Oxigén – az elem jellemzői, elterjedése a természetben, fizikai és kémiai tulajdonságok, termelés. Hogyan állítják elő az oxigént az iparban

Fémvágáskor éghető gáz vagy folyékony gőz égetésével nyert magas hőmérsékletű gázlánggal, műszakilag tiszta oxigénnel keverve végzik.

Az oxigén a legelterjedtebb elem a Földön, különféle anyagokkal kémiai vegyületek formájában található meg: a földben - legfeljebb 50 tömeg%, a vízben lévő hidrogénnel kombinálva - körülbelül 86 tömeg%, a levegőben pedig - legfeljebb 21 térfogatszázalék és 23 tömegszázalék súly.

Az oxigén normál körülmények között (hőmérséklet 20°C, nyomás 0,1 MPa) színtelen, nem gyúlékony, a levegőnél kissé nehezebb, szagtalan, de az égést aktívan támogató gáz. Normál légköri nyomáson és 0 ° C hőmérsékleten az 1 m 3 oxigén tömege 1,43 kg, 20 ° C hőmérsékleten és normál légköri nyomáson pedig 1,33 kg.

Az oxigén magas kémiai aktivitással rendelkezik, vegyületeket képeznek az összes kémiai elemmel, kivéve (argon, hélium, xenon, kripton és neon). A vegyület reakciói oxigénnel nagy mennyiségű hő felszabadulásával jönnek létre, azaz exoterm jellegűek.

A sűrített gáz-halmazállapotú oxigén szerves anyagokkal, olajokkal, zsírokkal, szénporral, gyúlékony műanyagokkal érintkezve spontán meggyulladhat az oxigén gyors összenyomása során felszabaduló hő, a súrlódás és a szilárd részecskék fémre való ütközése következtében. elektrosztatikus szikrakisülésként. Ezért oxigén használatakor ügyelni kell arra, hogy az ne érintkezzen gyúlékony vagy éghető anyagokkal.

Minden oxigén berendezést, oxigénvezetéket és palackot alaposan zsírtalanítani kell. gyúlékony gázokkal vagy folyékony éghető gőzökkel széles tartományban képes robbanásveszélyes keverékeket képezni, ami nyílt láng vagy akár szikra jelenlétében is robbanáshoz vezethet.

Az oxigén jelzett tulajdonságait mindig szem előtt kell tartani, amikor gázláng feldolgozási folyamatokban használják.

A légköri levegő főként három gáz mechanikai keveréke a következő térfogattartalommal: nitrogén - 78,08%, oxigén - 20,95%, argon - 0,94%, a többi szén-dioxid, dinitrogén-oxid stb. Az oxigént a levegő elválasztásával nyerik oxigénre és mélyhűtéssel (cseppfolyósítással), valamint argon leválasztásával, melynek felhasználása folyamatosan növekszik. A nitrogént rézhegesztéskor védőgázként használják.

Az oxigén kémiai úton vagy víz elektrolízisével nyerhető. Kémiai módszerek nem hatékony és gazdaságtalan. Nál nél víz elektrolízise Egyenárammal a tiszta hidrogén előállítása során melléktermékként oxigén keletkezik.

Az oxigént az iparban állítják elő légköri levegőből mélyhűtéssel és rektifikálással. A levegőből oxigén és nitrogén kinyerésére szolgáló berendezésekben az utóbbit megtisztítják a káros szennyeződésektől, kompresszorban a megfelelő 0,6-20 MPa hűtési ciklusnyomásra sűrítik, és hőcserélőkben lehűtik a cseppfolyósítási hőmérsékletre, a cseppfolyósítási hőmérsékletek különbségére. Az oxigén és a nitrogén hőmérséklete 13 °C, ami elegendő a folyékony fázisban történő teljes szétválásukhoz.

A folyékony tiszta oxigén egy légleválasztó berendezésben felhalmozódik, elpárolog és egy gáztartályban gyűlik össze, ahonnan egy kompresszor 20 MPa nyomásig hengerekbe szivattyúzza.

