ኦክሲጅን ምንድን ነው? የኦክስጅን ውህዶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

ኦክሲጅን (O) የፔሪዲክቲክ ሠንጠረዥ የቡድን 16 (VIa) ሜታልቲክ ያልሆነ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ነው። ለሕያዋን ፍጥረታት አስፈላጊ የሆነው ቀለም፣ ሽታ እና ጣዕም የሌለው ጋዝ ነው - ወደ ካርቦን ዳይኦክሳይድ የሚቀይሩ እንስሳት እና CO₂ እንደ ካርቦን ምንጭ የሚጠቀሙ እፅዋት እና ኦ ₂ ወደ ድባብ። ኦክስጅን ከማንኛውም ንጥረ ነገር ጋር ምላሽ በመስጠት ውህዶችን ይፈጥራል፣ እንዲሁም የኬሚካል ንጥረ ነገሮችን እርስ በርስ ከመተሳሰር ያስወግዳል። በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች, እነዚህ ሂደቶች ከሙቀት እና ብርሃን መለቀቅ ጋር አብረው ይመጣሉ. በጣም አስፈላጊው የኦክስጂን ውህድ ውሃ ነው።

የግኝት ታሪክ

በ1772 ስዊድናዊው ኬሚስት ካርል ዊልሄልም ሼሌ በመጀመሪያ ፖታስየም ናይትሬትን፣ ሜርኩሪ ኦክሳይድን እና ሌሎች በርካታ ንጥረ ነገሮችን በማሞቅ ኦክሲጅን አሳይቷል። ከሱ ብቻ በቀር በ1774 እንግሊዛዊው ኬሚስት ጆሴፍ ፕሪስትሊ ይህንን ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር በሜርኩሪ ኦክሳይድ በሙቀት መበስበስ አግኝቶ ግኝቶቹን ከመታተሙ ሶስት አመት በፊት በተመሳሳይ አመት አሳትሟል።ሼል እ.ኤ.አ. በ 1775-1780 ፈረንሳዊው ኬሚስት አንትዋን ላቮይየር የኦክስጅንን በአተነፋፈስ እና በማቃጠል ውስጥ ያለውን ሚና ተረጎመ, በአጠቃላይ በወቅቱ ተቀባይነት ያለውን የፍሎጂስተን ንድፈ ሃሳብ ውድቅ አደረገ. ከተለያዩ ንጥረ ነገሮች ጋር ሲዋሃድ አሲድ የመፍጠር አዝማሚያ እንዳለው በመጥቀስ ኤለመንቱን ኦክሲጅን ሰይሞ በግሪክ ቋንቋ "አሲድ ማመንጨት" ማለት ነው።

ስርጭት

ኦክሲጅን ምንድን ነው? 46% የሚሆነውን የምድርን ንጣፍ ክብደት ይይዛል ፣ እሱ በጣም የተለመደው ንጥረ ነገር ነው። በከባቢ አየር ውስጥ ያለው የኦክስጅን መጠን 21% በድምጽ ሲሆን በባህር ውሃ ውስጥ ባለው ክብደት 89% ነው.

በአለቶች ውስጥ ንጥረ ነገሩ ከብረታ ብረት እና ከብረት ካልሆኑ ኦክሳይድ ጋር ይጣመራል እነሱም አሲዳማ (ለምሳሌ ሰልፈር ፣ካርቦን ፣አሉሚኒየም እና ፎስፈረስ) ወይም መሰረታዊ (የካልሲየም ፣ ማግኒዥየም እና ብረት ጨው), እና እንደ ጨው-እንደ ውህዶች እንደ አሲዳማ እና መሰረታዊ ኦክሳይዶች እንደ ሰልፌት, ካርቦኔት, ሲሊኬት, አልሙኒየም እና ፎስፌትስ የመሳሰሉ ተደርገው ሊወሰዱ ይችላሉ. ምንም እንኳን ብዙ ቢሆኑም እነዚህ ጠንካራ ንጥረ ነገሮች የኦክስጂን ምንጮች ሆነው ሊያገለግሉ አይችሉም ምክንያቱም የአንድን ንጥረ ነገር ከብረት አተሞች ጋር ያለውን ግንኙነት ማፍረስ በጣም ሃይል የሚወስድ ነው።

