається з двох головних частин: посудини 1, що служить для зберігання газу, і великої вирви 2 з краном і з довгою трубкою, що доходить майже до дна посудини 1 і служить для подачі води в прилад. Посудину 1 має три тубуси: в тубус 3 з притертою внутрішньою поверхнею вставляють, воронку 2 з краном, тубус 4 вставляють газовідвідну трубку, з краном; тубус 5 внизу служить для випуску води з приладу під час його зарядки та розрядки. У зарядженому газометрі посудина 1 заповнена киснем. На дні судини знаходиться , в яку опущений кінець трубки 2 воронки.

Мал. 34.
1 - посудина для зберігання газу; 2 - вирва для подачі води; 3 - тубус із притертою поверхнею; 4 – тубус для виведення газу; 5 - тубус для випуску води під час заряджання апарата.

Якщо потрібно отримати з газометра кисень, спочатку відкривають кран вирви, і злегка стискає кисень, що знаходиться в газометрі. Потім відкривають кран на газовідвідній трубці, через який виходить кисень, що витісняється водою.

У промисловості кисень зберігають у сталевих балонах у стислому стані (рис. 35 а), або в рідкому вигляді в кисневих «танках» (рис. 36).

Мал. 35.Кисневий балон

Випишіть з тексту назви приладів для зберігання кисню.
Кисень є найпоширенішим елементом. Він становить майже 50% ваги усієї земної кори (рис. 37). Людський організм містить 65% кисню, що входить до складу різних органічних речовин, з яких побудовано тканини та органи. У воді близько 89% кисню. В атмосфері на кисень припадає 23% за вагою та 21% за обсягом. Кисень входить до складу найрізноманітніших гірських порід (наприклад, вапняку, крейди, мармуру CaCO3, піску SiO2), руд різних металів (магнітного залізняку Fe3O4, бурого залізняку 2Fe2O3 · nH2O, червоного залізняку Fe2O3, бокситу Аl2O3 · nН. . Кисень входить до складу більшості органічних речовин.

Фізіологічне значення кисню величезне. Це єдиний газ, що живі організми можуть використовувати для дихання. Відсутність кисню викликає зупинку життєвих процесів та загибель організму. Без кисню людина може прожити лише кілька хвилин. При диханні поглинається кисень, який бере участь в окислювально-відновних процесах, що відбуваються в організмі, а виділяються продукти окислення органічних речовин - двоокис вуглецю та інші речовини. Як наземні, і водні живі організми дихають киснем: наземні - вільним киснем атмосфери, а водні - киснем, розчиненим у питній воді.
У природі відбувається своєрідний кругообіг кисню. Кисень з атмосфери поглинається тваринами, рослинами, людиною, витрачається на процеси горіння палива, гниття та інші окислювальні процеси. Двоокис вуглецю і вода, що утворюються в процесі окислення, споживаються зеленими рослинами, в яких за допомогою хлорофілу листя та сонячної енергії здійснюється процес фотосинтезу, тобто синтезу органічних речовин з двоокису вуглецю та води, що супроводжується виділенням кисню.
Для забезпечення киснем однієї людини потрібні крони двох великих дерев. Зелені рослини підтримують незмінний склад атмосфери.

■ 8. Яке значення кисню у житті живих організмів?
9. Як поповнюється запас кисню у атмосфері?

Хімічні властивості кисню

Вільний кисень, вступаючи в реакції з простими та складними речовинами, поводиться зазвичай як .

Мал. 37.

Ступінь окислення, яку він набуває при цьому, завжди -2. У безпосередню взаємодію з киснем вступають багато елементів, за винятком шляхетних металів, елементів з близькими до кисню значеннями електронегативності () та інертних елементів.
В результаті з'єднання кисню з простими та складними речовинами утворюються. Багато хто горить у кисні, хоча на повітрі або не горять, або горять дуже слабо. згоряє в кисні яскраво-жовтим полум'ям; при цьому утворюється перекис натрію (рис. 38):
2Na + O2 = Na2O2,
Сірка горить у кисні яскраво-блакитним полум'ям з утворенням сірчистого ангідриду:
S + O2 = SO2
Деревне вугілля на повітрі ледве тліє, а в кисні сильно розжарюється і згоряє з утворенням двоокису вуглецю (рис. 39):
З + O2 = ЗO2

Мал. 36.

