الأكسجين – خصائص العنصر، انتشاره في الطبيعة، خواصه الفيزيائية والكيميائية، إنتاجه. الأكسجين وإنتاجه

يشغل الأكسجين 21% من الهواء الجوي. ويوجد معظمه في القشرة الأرضية والمياه العذبة والكائنات الحية الدقيقة. يتم استخدامه في العديد من مجالات الصناعة ويستخدم للاحتياجات الاقتصادية والطبية. يرجع الطلب على المادة إلى خصائصها الكيميائية والفيزيائية.

كيف يتم إنتاج الأكسجين في الصناعة. 3 طرق

يتم إنتاج الأكسجين في الصناعة عن طريق تقسيم الهواء الجوي. يتم استخدام الطرق التالية لهذا:

إن إنتاج الأكسجين على نطاق صناعي له أهمية كبيرة. ويجب توخي الحذر الشديد عند اختيار التكنولوجيا والمعدات المناسبة. يمكن أن تؤثر الأخطاء التي يتم ارتكابها سلبًا على العملية التكنولوجية وتؤدي إلى زيادة تكاليف الذبح.

الميزات التقنية لمعدات إنتاج الأكسجين في الصناعة

تساعد المولدات الصناعية "أوكسيمات" على تأسيس عملية الحصول على الأكسجين في الحالة الغازية. تهدف خصائصها التقنية وميزات التصميم إلى الحصول على هذه المادة في الصناعة بالنقاء المطلوب والكمية المطلوبة على مدار اليوم (دون انقطاع). وتجدر الإشارة إلى أن المعدات يمكن أن تعمل في أي وضع، سواء مع أو بدون توقف. تعمل الوحدة تحت الضغط. عند المدخل يجب أن يكون هناك هواء جاف في حالة مضغوطة وخالي من الرطوبة. تتوفر نماذج ذات سعة صغيرة ومتوسطة وكبيرة.

>> الحصول على الأكسجين

الحصول على الأكسجين

تتحدث هذه الفقرة عن:

> عن اكتشاف الأكسجين؛
> حول الحصول على الأكسجين في الصناعة والمختبرات.
> حول تفاعلات التحلل.

اكتشاف الأكسجين.

حصل بريستلي على هذا الغاز من مركب يسمى أكسيد الزئبق الثنائي. استخدم العالم عدسة زجاجية ركز بها ضوء الشمس على المادة.

في نسخة حديثة، تظهر هذه التجربة في الشكل 54. عند تسخينه، يتحول أكسيد الزئبق (||) (المسحوق الأصفر) إلى زئبق وأكسجين. ينطلق الزئبق في حالة غازية ويتكثف على جدران أنبوب الاختبار على شكل قطرات فضية. يتم جمع الأكسجين فوق الماء في أنبوب الاختبار الثاني.

لم تعد طريقة بريستلي مستخدمة لأن بخار الزئبق سام. يتم إنتاج الأكسجين باستخدام تفاعلات أخرى مشابهة لتلك التي تمت مناقشتها. تحدث عادة عند تسخينها.

التفاعلات التي تتشكل فيها عدة مواد أخرى من مادة واحدة تسمى تفاعلات التحلل.

للحصول على الأكسجين في المختبر تستخدم المركبات المحتوية على الأكسجين التالية:

برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 (الاسم الشائع برمنجنات البوتاسيوم؛ مادةهو مطهر شائع)

كلورات البوتاسيوم KClO 3 (اسم تافه - ملح بيرثوليت، تكريما للكيميائي الفرنسي في أواخر القرن الثامن عشر - أوائل القرن التاسع عشر سي.-إل. بيرثوليت)

تتم إضافة كمية صغيرة من المحفز - أكسيد المنغنيز (IV) MnO 2 - إلى كلورات البوتاسيوم بحيث يحدث تحلل المركب مع إطلاق الأكسجين 1.

