چهار عنصر - "کالکوژن" (یعنی "تولد مس") زیرگروه اصلی گروه VI (طبق طبقه بندی جدید - گروه شانزدهم) سیستم تناوبی را رهبری می کند. علاوه بر گوگرد، تلوریم و سلنیوم، حاوی اکسیژن نیز هستند. بیایید نگاهی دقیق تر به ویژگی های رایج ترین عنصر روی زمین و همچنین استفاده و تولید اکسیژن بیندازیم.
فراوانی عنصر
اکسیژن به صورت محدود در ترکیب شیمیایی آب گنجانده شده است - درصد آن حدود 89٪ است و همچنین در ترکیب سلول های همه موجودات زنده - گیاهان و حیوانات.
در هوا، اکسیژن به شکل O2 در حالت آزاد قرار دارد و یک پنجم ترکیب آن را اشغال می کند و به شکل ازن - O3 است.
مشخصات فیزیکی
اکسیژن O2 گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است. کمی در آب محلول است. نقطه جوش 183 درجه زیر صفر است. در حالت مایع، اکسیژن رنگ آبی دارد و در حالت جامد بلورهای آبی تشکیل می دهد. نقطه ذوب کریستال های اکسیژن 218.7 درجه زیر صفر سانتیگراد است.
خواص شیمیایی
هنگامی که گرم می شود، این عنصر با بسیاری از مواد ساده، اعم از فلزات و غیر فلزات، واکنش می دهد، در حالی که به اصطلاح اکسیدها - ترکیبات عناصر با اکسیژن را تشکیل می دهد. که در آن عناصر با اکسیژن وارد می شوند اکسیداسیون نامیده می شود.
مثلا،
4Na + O2 = 2Na2O
2. از طریق تجزیه پراکسید هیدروژن هنگامی که در حضور اکسید منگنز گرم می شود، که به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند.
3. از طریق تجزیه پرمنگنات پتاسیم.
تولید اکسیژن در صنعت به روش های زیر انجام می شود:
1. برای اهداف فنی، اکسیژن از هوا به دست می آید، که در آن مقدار معمول آن حدود 20٪ است. قسمت پنجم برای انجام این کار، ابتدا هوا سوزانده می شود و مخلوطی با محتوای اکسیژن مایع حدود 54٪، نیتروژن مایع - 44٪ و آرگون مایع - 2٪ به دست می آید. سپس این گازها با فرآیند تقطیر با استفاده از فاصله نسبتاً کمی بین نقاط جوش اکسیژن مایع و نیتروژن مایع - به ترتیب منهای 183 و منفی 198.5 درجه جدا می شوند. معلوم شد که نیتروژن قبل از اکسیژن تبخیر می شود.
تجهیزات مدرن تولید اکسیژن با هر درجه خلوص را تضمین می کند. نیتروژن که از جداسازی هوای مایع به دست می آید به عنوان ماده اولیه در سنتز مشتقات آن استفاده می شود.
2. همچنین اکسیژن را به درجه بسیار خالص می دهد. این روش در کشورهایی با منابع غنی و برق ارزان رواج یافته است.
استفاده از اکسیژن
اکسیژن مهمترین عنصر در زندگی کل سیاره ما است. این گاز که در اتمسفر موجود است در این فرآیند توسط حیوانات و انسان ها مصرف می شود.
به دست آوردن اکسیژن برای مناطقی از فعالیت های انسانی مانند پزشکی، جوشکاری و برش فلزات، انفجار، هوانوردی (برای تنفس افراد و کارکرد موتورها)، متالورژی بسیار مهم است.
در فرآیند فعالیت اقتصادی انسان، اکسیژن در مقادیر زیادی مصرف می شود - به عنوان مثال، هنگام سوزاندن انواع مختلف سوخت: گاز طبیعی، متان، زغال سنگ، چوب. در تمام این فرآیندها تشکیل می شود و در عین حال طبیعت فرآیند پیوند طبیعی این ترکیب را از طریق فتوسنتز فراهم کرده است که در گیاهان سبز تحت تأثیر نور خورشید انجام می شود. در نتیجه این فرآیند، گلوکز تشکیل می شود که سپس گیاه از آن برای ساختن بافت های خود استفاده می کند.