Горить у кисні білим, сліпуче яскравим полум'ям, причому утворюється тверда біла п'ятиокис фосфору:
4Р + 5O2 = 2Р2O5
горить у кисні, розкидаючи іскри та утворюючи залізну окалину (рис. 40).
Горять у кисні і органічні речовини, наприклад метан СН4, що входить до складу природного газу: СH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Горіння в чистому кисні відбувається набагато інтенсивніше, ніж на повітрі, і дозволяє отримати значно більш високу температуру. Це використовують для інтенсифікації ряду хімічних процесів і більш ефективного спалювання палива.
У процесі дихання кисень, з'єднуючись з гемоглобіном крові, утворює оксигемоглобін, який, будучи дуже нестійкою сполукою, легко розкладається в тканинах з утворенням вільного кисню, що йде на окислення. Гниєння також є окислювальними процесами, що протікають за участю кисню.
Розпізнають чистий кисень, вносячи в посудину, де передбачається його наявність, що тліє лучинку. Вона яскраво спалахує – це і є якісною пробою на кисень.

■ 10. Яким чином, маючи у своєму розпорядженні лучинку, можна розпізнати кисень, що знаходяться в різних судинах, двоокис вуглецю? 11. Який обсяг кисню піде спалювання 2 кг кам'яного вугілля, що містить у січому складі 70% вуглецю, 5% водню, 7% , кисню, інше- негорючі компоненти?

Мал. 38.Горіння натрію Мал. 39.Горіння вугілля Мал. 40.Горіння заліза у кисні.

12. Чи вистачить 10 л кисню для спалювання 5 г фосфору?
13. 1 м3 газової суміші, що містить 40% окису вуглецю, 20% азоту, 30% водню н 10% двоокису вуглецю спалили в кисні. Який обсяг кисню було витрачено?
14. Чи можна сушити кисень, пропускаючи його через: а) сірчану кислоту, б) хлорид кальцію, в) фосфорний ангідрид, г) металевий?
15. Як звільнити двоокис вуглецю від домішки кисню та навпаки, як звільнити кисень від домішки двоокису вуглецю?
16. 20 л кисню, що містить домішок двоокису вуглецю, пропустили через 200 мл 0,1 н. розчин барію. В результаті катіон Ва 2+ був повністю обложений. Скільки двоокису вуглецю (у відсотках) містив вихідний кисень?

Отримання кисню

Отримують кисень кількома способами. У лабораторії кисень одержують із кисневмісних речовин, які можуть легко його відщеплювати, наприклад, з перманганату калію КМnO4 (рис. 41) або з бертолетової солі КСlO3:
2КМnО4 = K2MnO4 + МnО2 + O2

2КСlO3 = 2КСl + O2
При отриманні кисню з бертолетової солі для прискорення реакції повинен бути каталізатор - двоокис марганцю. Каталізатор прискорює розкладання і робить його рівномірнішим. Без каталізатора може

Мал. 41. Прилад для отримання кисню лабораторним способом перманганату калію. 1 – перманганат калію; 2 – кисень; 3 – вата; 4 – циліндр – збірник.

статися вибух, якщо бертолетова сіль взята у великій кількості і особливо якщо вона забруднена органічними речовинами.
З перекису водню кисень отримують також у присутності каталізатора - двоокису марганцю МnО2 за рівнянням:
2Н2O2[МnО2] = 2Н2O + О2

■ 17. Навіщо при розкладанні бертолетової солі додають МnО2?
18. Кисень, що утворюється при розкладанні КМnO4, можна збирати над водою. Відобразіть це у схемі приладу.
19. Іноді за відсутності в лабораторії двоокису марганцю замість неї в бертолетову сіль додають трохи залишку після прожарювання калію перманганату. Чому можлива така заміна?
20. Який обсяг кисню виділиться під час розкладання 5 молей бертолетової солі?