ባህሪዎች

የኦክስጅን የሙቀት መጠን ከ -183 ድግሪ ሴንቲ ግሬድ በታች ከሆነ፣ ከዚያም ፈዛዛ ሰማያዊ ፈሳሽ ይሆናል፣ እና በ -218°C - ጠንካራ። ንጹህ ኦ₂ ከአየር 1.1 እጥፍ ይከብዳል።

በአተነፋፈስ ጊዜ እንስሳት እና አንዳንድ ባክቴሪያዎች ኦክስጅንን ከከባቢ አየር ይመገባሉ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድን ይመለሳሉ, በፎቶሲንተሲስ ጊዜ አረንጓዴ ተክሎች የፀሐይ ብርሃን ባለበት ካርቦን ዳይኦክሳይድን በመምጠጥ ነፃ ኦክስጅንን ይለቀቃሉ. ማለት ይቻላል።በከባቢ አየር ውስጥ ያለው ሁሉም O₂ የሚመረተው በፎቶሲንተሲስ ነው።

በ20 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ፣ ወደ 3 የሚጠጉ የኦክስጂን ክፍሎች በ100 ንጹህ ውሃ ውስጥ ይቀልጣሉ፣ ይህም በባህር ውሃ ውስጥ በትንሹ ይቀንሳል። ይህ ለአሳ እና ለሌሎች የባህር ህይወት መተንፈስ አስፈላጊ ነው።

የተፈጥሮ ኦክስጅን የሶስት የተረጋጋ አይሶቶፖች ድብልቅ ነው፡ ¹⁶O (99.759%)፣ ¹⁷O (0.037%) እና¹⁸O (0.204%)። ብዙ ሰው ሰራሽ በሆነ መንገድ የሚመረተው ራዲዮአክቲቭ አይሶቶፖች ይታወቃሉ። ከእነዚህ ውስጥ በጣም ረጅም ዕድሜ ያለው ¹⁵O (የ124 ሰከንድ ግማሽ ህይወት ያለው) ሲሆን ይህም በአጥቢ እንስሳት ላይ የአተነፋፈስ ጥናት ለማጥናት ይጠቅማል።

Allotropes

ኦክሲጅን ምን እንደሆነ ይበልጥ ግልጽ የሆነ ሀሳብ፣ ዲያቶሚክ (O₂) እና ትሪአቶሚክ (O_{3) ሁለት አሎትሮፒክ ቅርጾችን እንድታገኙ ይፈቅድልሃል።} ፣ ኦዞን)። የዲያቶሚክ ቅርጽ ባህሪያት ስድስት ኤሌክትሮኖች አተሞችን ያስሩ እና ሁለቱ ሳይጣመሩ ይቆያሉ, ይህም የኦክስጂን ፓራማግኔቲዝም ያስከትላሉ. በኦዞን ሞለኪውል ውስጥ ያሉት ሶስቱ አተሞች ቀጥታ መስመር ላይ አይደሉም።

ኦዞን በቀመርው መሰረት ሊመረት ይችላል፡ 3O₂ → 2O₃.

ሂደቱ endothermic ነው (ኃይልን ይፈልጋል); የኦዞን ወደ ዲያቶሚክ ኦክሲጅን ለመለወጥ የሚደረገው ሽግግር ብረቶች ወይም ኦክሳይድ በመኖሩ ነው. ንፁህ ኦክስጅን ወደ ኦዞን የሚለወጠው በሚያብረቀርቅ የኤሌክትሪክ ፍሳሽ ነው። ምላሹም ወደ 250 nm የሞገድ ርዝመት ያለው የአልትራቫዮሌት ብርሃንን በመምጠጥ ይከሰታል። የላይኛው ከባቢ አየር ውስጥ የዚህ ሂደት መከሰት ሊያስከትሉ የሚችሉትን ጨረሮች ያስወግዳልበምድር ገጽ ላይ ሕይወት ላይ ጉዳት. የኦዞን ደስ የማይል ሽታ እንደ ጄነሬተሮች ያሉ ብልጭ ድርግም በሚሉ የኤሌክትሪክ መሳሪያዎች በታሸጉ ቦታዎች ውስጥ ይገኛል። ቀላል ሰማያዊ ጋዝ ነው. መጠኑ ከአየር 1.658 እጥፍ ይበልጣል እና በከባቢ አየር ግፊት -112°C የመፍላት ነጥብ አለው።