اکسیژن 21 درصد هوای اتمسفر را اشغال می کند. بیشتر آن در پوسته زمین، آب شیرین و میکروارگانیسم های زنده یافت می شود. در بسیاری از صنایع استفاده می شود و برای مصارف خانگی و پزشکی استفاده می شود. تقاضا برای یک ماده به دلیل ویژگی های شیمیایی و فیزیکی است.
نحوه تولید اکسیژن در صنعت 3 روش
تولید اکسیژن در صنعت با تقسیم هوای اتمسفر انجام می شود. برای این کار از روش های زیر استفاده می شود:
تولید اکسیژن در مقیاس صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است. باید به انتخاب تکنولوژی و تجهیزات مناسب توجه بیشتری شود. اشتباهات انجام شده می تواند تأثیر منفی بر روند فناوری داشته باشد و منجر به افزایش هزینه ها پس از کشتار شود.
ویژگی های فنی تجهیزات تولید اکسیژن در صنعت
ژنراتورهای نوع صنعتی "OXIMAT" به برقراری فرآیند به دست آوردن اکسیژن در حالت گاز کمک می کنند. مشخصات فنی و ویژگی های طراحی آنها با هدف به دست آوردن این ماده در صنعت با خلوص مورد نیاز و مقدار مورد نیاز در طول روز (بدون وقفه) است. لازم به ذکر است که تجهیزات می توانند در هر حالت با یا بدون توقف کار کنند. دستگاه تحت فشار کار می کند. در ورودی باید هوای خشک شده در حالت فشرده و عاری از رطوبت وجود داشته باشد. مدل های بهره وری کوچک، متوسط و بزرگ ارائه شده است.
هنگام برش فلز، توسط یک شعله گاز با دمای بالا که از سوزاندن گاز قابل احتراق یا بخار مایع مخلوط با اکسیژن خالص تجاری به دست می آید، انجام می شود.
اکسیژن فراوان ترین عنصر روی زمین استبه شکل ترکیبات شیمیایی با مواد مختلف یافت می شود: در زمین - تا 50٪ جرمی، در ترکیب با هیدروژن در آب - حدود 86٪ جرم و در هوا - تا 21٪ حجم و 23٪ جرم.
اکسیژن در شرایط عادی (دمای 20 درجه سانتیگراد، فشار 0.1 مگاپاسکال) گازی بی رنگ، غیر قابل احتراق، کمی سنگین تر از هوا، بی بو است، اما به طور فعال از احتراق پشتیبانی می کند. در فشار معمولی اتمسفر و دمای 0 درجه سانتیگراد، جرم 1 متر مکعب اکسیژن 1.43 کیلوگرم و در دمای 20 درجه سانتیگراد و فشار اتمسفر معمولی - 1.33 کیلوگرم است.
اکسیژن واکنش پذیری بالایی داردتشکیل ترکیباتی با تمام عناصر شیمیایی به جز (آرگون، هلیوم، زنون، کریپتون و نئون). واکنش های ترکیب با اکسیژن با آزاد شدن مقدار زیادی گرما ادامه می یابد، یعنی طبیعت گرمازا دارند.
هنگامی که اکسیژن گاز فشرده در تماس با مواد آلی، روغن ها، چربی ها، گرد و غبار زغال سنگ، پلاستیک های قابل احتراق قرار می گیرد، می توانند به طور خود به خود در نتیجه آزاد شدن گرما در طی فشرده سازی سریع اکسیژن، اصطکاک و برخورد ذرات جامد روی فلز و همچنین جرقه الکترواستاتیک مشتعل شوند. تخلیه بنابراین هنگام استفاده از اکسیژن باید مراقب بود که با مواد قابل اشتعال و احتراق تماس نداشته باشد.
تمام تجهیزات اکسیژن، خطوط اکسیژن و سیلندرها باید کاملاً چربی زدایی شوند.این می تواند مخلوط های انفجاری را با گازهای قابل احتراق یا بخارات قابل احتراق مایع در محدوده وسیعی تشکیل دهد که همچنین می تواند منجر به انفجار در حضور شعله باز یا حتی جرقه شود.
هنگام استفاده از اکسیژن در فرآیندهای شعله درمانی، باید ویژگی های ذکر شده اکسیژن را همیشه در نظر داشت.