Кисень може бути отриманий також розкладанням нітратів при нагріванні вище температури плавлення:
2KNO3 = 2KNO2 + О2
У промисловості кисень отримують переважно з рідкого повітря. Переведений в рідкий стан повітря випаровують. Спочатку випаровується (його температура кипіння - 195,8 °), а кисень залишається (його температура кипіння -183 °). Цим способом кисень виходить майже чистому вигляді.
Іноді за наявності дешевої електроенергії кисень одержують електролізом води:
Н2O ⇄ Н + + OН -
Н++ е- → Н 0
на катоді
2ВІН - е- → H2O + О; 2О = О2
на аноді

■ 21. Перерахуйте відомі вам лабораторні та промислові способи одержання кисню. Запишіть їх у зошит, супроводжуючи кожен спосіб рівнянням реакції.
22. Чи є реакції, що використовуються для отримання кисню, окислювально-відновними? Дайте відповідь.
23. Взято по 10 г наступних речовин; перманганату калію, бертолетової солі, нітрату калію. У якому разі вдасться одержати найбільший обсяг кисню?
24. У кисні, отриманому під час нагрівання 20 г перманганату калію, спалили 1 г вугілля. Який відсоток перманганату зазнав розкладання?

Кисень - найпоширеніший елемент у природі. Він широко застосовується в медицині, хімії, промисловості тощо (рис. 42).

Мал. 42. Застосування кисню.

Льотчики великих висотах, люди, які у атмосфері шкідливих газів, зайняті підземних і підводних роботах, користуються кисневими приладами (рис. 43).

У тих випадках, коли утруднено внаслідок того чи іншого захворювання, людині дають дихати чистим киснем з кисневої подушки або поміщають його в кисневий намет.
В даний час для інтенсифікації металургійних процесів широко застосовують повітря, збагачене киснем, або чистий кисень. Киснево-воднева та киснево-ацетиленова пальники застосовуються для зварювання та різання металів. Просочуючи рідким киснем горючі речовини: тирсу, вугільний порошок тощо, отримують вибухові суміші, звані оксиліквітами.

■ 25. Накресліть таблицю у зошиті та заповніть її.

Озон О3

Як мовилося раніше, елемент кисень може утворювати ще одне алотропное видозміна - озон О3. Озон кипить при -111 °, а твердне при -250 °. У газоподібному стані він блакитного кольору, у рідкому – синього. озону у воді набагато вище, ніж кисню: у 100 об'ємах води розчиняється 45 об'ємів озону.

Озон відрізняється від кисню тим, що його молекула складається із трьох, а не двох атомів. У зв'язку з цим молекула кисню набагато стійкіша, ніж молекула озону. Озон легко розпадається за рівнянням:
О3 = О2 + [O]

Виділення атомарного кисню при розпаді озону робить його набагато сильнішим окислювачем, ніж кисень. Озон має запах-свіжості («озон» у перекладі означає «пахучий»). У природі він утворюється під впливом тихого електричного розряду та у соснових лісах. Хворим із захворюванням легень рекомендується більше бувати у соснових лісах. Однак тривале перебування в атмосфері, сильно збагаченій озоном, може мати отруйну дію на організм. Отруєння супроводжується запамороченням, нудотою, кровотечею з носа. При хронічних отруєннях можуть виникнути серцеві захворювання.
У лабораторії озон одержують із кисню в озонаторах (рис. 44). У скляну трубку 1, обмотану з дроту 2, пропускають кисень. Всередині трубки проходить дріт 3. Обидва ці дроти: з'єднані з полюсами джерела струму, що створює на зазначених електродах високу напругу. Між електродами відбувається тихий електричний розряд, завдяки чому з кисню утворюється озон.

