Свойства халькогенов
Кислород О | Сера S | Селен Se | Теллур Te | Полоний Po | |
Порядковый номер элемента | |||||
Относительная атомная масса | 15,999 | 32,067 | 78,96 | 127,60 | 208,982 |
Температура плавления °С | -219 | ||||
Температура кипения °С | -183 | ||||
Плотность при 20 °С, г/см3 | 1,27 (тв.) | 2,1 | 4,8 (мет) | 6,2 | 9,4 |
Степень окисления | |||||
+6 | – | возрастание устойчивости . | |||
+4 | – | возрастание устойчивости ® | |||
-2 | возрастание устойчивости . | ||||
Гидроксиды элементов (+6) | – | H2SO4 | H2SeO4 | H6TeO6 | – |
Сильные кислоты | Слабая кислота | ||||
Гидроксиды элементов (+4) | – | SО2*nН2О, | Н2SеО3 | Н2ТеО3, | РоО(ОН) |
Слабые кислоты | Амфотерный гидр-д | ||||
Водородные соединения | H2O | H2S | H2Se | H2Te | H2Po |
нейтральная | Слабые кислоты | ||||
возрастание устойчивости . |
Физиологическое действие. Все органические вещества — это соединения кислорода, поэтому кислород является жизненно важным элементом почти для всех живых организмов (исключение составляют анаэробные бактерии). Кислород поступает в кровь через легкие. В крови кислород слабо связывается с гемоглобином (хромофор красных кровяных телец) с образованием оксигемоглобина и в таком виде подводится к клеткам. Под действием ферментов кислород окисляет приносимый также кровью виноградный сахар (глюкозу), превращая его в диоксид углерода и воду; освобождаемая при этом энергия используется для протекания различных жизненных процессов (работа мускулов, нагревание тела и т. д.).
Аллотропные модификации. В свободном виде кислород образует две модификации: дикислород (обычный иислород) О2 и трикислород (озон) О3.
Дикислород О2
Строение. Строение молекулы О2, имеющей два неспаренных электрона, корректно передается только в рамках метода молекулярных орбиталей. Традиционное изображение молекулы кислорода с двойной связью (О = О) не передает особенности ее строения и поэтому не вполне верно.
Получение.
1. Из воздуха путем фракционной конденсации и дистилляции (способ Линде), способ применяется в промышленности.
2. Нагревание кислородсодержащих веществ, а именно хлоратов в присутствии катализатора — пиролюзита МnО2 (реакция 1), нитратов (реакция 2), перманганатов при умеренных или при очень высоких температурах (соответственно реакции 3 и 4), пероксидов (реакция 5):
2КС1O3 = 2КС1 + 3О2 (1)
2КNO3 = 2КNO2 + O2 (2)
2КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + О2 (3)
4КМnО4 = 2К2О + 4МnО2 + ЗО2 (4)
2ВаО2 = 2ВаО + О2 (5)
3. Каталитическое разложение пероксида водорода (катализатор — пиролюзит — МnO2):
2Н2О2 = 2Н2O + О2
4. Электролиз щелочных или сульфатных растворов с применением нерастворимых (платиновых) анодов, на которых происходит разрядка гидроксид-ионов или окисление воды:
4ОН- - 4е = О2 + 2Н2О; 2Н2О - 4е =О2 + 4Н+
5. Взаимодействие пероксидов щелочных элементов с диоксидом углерода:
2Nа2О2 + 2СО2 = 2Nа2СО3 + О2
Эта реакция осуществляется в кислородных изолирующих приборах.
Физические свойства. Бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха. Умеренно растворим в воде, но несколько лучше, чем азот; в растворенном воздухе содержание кислорода составляет 36 % (об.). Жидкий и твердый дикислород имеет светло-синюю окраску.
Химические свойства. При комнатной температуре относительно мало реакционноспособен, при высоких температурах вследствие ослабления связи кислород — кислород активность О2 возрастает.
Химическое присоединение кислорода называется окислением,оно бывает медленным и быстрым. Медленное окисление — это, например, процессы образования ржавчины на железных предметах, усвоения пищи организмом, гниения органических остатков, старения резины, отверждения масляных красок. Быстрое окисление, часто сопровождаемое появлением пламени,называется горением. В чистом (а также в жидком) кислороде вещества горят интенсивнее, чем в воздухе, например воспламеняется тлеющая на воздухе древесная лучина. При окислении веществ кислородом образуются оксиды, например: 2Н2S + 3О2 = 2Н2О + 2SО2.
Обнаружение. По яркому возгоранию тлеющей лучины (при содержании кислорода более 30%); по коричневому окрашиванию щелочного раствора пирогаллола.
Применение. Кислород хранят и перевозят в стальных баллонах под избыточным давлением 150 атм на вентиле баллона не должно быть жировой смазки. Кислород используют для сварки и резки металлов и в дыхательных аппаратах, как окислитель ракетных топлив и реагент во многих химико-технологических процессах. Обогащенный кислородом воздух применяется в различных металлургических методах, для газификации бурого угля под давлением и др.
Жидкий воздух. Получают по способу Линде, который заключается в следующем. Воздух сжимают и выделяющуюся при этом теплоту отводят; при последующем расширении происходит охлаждение. Путем повторения такой операции с промежуточным охлаждением получают сжиженный воздух при температуре около -190 °С. Жидкий воздух имеет светло-синюю окраску. Его хранят в сосудах Дьюара, которые запрещено закрывать плотной пробкой. Интенсивность окраски жидкого воздуха при хранении увеличивается, так как более летучий бесцветный азот испаряется. Смеси жидкого воздуха с активным углем, древесной мукой и другими дисперсными материалами взрывчаты.
Трикислород (озон) О3
Получение. Озон образуется из обычного кислорода (в чистом виде или в воздухе) под действием тлеющего электрического разряда или ультрафиолетового излучения (3О2 « 2О3). Кислород, получаемый на аноде при электролизе разбавленной серной кислоты с применением высокой плотности электрического тока, содержит значительные количества озона.
Свойства. Светло-синий газ с характерным «электрическим» запахом. Взрывается при нагревании. Очень сильный окислитель, но слабее, чем атомный кислород. С серебром образует черный пероксид серебра (точная формула неизвестна), при контакте с эфиром или спиртом последние загораются.
Применение. Озон используют для обеззараживания питьевой воды, в медицине как дезинфицирующее средство, для обезвреживания промышленных сточных вод.
Атмосферный озоновый слой.Встратосфере (»25 км над поверхностью Земли) озон образуется под действием солнечной радиации, и хотя его количество мало (по сравнению с кислородом воздуха), озона оказывается достаточно для поглощения ультрафиолетового излучения, опасного для всех живых организмов. Таким образом, озоновый слой в стратосфере обеспечивает нормальное развитие органической жизни на Земле.
Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 100;