هوای اتمسفر عمدتاً مخلوطی مکانیکی از سه گاز با محتوای حجمی زیر است: نیتروژن - 78.08٪ ، اکسیژن - 20.95٪ ، آرگون - 0.94٪ ، بقیه دی اکسید کربن ، اکسید نیتروژن و غیره است. اکسیژن از جداسازی هوا بدست می آیدبر روی اکسیژن و به روش خنک‌سازی عمیق (مایع‌سازی)، همراه با جداسازی آرگون که استفاده از آن به طور مداوم در حال افزایش است. از نیتروژن به عنوان گاز محافظ هنگام جوشکاری مس استفاده می شود.
اکسیژن را می توان از طریق شیمیایی یا الکترولیز آب به دست آورد. روش های شیمیاییغیرمولد و غیراقتصادی در الکترولیز آباکسیژن جریان مستقیم به عنوان یک محصول جانبی در تولید هیدروژن خالص به دست می آید.
اکسیژن در صنعت تولید می شوداز هوای اتمسفر با خنک سازی عمیق و یکسوسازی. در تاسیسات تولید اکسیژن و نیتروژن از هوا، هوا از ناخالصی‌های مضر تمیز می‌شود، در یک کمپرسور به فشار متناظر سیکل تبرید 0.6-20 مگاپاسکال فشرده می‌شود و در مبدل‌های حرارتی تا دمای مایع شدن سرد می‌شود. دمای مایع شدن اکسیژن و نیتروژن 13 درجه سانتیگراد است که برای جداسازی کامل آنها در فاز مایع کافی است.
اکسیژن خالص مایع در دستگاه جداسازی هوا جمع می‌شود، تبخیر می‌شود و در یک نگهدارنده گاز جمع می‌شود و از آنجا توسط یک کمپرسور با فشار حداکثر 20 مگاپاسکال به سیلندرها پمپ می‌شود.
اکسیژن فنی نیز از طریق خط لوله منتقل می شود. فشار اکسیژن منتقل شده از طریق خط لوله باید بین سازنده و مصرف کننده توافق شود. اکسیژن در سیلندرهای اکسیژن و به شکل مایع - در ظروف مخصوص با عایق حرارتی خوب به محل تحویل داده می شود.
برای تبدیل اکسیژن مایع به گاز از گازیفایرها یا پمپ هایی با اواپراتورهای اکسیژن مایع استفاده می شود. در فشار اتمسفر معمولی و دمای 20 درجه سانتیگراد، 1 dm 3 از اکسیژن مایع در طول تبخیر، 860 dm 3 اکسیژن گازی می دهد. بنابراین توصیه می‌شود اکسیژن را در حالت مایع به محل جوش برسانید، زیرا این کار باعث کاهش ضریب وزن 10 برابری می‌شود که باعث صرفه‌جویی در مصرف فلز برای ساخت سیلندرها و کاهش هزینه حمل و نقل و ذخیره سیلندرها می‌شود.
برای جوش و برشبر اساس -78 اکسیژن فنی در سه درجه تولید می شود:
- 1 - خلوص کمتر از 99.7٪
- دوم - نه کمتر از 99.5٪
- 3 - نه کمتر از 99.2٪ حجم
خلوص اکسیژن برای برش سوخت اکسیژن از اهمیت بالایی برخوردار است. هرچه ناخالصی های گاز کمتری در آن وجود داشته باشد، سرعت برش بالاتر، تمیزتر و مصرف اکسیژن کمتر است.
سلام .. امروز در مورد اکسیژن و نحوه دریافت آن می گویم. یادآوری می کنم، اگر سوالی در مورد من دارید، می توانید آنها را در نظرات مقاله بنویسید. اگر در مورد شیمی به کمک نیاز دارید، . من خوشحال خواهم شد که به شما کمک کنم.
اکسیژن در طبیعت به شکل ایزوتوپ های 16 O، 17 O، 18 O توزیع می شود که درصد زیر را در زمین دارند - به ترتیب 99.76٪، 0.048٪، 0.192٪.
