Ogólna charakterystyka tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne. Tlen: właściwości chemiczne pierwiastka

DEFINICJA

Tlen- ósmy element układu okresowego. Odnosi się do niemetali. Znajduje się w drugim okresie podgrupy VI grupy A.

Numer seryjny to 8. Ładunek jądrowy wynosi +8. Masa atomowa - 15,999 amu. W przyrodzie występują trzy izotopy tlenu: 16 O, 17 O i 18 O, z których najpowszechniejszym jest 16 O (99,762%).

Struktura elektronowa atomu tlenu

Atom tlenu ma dwie powłoki, jak wszystkie pierwiastki znajdujące się w drugim okresie. Numer grupy -VI (chalkogeny) - wskazuje, że zewnętrzny poziom elektronowy atomu azotu zawiera 6 elektronów walencyjnych. Posiada wysoką zdolność utleniającą (wyższą tylko dla fluoru).

Ryż. 1. Schematyczne przedstawienie budowy atomu tlenu.

Konfiguracja elektroniczna stanu podstawowego jest zapisana w następujący sposób:

1s 2 2s 2 2p 4 .

Tlen jest elementem rodziny p. Wykres energii elektronów walencyjnych w stanie niewzbudzonym przedstawia się następująco:

Tlen ma 2 pary sparowanych elektronów i dwa niesparowane elektrony. We wszystkich swoich związkach tlen wykazuje wartościowość II.

Ryż. 2. Przestrzenne przedstawienie budowy atomu tlenu.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Lekcja chemii w klasie 8

Temat: Tlen, jego ogólna charakterystyka. Będąc w naturze. Produkcja tlenu i jego właściwości fizyczne.

Cel lekcji: kontynuuj tworzenie pojęć „pierwiastek chemiczny”, „substancja prosta”, „reakcja chemiczna”. Opracuj pomysły dotyczące metod wytwarzania tlenu w laboratorium. Przedstaw pojęcie katalizatora, właściwości fizyczne, scharakteryzuj pierwiastek według tabeli D.I. Mendelejew. Popraw swoje umiejętności korzystania z tablicy interaktywnej.

Podstawowe koncepcje. Katalizatory.

Planowane efekty kształcenia

Temat. Potrafić rozróżnić pojęcia „pierwiastek chemiczny” i „substancja prosta” na przykładzie tlenu. Potrafić scharakteryzować właściwości fizyczne i metody gromadzenia tlenu.

Metatemat. Rozwijaj umiejętność pracy według planu, formułowania, argumentowania, organizowania współpracy edukacyjnej i wspólnych działań z nauczycielem i rówieśnikami.

Osobisty. Kształtowanie odpowiedzialnej postawy wobec nauki, gotowości do samokształcenia.

Główne rodzaje zajęć studenckich. Opisz pierwiastek chemiczny zgodnie z proponowanym planem. Opisz reakcje chemiczne zaobserwowane w eksperymencie demonstracyjnym. Weź udział we wspólnej dyskusji wyników. Wyciągaj wnioski z wyników eksperymentów.

Demonstracje. Otrzymywanie tlenu z nadtlenku wodoru.

Podczas zajęć

    Nauka nowego materiału.

1. Rozmowa frontalna:

Jaki gaz wspomaga oddychanie i spalanie?

Jakie informacje o tlenie znasz już z kursów historii naturalnej i botaniki?

Jakie substancje zawierają tlen? (woda, piasek, skały, minerały, białka, tłuszcze, węglowodany).

Ogólna charakterystyka pierwiastka chemicznego tlen:

    Znak chemiczny (O).

    Względna masa atomowa (16).

    Wartościowość (II).

    Wzór chemiczny prostej substancji (O2).

    Względna masa cząsteczkowa prostej substancji (32).

Scharakteryzuj pierwiastek nr 8 na podstawie jego położenia w układzie okresowym pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew. (numer seryjny – 8, masa atomowa – 16, IV – numer grupy, numer okresu – 2).

Będąc w naturze.

Tlen jest najobficiej występującym pierwiastkiem chemicznym w skorupie ziemskiej (49%). Powietrze zawiera 21% tlenu. Tlen jest ważną częścią związków organicznych, które mają ogromne znaczenie dla organizmów żywych.

Właściwości fizyczne: tlen jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu, słabo rozpuszczalnym w wodzie (w 100 objętościach wody – 3,1 objętości tlenu). Tlen jest nieco cięższy od powietrza (Mr (O2) = 2x16 = 32, p powietrze = 29).