ኦዞን ሰልፈር ዳይኦክሳይድን ወደ ትሪኦክሳይድ፣ ሰልፋይድ ወደ ሰልፌት፣ አዮዳይድ ወደ አዮዲን (የመገምገሚያ ዘዴን ያቀርባል) እና ብዙ ኦርጋኒክ ውህዶችን ወደ ኦክሲጅን የያዙ እንደ አልዲኢይድ እና አሲድ ያሉ ውህዶችን የመቀየር አቅም ያለው ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪል ነው። የሃይድሮካርቦንን ከመኪና ጭስ ወደ እነዚህ አሲዶች እና አልዲኢይድ በኦዞን መለወጥ ነው ጭስ የሚያመጣው። በኢንዱስትሪ ውስጥ ኦዞን እንደ ኬሚካል ወኪል ፣ ፀረ-ተባይ ፣ የቆሻሻ ውሃ አያያዝ ፣ የውሃ ማጣሪያ እና የጨርቅ ማስወገጃ ጥቅም ላይ ይውላል።

የማግኘት ዘዴዎች

ኦክሲጅን የሚመረትበት መንገድ ምን ያህል ጋዝ እንደሚያስፈልግ ይወሰናል። የላብራቶሪ ዘዴዎች የሚከተሉት ናቸው፡

1። እንደ ፖታሲየም ክሎሬት ወይም ፖታስየም ናይትሬት ያሉ አንዳንድ ጨዎችን በሙቀት መበስበስ፡

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂.
2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂።

የፖታስየም ክሎሬት መበስበስ የሚመነጨው በሽግግር ብረት ኦክሳይድ ነው። ማንጋኒዝ ዳይኦክሳይድ (pyrolusite፣ MnO₂) ብዙ ጊዜ ለዚህ ጥቅም ላይ ይውላል። ማነቃቂያው ኦክስጅንን ከ400 ወደ 250°C ለማዳበር የሚያስፈልገውን የሙቀት መጠን ይቀንሳል።

2። የብረት ኦክሳይድ የሙቀት መበስበስ፡

2HgO → 2Hg +ኦ₂.
2Ag₂O → 4Ag + O₂.

Scheele እና Priestley ውህድ (ኦክሳይድ) ኦክሲጅን እና ሜርኩሪ (II) ይህን ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ለማግኘት ተጠቅመዋል።

3። የብረት ፐሮክሳይድ ወይም ሃይድሮጅን ፔርኦክሳይድ የሙቀት መበስበስ፡

2BaO + O₂ → 2BaO₂.
2BaO₂ → 2BaO +O₂.
BaO₂ +H₂SO₄ → H₂ ኦ₂ + ባሶ₄።
2H₂O₂ → 2H₂O +O _2.

ኦክሲጅን ከከባቢ አየር ለመለየት ወይም ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ ለማምረት የመጀመሪያዎቹ የኢንዱስትሪ ዘዴዎች ባሪየም ፐሮክሳይድ ከኦክሳይድ መፈጠር ላይ ይመረኮዛሉ።

4። የውሃ ኤሌክትሮላይዜሽን ከትንሽ የጨው ወይም የአሲድ ቆሻሻዎች ጋር፣ ይህም የኤሌክትሪክ ጅረት እንቅስቃሴን ያቀርባል፡

2H₂O → 2H₂ + ኦ₂

የኢንዱስትሪ ምርት

ከፍተኛ መጠን ያለው ኦክሲጅን ለማግኘት አስፈላጊ ከሆነ ፈሳሽ አየርን በከፊል ማጣራት ጥቅም ላይ ይውላል። ከዋና ዋናዎቹ የአየር ክፍሎች ውስጥ, ከፍተኛው የመፍላት ነጥብ አለው, ስለዚህም ከናይትሮጅን እና ከአርጎን ያነሰ ተለዋዋጭ ነው. ሂደቱ እየሰፋ ሲሄድ የጋዝ ቅዝቃዜን ይጠቀማል. የክዋኔው ዋና ደረጃዎች የሚከተሉት ናቸው፡