التجربة المعملية رقم 8

إنتاج الأكسجين عن طريق تحلل بيروكسيد الهيدروجين H2O2

صب 2 مل من محلول بيروكسيد الهيدروجين في أنبوب اختبار (الاسم التقليدي لهذه المادة هو بيروكسيد الهيدروجين). أشعل شظية طويلة وأطفئها (كما تفعل مع عود الثقاب) حتى لا تشتعل فيها النيران.
صب القليل من المحفز - مسحوق أكسيد المنغنيز الأسود (IV) - في أنبوب اختبار بمحلول أكسيد الهيدروجين. مراقبة الإطلاق السريع للغاز. استخدم شظية مشتعلة للتأكد من أن الغاز عبارة عن أكسجين.

اكتب معادلة تفاعل تحلل بيروكسيد الهيدروجين الذي يكون ناتج التفاعل هو الماء.

وفي المختبر، يمكن أيضًا الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل نترات الصوديوم NaNO3 أو نترات البوتاسيوم KNO32. عند تسخينها، تذوب المركبات أولاً ثم تتحلل:

1 عندما يتم تسخين مركب دون وجود عامل محفز، يحدث تفاعل مختلف

2 تستخدم هذه المواد كأسمدة. الاسم الشائع لهم هو الملح الصخري.

المخطط 7. الطرق المخبرية لإنتاج الأكسجين

تحويل مخططات التفاعل إلى معادلات كيميائية.

يتم جمع المعلومات حول كيفية إنتاج الأكسجين في المختبر في المخطط 7.

الأكسجين مع الهيدروجين هما نتاج تحلل الماء تحت تأثير التيار الكهربائي:

في الطبيعة، يتم إنتاج الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي في الأوراق الخضراء للنباتات. مخطط مبسط لهذه العملية هو كما يلي:

الاستنتاجات

تم اكتشاف الأكسجين في نهاية القرن الثامن عشر. عديد العلماء .

يتم الحصول على الأكسجين في الصناعة من الهواء، وفي المختبر من خلال تفاعلات تحلل بعض المركبات المحتوية على الأكسجين. أثناء تفاعل التحلل، يتم تشكيل مادتين أو أكثر من مادة واحدة.

129. كيف يتم الحصول على الأكسجين في الصناعة؟ لماذا لا يستخدمون برمنجنات البوتاسيوم أو بيروكسيد الهيدروجين لهذا الغرض؟

130. ما هي التفاعلات التي تسمى تفاعلات التحلل؟

131. تحويل مخططات التفاعل التالية إلى معادلات كيميائية:

132. ما هو المحفز؟ وكيف يمكن أن يؤثر على سير التفاعلات الكيميائية؟ (للحصول على إجابتك، استخدم أيضًا المادة الموجودة في الفقرة 15.)

133. يوضح الشكل 55 لحظة تحلل مادة صلبة بيضاء لها الصيغة Cd(NO3)2. انظر بعناية إلى الرسم ووصف كل ما يحدث أثناء التفاعل. لماذا تشتعل الشظية المشتعلة؟ اكتب المعادلة الكيميائية المناسبة.

134. كان الجزء الكتلي من الأكسجين في البقايا بعد تسخين نترات البوتاسيوم KNO 3 هو 40%. هل تحلل هذا المركب بالكامل؟

أرز. 55. تحلل المادة عند تسخينها

Popel P. P.، Kryklya L. S.، الكيمياء: Pidruch. للصف السابع zagalnosvit. الملاحة. إغلاق - ك.: VC "أكاديمية"، 2008. - 136 ص: مريض.