2. Doświadczenia z produkcją tlenu.

Uzyskane w laboratorium.

Po raz pierwszy gazowy tlen uzyskano w 1774 r. naukowiec Joseph Priestley. Po kalcynacji tlenku rtęci(II) Priestley otrzymał „powietrze”:

Naukowiec postanowił zbadać wpływ powstałego gazu na płomień świecy: pod wpływem tego gazu płomień świecy stał się oślepiająco jasny, a żelazny drut spalił się w strumieniu powstałego gazu. Myszy umieszczone w naczyniu z tym gazem oddychały swobodnie; sam naukowiec próbował wdychać ten gaz i zauważył, że łatwo mu było oddychać.

W szkolnym laboratorium będziemy pozyskiwać ten gaz z nadtlenku wodoru. Aby obserwować właściwości fizyczne tlenu, powtarzamy zasady Środki ostrożności.

Do probówki z roztworem nadtlenku wodoru umieszczamy odrobinę tlenku manganu (IV) MnO2, rozpoczyna się gwałtowna reakcja z uwolnieniem tlenu. Uwolnienie tlenu potwierdzamy tlącą się drzazgą (rozbłyska i pali się). Pod koniec reakcji tlenek manganu (IV) osiada na dnie i można go ponownie wykorzystać. W konsekwencji tlenek manganu (IV) przyspiesza reakcję rozkładu nadtlenku wodoru, ale nie jest zużywany.

Definicja:

Substancje, które przyspieszają reakcje chemiczne, ale nie są zużywane i nie wchodzą w skład produktów reakcji, nazywane są katalizatorami.

2H2O2 MnO2 2H2O+O2

W szkolnej pracowni tlen pozyskuje się w inny sposób:

Przez ogrzewanie nadmanganianu potasu

2КМnO4=К2MnO4+MnO2+О2

Tlenek manganu (IV) przyspiesza kolejną reakcję wytwarzania tlenu - reakcję rozkładu podczas ogrzewania chloranu potasu KClO3 (sól Bertholleta): 2КlO3 MnO2 2Кl+3О2

3. Praca z podręcznikiem:

Nas. 75 przeczytaj o zastosowaniu katalizatorów w przemyśle.

Na ryc. 25 i rys. 26 przedstawia metody gromadzenia tlenu. Na podstawie jakich właściwości fizycznych znasz metody gromadzenia tlenu oparte na wypieraniu powietrza? (tlen jest cięższy od powietrza: 32 29), metodą wypierania wody? (tlen jest słabo rozpuszczalny w wodzie). Jak prawidłowo zamontować urządzenie do gromadzenia tlenu metodą wyporu powietrza? (ryc. 25) Odpowiedź: probówkę do pobierania tlenu należy ustawić dołem do dołu. Jak wykryć lub udowodnić obecność tlenu w naczyniu? (przez błysk tlącej się drzazgi).

Z. 75 przeczytaj artykuł w podręczniku „Wejście do przemysłu”. Na jakiej właściwości fizycznej tlenu opiera się ta metoda jego wytwarzania? (ciekły tlen ma wyższą temperaturę wrzenia niż ciekły azot, więc azot odparuje, a tlen pozostanie).

II.Konsolidacja wiedzy i umiejętności.

    Jakie substancje nazywane są katalizatorami?

    Z. 76 zadań testowych.

    Pracujcie w parach. Wybierz dwie poprawne odpowiedzi:

Pierwiastek chemiczny tlen:

1. bezbarwny gaz

2. ma numer seryjny 8 (+)

3. część powietrza

4. jest częścią wody (+)

5. nieco cięższy od powietrza.

4. Prosta substancja tlen:

1. ma masę atomową 16

2. część wody

3. wspomaga oddychanie i spalanie (+)

4. powstający podczas rozkładu nadtlenku wodoru (+).

5. Wypełnij tabelę:

Ogólna charakterystyka tlenu

Będąc w naturze

Paragon

a) w laboratorium

b) w przemyśle

Właściwości fizyczne

    Oblicz udział masowy pierwiastka chemicznego tlenu w tlenku siarki (VI). SO3

W= (nхAr):Mr x 100%

W (O)= (3x16): 80x100%=60%

    Jak rozpoznać, która kolba zawiera dwutlenek węgla i tlen? (za pomocą tlącej się drzazgi: w tlenie miga jasno, w dwutlenku węgla gaśnie).