አየር የሚጣራው ጥቃቅን ነገሮችን ለማስወገድ ነው፤
እርጥበት እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ወደ አልካሊ በመምጠጥ ይወገዳሉ፤
አየር ተጨምቆ እና የጨመቁትን ሙቀት በተለመደው የማቀዝቀዝ ሂደቶች ይወገዳል፤
ከዚያ ወደሚገኘው ጠመዝማዛ ይገባል።ካሜራ፤
የተጨመቀው ጋዝ ክፍል (በ200 ኤቲኤም በሚደርስ ግፊት) ክፍሉ ውስጥ ይስፋፋል፣ መጠምጠሚያውን ያቀዘቅዘዋል፤
የተስፋፋ ጋዝ ወደ መጭመቂያው ይመለሳል እና በቀጣይ የማስፋፊያ እና የመጨመቂያ ደረጃዎች ውስጥ ያልፋል፣ በዚህም ምክንያት ፈሳሽ -196 ° ሴ አየር ፈሳሽ ይሆናል፣
ፈሳሽ ይሞቃል የመጀመሪያዎቹ ቀላል የማይነቃቁ ጋዞች፣ከዚያም ናይትሮጅን እና ፈሳሽ ኦክሲጅን ይቀራሉ። ብዙ ክፍልፋዮች በበቂ ሁኔታ (99.5%) ለኢንዱስትሪ ዓላማዎች የሚሆን ምርት ያመርታል።

የኢንዱስትሪ አጠቃቀም

ብረታ ብረት ከፍተኛ የካርቦን ብረት ለማምረት የንፁህ ኦክሲጅን ተጠቃሚ ነው፡ ካርቦን ዳይኦክሳይድን እና ሌሎች ብረት ያልሆኑ ቆሻሻዎችን አየር ከመጠቀም በበለጠ ፍጥነት ያስወግዱ።

የኦክሲጅን ቆሻሻ ውሃ አያያዝ ከሌሎች ኬሚካላዊ ሂደቶች ይልቅ ፈሳሽ ፈሳሾችን በብቃት ለማከም ቃል ገብቷል። ንጹህ ኦ₂.

.. በመጠቀም በተዘጉ ሲስተሞች ውስጥ ቆሻሻ ማቃጠል ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ እየሆነ መጥቷል።

የሮኬት ኦክሲዳይዘር የሚባለው ፈሳሽ ኦክሲጅን ነው። ንጹህ ኦ₂ በባህር ሰርጓጅ መርከቦች እና ዳይቪንግ ደወሎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።

በኬሚካል ኢንዱስትሪ ውስጥ ኦክስጅን እንደ አሴቲሊን፣ ኤቲሊን ኦክሳይድ እና ሜታኖል ያሉ ንጥረ ነገሮችን በማምረት መደበኛውን አየር ተክቷል። የሕክምና ትግበራዎች ጋዝ በኦክሲጅን ክፍሎች, በመተንፈሻ አካላት እና በህጻን ኢንኩቤተሮች ውስጥ ያለውን ጋዝ መጠቀምን ያካትታሉ. በኦክስጅን የበለፀገ ማደንዘዣ ጋዝ በአጠቃላይ ማደንዘዣ ወቅት የህይወት ድጋፍ ይሰጣል. ያለዚህ የኬሚካል ንጥረ ነገር, ብዛትየማቅለጫ ምድጃዎችን በመጠቀም ኢንዱስትሪዎች. ኦክስጅን ማለት ያ ነው።