محتوى الدرس ملاحظات الدرس وإطار عرض الدرس الداعم لأساليب تدريس التقنيات التفاعلية يمارس الاختبارات واختبار المهام عبر الإنترنت وتمارين ورش العمل المنزلية والأسئلة التدريبية للمناقشات الصفية الرسوم التوضيحية مواد فيديو وصوت صور فوتوغرافية، صور، رسوم بيانية، جداول، رسوم بيانية، رسوم هزلية، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، طرائف، نكت، اقتباسات الإضافات ملخصات، أوراق الغش، نصائح للمقالات الغريبة (MAN) والقاموس الأساسي والإضافي للمصطلحات تحسين الكتب المدرسية والدروس تصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسي واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين تقويم الخطط والبرامج التدريبية والتوصيات المنهجية

ل الحصول على الأكسجينستحتاج إلى مواد غنية به. هذه هي البيروكسيدات والنترات والكلورات. سوف نستخدم تلك التي يمكن الحصول عليها دون صعوبة كبيرة.

هناك عدة طرق للحصول على الأكسجين في المنزل، دعونا ننظر إليها بالترتيب.

الطريقة الأبسط والأكثر سهولة للحصول على الأكسجين هي استخدام برمنجنات البوتاسيوم (أو الاسم الأصح هو برمنجنات البوتاسيوم). يعلم الجميع أن برمنجنات البوتاسيوم مطهر ممتاز ويستخدم كمطهر. إذا لم يكن لديك، يمكنك شرائه من الصيدلية.

هيا بنا نقوم بذلك. صب بعض برمنجنات البوتاسيوم في أنبوب الاختبار، وأغلقه بأنبوب اختبار به فتحة، ثم قم بتركيب أنبوب مخرج غاز في الحفرة (سوف يتدفق الأكسجين من خلاله). ضع الطرف الآخر من الأنبوب في أنبوب اختبار آخر (يجب وضعه رأسًا على عقب، نظرًا لأن الأكسجين المنطلق أخف من الهواء وسيرتفع إلى أعلى. ونغلق أنبوب الاختبار الثاني بنفس السدادة.
ونتيجة لذلك، ينبغي أن يكون لدينا أنبوبين اختبار متصلين ببعضهما البعض بواسطة أنبوب مخرج الغاز من خلال المقابس. يوجد في أنبوب اختبار واحد (غير مقلوب) برمنجنات البوتاسيوم. سنقوم بتسخين أنبوب اختبار ببرمنجنات البوتاسيوم. سوف يختفي اللون الكرزي الداكن لبلورات برمنجنات البوتاسيوم ويتحول إلى بلورات منجنات البوتاسيوم ذات اللون الأخضر الداكن.

يستمر رد الفعل على النحو التالي:

2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2

لذلك من 10 جرام من برمنجنات البوتاسيوم يمكنك الحصول على ما يقرب من 1 لتر من الأكسجين. بعد بضع دقائق، يمكنك إزالة قارورة برمنجنات البوتاسيوم من اللهب. تلقينا الأكسجين في أنبوب اختبار مقلوب. يمكننا التحقق من ذلك. للقيام بذلك، افصل الأنبوب الثاني (مع الأكسجين) بعناية من أنبوب مخرج الغاز، وقم بتغطية الفتحة بإصبعك. الآن، إذا أحضرت عود ثقاب ضعيف الاحتراق إلى دورق الأكسجين، فسوف يشتعل بشكل ساطع!

الحصول على الأكسجينومن الممكن أيضًا استخدام نترات الصوديوم أو البوتاسيوم (أملاح الصوديوم والبوتاسيوم المقابلة لحمض النيتريك).
(تُباع نترات البوتاسيوم والصوديوم -المعروفة أيضًا بالنترات- في متاجر الأسمدة).

لذلك، للحصول على الأكسجين من الملح الصخري، خذ أنبوب اختبار مصنوع من الزجاج المقاوم للحرارة على حامل، ضع مسحوق الملح الصخري هناك (5 جرام ستكون كافية)، ستحتاج إلى وضع كوب من السيراميك مع الرمل تحت أنبوب الاختبار، لأن الزجاج يمكن أن تذوب من درجة الحرارة والتدفق. وبالتالي، يجب تثبيت الموقد قليلاً على الجانب، ويجب تثبيت أنبوب الاختبار الذي يحتوي على النترات بزاوية.

