Фізичні та хімічні властивості кисню

Кисень – елемент другого періоду VI групи Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 8. Символ – О.

Атомна маса – 16 е.м. Молекула кисню двухатомна і має формулу – О2

Кисень належить до сімейства p-елементів. Електронна конфігурація атома оксигену 1s22s22p4. У своїх з’єднаннях кисень здатний проявляти кілька ступенів окислення: «-2», «-1» (пероксидах), «+2» (F2O). Для кисню характерний прояв явища алотропії – існування у вигляді кількох простих речовин – алотропних модифікацій. Алотропні модифікації оксигену – кисень O2 і озон (O3).

Хімічні властивості кисню

Кисень є сильним окислювачем, так як для завершення зовнішнього електронного рівня йому не вистачає всього 2-х електронів, і він легко приєднує їх. За хімічніою активноістю кисень поступається тільки фтору. Кисень утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, неону і аргону. Безпосередньо неї кисень вступає в реакції взаємодії з галогенами, сріблом, золотом і платиною (їх з’єднання отримують непрямим шляхом). Майже всі реакції за участю кисню – екзотермічні. Характерна особливість багатьох реакцій з’єднання з киснем — виділення великої кількості тепла і світла. Такі процеси називають горінням.

Взаємодія кисню з металами. З лужними металами (окрім літію) кисень утворює пероксиди або надпероксиди, з рештою – оксиди. Наприклад:

  • 4Li + O2 = 2Li2O;
  • 2Na + O2 = Na2O2;
  • K + O2 = KO2;
  • 2Ca + O2 = 2CaO;
  • 4Al + 3O2 = 2Al2O3;
  • 2Cu + O2 = 2CuO;
  • 3Fe + 2O2 = Fe3O4.

Взаємодія кисню з неметалами. Взаємодія кисню з неметалами протікає при нагріванні; всі реакції екзотермічни, за винятком взаємодії з азотом (реакція ендотермічна, відбувається при 3000^{\circ}в електричній дузі, в природі – при грозовому розряді). Наприклад:

  • 4P + 5O2 = 2P2O5;
  • S+ O2 = SO2;
  • С + О2 = СО2;
  • 2 + O2 = 2Н2О;
  • N2 + O2 ↔ 2NO – Q.

Взаємодія зі складними неорганічними речовинами. При горінні складних речовин у надлишку кисню утворюються оксиди відповідних елементів:

  • 2H2S + 3O2 = 2SO2↑ + 2H2O;
  • 4NH3 + 3O2 = 2N2↑ + 6H2O;
  • 4NH3 + 5O2 = 4NO↑ + 6H2O ;
  • 2PH3 + 4O2 = 2H3PO4;
  • SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O;
  • 4FeS2+11O2 = 2Fe2O3 +8SO2↑.

Кисень здатний окислювати оксиди та гідроксиди до сполук з більш високим ступенем окислення:

  • 2CO + O2 = 2CO2;
  • 2SO2 + O2 = 2SO3;
  • 2NO + O2 = 2NO2;
  • 4FeO + O2 = 2Fe2O3.

Взаємодія зі складними органічними речовинами. Практично всі органічні речовини горять, окислюючись киснем повітря до вуглекислого газу і води:

  • CH4 + 2O2 = CO2↑ +H2O.

Крім реакцій горіння (повне окиснення) можливі також реакції неповного або каталітичного окислення, в цьому випадку продуктами реакції можуть бути спирти, альдегіди, кетони, карбонові кислоти й інші речовини:

Окислення вуглеводів, білків і жирів служить джерелом енергії в живому організмі.

Фізичні властивості кисню

Кисень – найпоширеніший елемент на землі (47% по масі). В повітрі вміст кисню становить 21% за обсягом. Кисень – складова частина води, мінералів, органічних речовин. У рослинних і тваринних тканинах міститься 50-85 % кисню у вигляді різних сполук.

У вільному стані кисень являє собою газ без кольору, смаку і запаху, погано розчинний у воді (в 100 л води при 20^{\circ}розчиняється 3 л кисню. Рідкий кисень блакитного кольору, має парамагнитні властивості (втягується в магнітне поле).

Отримання кисню

Розрізняють промислові і лабораторні способи добування кисню. Так, у промисловості кисень отримують перегонкою рідкого повітря, а до основних лабораторних способів одержання кисню відносять реакції термічного розкладання складних речовин:

  • 2KMnO4 = K2MnO4 + Mn2 + O2
  • 4K2Cr2O7 = 4K2CrO4 + 2Cr2O3 +3O2
  • 2KNO3 = 2KNO2 + O2
  • 2KClO3 = 2KCl +3O2
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Динамічна рівновага