Рис 44; Озонатор. 1 – скляний балон; 2 – зовнішня обмотка; 3-дрот усередині трубки; 4 - розчин йодиду калію з крохмалем

3О2 = 2О3
Озон є дуже сильним окислювачем. Він значно енергійніший, ніж кисень, вступає в реакції і взагалі набагато активніше кисню. Наприклад, на відміну від кисню, він може витіснити з йодистого водню або йодистих солей:
2KI + О3 + Н2О = 2КОН + I2 + O2

Озона в атмосфері дуже мало (близько однієї мільйонної частки відсотка), але він відіграє істотну роль у поглинанні ультрафіолетових сонячних променів, тому вони потрапляють на землю в меншій кількості і не надають згубної дії на живі організми.
Застосовується озон у кількості головним чином кондиціонування повітря, соціальній та хімії.

■ 26. Що таке алотропні видозміни?
27. Чому йодкрохмальний папір синіє під дією озону? Дайте відповідь.
28. Чому молекула кисню значно стійкіша за молекулу озону? Обґрунтуйте свою відповідь із погляду внутрішньомолекулярної структури.

Одним із найважливіших елементів на нашій планеті є кисень. Хімічні властивості цієї речовини дозволяють йому брати участь у біологічних процесах, а підвищена активність робить кисень значним учасником усіх відомих хімічних реакцій. У вільному стані ця речовина є в атмосфері. У зв'язаному стані кисень входить до складу мінералів, гірських порід, складних речовин, у тому числі складаються різні живі організми. Загальна кількість кисню Землі оцінюється в 47% загальної маси нашої планети.

Позначення кисню

У періодичній системі кисень займає восьму осередок цієї таблиці. Його міжнародна назва oxigenium. У хімічних записах він позначається латинською літерою "О". У природному середовищі атомарний кисень немає, його частинки з'єднуються, утворюючи парні молекули газу, молекулярна маса якого дорівнює 32 г/моль.

Повітря та кисень

Повітря є сумішшю декількох поширених на Землі газів. Найбільше повітряної масі азоту - 78,2% за обсягом і 75,5 % за масою. Кисень займає лише друге місце за обсягом – 20,9%, а за масою – 23,2%. Третє місце закріплено за благородними газами. Інші домішки - вуглекислий газ, водяна пара, пил та інше - займають лише частки відсотка у загальній повітряній масі.

Вся маса природного кисню є сумішшю трьох ізотопів - 16 О, 17 О, 18 О. Відсотковий вміст цих ізотопів у загальній масі кисню дорівнює 99,76%, 0,04% та 0,2% відповідно.

Фізичні та хімічні властивості кисню

Один літр повітря за нормальних умов важить 1,293 г. При зниженні температури до -140⁰С повітря стає безбарвною прозорою рідиною. Незважаючи на низьку температуру кипіння, повітря можна зберігати в рідкому стані навіть при кімнатній температурі. Для цього рідину потрібно помістити в так звану судину Дьюара. Занурення у рідкий кисень докорінно змінює звичайні властивості предметів.

Кисень розчиняється у воді, хоч і в невеликих кількостях - морська вода містить 3-5% кисню. Але навіть така невелика кількість цього газу започаткувала існування риб, молюсків та різних морських організмів, які отримують кисень із води для підтримки процесів власного життєзабезпечення.

Будова атома кисню

Описані властивості кисню насамперед пояснюються внутрішнім будовою цього елемента.

Кисень відноситься до головної підгрупи шостої групи елементів періодичної системи. У зовнішній електронній хмарі елемента знаходяться шість електронів, чотири з яких займають p-орбіталі, а два розташовуються на s-орбіталях. Така внутрішня будова обумовлює великі енергетичні витрати, спрямовані на розривання електронних зв'язків - атому кисню простіше запозичувати два електрони, що відсутні, на зовнішню орбіталь, ніж віддати свої шість. Тому ковалентність кисню здебільшого дорівнює двом. Завдяки двом вільним електронам кисень легко утворює двоатомні молекули, що характеризуються високою міцністю зв'язку. Лише при енергії, що додається, понад 498 Дж/моль молекули розпадаються, і утворюється атомарний кисень. Хімічні властивості цього елемента дозволяють йому вступати у реакції з усіма відомими речовинами, крім гелій, неон і аргон. Швидкість взаємодії залежить від температури реакції та від природи речовини.

