Кислород

Кислород (лат. Oxygenium) - элемент VIa группы 2 периода периодической таблицы Д.И. Менделеева. Первым открывает группу халькогенов - элементов VIa группы.

Газ без цвета, без запаха, составляет 21% воздуха.

Жидкий кислород
Общая характеристика элементов VIa группы

Общее название элементов VIa группы O, S, Se, Te, Po - халькогены. Халькогены (греч. χαλκος - руда + γενος - рождающий) - входят в состав многих минералов. Например, кислород составляет 50% массы земной коры.

От O к Po (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Среди элементов VIa группы O, S, Se - неметаллы. Te, Po - металлы.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns2np4:

  • O - 2s22p4
  • S - 3s23p4
  • Se - 4s24p4
  • Te - 5s25p4
  • Po - 6s26p4

Основное состояние атома кислорода

У атома кислорода (как и атомы азота, фтора, неона) нет возбужденного состояния, так как отсутствует свободная орбиталь с более высоким энергетическим уровнем, куда могли бы перемещаться валентные электроны.

Атом кислорода имеется два неспаренных электрона, максимальная валентность II.

Электронная конфигурация кислорода
Природные соединения
  • Воздух - в составе воздуха кислород занимает 21% (это число пригодится в задачах!)
  • В форме различных минералов в земной коре кислорода содержится около 50%
  • В живых организмов кислород входит в состав органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот
Получение

В промышленности кислород получают из сжиженного воздуха. Также активно применяются кислородные установки, мембрана которых устроена как фильтр, отсеивающие кислород (мембранная технология).

В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия (марганцовки) или бертолетовой соли при нагревании. Применяется реакция каталитического разложения пероксида водорода.

KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

KClO3 → KCl + O2

H2O2 → (кат. - MnO2) H2O + O2

На подводных лодках для получения кислорода применяют следующую реакцию:

Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + O2

Получение кислорода
Химические свойства

Является самым активным неметаллом после фтора, образует бинарные соединения со всеми элементами кроме гелия, неона, аргона. Чаще всего реакции с кислородом экзотермичны (горение), ускоряются при повышении температуры.

  • Реакции с неметаллами
  • Во всех реакциях, кроме взаимодействия со фтором, кислород проявляет себя в качестве окислителя.

    NO + O2 → (t) NO2

    S + O2 → (t) SO2

    2C + O2 = (t) 2CO (неполное окисление - угарный газ, соотношение 2:1)

    C + O2 = (t) CO2 (полное окисление - углекислый газ, соотношение 1:1)

    F + O2 → OF2 (фторид кислорода, O+2)

    Обнаружение кислорода
  • Реакции с металлами
  • В реакциях кислорода с металлами образуются оксиды, пероксиды и супероксиды. Реакции с активными металлами идут без нагревания.

    Li + O2 → Li2O (оксид)

    Na + O2 → Na2O2 (пероксид)

    K + O2 → KO2 (супероксид)

  • Горение воды
  • Известна реакция горения воды во фторе.

    F2 + H2O → HF + O2

    Горение воды во фторе
  • Окисление органических веществ
  • Все органические вещества сгорают с образованием углекислого газа и воды.

    C3H7 + O2 = CO2 + H2O

    Горение древесины
  • Контролируемое окисление
  • При применении катализаторов и особых реагентов в органической химии достигают контролируемого окисления: алканы окисляются до спиртов, спирты - до альдегидов, альдегиды - до кислот.

    Процесс можно остановить на любой стадии в зависимости от желаемого результата.

    Реакции окисления в органической химии

Пройдите тест для закрепления знаний

1. Выберите процент содержание кислорода в воздухе

В среднем в воздухе содержится 21% кислорода.

2. Бинарные соединения, в которых кислород принимает степень окисления -1, называются

Бинарные соединения, в которых кислород принимает степень окисления -1, называются пероксиды.

3. В реакции лития с кислородом преимущественно образуется

В реакции лития с кислородом преимущественно образуется оксид.

4. В реакции натрия с кислородом преимущественно образуется

В реакции лития с кислородом преимущественно образуется пероксид.

5. В реакции калия с кислородом преимущественно образуется

В реакции лития с кислородом преимущественно образуется супероксид.

6. Воспламенение тлеющей лучины является

Воспламенение тлеющей лучины является качественной реакцией на кислород.

Ваш результат