A műszaki oxigén szállítása szintén csővezetéken történik. A csővezetéken keresztül szállított oxigén nyomásáról a gyártónak és a fogyasztónak meg kell állapodnia. Az oxigént oxigénpalackokban, folyékony formában speciális, jó hőszigetelő edényekben szállítják a telephelyre.

A folyékony oxigén gázzá alakításához gázosítókat vagy folyékony oxigén elpárologtatóval ellátott szivattyúkat használnak. Normál légköri nyomáson és 20°C hőmérsékleten 1 dm 3 folyékony oxigén párolgáskor 860 dm 3 gáz halmazállapotú oxigént ad. Ezért tanácsos az oxigént folyékony állapotban szállítani a hegesztési helyre, mivel ez 10-szeresére csökkenti a tartály tömegét, ami fémet takarít meg a hengergyártáshoz, és csökkenti a hengerek szállításának és tárolásának költségeit.

Hegesztéshez és vágáshoz A -78 szerint a műszaki oxigént három fokozatban állítják elő:

• 1. - tisztaság legalább 99,7%
• 2. - nem kevesebb, mint 99,5%
• 3. - nem kevesebb, mint 99,2 térfogatszázalék

Az oxigéntisztaság nagy jelentőséggel bír az oxigénes vágásnál. Minél kevesebb gázszennyeződést tartalmaz, annál nagyobb a vágási sebesség, tisztább és kevesebb az oxigénfogyasztás.

Terv:

A felfedezés története

A név eredete

A természetben lenni

Nyugta

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

Alkalmazás

10. Izotópok

Oxigén

Oxigén- a 16. csoport eleme (az elavult besorolás szerint - a VI. csoport fő alcsoportja), D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszerének második periódusa, 8-as rendszámmal. O (lat. Oxygenium) szimbólummal jelölve . Az oxigén egy kémiailag aktív nemfém, és a legkönnyebb elem a kalogének csoportjából. Egyszerű anyag oxigén(CAS szám: 7782-44-7) normál körülmények között színtelen, íztelen és szagtalan gáz, melynek molekulája két oxigénatomból áll (O 2 képlet), ezért dioxigénnek is nevezik. A folyékony oxigénnek van egy fénye. kék színű, a szilárd kristályok pedig világoskék színűek.

Vannak más allotróp oxigénformák is, például az ózon (CAS-szám: 10028-15-6) - normál körülmények között specifikus szagú kék gáz, amelynek molekulája három oxigénatomból áll (O 3 képlet).

A felfedezés története

Hivatalosan úgy tartják, hogy az oxigént Joseph Priestley angol kémikus fedezte fel 1774. augusztus 1-jén a higany-oxid lebontásával egy hermetikusan lezárt edényben (Priestley egy erős lencse segítségével erre a vegyületre irányította a napfényt).

Priestley azonban kezdetben nem vette észre, hogy egy új, egyszerű anyagot fedezett fel; azt hitte, hogy izolálta a levegő egyik alkotórészét (és ezt a gázt „deflogisztikus levegőnek” nevezte). Priestley beszámolt felfedezéséről Antoine Lavoisier kiváló francia kémikusnak. 1775-ben A. Lavoisier megállapította, hogy az oxigén a levegő és a savak összetevője, és számos anyagban megtalálható.

Néhány évvel korábban (1771-ben) az oxigént Karl Scheele svéd vegyész szerezte. A salétromot kénsavval kalcinálta, majd a keletkező nitrogén-oxidot elbontotta. Scheele ezt a gázt „tűzlevegőnek” nevezte, és felfedezését egy 1777-ben megjelent könyvben írta le (pont azért, mert a könyv később jelent meg, mint ahogy Priestley bejelentette felfedezését, ez utóbbit tekintik az oxigén felfedezőjének). Scheele Lavoisier-nek is beszámolt tapasztalatairól.