Хімічні властивості кисню

З різними речовинами кисень вступає у реакції утворення оксидів, причому ці реакції характерні і для металів, і неметалів. З'єднання кисню з металами називають основними оксидами - класичним прикладом служить оксид магнію та оксид кальцію. Взаємодія оксидів металів із водою призводить до утворення гідроксидів, що підтверджують активні хімічні властивості кисню. З неметалами ця речовина утворює кислотні оксиди - наприклад, триоксид сірки SO 3. При взаємодії цього елемента з водою виходить сірчана кислота.

Хімічна активність

З переважною більшістю елементів кисень взаємодіє безпосередньо. Виняток становлять золото, галогени та платина. Взаємодія кисню із деякими речовинами значно прискорюється за наявності каталізаторів. Наприклад, суміш водню та кисню у присутності платини вступає в реакцію навіть за кімнатної температури. З оглушливим вибухом суміш перетворюється на звичайну воду, важливою складовою якої є кисень. Хімічні властивості та висока активність елемента пояснюють виділення великої кількості світла та теплоти, тому хімічні реакції з киснем часто називають горінням.

Горіння в чистому кисні відбувається набагато інтенсивніше, ніж у повітрі, хоча кількість теплоти, що виділяється при реакції, буде приблизно однаковим, але процес через відсутність азоту протікає набагато швидше, а температура горіння стає вищою.

Отримання кисню

У 1774 році англійський вчений Д. Прістлі виділив невідомий газ з реакції розкладання оксиду ртуті. Але вчений не пов'язав виділений газ із уже відомою речовиною, що входить до складу повітря. Лише через кілька років великий Лавуазьє вивчив фізико-хімічні властивості кисню, отриманого цієї реакції, і довів його ідентичність із газом, які входять до складу повітря. У сучасному світі кисень одержують із повітря. У лабораторіях використовую промисловий кисень, що поставляється балонами під тиском близько 15 МПа. Чистий кисень можна отримати і в лабораторних умовах, стандартним способом його одержання є термічне розкладання перманганату калію, що протікає за формулою:

Отримання озону

Якщо через кисень або повітря пропустити електрику, то в атмосфері з'явиться характерний запах, що віщує появу нової речовини - озону. Озон можна отримати з хімічно чистого кисню. Утворення цієї речовини можна виразити формулою:

Дана реакція самостійно протікати не може - для її успішного завершення потрібна зовнішня енергія. Зате зворотне перетворення озону на кисень відбувається мимоволі. Хімічні властивості кисню та озону різняться багато в чому. Озон відрізняється від кисню щільністю, температурою плавлення та кипіння. За нормальних умов цей газ має блакитний колір і має характерний запах. Озон має більшу електропровідність і краще розчиняється у воді, ніж кисень. Хімічні властивості озону пояснюються процесом його розпаду – при розкладанні молекули цієї речовини утворюється двоатомна молекула кисню плюс один вільний атом цього елемента, що агресивно реагує з іншими речовинами. Наприклад, відома реакція взаємодії озону та кисню: 6Ag+O 3 =3Ag 2 O

А ось звичайний кисень не сполучається зі сріблом навіть за високої температури.

У природі активний розпад озону загрожує утворенням так званих озонових дірок, які наражають на життєві процеси на нашій планеті.

Вступ

Щодня ми вдихаємо таке необхідне нам повітря. А ви ніколи не думали про те, з чого, точніше з яких речовин, складається повітря? Найбільше в ньому азоту (78%), далі йде кисень (21%) та інертні гази (1%). Хоча кисень і не становить найголовнішої частини повітря, але без нього атмосфера була б непридатною для життя. Завдяки йому на Землі існує життя, адже азот і разом і окремо згубні для людини. Давайте розглянемо властивості кисню.

Фізичні властивості кисню

У повітрі кисень просто так не розрізниш, тому що у звичайних умовах він є газом без смаку, кольору та запаху. Але кисень можна штучним шляхом перевести в інші агрегатні стани. Так, при -183 про З він стає рідким, а при -219 про З твердне. Але твердий і рідкий кисень може отримати лише людина, а в природі вона існує лише у газоподібному стані. виглядає так (фото). А тверда схожа на лід.