DEFINICJA

Tlen- ósmy element układu okresowego. Oznaczenie - O od łacińskiego „oxygenium”. Znajduje się w drugim okresie, grupa VIA. Odnosi się do niemetali. Ładunek jądrowy wynosi 8.

Tlen jest najpowszechniejszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. W stanie wolnym występuje w powietrzu atmosferycznym, w postaci związanej wchodzi w skład wody, minerałów, skał i wszelkich substancji, z których zbudowane są organizmy roślin i zwierząt. Udział masowy tlenu w skorupie ziemskiej wynosi około 47%.

W swojej prostej postaci tlen jest bezbarwnym i bezwonnym gazem. Jest nieco cięższy od powietrza: masa 1 litra tlenu w normalnych warunkach wynosi 1,43 g, a 1 litr powietrza 1,293 g. Tlen rozpuszcza się w wodzie, chociaż w małych ilościach: w 100 objętościach wody w temperaturze 0 o C rozpuszcza się 4,9, a w temperaturze 20 o C - 3,1 objętości tlenu.

Masa atomowa i cząsteczkowa tlenu

DEFINICJA

Względna masa atomowa Ar jest masą molową atomu substancji podzieloną przez 1/12 masy molowej atomu węgla-12 (12 C).

Względna masa atomowa tlenu atomowego wynosi 15,999 amu.

DEFINICJA

Względna masa cząsteczkowa M r jest masą molową cząsteczki podzieloną przez 1/12 masy molowej atomu węgla-12 (12 C).

Jest to wielkość bezwymiarowa Wiadomo, że cząsteczka tlenu jest dwuatomowa – O2. Względna masa cząsteczkowa cząsteczki tlenu będzie równa:

M r (O 2) = 15,999 × 2 ≈32.

Alotropia i alotropowe modyfikacje tlenu

Tlen może występować w postaci dwóch modyfikacji alotropowych - tlenu O 2 i ozonu O 3 (właściwości fizyczne tlenu opisano powyżej).

W normalnych warunkach ozon jest gazem. Można go oddzielić od tlenu poprzez silne chłodzenie; ozon skrapla się do niebieskiej cieczy wrzącej w temperaturze (-111,9 o C).

Rozpuszczalność ozonu w wodzie jest znacznie większa niż rozpuszczalność tlenu: 100 objętości wody w temperaturze 0 o C rozpuszcza 49 objętości ozonu.

Tworzenie się ozonu z tlenu można wyrazić równaniem:

3O 2 = 2O 3 - 285 kJ.

Izotopy tlenu

Wiadomo, że w przyrodzie tlen występuje w postaci trzech izotopów 16 O (99,76%), 17 O (0,04%) i 18 O (0,2%). Ich liczby masowe wynoszą odpowiednio 16, 17 i 18. Jądro atomu izotopu tlenu 16 O zawiera osiem protonów i osiem neutronów, a izotopy 17 O i 18 O zawierają tę samą liczbę protonów, odpowiednio dziewięć i dziesięć neutronów.

Istnieje dwanaście radioaktywnych izotopów tlenu o liczbach masowych od 12 do 24, z czego najbardziej stabilny izotop 15 O z okresem półtrwania wynoszącym 120 s.

Jony tlenu

Zewnętrzny poziom energii atomu tlenu ma sześć elektronów, które są elektronami walencyjnymi:

1s 2 2s 2 2p 4 .

Strukturę atomu tlenu pokazano poniżej:

W wyniku interakcji chemicznych tlen może utracić swoje elektrony walencyjne, tj. być ich dawcą i zamieniać się w dodatnio naładowane jony lub przyjmować elektrony z innego atomu, tj. być ich akceptorem i zamieniać się w ujemnie naładowane jony:

O 0 +2e → O 2- ;

O 0 -1e → O 1+ .

Cząsteczka i atom tlenu

Cząsteczka tlenu składa się z dwóch atomów - O2. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę tlenu:

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Jednym z najważniejszych pierwiastków na naszej planecie jest tlen. Właściwości chemiczne tej substancji pozwalają jej uczestniczyć w procesach biologicznych, a jej zwiększona aktywność sprawia, że ​​tlen jest znaczącym uczestnikiem wszystkich znanych reakcji chemicznych. W stanie wolnym substancja ta jest dostępna w atmosferze. W stanie związanym tlen jest częścią minerałów, skał i złożonych substancji tworzących różne żywe organizmy. Całkowitą ilość tlenu na Ziemi szacuje się na 47% całkowitej masy naszej planety.