Egy fontos lépés, amely hozzájárult az oxigén felfedezéséhez, Pierre Bayen francia kémikus munkája volt, aki a higany oxidációjáról és oxidjának ezt követő lebontásáról tett közzé munkákat.

Végül A. Lavoisier Priestley és Scheele információi alapján végre rájött a keletkező gáz természetére. Munkássága óriási jelentőségű volt, mert ennek köszönhetően megdőlt az akkoriban uralkodó és a kémia fejlődését hátráltató flogisztonelmélet. Lavoisier különféle anyagok égésével kapcsolatos kísérleteket végzett, és megcáfolta a flogiszton elméletét, és eredményeket publikált az elégetett elemek tömegére vonatkozóan. A hamu tömege meghaladta az elem eredeti tömegét, ami feljogosította Lavoisier-t arra hivatkozni, hogy az égés során az anyag kémiai reakciója (oxidációja) megy végbe, ezért az eredeti anyag tömege megnő, ami megcáfolja a flogiszton elméletét. .

Így az oxigén felfedezésének érdeme valójában Priestley, Scheele és Lavoisier között oszlik meg.

A név eredete

Az oxigén szó (amelyet a 19. század elején „savoldatnak” is neveztek) bizonyos mértékig M. V. Lomonoszovnak köszönheti megjelenését az orosz nyelvben, aki bevezette a „sav” szót más neologizmusokkal együtt; Így az „oxigén” szó az „oxigén” (francia oxygène) kifejezés nyoma volt, amelyet A. Lavoisier javasolt (az ógörög ὀξύς - „savanyú” és γεννάω - „szülés”). "savat termelő"-nek fordítják, amely eredeti jelentéséhez kapcsolódik - "sav", amely korábban a modern nemzetközi nómenklatúra szerint oxidoknak nevezett anyagokat jelentett.

A természetben lenni

Az oxigén a leggyakoribb elem a Földön, részesedése (különböző vegyületekben, főleg szilikátokban) a szilárd földkéreg tömegének mintegy 47,4%-át teszi ki. A tengeri és édesvizek hatalmas mennyiségű kötött oxigént tartalmaznak - 88,8% (tömeg), a légkörben a szabad oxigéntartalom 20,95 térfogat% és 23,12 tömeg%. A földkéregben több mint 1500 vegyület tartalmaz oxigént.

Az oxigén számos szerves anyag része, és minden élő sejtben jelen van. Ami az atomok számát illeti az élő sejtekben, ez körülbelül 25%, a tömegrész tekintetében pedig körülbelül 65%.

Nyugta

Jelenleg az iparban az oxigént a levegőből nyerik. Az oxigén előállításának fő ipari módszere a kriogén rektifikálás. A membrántechnológia alapján működő oxigéngyárak az iparban is jól ismertek és sikeresen alkalmazzák.

A laboratóriumok iparilag előállított oxigént használnak, amelyet acélhengerekben szállítanak körülbelül 15 MPa nyomáson.

Kis mennyiségű oxigén nyerhető kálium-permanganát KMnO 4 hevítésével:

A hidrogén-peroxid H2O2 katalitikus lebontásának reakcióját mangán(IV)-oxid jelenlétében is alkalmazzák:

Oxigén nyerhető a kálium-klorát (Berthollet-só) KClO 3 katalitikus lebontásával:

Az oxigén előállítására szolgáló laboratóriumi módszerek közé tartozik a lúgok vizes oldatainak elektrolízise, ​​valamint a higany(II)-oxid lebontása (t = 100 °C-on):

A tengeralattjárókban általában nátrium-peroxid és az emberek által kilélegzett szén-dioxid reakciójával nyerik:

Fizikai tulajdonságok

A világ óceánjaiban az oldott O2-tartalom nagyobb a hideg vízben, és kevesebb a melegben.

Normál körülmények között az oxigén szín, íz és szag nélküli gáz.