Фізичні властивості кисню – це ще й будова молекули простої речовини. Атоми кисню утворюють дві такі речовини: кисень (Про 2) та озон (Про 3). Нижче показано модель молекули кисню.

Кисень. Хімічні властивості

Перше, з чого починається хімічна характеристика елемента – його становище у періодичній системі Д. І. Менделєєва. Отже, кисень знаходиться у 2 періоді 6 групі головній підгрупі під номером 8. Його атомна маса - 16 а.е.м, він є неметал.

У неорганічній хімії його бінарні сполуки з іншими елементами об'єднали в окремий оксиди. Кисень може утворювати хімічні сполуки як із металами, і з неметалами.

Поговоримо про його отримання у лабораторіях.

Хімічним шляхом кисень можна одержати за допомогою розкладання перманганату калію, пероксиду водню, бертолетової солі, нітратів активних металів та оксидів важких металів. Розглянемо рівняння реакцій при застосуванні кожного із цих способів.

1. Електроліз води:

Н 2 О 2 = Н 2 О + О 2

5. Розкладання оксидів важких металів (наприклад, оксиду ртуті):

2HgO = 2Hg + O 2

6. Розкладання нітратів активних металів (наприклад, нітрату натрію):

2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2

Застосування кисню

Із хімічними властивостями ми закінчили. Тепер настав час поговорити про застосування кисню в житті людини. Він потрібний для спалювання палива в електричних та теплових станціях. Його використовують для отримання сталі з чавуну та металобрухту, для зварювання та різання металу. Кисень потрібен для масок пожежних, для балонів водолазів, застосовується у чорній та кольоровій металургі та навіть у виготовленні вибухових речовин. Також у харчовій промисловості кисень відомий як харчова добавка Е948. Здається, немає галузі, де б він не використовувався, але найважливішу роль він відіграє в медицині. Там він так і називається – "кисень медичний". Для того, щоб кисень був придатний для використання, його попередньо стискають. Фізичні властивості кисню сприяють з того що його можна стиснути. У подібному вигляді він зберігається всередині балонів, подібних до таких.

Його використовують у реанімації та на операціях в апаратурі для підтримки життєвих процесів в організмі хворого пацієнта, а також при лікуванні деяких хвороб: декомпресійної, патології шлунково-кишкового тракту. З його допомогою лікарі щодня рятують багато життів. Хімічні та фізичні властивості кисню сприяють тому, що його використовують так широко.

Урок з хімії 8 клас

Тема:Кисень, його загальна характеристика. Знаходження у природі. Одержання кисню та його фізичні властивості.

Мета уроку:продовжити формування понять "хімічний елемент", "проста речовина", "хімічна реакція". Сформувати уявлення про способи одержання кисню в лабораторії. Ввести поняття про каталізатора, фізичні властивості, характеризувати елемент за таблицею Д.І. Менделєєва. Вдосконалювати навички володіння інтерактивною дошкою.

Основні поняття. Каталізатори.

Заплановані результати навчання

Предметні.Вміти розрізняти поняття "хімічний елемент", "проста речовина" на прикладі кисню. Вміти характеризувати фізичні властивості та способи збирання кисню.

Метапредметні. Розвивати вміння працювати за планом, формулювати, аргументувати, організовувати навчальну співпрацю та спільну діяльність із учителем та однолітками.

Особистісні.Формувати відповідальне ставлення до навчання, готовність до самоосвіти.

Основні види діяльності учнів.Описувати хімічний елемент за запропонованим планом. Описувати хімічні реакції, що спостерігаються під час демонстраційного експерименту. Брати участь у спільному обговоренні результатів. Робити висновки із результатів дослідів.

Демонстрації. Одержання кисню із пероксиду водню.

Хід уроку

Вивчення нового матеріалу.

1. Фронтальна бесіда:

Який газ підтримує дихання та горіння?

Які відомості про кисень вам відомі з курсів природознавства, ботаніки?

До складу яких речовин входить кисень? (Вода, пісок, гірські породи, мінерали, білки, жири, вуглеводи).