در حالت آزاد، اکسیژن به صورت سه است تغییرات آلوتروپیک : اکسیژن اتمی - O o ، دی اکسیژن - O 2 و ازن - O 3. علاوه بر این، اکسیژن اتمی را می توان به صورت زیر بدست آورد:
KClO 3 \u003d KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
اکسیژن بخشی از بیش از 1400 ماده معدنی و آلی مختلف است که محتوای آن در جو 21 درصد حجمی است. بدن انسان تا 65 درصد اکسیژن دارد. اکسیژن گازی بی رنگ و بی بو است که کمی در آب حل می شود (3 حجم اکسیژن در 100 حجم آب در دمای 20 درجه سانتی گراد حل می شود).
در آزمایشگاه، اکسیژن با حرارت دادن متوسط برخی از مواد به دست می آید:
1) هنگام تجزیه ترکیبات منگنز (+7) و (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
منگنات پرمنگنات
پتاسیم پتاسیم
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) هنگامی که پرکلرات ها تجزیه می شوند:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
پرکلرات
پتاسیم
3) هنگام تجزیه نمک برتوله (کلرات پتاسیم).
در این حالت، اکسیژن اتمی تشکیل می شود:
2KClO 3 → 2KCl + 6O 0
کلرات
پتاسیم
4) هنگامی که نمک های هیپوکلرو اسید در نور تجزیه می شوند- هیپوکلریت ها:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) هنگام حرارت دادن نیترات ها.
این باعث تولید اکسیژن اتمی می شود. بسته به موقعیتی که فلز نیترات در سری فعالیت ها اشغال می کند، محصولات واکنش مختلفی تشکیل می شوند:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO 3 → 2 Ag + 2NO 2 + O 2
6) هنگام تجزیه پراکسیدها:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) هنگام گرم کردن اکسیدهای فلزات غیر فعال:
2Ag 2 O ↔ 4Ag + O 2
این روند در زندگی روزمره مرتبط است. واقعیت این است که ظروف ساخته شده از مس یا نقره، با داشتن یک لایه طبیعی از یک فیلم اکسید، هنگام گرم شدن، اکسیژن فعال تشکیل می دهند که یک اثر ضد باکتریایی است. انحلال نمک های فلزات غیرفعال به ویژه نیترات ها نیز منجر به تشکیل اکسیژن می شود. به عنوان مثال، فرآیند کلی انحلال نیترات نقره را می توان در مراحل زیر نشان داد:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
یا به صورت خلاصه:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) هنگام گرم کردن نمک های کروم با بالاترین حالت اکسیداسیون:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
کرومات دو کرومات
پتاسیم پتاسیم
در صنعت، اکسیژن به دست می آید:
1) تجزیه الکترولیتی آب:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
2) برهمکنش دی اکسید کربن با پراکسیدها:
CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2
این روش یک راه حل فنی ضروری برای مشکل تنفس در سیستم های ایزوله است: زیردریایی ها، معادن، فضاپیماها.
3) هنگامی که ازن با عوامل کاهنده تعامل دارد:
O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
تولید اکسیژن در فرآیند فتوسنتز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.در گیاهان رخ می دهد. تمام حیات روی زمین اساساً به این فرآیند بستگی دارد. فتوسنتز یک فرآیند پیچیده چند مرحله ای است. آغاز به او نور می دهد. فتوسنتز خود از دو مرحله تشکیل شده است: روشن و تاریک. در فاز نور، رنگدانه کلروفیل موجود در برگ‌های گیاه، کمپلکس موسوم به «جذب نور» را تشکیل می‌دهد که الکترون‌ها را از آب می‌گیرد و در نتیجه آن را به یون‌های هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌کند:
2H 2 O \u003d 4e + 4H + O 2
پروتون های انباشته شده به سنتز ATP کمک می کنند:
ADP + F = ATP
در فاز تاریک، دی اکسید کربن و آب به گلوکز تبدیل می شوند. و اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی آزاد می شود:
6CO 2 + 6H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + O 2
blog.site، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.
با ظهور گیاهان سبز و باکتری های فتوسنتزی کننده، اکسیژن در جو زمین ظاهر شد. به لطف اکسیژن، موجودات هوازی تنفس یا اکسیداسیون را انجام می دهند. به دست آوردن اکسیژن در صنعت مهم است - از آن در متالورژی، پزشکی، هوانوردی، اقتصاد ملی و سایر صنایع استفاده می شود.