የኬሚካል ንብረቶች እና ምላሾች

የከፍተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭ እና የኤሌክትሮን ኦክሲጅን ንክኪነት የብረታ ብረት ያልሆኑ ባህሪያትን የሚያሳዩ ንጥረ ነገሮች የተለመዱ ናቸው። ሁሉም የኦክስጅን ውህዶች አሉታዊ የኦክሳይድ ሁኔታ አላቸው. ሁለት ምህዋር በኤሌክትሮኖች ሲሞሉ ኦ^2- ion ይፈጠራል። በፔሮክሳይድ (O₂^2-) እያንዳንዱ አቶም የ-1 ክፍያ ይኖረዋል ተብሎ ይታሰባል። ይህ ኤሌክትሮኖችን በጠቅላላ ወይም በከፊል ማስተላለፍ የመቀበል ንብረት ኦክሳይድ ኤጀንቱን ይወስናል. እንዲህ ዓይነቱ ወኪል ከኤሌክትሮን ለጋሽ ንጥረ ነገር ጋር ምላሽ ሲሰጥ, የራሱ የኦክሳይድ ሁኔታ ይቀንሳል. በኦክሲጅን ኦክሳይድ ሁኔታ ውስጥ ከዜሮ ወደ -2 ያለው ለውጥ (መቀነስ) መቀነስ ይባላል።

በመደበኛ ሁኔታዎች ኤለመንቱ ዲያቶሚክ እና ትሪያቶሚክ ውህዶችን ይፈጥራል። በተጨማሪም, በጣም ያልተረጋጉ ባለአራት አቶም ሞለኪውሎች አሉ. በዲያቶሚክ ቅርፅ፣ ሁለት ያልተጣመሩ ኤሌክትሮኖች በማይገናኙ ምህዋሮች ውስጥ ይገኛሉ። ይህ በጋዙ ፓራግኔቲክ ባህሪ የተረጋገጠ ነው።

የኦዞን ኃይለኛ ምላሽ አንዳንዴ የሚገለፀው ከሶስቱ አቶሞች አንዱ በ"አቶሚክ" ሁኔታ ውስጥ ነው በሚል ግምት ነው። ምላሹን በማስገባት ይህ አቶም ከኦ₃ ጋር ተለያይቷል፣ይህም ሞለኪውላዊ ኦክሲጅን ይተወዋል።

የኦ₂ ሞለኪውል በተለመደው የአካባቢ ሙቀት እና ግፊቶች ደካማ ምላሽ ይሰጣል። አቶሚክ ኦክስጅን የበለጠ ንቁ ነው። የመለያየት ሃይሉ (O₂ → 2O) ጠቃሚ ነው እናበአንድ ሞል 117.2 kcal ነው።

ግንኙነቶች

እንደ ሃይድሮጂን፣ካርቦን እና ሰልፈር ባሉ ብረቶች ካልሆኑ ኦክሲጅን እንደ ውሃ (H₂O) ኦክሳይድን ጨምሮ በጋር የተገናኙ ውህዶችን ይፈጥራል።), ሰልፈር ዳይኦክሳይድ (SO₂) እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ (CO₂); ኦርጋኒክ ውህዶች እንደ አልኮሆል, አልዲኢይድ እና ካርቦቢሊክ አሲዶች; እንደ ካርቦኒክ (H₂CO₃)፣ ሰልፈሪክ (H₂SO4_{) እና ናይትሮጅን (HNO}3_{); እና ተዛማጅ ጨዎች እንደ ሶዲየም ሰልፌት (ና}2_SO4_{)፣ ሶዲየም ካርቦኔት (ና}2 _CO 3_{) እና ሶዲየም ናይትሬት (NaNO}3_{)። ኦክስጅን በ O}2- ^{ion መልክ በጠንካራ ብረት ኦክሳይድ ክሪስታል መዋቅር ውስጥ እንደ ኦክሲጅን እና ካልሲየም ካኦ ውህድ (ኦክሳይድ) ይገኛል። ሜታል ሱፐርኦክሳይድ (KO}2_{) ኦ}2- ^{ion ሲይዝ ብረት ፐርኦክሳይድ (BaOion) 2})፣ ion O₂_2- ይይዛል። የኦክስጅን ውህዶች በዋነኛነት የ -2 ኦክሳይድ ሁኔታ አላቸው።