Загальна характеристика хімічного елемента кисню:

Хімічний знак (O).

Відносна атомна маса (16).

Валентність (ІІ).

Хімічна формула простої речовини (О2).

Відносна молекулярна маса простої речовини (32).

Дайте характеристику елементу №8, з його положення у періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва. (порядковий номер – 8, атомна маса – 16, IV – номер групи, номер періоду – 2).

Знаходження у природі.

Кисень – найпоширеніший хімічний елемент у земній корі (49%). Повітря містить 21% газу кисню. Кисень є важливою частиною органічних сполук, що мають велике значення для живих організмів.

Фізичні властивості: кисень – безбарвний газ, без смаку та запаху, малорозчинний у воді (у 100 об'ємах води – 3,1 об'єм кисню). Кисень трохи важчий за повітря (Мr (О2) = 2х16 = 32, p повітря = 29).

2. Досліди щодо отримання кисню.

Отримання у лабораторії.

Вперше газ кисень було отримано 1774 року англ. вченим Джозефом Прістлі. При прожарюванні оксиду ртуті (II) Прістлі отримало «повітря»:

Вчений вирішив дослідити дію отриманого газу на полум'я свічки: під дією цього газу полум'я свічки стало сліпуче яскравим, у струмені отриманого газу згорів залізний дріт. Миші, поміщені в посудину з цим газом, легко дихали, сам учений спробував вдихати цей газ і зазначив, що дихати легко.

У шкільній лабораторії цей газ ми отримаємо з перекису водню. Для спостереження фізичних властивостей кисню повторюємо правила техніки безпеки.

У пробірку з розчином пероксиду водню поміщаємо трохи оксиду марганцю (IV) МnO2 починається бурхлива реакція з виділенням кисню. Виділення кисню підтверджуємо тліючою лучинкою (вона спалахує і горить). Після закінчення реакції оксид марганцю (IV) осідає на дно, його можна використати знову. Отже, оксид марганцю (IV) прискорює реакцію розкладання пероксиду водню, але при цьому не витрачається.

Визначення:

Речовини, що прискорюють хімічні реакції, але самі при цьому не витрачаються і не входять до складу продуктів реакції, називають каталізаторами.

2Н2О2 MnO2 2Н2О+О2

У шкільній лабораторії кисень отримують ще одним способом:

Нагріванням перманганату калію

2КМnO4=К2MnO4+MnO2+О2

Оксид марганцю (IV) прискорює ще одну реакцію одержання кисню – реакцію розкладання при нагріванні хлорату калію КСlO3 (бертолетової солі): 2КСlO3 MnO2 2КСl+3О2

3. Робота з підручником:

На с. 75 прочитайте про застосування каталізаторів у промисловості.

На рис. 25 та рис. 26 показані способи збирання кисню. На яких відомих вам фізичних властивостях ґрунтуються способи збирання кисню методом витіснення повітря? (кисень важчий за повітря: 32 29), методом витіснення води? (кисень малорозчинний у воді). Як правильно зібрати прилад для збирання кисню шляхом витіснення повітря? (рис. 25) Відповідь: пробірка для збирання кисню повинна бути розташована денцем донизу. Як можна виявити чи довести наявність у посудині кисню? (за спалахування тліючої лучинки).

с. 75 прочитайте статтю підручника «Отримання в промисловості». На якій фізичній властивості кисню ґрунтується такий метод його отримання? (Рідкий кисень має температуру кипіння вище, ніж рідкий азот, тому азот випарується, а кисень залишиться).

ІІ.Закріплення знань, умінь.

Які речовини називають каталізаторами?

с. 76 тестові завдання.

Робота у парах. Виберіть дві правильні відповіді:

Хімічний елемент кисень:

1. безбарвний газ

2. має порядковий номер 8 (+)

3. входить до складу повітря

4. входить до складу води (+)

5. трохи важче за повітря.

4. Проста речовина кисень:

1. має атомну масу 16

2. входить до складу води

3. підтримує дихання та горіння (+)

4. утворюється при розкладанні пероксиду водню (+).

