Кислород

Физические свойства.

При -183 °С газообразный кислород превращается в жидкость бледно-синего цвета, а при охлаждении до -219 °С эта жидкость затвердевает, образуя снегообразную массу.

Химические свойства. Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме гелия, неона и аргона. С большинством элементов он реагирует непосредственно за исключением галогенов, золота и платины. Скорость взаимодействия кислорода как с простыми, так и сложными веществами зависит от природы вещества и от температуры. Кислород способен непосредственно реагировать со многими металлами и неметаллами, образуя оксиды: 2Н, + О, = 2Н,0.

При повышенной температуре кислород соединяется с углеродом, серой и фосфором:

С + О, = СО,; 4Р + 50г = 2Р,Ог S + О, = S02.

С такими активными металлами, как натрий, калий и другие, кислород взаимодействует при обычной температуре:

4Na + О, = 2ЫагО; 4К + 02 = 2К,0.

С другими металлами кислород реагирует при нагревании. Реакции протекают с выделением света и теплоты:

2Mg + О, = 2MgO: 2Fe + О, = 2FeO.

Кислород взаимодействует и со многими сложными веществами. Например, с оксидом азота (II) он реагирует уже при комнатной температуре: 2NO + 02 = 2N02.

Сероводород реагируя с кислородом при нагревании, дает серу или оксид серы (II): 2H,S + 02 = 2S + 2Н,0; 2HjS + ЗО.

В кислороде сгорают органические вещества, образуя углекислый газ и ВОДУ СН4 + 202 = СО, + 2Н,0; 2СН3ОН + ЗО, = 2СО, + 4Н,0.

Аллотропные модификации. Кислород образует две аллотропные модификации — кислород и озон. В данном случае явление аллотропии обусловлено различным числом атомов в молекуле. Молекула озона состоит из трех атомов кислорода (Oj), Хотя кислород и озон образованы одним и тем же элементом, их свойства различны. Образование озона из кислорода происходит в соответствии с уравнением: ЗО, = 203. Молекула озона очень непрочная и легко распадается.

Получение. В лабораторных условиях кислород получают путем разложения оксидов и солей при нагревании: 2КСІО, = 2КСІ + ЗО,.

В промышленности кислород получают:

а) электролизом воды;

б) фракционной перегонкой жидкого воздуха (азот, обладающий более низкой температурой кипения, испаряется, а жидкий кислород остается).

Применение. Для интенсификации металлургических и химических процессов во многих производствах, например, в производстве серной и азотной кислот. Кислородом пользуются для получения высоких температур, для чего горючие газы — водород, ацетилен — сжигают в специальных горелках. Водородно-кислородное и ацетилено-кислородное пламя дают температуру порядка 3000 °С.

Кислород используют в медицине при затрудненном дыхании, дыхательных аппаратов в самолетах, космических кораблях, подводных лодках.

Вода Строение молекулы. Молекула воды имеет угловое строение, содержит две неподеленные электронные пары. Атом кислорода в молекуле воды находится в состоянии лр'-гибридизации. поэтому валентный угол НОН близок к тетра- эдрическому и равен 104,3°. Электроны, образующие связь О—Н, смешены к более электроотрицательному атому кислорода. Поэтому та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кисло- рол, —отрицательно. Следовательно, молекула воды представ ляс г собоіі (іипи.чь. Молекулы воды соединяются между собоП, образуя водородные связи.

Физические свойства.

Хііміріескне свойства. Вода относится к химически активным соединениям. При обычных условиях она реагирует с некоторыми металлами с выделением водорода: 2Н,6 + 2Na = 2NaOH + H2t.

Ряд оксидов металлов и неметаллов вступает во взаимодействие с водой с образованием кислот п оснований: СаО + Н.О ~ Са(ОН),.

Вода реагирует с сопямп, образуя кристаллогидраты: CuSOj + 5Н,0 = CuS04 • 5Н,0.

К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения:

NH/ + СО,2" + Н,0 t? NH,OH + HCO,".

Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температуре выше 1 ООО °С водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород: 2Н,0 «=; 2Н, + О,