Oznaczenie tlenu

W układzie okresowym tlen zajmuje ósmą komórkę tego układu. Jego międzynarodowa nazwa to oxigenium. W oznaczeniach chemicznych jest oznaczony łacińską literą „O”. Tlen atomowy nie występuje w środowisku naturalnym, jego cząsteczki łączą się, tworząc sparowane cząsteczki gazu, których masa cząsteczkowa wynosi 32 g/mol.

Powietrze i tlen

Powietrze jest mieszaniną kilku gazów powszechnych na Ziemi. Większość azotu w masie powietrza wynosi 78,2% objętościowo i 75,5% masowo. Tlen zajmuje dopiero drugie miejsce pod względem objętości - 20,9% i masy - 23,2%. Trzecie miejsce zajmują gazy szlachetne. Pozostałe zanieczyszczenia – dwutlenek węgla, para wodna, pyły itp. – zajmują jedynie ułamki procenta w całkowitej masie powietrza.

Cała masa naturalnego tlenu jest mieszaniną trzech izotopów - 16 O, 17 O, 18 O. Procent tych izotopów w całkowitej masie tlenu wynosi odpowiednio 99,76%, 0,04% i 0,2%.

Właściwości fizyczne i chemiczne tlenu

Litr powietrza w normalnych warunkach waży 1,293 g. Gdy temperatura spadnie do -140⁰C, powietrze staje się bezbarwną, przezroczystą cieczą. Pomimo niskiej temperatury wrzenia powietrze może utrzymywać się w stanie ciekłym nawet w temperaturze pokojowej. Aby to zrobić, płyn należy umieścić w tzw. kolbie Dewara. Zanurzenie w ciekłym tlenie radykalnie zmienia normalne właściwości przedmiotów.

Alkohol etylowy i wiele gazów zamieniają się w ciała stałe, rtęć staje się twarda i plastyczna, a gumowa kulka traci swoją elastyczność i kruszy się przy najmniejszym uderzeniu.

Tlen rozpuszcza się w wodzie, choć w małych ilościach – woda morska zawiera 3-5% tlenu. Ale nawet tak niewielka ilość tego gazu dała początek istnieniu ryb, skorupiaków i różnych organizmów morskich, które pozyskują tlen z wody w celu utrzymania własnych procesów podtrzymywania życia.

Struktura atomu tlenu

Opisane właściwości tlenu tłumaczy się przede wszystkim wewnętrzną budową tego pierwiastka.

Tlen należy do głównej podgrupy szóstej grupy pierwiastków układu okresowego. Zewnętrzna chmura elektronowa pierwiastka zawiera sześć elektronów, z czego cztery zajmują orbitale p, a pozostałe dwa znajdują się na orbitali s. Ta wewnętrzna struktura powoduje duże nakłady energii mające na celu rozerwanie wiązań elektronowych - atomowi tlenu łatwiej jest pożyczyć dwa brakujące elektrony na orbital zewnętrzny, niż oddać ich sześć. Dlatego kowalencyjność tlenu w większości przypadków wynosi dwa. Dzięki dwóm wolnym elektronom tlen łatwo tworzy cząsteczki dwuatomowe, które charakteryzują się dużą siłą wiązania. Dopiero przy przyłożonej energii powyżej 498 J/mol cząsteczki rozpadają się i powstaje tlen atomowy. Właściwości chemiczne tego pierwiastka pozwalają mu reagować ze wszystkimi znanymi substancjami, z wyjątkiem helu, neonu i argonu. Szybkość interakcji zależy od temperatury reakcji i charakteru substancji.

Właściwości chemiczne tlenu

Tlen reaguje z różnymi substancjami, tworząc tlenki, a reakcje te są charakterystyczne zarówno dla metali, jak i niemetali. Związki tlenu z metalami nazywane są tlenkami zasadowymi – klasycznymi przykładami są tlenek magnezu i tlenek wapnia. Oddziaływanie tlenków metali z wodą prowadzi do powstania wodorotlenków, co potwierdza aktywne właściwości chemiczne tlenu. W przypadku niemetali substancja ta tworzy tlenki kwasowe - na przykład trójtlenek siarki SO 3. Kiedy ten pierwiastek reaguje z wodą, otrzymuje się kwas siarkowy.