عندما يتم تسخين النترات بقوة، فإنها تبدأ في الذوبان، مما يؤدي إلى إطلاق الأكسجين. رد الفعل يذهب مثل هذا:

2كنو 3 → 2كنو 2 + يا 2

المادة الناتجة هي نتريت البوتاسيوم (أو نتريت الصوديوم، اعتمادا على نوع الملح الصخري المستخدم) - ملح حمض النيتروز.

طريق اخر الحصول على الأكسجين- استخدام بيروكسيد الهيدروجين. البيروكسيد والهيدروبيريت كلها نفس المادة. يباع بيروكسيد الهيدروجين على شكل أقراص وعلى شكل محاليل (3%، 5%، 10%)، ويمكن شراؤها من الصيدلية.

على عكس المواد السابقة، الملح الصخري أو برمنجنات البوتاسيوم، فإن بيروكسيد الهيدروجين مادة غير مستقرة. بالفعل في وجود الضوء، يبدأ في التحلل إلى الأكسجين والماء. لذلك، في الصيدليات، يتم بيع البيروكسيد في عبوات زجاجية داكنة.

بالإضافة إلى ذلك، تساهم المحفزات مثل أكسيد المنغنيز والكربون المنشط ومسحوق الفولاذ (النشارة الناعمة) وحتى اللعاب في التحلل السريع لبيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين. لذلك ليست هناك حاجة لتسخين بيروكسيد الهيدروجين، فالمحفز يكفي!

السؤال رقم 2 كيف يتم الحصول على الأكسجين في المختبر وفي الصناعة؟ اكتب معادلات التفاعلات المتناظرة. كيف تختلف هذه الأساليب عن بعضها البعض؟

إجابة:

يمكن الحصول على الأكسجين في المختبر بالطرق التالية:

1) تحلل بيروكسيد الهيدروجين في وجود محفز (أكسيد المنغنيز

2) تحلل ملح البرثوليت (كلورات البوتاسيوم):

3) تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

وفي الصناعة، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء الذي يحتوي على حوالي 20% من حيث الحجم. يسيل الهواء تحت الضغط والتبريد الشديد. الأكسجين والنيتروجين (المكون الرئيسي الثاني للهواء) لهما نقاط غليان مختلفة. لذلك، يمكن فصلهما عن طريق التقطير: النيتروجين لديه نقطة غليان أقل من الأكسجين، لذلك يتبخر النيتروجين قبل الأكسجين.

الاختلافات بين الطرق الصناعية والمخبرية لإنتاج الأكسجين:

1) جميع الطرق المعملية لإنتاج الأكسجين هي طرق كيميائية، أي يحدث تحول بعض المواد إلى أخرى. إن عملية الحصول على الأكسجين من الهواء هي عملية فيزيائية، حيث لا يحدث تحول بعض المواد إلى أخرى.

2) يمكن الحصول على الأكسجين من الهواء بكميات أكبر بكثير.

مرحباً.. اليوم سأخبركم عن الأكسجين وكيفية الحصول عليه. اسمحوا لي أن أذكرك أنه إذا كانت لديك أسئلة بالنسبة لي، فيمكنك كتابتها في التعليقات على المقال. إذا كنت بحاجة إلى أي مساعدة في الكيمياء. سأكون مسرورا بمساعدتك.

يتم توزيع الأكسجين في الطبيعة على شكل نظائر 16O، 17O، 18O، والتي لها النسب التالية على الأرض - 99.76%، 0.048%، 0.192% على التوالي.

في الحالة الحرة، يوجد الأكسجين على شكل ثلاثة تعديلات تآصلية : الأكسجين الذري - O o، ثنائي الأكسجين - O 2 والأوزون - O 3. علاوة على ذلك يمكن الحصول على الأكسجين الذري على النحو التالي:

بوكلو 3 = بوكل + 3O0

كنو 3 = كنو 2 + يا 0

الأكسجين جزء من أكثر من 1400 من المعادن والمواد العضوية المختلفة، ويبلغ محتواه في الغلاف الجوي 21% من حيث الحجم. ويحتوي جسم الإنسان على ما يصل إلى 65% من الأكسجين. الأكسجين هو غاز عديم اللون والرائحة، قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (3 أحجام من الأكسجين تذوب في 100 حجم من الماء عند 20 درجة مئوية).