5. Заповнити таблицю:

Обчислити масову частку хімічного елемента кисню у оксиді сірки (VI). SO3

W = (nхAr): Mr х 100%

W (О) = (3х16): 80х100% = 60%

Як розпізнати, у якій колбі знаходиться вуглекислий газ та кисень? (за допомогою тліючої лучинки: у кисні вона яскраво спалахує, у вуглекислому газі - гасне).

ВИЗНАЧЕННЯ

Кисень- Елемент другого періоду VIA групи Періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва, з атомним номером 8. Символ – О.

Атомна маса - 16 а. Молекула кисню двоатомна і має формулу - 2

Кисень відноситься до сімейства p-елементів. Електронна конфігурація атома кисню 1s 2 2s 2 2p 4 . У своїх сполуках кисень здатний виявляти кілька ступенів окиснення: -2, -1 (у пероксидах), +2 (F 2 O). Для кисню характерним є прояв явища алотропії – існування у вигляді кількох простих речовин – алотропних модифікацій. Алотропні модифікації кисню – кисень O2 та озон O3.

Хімічні властивості кисню

Кисень є сильним окисником, т.к. для завершення зовнішнього електронного рівня йому не вистачає всього 2-х електронів, і легко їх приєднує. За хімічною активністю кисень поступається лише фтору. Кисень утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, неону та аргону. Безпосередньо кисень її набуває реакції взаємодії з галогенами, сріблом, золотом і платиною (їх сполуки отримують непрямим шляхом). Майже всі реакції за участю кисню – екзотермічні. Характерна особливість багатьох реакцій з'єднання з киснем - виділення великої кількості теплоти та світла. Такі процеси називають горінням.

Взаємодія кисню із металами. З лужними металами (крім літію) кисень утворює пероксиди або надпероксиди, з рештою – оксиди. Наприклад:

4Li + O 2 = 2Li 2 O;

2Na + O 2 = Na 2 O 2;

K + O 2 = KO 2;

2 Ca + O 2 = 2 CaO;

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

2Cu + O 2 = 2CuO;

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

Взаємодія кисню з неметалами. Взаємодія кисню з неметалами протікає під час нагрівання; всі реакції екзотермічні, крім взаємодії з азотом (реакція ендотермічна, відбувається при 3000С електричної дузі, у природі – при грозовому розряді). Наприклад:

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

З + O 2 = 2 ;

2Н2 + O2 = 2Н2О;

N 2 + O 2 ↔ 2NO – Q.

Взаємодія із складними неорганічними речовинами. При горінні складних речовин у надлишку кисню утворюються оксиди відповідних елементів:

2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O(t);

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O(t);

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O(t, kat);

2PH 3 + 4O 2 = 2H 3 PO 4 (t);

SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O;

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

Кисень здатний окислювати оксиди та гідроксиди до сполук з більш високим ступенем окислення:

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

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

2NO + O 2 = 2NO 2;

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

Взаємодія із складними органічними речовинами. Практично всі органічні речовини горять, окислюючись киснем повітря до вуглекислого газу та води:

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

Крім реакцій горіння (повне окислення) можливі реакції неповного або каталітичного окислення, в цьому випадку продуктами реакції можуть бути спирти, альдегіди, кетони, карбонові кислоти та інші речовини:

Окислення вуглеводів, білків і жирів є джерелом енергії в живому організмі.

Фізичні властивості кисню

Кисень – найпоширеніший елемент землі (47% по масі). У повітрі вміст кисню становить 21% за обсягом. Кисень – складова частина води, мінералів, органічних речовин. У рослинних та тваринних тканинах міститься 50 -85 % кисню у вигляді різних сполук.

У вільному стані кисень є газом без кольору, смаку і запаху, погано розчинний у воді (в 100 л води при 20С розчиняється 3 л кисню. Рідкий кисень блакитного кольору, має парамагнітні властивості (втягується в магнітне поле).

Отримання кисню

Розрізняють промислові та лабораторні способи отримання кисню. Так, у промисловості кисень отримують перегонкою рідкого повітря, а до основних лабораторних способів одержання кисню відносять реакції термічного розкладання складних речовин:

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

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1