Aktywność chemiczna

Tlen oddziałuje bezpośrednio z zdecydowaną większością pierwiastków. Wyjątkami są złoto, halogeny i platyna. W obecności katalizatorów oddziaływanie tlenu z niektórymi substancjami ulega znacznemu przyspieszeniu. Na przykład mieszanina wodoru i tlenu w obecności platyny reaguje nawet w temperaturze pokojowej. Wraz z ogłuszającą eksplozją mieszanina zamienia się w zwykłą wodę, której ważnym składnikiem jest tlen. Właściwości chemiczne i duża aktywność pierwiastka wyjaśniają wydzielanie dużych ilości światła i ciepła, dlatego reakcje chemiczne z tlenem często nazywane są spalaniem.

Spalanie w czystym tlenie zachodzi znacznie intensywniej niż w powietrzu, chociaż ilość ciepła wydzielonego podczas reakcji będzie w przybliżeniu taka sama, ale proces przebiega znacznie szybciej ze względu na brak azotu, a temperatura spalania wzrasta.

Uzyskanie tlenu

W 1774 r. Angielski naukowiec D. Priestley wyizolował nieznany gaz z reakcji rozkładu tlenku rtęci. Naukowiec nie powiązał jednak uwolnionego gazu ze znaną już substancją wchodzącą w skład powietrza. Zaledwie kilka lat później wielki Lavoisier zbadał właściwości fizykochemiczne tlenu otrzymanego w tej reakcji i udowodnił jego tożsamość z gazem będącym częścią powietrza. We współczesnym świecie tlen pozyskuje się z powietrza. W laboratoriach wykorzystuję tlen przemysłowy, który dostarczany jest w butlach pod ciśnieniem około 15 MPa. Czysty tlen można otrzymać także w warunkach laboratoryjnych; standardową metodą jego otrzymywania jest termiczny rozkład nadmanganianu potasu, który przebiega według wzoru:

Produkcja ozonu

Jeśli prąd zostanie przepuszczony przez tlen lub powietrze, w atmosferze pojawi się charakterystyczny zapach, zwiastujący pojawienie się nowej substancji – ozonu. Ozon można otrzymać także z chemicznie czystego tlenu. Powstawanie tej substancji można wyrazić wzorem:

Reakcja ta nie może przebiegać samodzielnie; do jej pomyślnego zakończenia potrzebna jest energia zewnętrzna. Ale odwrotna konwersja ozonu w tlen następuje samoistnie. Właściwości chemiczne tlenu i ozonu różnią się pod wieloma względami. Ozon różni się od tlenu gęstością, temperaturą topnienia i wrzenia. W normalnych warunkach gaz ten ma kolor niebieski i charakterystyczny zapach. Ozon ma większą przewodność elektryczną i jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż tlen. Właściwości chemiczne ozonu tłumaczy się procesem jego rozkładu - podczas rozkładu cząsteczki tej substancji powstaje dwuatomowa cząsteczka tlenu plus jeden wolny atom tego pierwiastka, który reaguje agresywnie z innymi substancjami. Na przykład znana jest reakcja pomiędzy ozonem a tlenem: 6Ag+O 3 =3Ag 2 O

Ale zwykły tlen nie łączy się ze srebrem nawet w wysokich temperaturach.

W naturze aktywny rozkład ozonu obarczony jest powstawaniem tzw. dziur ozonowych, które zagrażają procesom życiowym na naszej planecie.

DEFINICJA

Tlen– pierwiastek drugiego okresu grupa VIA układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew, o liczbie atomowej 8. Symbol - O.

Masa atomowa – 16 u. Cząsteczka tlenu jest dwuatomowa i ma wzór – O 2

Tlen należy do rodziny pierwiastków p. Konfiguracja elektronowa atomu tlenu to 1s 2 2s 2 2p 4. W swoich związkach tlen może wykazywać kilka stopni utlenienia: „-2”, „-1” (w nadtlenkach), „+2” (F 2 O). Tlen charakteryzuje się występowaniem zjawiska alotropii – istnienia w postaci kilku prostych substancji – modyfikacji alotropowych. Alotropowymi modyfikacjami tlenu są tlen O 2 i ozon O 3 .

Właściwości chemiczne tlenu

Tlen jest silnym utleniaczem, ponieważ Aby ukończyć zewnętrzny poziom elektronów, potrzebuje tylko 2 elektronów i łatwo je dodaje. Pod względem aktywności chemicznej tlen ustępuje jedynie fluorowi. Tlen tworzy związki ze wszystkimi pierwiastkami z wyjątkiem helu, neonu i argonu. Tlen reaguje bezpośrednio z halogenami, srebrem, złotem i platyną (ich związki otrzymuje się pośrednio). Prawie wszystkie reakcje z udziałem tlenu są egzotermiczne. Cechą charakterystyczną wielu reakcji związku z tlenem jest wydzielanie się dużych ilości ciepła i światła. Takie procesy nazywane są spalaniem.