خواص
اکسیژن هشتمین عنصر جدول تناوبی مندلیف است. گازی است که از احتراق حمایت می کند و مواد را اکسید می کند.
برنج. 1. اکسیژن در جدول تناوبی.
اکسیژن رسما در سال 1774 کشف شد. شیمیدان انگلیسی جوزف پریستلی این عنصر را از اکسید جیوه جدا کرد:
2HgO → 2Hg + O 2 .
اما چیزی که پریستلی نمی دانست این بود که اکسیژن بخشی از هوا است. خواص و حضور اکسیژن در اتمسفر بعدها توسط همکار پریستلی، شیمیدان فرانسوی آنتوان لاووازیه اشاره شد.
مشخصات کلی اکسیژن:
- گاز بی رنگ؛
- فاقد بو و طعم است؛
- سنگین تر از هوا؛
- مولکول از دو اتم اکسیژن (O2) تشکیل شده است.
- در حالت مایع دارای رنگ آبی کم رنگ است.
- کم محلول در آب؛
- یک عامل اکسید کننده قوی است.
برنج. 2. اکسیژن مایع.
وجود اکسیژن را می توان به راحتی با پایین آوردن یک مشعل در حال دود در ظرف حاوی گاز بررسی کرد. در حضور اکسیژن، مشعل شعله ور می شود.
نحوه دریافت
راه های مختلفی برای به دست آوردن اکسیژن از ترکیبات مختلف در شرایط صنعتی و آزمایشگاهی وجود دارد. در صنعت، اکسیژن از هوا با مایع شدن آن تحت فشار و در دمای 183- درجه سانتی گراد به دست می آید. هوای مایع در معرض تبخیر قرار می گیرد، یعنی. به تدریج گرم کنید در 196- درجه سانتی گراد، نیتروژن شروع به تبخیر می کند، در حالی که اکسیژن حالت مایع خود را حفظ می کند.
در آزمایشگاه، اکسیژن از نمک ها، پراکسید هیدروژن و الکترولیز تشکیل می شود. تجزیه نمک ها هنگام گرم شدن اتفاق می افتد. به عنوان مثال، کلرات پتاسیم یا نمک برتوله تا 500 درجه سانتیگراد گرم می شود و پرمنگنات پتاسیم یا پرمنگنات پتاسیم تا 240 درجه سانتیگراد گرم می شود:
- 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
- 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.
برنج. 3. گرم کردن نمک برتوله.
همچنین می توانید با حرارت دادن نمک نمک یا نیترات پتاسیم اکسیژن دریافت کنید:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .
در تجزیه پراکسید هیدروژن از اکسید منگنز (IV) - MnO 2، کربن یا پودر آهن به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. معادله کلی به این صورت است:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.
محلول هیدروکسید سدیم تحت الکترولیز قرار می گیرد. در نتیجه آب و اکسیژن تشکیل می شود:
4NaOH → (الکترولیز) 4Na + 2H 2 O + O 2.
اکسیژن نیز با الکترولیز از آب جدا می شود و آن را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کند:
2H 2 O → 2H 2 + O 2 .
در زیردریایی های هسته ای، اکسیژن از پراکسید سدیم - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2 به دست آمد. روش جالب از این جهت است که دی اکسید کربن همراه با آزاد شدن اکسیژن جذب می شود.
چگونه درخواست شود
جمع آوری و شناسایی برای آزادسازی اکسیژن خالص، که در صنعت برای اکسیداسیون مواد استفاده می شود، و همچنین برای حفظ تنفس در فضا، زیر آب، در اتاق های دودی (اکسیژن برای آتش نشانان ضروری است) ضروری است. در پزشکی، مخازن اکسیژن به بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی کمک می کند تا تنفس کنند. از اکسیژن برای درمان بیماری های تنفسی نیز استفاده می شود.
از اکسیژن برای سوزاندن سوخت - زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی استفاده می شود. اکسیژن به طور گسترده در متالورژی و مهندسی استفاده می شود، به عنوان مثال، برای ذوب، برش و جوش فلز.
میانگین امتیاز: 4.9. مجموع امتیازهای دریافتی: 181.