يتم الحصول على الأكسجين في المختبر عن طريق التسخين المعتدل لبعض المواد:

1) عند تحلل مركبات المنغنيز (+7) و (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
برمنجنات المنغنيز
البوتاسيوم البوتاسيوم

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) عند تحلل البيركلورات:

2KClO 4 → KClO 2 + بوكل + 3O 2
بيركلورات
البوتاسيوم

3) أثناء تحلل ملح البرثوليت (كلورات البوتاسيوم).
في هذه الحالة يتكون الأكسجين الذري:

2KClO 3 → 2 بوكل + 6O 0
كلورات
البوتاسيوم

4) أثناء تحلل أملاح حمض الهيبوكلوروس في الضوء- هيبوكلوريت:

2NaClO → 2NaCl + O2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) عند تسخين النترات.
في هذه الحالة، يتم تشكيل الأكسجين الذري. اعتمادا على موقع معدن النترات في سلسلة النشاط، يتم تشكيل منتجات التفاعل المختلفة:

2نانو 3 → 2نانو 2 + يا 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) أثناء تحلل البيروكسيدات:

2 ح 2 يا 2 ↔ 2 ح 2 يا + يا 2

7) عند تسخين أكاسيد المعادن غير النشطة:

2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2

هذه العملية ذات صلة بالحياة اليومية. والحقيقة هي أن الأطباق المصنوعة من النحاس أو الفضة، والتي تحتوي على طبقة طبيعية من فيلم الأكسيد، تشكل الأكسجين النشط عند تسخينها، وهو تأثير مضاد للجراثيم. كما يؤدي ذوبان أملاح المعادن الخاملة، وخاصة النترات، إلى تكوين الأكسجين. على سبيل المثال، يمكن تمثيل العملية الشاملة لإذابة نترات الفضة على مراحل:

AgNO3 + H2O → AgOH + HNO3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2Ag 2 O → 4Ag + O 2

أو في شكل ملخص:

4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2

8) عند تسخين أملاح الكروم ذات أعلى حالة أكسدة:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4 K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
كرومات ثاني كرومات
البوتاسيوم البوتاسيوم

في الصناعة يتم الحصول على الأكسجين:

1) التحلل الكهربائي للماء:

2ح2يا → 2ح2 + يا2

2) تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع البيروكسيدات:

CO 2 + K2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2

تعتبر هذه الطريقة حلاً تقنيًا لا غنى عنه لمشكلة التنفس في الأنظمة المعزولة: الغواصات والألغام والمركبات الفضائية.

3) عندما يتفاعل الأوزون مع عوامل الاختزال:

يا 3 + 2 كيلوجول + ح 2 يا → ي 2 + 2كوه + يا 2

ومما له أهمية خاصة إنتاج الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي.تحدث في النباتات. تعتمد كل أشكال الحياة على الأرض بشكل أساسي على هذه العملية. عملية التمثيل الضوئي هي عملية معقدة متعددة الخطوات. الضوء يعطيها بدايتها. تتكون عملية التمثيل الضوئي نفسها من مرحلتين: الضوء والظلام. خلال مرحلة الضوء، تشكل صبغة الكلوروفيل الموجودة في أوراق النبات ما يسمى بمركب "امتصاص الضوء"، الذي يأخذ الإلكترونات من الماء، وبالتالي يقسمها إلى أيونات الهيدروجين والأكسجين:

2H2O = 4e + 4H + O2

تساهم البروتونات المتراكمة في تخليق ATP:

أدب + ف = أتب

خلال المرحلة المظلمة، يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى الجلوكوز. ويتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2

blog.site، عند نسخ المادة كليًا أو جزئيًا، يلزم وجود رابط للمصدر الأصلي.