Oddziaływanie tlenu z metalami. W przypadku metali alkalicznych (z wyjątkiem litu) tlen tworzy nadtlenki lub ponadtlenki, a reszta - tlenki. Na przykład:

4Li + O2 = 2Li2O;

2Na + O2 = Na2O2;

K + O2 = KO2;

2Ca + O2 = 2CaO;

4Al + 3O2 = 2Al2O3;

2Cu + O2 = 2CuO;

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

Oddziaływanie tlenu z niemetalami. Oddziaływanie tlenu z niemetalami zachodzi po podgrzaniu; wszystkie reakcje są egzotermiczne, z wyjątkiem interakcji z azotem (reakcja jest endotermiczna, zachodzi w temperaturze 3000 C w łuku elektrycznym, w przyrodzie - podczas wyładowania atmosferycznego). Na przykład:

4P + 5O2 = 2P2O5;

C + O2 = CO2;

2H2 + O2 = 2H2O;

N 2 + O 2 ↔ 2NO – Q.

Oddziaływanie ze złożonymi substancjami nieorganicznymi. Kiedy złożone substancje spalają się w nadmiarze tlenu, powstają tlenki odpowiednich pierwiastków:

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

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

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

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

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O;

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

Tlen ma zdolność utleniania tlenków i wodorotlenków do związków o wyższym stopniu utlenienia:

2CO + O2 = 2CO2 (t);

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

2NO + O2 = 2NO2;

4FeO + O2 = 2Fe2O3 (t).

Interakcja ze złożonymi substancjami organicznymi. Prawie wszystkie substancje organiczne spalają się, utleniając tlen atmosferyczny do dwutlenku węgla i wody:

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

Oprócz reakcji spalania (całkowitego utleniania) możliwe są również reakcje niecałkowitego lub katalitycznego utleniania, w tym przypadku produktami reakcji mogą być alkohole, aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe i inne substancje:

Utlenianie węglowodanów, białek i tłuszczów służy jako źródło energii w żywym organizmie.

Właściwości fizyczne tlenu

Tlen jest najobficiej występującym pierwiastkiem na Ziemi (47% masowych). Zawartość tlenu w powietrzu wynosi 21% objętościowych. Tlen jest składnikiem wody, minerałów i substancji organicznych. Tkanki roślinne i zwierzęce zawierają 50-85% tlenu w postaci różnych związków.

Tlen w stanie wolnym jest bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu gazem, słabo rozpuszczalnym w wodzie (3 litry tlenu rozpuszczają się w 100 litrach wody o temperaturze 20°C. Ciekły tlen ma barwę niebieską i właściwości paramagnetyczne (jest wciągany do pole magnetyczne).

Uzyskanie tlenu

Istnieją przemysłowe i laboratoryjne metody wytwarzania tlenu. Zatem w przemyśle tlen otrzymuje się przez destylację ciekłego powietrza, a główne laboratoryjne metody wytwarzania tlenu obejmują reakcje rozkładu termicznego substancji złożonych:

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

2KClO3 = 2KCl +3O2

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia W wyniku rozkładu 95 g tlenku rtęci (II) powstało 4,48 litra tlenu (n.o.). Oblicz zawartość rozłożonego tlenku rtęci(II) (w% wag.).
Rozwiązanie Zapiszmy równanie reakcji rozkładu tlenku rtęci (II):

2HgO = 2Hg + O2.

Znając objętość uwolnionego tlenu, znajdujemy jego ilość substancji:

kret.

Zatem zgodnie z równaniem reakcji n(HgO):n(O 2) = 2:1

n(HgO) = 2×n(O2) = 0,4 mol.

Obliczmy masę rozłożonego tlenku. Ilość substancji wiąże się z masą substancji stosunkiem:

Masa molowa (masa cząsteczkowa jednego mola) tlenku rtęci (II), obliczona na podstawie tabeli pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew – 217 g/mol. Następnie masa tlenku rtęci (II) jest równa:

M(HgO) = N(HgO)× M(HgO) = 0,4×217 = 86,8 g.

Określmy ułamek masowy rozłożonego tlenku: