Quattro elementi "calcogeno" (cioè "che danno origine al rame") guidano il sottogruppo principale del gruppo VI (secondo la nuova classificazione - il 16 ° gruppo) del sistema periodico. Oltre allo zolfo, al tellurio e al selenio, questi includono anche l'ossigeno. Vediamo più da vicino le proprietà di questo elemento, il più diffuso sulla Terra, nonché l'utilizzo e la produzione dell'ossigeno.
Prevalenza degli elementi
In forma legata, l'ossigeno è incluso nella composizione chimica dell'acqua - la sua percentuale è di circa l'89%, così come nella composizione delle cellule di tutti gli esseri viventi - piante e animali.
Nell'aria l'ossigeno è allo stato libero sotto forma di O2, che occupa un quinto della sua composizione, e sotto forma di ozono - O3.
Proprietà fisiche
L'ossigeno O2 è un gas incolore, insapore e inodore. Leggermente solubile in acqua. Il punto di ebollizione è 183 gradi sotto zero Celsius. In forma liquida, l'ossigeno è blu e in forma solida forma cristalli blu. Il punto di fusione dei cristalli di ossigeno è 218,7 gradi sotto zero Celsius.
Proprietà chimiche
Quando riscaldato, questo elemento reagisce con molte sostanze semplici, sia metalli che non metalli, formando i cosiddetti ossidi, composti di elementi con ossigeno. in cui gli elementi entrano con l'ossigeno si chiama ossidazione.
Per esempio,
4Na + O2= 2Na2O
2. Attraverso la decomposizione del perossido di idrogeno quando viene riscaldato in presenza di ossido di manganese, che funge da catalizzatore.
3. Attraverso la decomposizione del permanganato di potassio.
L'ossigeno viene prodotto nell'industria nei seguenti modi:
1. Per scopi tecnici, l'ossigeno è ottenuto dall'aria, in cui il suo contenuto abituale è di circa il 20%, vale a dire quinta parte. Per fare ciò, l'aria viene prima bruciata, producendo una miscela contenente circa il 54% di ossigeno liquido, il 44% di azoto liquido e il 2% di argon liquido. Questi gas vengono poi separati mediante un processo di distillazione, sfruttando l'intervallo relativamente piccolo tra i punti di ebollizione dell'ossigeno liquido e dell'azoto liquido - rispettivamente meno 183 e meno 198,5 gradi. Si scopre che l'azoto evapora prima dell'ossigeno.
Le moderne attrezzature garantiscono la produzione di ossigeno di qualsiasi grado di purezza. L'azoto, che si ottiene separando l'aria liquida, viene utilizzato come materia prima nella sintesi dei suoi derivati.
2. fornisce anche ossigeno in misura molto pura. Questo metodo si è diffuso nei paesi con ricche risorse ed elettricità a basso costo.
Applicazione di ossigeno
L'ossigeno è l'elemento più importante nella vita del nostro intero pianeta. Questo gas, contenuto nell'atmosfera, viene consumato da animali e persone.
Ottenere ossigeno è molto importante per settori dell'attività umana come la medicina, la saldatura e il taglio dei metalli, la sabbiatura, l'aviazione (per la respirazione umana e il funzionamento dei motori) e la metallurgia.
Nel processo dell'attività economica umana, l'ossigeno viene consumato in grandi quantità, ad esempio quando si bruciano vari tipi di carburante: gas naturale, metano, carbone, legno. In tutti questi processi si forma, ma allo stesso tempo la natura ha previsto il processo di legame naturale di questo composto mediante la fotosintesi, che avviene nelle piante verdi sotto l'influenza della luce solare. Come risultato di questo processo si forma il glucosio, che la pianta utilizza poi per costruire i suoi tessuti.
L'ossigeno occupa il 21% dell'aria atmosferica. La maggior parte si trova nella crosta terrestre, nell'acqua dolce e nei microrganismi viventi. Viene utilizzato in molti settori industriali e viene utilizzato per esigenze economiche e mediche. La richiesta della sostanza è dovuta alle sue proprietà chimiche e fisiche.
Come viene prodotto l'ossigeno nell'industria. 3 metodi
La produzione di ossigeno nell'industria viene effettuata dividendo l'aria atmosferica. A tale scopo vengono utilizzati i seguenti metodi:
Di grande importanza è la produzione di ossigeno su scala industriale. È necessario prestare molta attenzione nella scelta della tecnologia e delle attrezzature adeguate. Gli errori commessi possono influenzare negativamente il processo tecnologico e portare ad un aumento dei costi di macellazione.
Caratteristiche tecniche delle apparecchiature per la produzione di ossigeno nell'industria
I generatori di tipo industriale “OXIMAT” aiutano a stabilire il processo per ottenere l'ossigeno allo stato gassoso. Le loro caratteristiche tecniche e caratteristiche di progettazione mirano a ottenere questa sostanza nell'industria della purezza richiesta e della quantità richiesta per tutto il giorno (senza interruzioni). Va notato che l'apparecchiatura può funzionare in qualsiasi modalità, sia con che senza arresti. L'unità funziona sotto pressione. All'ingresso deve essere presente aria secca allo stato compresso, priva di umidità. Sono disponibili modelli di piccola, media e grande capacità.
Il taglio del metallo viene effettuato con una fiamma di gas ad alta temperatura ottenuta bruciando gas infiammabile o vapore liquido miscelato con ossigeno tecnicamente puro.
L’ossigeno è l’elemento più abbondante sulla terra, presente sotto forma di composti chimici con varie sostanze: nel terreno - fino al 50% in peso, in combinazione con idrogeno nell'acqua - circa 86% in peso e nell'aria - fino al 21% in volume e al 23% in peso peso.
L'ossigeno in condizioni normali (temperatura 20°C, pressione 0,1 MPa) è un gas incolore, non infiammabile, leggermente più pesante dell'aria, inodore, ma che supporta attivamente la combustione. Alla pressione atmosferica normale e ad una temperatura di 0°C, la massa di 1 m 3 di ossigeno è 1,43 kg, e ad una temperatura di 20°C e pressione atmosferica normale - 1,33 kg.
L'ossigeno ha un'elevata attività chimica, formando composti con tutti gli elementi chimici tranne (argon, elio, xeno, kripton e neon). Le reazioni del composto con l'ossigeno avvengono con il rilascio di una grande quantità di calore, cioè sono di natura esotermica.
Quando l'ossigeno gassoso compresso entra in contatto con sostanze organiche, oli, grassi, polvere di carbone, plastiche infiammabili, queste possono accendersi spontaneamente a seguito del rilascio di calore durante la compressione rapida dell'ossigeno, l'attrito e l'impatto di particelle solide sul metallo, nonché come una scarica di scintilla elettrostatica. Pertanto, quando si utilizza l'ossigeno, è necessario prestare attenzione per garantire che non venga a contatto con sostanze infiammabili o combustibili.
Tutte le apparecchiature per l'ossigeno, le linee e le bombole dell'ossigeno devono essere accuratamente sgrassate. in grado di formare miscele esplosive con gas infiammabili o vapori liquidi infiammabili in un ampio intervallo, che possono anche provocare esplosioni in presenza di una fiamma libera o addirittura di una scintilla.
Le note caratteristiche dell'ossigeno vanno sempre tenute presenti quando lo si utilizza nei processi di lavorazione a gas-fiamma.
L'aria atmosferica è principalmente una miscela meccanica di tre gas con il seguente contenuto in volume: azoto - 78,08%, ossigeno - 20,95%, argon - 0,94%, il resto è anidride carbonica, protossido di azoto, ecc. L'ossigeno si ottiene separando l'aria all'ossigeno e mediante il metodo del raffreddamento profondo (liquefazione), insieme alla separazione dell'argon, il cui utilizzo è in continua crescita. L'azoto viene utilizzato come gas di protezione durante la saldatura del rame.
L'ossigeno può essere ottenuto chimicamente o mediante elettrolisi dell'acqua. Metodi chimici inefficiente e antieconomico. A elettrolisi dell'acqua Con la corrente continua, l'ossigeno viene prodotto come sottoprodotto nella produzione di idrogeno puro.
L'ossigeno è prodotto nell'industria dall'aria atmosferica mediante raffreddamento profondo e rettifica. Negli impianti per ottenere ossigeno e azoto dall'aria, quest'ultimo viene pulito dalle impurità nocive, compresso in un compressore alla pressione appropriata del ciclo di refrigerazione di 0,6-20 MPa e raffreddato in scambiatori di calore alla temperatura di liquefazione, la differenza nelle temperature di liquefazione di la temperatura di ossigeno e azoto è di 13 ° C, sufficiente per la loro completa separazione nella fase liquida.
L'ossigeno puro liquido si accumula in un apparato di separazione dell'aria, evapora e si raccoglie in un serbatoio di gas, da dove viene pompato nelle bombole da un compressore sotto una pressione fino a 20 MPa.
Anche l'ossigeno tecnico viene trasportato tramite condotte. La pressione dell'ossigeno trasportato attraverso la tubazione deve essere concordata tra il produttore e il consumatore. L'ossigeno viene fornito al sito in bombole di ossigeno e in forma liquida in recipienti speciali con un buon isolamento termico.
Per convertire l'ossigeno liquido in gas vengono utilizzati gassificatori o pompe con evaporatori di ossigeno liquido. Alla normale pressione atmosferica e ad una temperatura di 20°C, 1 dm 3 di ossigeno liquido per evaporazione dà 860 dm 3 di ossigeno gassoso. Pertanto, è consigliabile fornire ossigeno al sito di saldatura allo stato liquido, poiché ciò riduce di 10 volte il peso del contenitore, risparmiando metallo per la fabbricazione delle bombole e riducendo i costi di trasporto e stoccaggio delle bombole.
Per saldatura e taglio Secondo -78, l'ossigeno tecnico è prodotto in tre gradi:
- 1° - purezza di almeno il 99,7%
- 2° - non meno del 99,5%
- 3° - non meno del 99,2% in volume
La purezza dell'ossigeno è di grande importanza per l'ossitaglio. Meno impurità di gas contiene, maggiore sarà la velocità di taglio, più pulito e minore sarà il consumo di ossigeno.
Ciao .. Oggi ti parlerò dell'ossigeno e di come ottenerlo. Ti ricordo che se hai domande da farmi puoi scriverle nei commenti all'articolo. Se hai bisogno di aiuto con la chimica, . Sarò felice di aiutarti.
L'ossigeno è distribuito in natura sotto forma di isotopi 16 O, 17 O, 18 O, che hanno le seguenti percentuali sulla Terra: rispettivamente 99,76%, 0,048%, 0,192%.
Allo stato libero, l'ossigeno è sotto forma di tre modifiche allotropiche : ossigeno atomico - O o, diossigeno - O 2 e ozono - O 3. Inoltre, l'ossigeno atomico può essere ottenuto come segue:
KClO3 = KCl + 3O0
KNO3 = KNO2 + O0
L'ossigeno fa parte di più di 1.400 diversi minerali e sostanze organiche; nell'atmosfera il suo contenuto è del 21% in volume. Il corpo umano contiene fino al 65% di ossigeno. L'ossigeno è un gas incolore e inodore, leggermente solubile in acqua (3 volumi di ossigeno si sciolgono in 100 volumi di acqua a 20 o C).
In laboratorio l'ossigeno si ottiene riscaldando moderatamente alcune sostanze:
1) Quando si decompongono i composti del manganese (+7) e (+4):
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
manganato permanganato
potassio potassio
2MnO2 → 2MnO + O2
2) Quando si decompongono i perclorati:
2KClO4 → KClO2 + KCl + 3O2
perclorato
potassio
3) Durante la decomposizione del sale di Berthollet (clorato di potassio).
In questo caso si forma ossigeno atomico:
2KClO3 → 2KCl + 6O0
clorato
potassio
4) Durante la decomposizione dei sali dell'acido ipocloroso alla luce- ipocloriti:
2NaClO → 2NaCl + O2
Ca(ClO)2 → CaCl2 + O2
5) Quando si riscaldano i nitrati.
In questo caso si forma ossigeno atomico. A seconda della posizione del nitrato metallico nella serie di attività si formano diversi prodotti di reazione:
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
Ca(NO3)2 → CaO + 2NO2 + O2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Durante la decomposizione dei perossidi:
2H2O2 ↔ 2H2O+O2
7) Quando si riscaldano gli ossidi di metalli inattivi:
2Аg2O ↔ 4Аg + O2
Questo processo è rilevante nella vita di tutti i giorni. Il fatto è che i piatti in rame o argento, aventi uno strato naturale di pellicola di ossido, quando riscaldati formano ossigeno attivo, che ha un effetto antibatterico. Anche la dissoluzione dei sali di metalli inattivi, soprattutto dei nitrati, porta alla formazione di ossigeno. Ad esempio, il processo complessivo di dissoluzione del nitrato d'argento può essere rappresentato in fasi:
AgNO3 + H2O → AgOH + HNO3
2AgOH → Ag2O + O2
2Ag2O → 4Ag+O2
o in forma riassuntiva:
4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2
8) Quando si riscaldano i sali di cromo del più alto stato di ossidazione:
4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2
bicromato cromato
potassio potassio
Nell'industria, l'ossigeno si ottiene:
1) Decomposizione elettrolitica dell'acqua:
2H2O → 2H2 + O2
2) Interazione dell'anidride carbonica con i perossidi:
CO2+K2O2 →K2CO3+O2
Questo metodo è una soluzione tecnica indispensabile al problema della respirazione in sistemi isolati: sottomarini, miniere, veicoli spaziali.
3) Quando l'ozono interagisce con gli agenti riducenti:
O3 + 2KJ + H2O → J2 + 2KOH + O2
Di particolare importanza è la produzione di ossigeno durante il processo di fotosintesi. che si verificano nelle piante. Tutta la vita sulla Terra dipende fondamentalmente da questo processo. La fotosintesi è un processo complesso in più fasi. La luce gli dà il suo inizio. La fotosintesi stessa è composta da due fasi: luce e buio. Durante la fase luminosa, il pigmento clorofilliano contenuto nelle foglie delle piante forma un cosiddetto complesso “che assorbe la luce”, che prende gli elettroni dall’acqua e quindi la divide in ioni idrogeno e ossigeno:
2H2O = 4e + 4H + O2
I protoni accumulati contribuiscono alla sintesi dell’ATP:
ADP + P = ATP
Durante la fase oscura, l'anidride carbonica e l'acqua vengono convertite in glucosio. E l'ossigeno viene rilasciato come sottoprodotto:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + O2
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L'ossigeno è apparso nell'atmosfera terrestre con l'emergere di piante verdi e batteri fotosintetici. Grazie all'ossigeno, gli organismi aerobici effettuano la respirazione o l'ossidazione. È importante ottenere ossigeno nell'industria: viene utilizzato nella metallurgia, nella medicina, nell'aviazione, nell'economia nazionale e in altri settori.
Proprietà
L'ossigeno è l'ottavo elemento della tavola periodica. È un gas che favorisce la combustione e ossida le sostanze.
Riso. 1. Ossigeno nella tavola periodica.
L'ossigeno fu scoperto ufficialmente nel 1774. Il chimico inglese Joseph Priestley isolò l'elemento dall'ossido di mercurio:
2HgO → 2Hg + O2 .
Tuttavia, Priestley non sapeva che l'ossigeno fa parte dell'aria. Le proprietà e la presenza dell'ossigeno nell'atmosfera furono successivamente determinate dal collega di Priestley, il chimico francese Antoine Lavoisier.
Caratteristiche generali dell'ossigeno:
- gas incolore;
- non ha odore né sapore;
- più pesante dell'aria;
- la molecola è costituita da due atomi di ossigeno (O 2);
- allo stato liquido ha un colore azzurro tenue;
- scarsamente solubile in acqua;
- è un forte agente ossidante.
Riso. 2. Ossigeno liquido.
La presenza di ossigeno può essere facilmente verificata immergendo una scheggia fumante in un recipiente contenente gas. In presenza di ossigeno, la torcia prende fuoco.
Come lo ottieni?
Esistono diversi metodi noti per produrre ossigeno da vari composti in condizioni industriali e di laboratorio. Nell'industria l'ossigeno si ottiene dall'aria liquefandola sotto pressione e ad una temperatura di -183°C. L'aria liquida è soggetta ad evaporazione, cioè riscaldarsi gradualmente. A -196°C l'azoto comincia ad evaporare e l'ossigeno rimane liquido.
In laboratorio, l'ossigeno si forma da sali, perossido di idrogeno e come risultato dell'elettrolisi. La decomposizione dei sali avviene quando riscaldato. Ad esempio, il clorato di potassio o il sale di bertolite vengono riscaldati a 500°C e il permanganato di potassio o il permanganato di potassio vengono riscaldati a 240°C:
- 2KClO3 → 2KCl + 3O2;
- 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 .
Riso. 3. Riscaldare il sale Berthollet.
Puoi anche ottenere ossigeno riscaldando il nitrato o il nitrato di potassio:
2KNO3 → 2KNO2 + O2 .
Quando si decompone il perossido di idrogeno, come catalizzatore viene utilizzato ossido di manganese (IV) - MnO 2, polvere di carbonio o ferro. L'equazione generale è simile alla seguente:
2H2O2 → 2H2O+O2.
Una soluzione di idrossido di sodio subisce elettrolisi. Di conseguenza, si formano acqua e ossigeno:
4NaOH → (elettrolisi) 4Na + 2H 2 O + O 2 .
L'ossigeno viene anche isolato dall'acqua mediante elettrolisi, decomponendolo in idrogeno e ossigeno:
2H2O → 2H2 + O2.
Sui sottomarini nucleari, l'ossigeno veniva ottenuto dal perossido di sodio - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Il metodo è interessante in quanto, insieme al rilascio di ossigeno, viene assorbita l'anidride carbonica.
Come usare
La raccolta e il riconoscimento sono necessari per rilasciare ossigeno puro, che viene utilizzato nell'industria per ossidare le sostanze, nonché per mantenere la respirazione nello spazio, sott'acqua e in ambienti fumosi (l'ossigeno è necessario per i vigili del fuoco). In medicina, le bombole di ossigeno aiutano i pazienti con difficoltà respiratorie a respirare. L'ossigeno viene utilizzato anche per trattare le malattie respiratorie.
L'ossigeno viene utilizzato per bruciare carburante: carbone, petrolio, gas naturale. L'ossigeno è ampiamente utilizzato nella metallurgia e nell'ingegneria meccanica, ad esempio per fondere, tagliare e saldare i metalli.
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