1 liter tömege 1,429 g, a levegőnél kissé nehezebb. Kissé oldódik vízben (4,9 ml/100 g 0 °C-on, 2,09 ml/100 g 50 °C-on) és alkoholban (2,78 ml/100 g 25 °C-on). Jól oldódik olvadt ezüstben (22 térfogat O 2 1 térfogat Ag-ban 961 °C-on). Atomközi távolság - 0,12074 nm. Paramágneses.

Ha a gáznemű oxigént hevítjük, reverzibilis disszociációja atomokra megy végbe: 2000 °C-on - 0,03%, 2600 °C-on - 1%, 4000 °C-on - 59%, 6000 °C-on - 99,5%.

A folyékony oxigén (forráspontja –182,98 °C) halványkék folyadék.

O2 fázisdiagram

Szilárd oxigén (olvadáspont -218,35 °C) - kék kristályok. 6 kristályos fázis ismert, amelyek közül három 1 atm nyomáson létezik:

α-O 2 - 23,65 K alatti hőmérsékleten létezik; élénkkék kristályok a monoklin rendszerbe tartoznak, sejtparaméterek a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°.

β-O 2 - a 23,65-43,65 K közötti hőmérséklet-tartományban létezik; halványkék kristályok (növekvő nyomás hatására a szín rózsaszínűvé válik) romboéderes rácsos, sejtparaméterek a=4,21 Å, α=46,25°.

γ-O 2 - 43,65-54,21 K hőmérsékleten létezik; a halványkék kristályok köbös szimmetriájúak, a rácsparaméter a=6,83 Å.

Nagy nyomáson további három fázis képződik:

δ-O 2 hőmérséklet-tartomány 20-240 K és nyomás 6-8 GPa, narancssárga kristályok;

ε-O 4 nyomás 10-96 GPa, kristályszín sötétvöröstől feketéig, monoklin rendszer;

96 GPa-nál nagyobb ζ-O n nyomás, jellegzetes fémes fényű fémes állapot, alacsony hőmérsékleten szupravezető állapotba alakul át.

Kémiai tulajdonságok

Erős oxidálószer, szinte minden elemmel kölcsönhatásba lép, oxidokat képezve. Oxidációs állapot −2. Az oxidációs reakció általában a hő felszabadulásával megy végbe, és a hőmérséklet emelkedésével felgyorsul (lásd Égés). Példa szobahőmérsékleten végbemenő reakciókra:

Oxidálja azokat a vegyületeket, amelyek a maximális oxidációs állapotnál kisebb elemeket tartalmaznak:

Oxidálja a legtöbb szerves vegyületet:

Bizonyos körülmények között lehetséges egy szerves vegyület enyhe oxidációja:

Az oxigén közvetlenül (normál körülmények között, melegítéssel és/vagy katalizátorok jelenlétében) reagál minden egyszerű anyaggal, kivéve az Au-t és az inert gázokat (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); a halogénekkel való reakciók elektromos kisülés vagy ultraibolya sugárzás hatására lépnek fel. Az arany oxidjait és a nehéz inert gázokat (Xe, Rn) közvetetten nyerték. Az oxigén és más elemekkel alkotott összes kételemű vegyületben az oxigén oxidálószer szerepet játszik, kivéve a fluort tartalmazó vegyületeket.

Az oxigén peroxidokat képez, amelyekben az oxigénatom oxidációs állapota formálisan -1.

Például peroxidok keletkeznek alkálifémek oxigénben történő elégetésével:

Néhány oxid elnyeli az oxigént:

Az A. N. Bach és K. O. Engler által kidolgozott égéselmélet szerint az oxidáció két szakaszban megy végbe, közbenső peroxidvegyület képződésével. Ez az intermedier vegyület izolálható például, amikor az égő hidrogén lángját jéggel hűtjük, a vízzel együtt hidrogén-peroxid képződik:

A szuperoxidokban az oxigén formálisan −½ oxidációs állapotú, azaz két oxigénatomonként egy elektron (O − 2 ion). A peroxidok oxigénnel való reagáltatásával nyerik megemelt nyomáson és hőmérsékleten:

A kálium-K, a rubídium Rb és a cézium-Cs oxigénnel reagálva szuperoxidokat képeznek:

Az O 2 + dioxigenil-ionban az oxigén formálisan +½ oxidációs állapotú. A reakció eredménye:

Oxigén-fluoridok

Az oxigén-difluoridot, az oxigén OF 2 oxidációs állapota +2, úgy állítják elő, hogy fluort lúgos oldaton vezetnek át:

Az oxigén-monofluorid (dioxidifluorid), O 2 F 2, instabil, az oxigén oxidációs állapota +1. Fluor és oxigén keverékéből nyert izzítókisülésben –196 °C hőmérsékleten:

Fluor és oxigén keverékén egy bizonyos nyomáson és hőmérsékleten izzó kisülést vezetve magasabb oxigénfluoridok O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 és O 6 F 2 keverékeit kapjuk.

A kvantummechanikai számítások az OF 3 + trifluor-hidroxóniumion stabil létezését jósolják. Ha ez az ion valóban létezik, akkor az oxigén oxidációs állapota +4 lesz.

Az oxigén támogatja a légzési, égési és bomlási folyamatokat.

Szabad formájában az elem két allotróp módosulatban létezik: O 2 és O 3 (ózon). Pierre Curie és Marie Skłodowska-Curie 1899-ben megállapította, hogy az ionizáló sugárzás hatására az O 2 O 3 -dá alakul.

Alkalmazás

Az oxigén széles körű ipari felhasználása a 20. század közepén kezdődött, miután feltalálták a turbóexpandereket - a folyékony levegő cseppfolyósítására és leválasztására szolgáló eszközöket.

BAN BENkohászat

Az acélgyártás vagy matt feldolgozás konverteres módszere oxigén felhasználásával jár. Sok kohászati ​​egységben a tüzelőanyag hatékonyabb elégetése érdekében az égőkben levegő helyett oxigén-levegő keveréket használnak.

Fémek hegesztése és vágása

A kék hengerekben lévő oxigént széles körben használják fémek lángvágására és hegesztésére.

Rakéta üzemanyag

A folyékony oxigént, a hidrogén-peroxidot, a salétromsavat és más oxigénben gazdag vegyületeket rakétaüzemanyagként használják oxidálószerként. A folyékony oxigén és a folyékony ózon keveréke a rakéta-üzemanyag egyik legerősebb oxidálója (a hidrogén-ózon keverék fajlagos impulzusa meghaladja a hidrogén-fluor és hidrogén-oxigén-fluorid párok fajlagos impulzusát).

BAN BENgyógyszer

Az orvosi oxigént nagynyomású fém gázpalackokban (sűrített vagy cseppfolyósított gázokhoz) tárolják, amelyek különböző űrtartalmúak, 1,2-10,0 liter, nyomás alatt 15 MPa-ig (150 atm) és érzéstelenítő berendezésekben dúsítják a légúti gázkeverékeket. , légzési zavarok esetén, bronchiális asztma rohamának enyhítésére, bármilyen eredetű hipoxia megszüntetésére, dekompressziós betegségre, gyomor-bél traktus patológiáinak kezelésére oxigén koktélok formájában. Egyéni használatra speciális gumírozott tartályokat - oxigénpárnákat - töltenek meg hengerekből orvosi oxigénnel. Különböző típusú és változatú oxigéninhalátorokat használnak egy vagy két áldozat egyidejű oxigénellátására vagy oxigén-levegő keverékére a terepen vagy kórházi környezetben. Az oxigéninhalátor előnye a gázelegy kondenzátor-párásítója, amely a kilélegzett levegő nedvességét használja fel. A hengerben maradó oxigén mennyiségének literben való kiszámításához általában a hengerben lévő nyomást atmoszférában (a reduktor nyomásmérője szerint) meg kell szorozni a literben megadott hengerűrtartalommal. Például egy 2 literes hengerben a nyomásmérő 100 atm oxigénnyomást mutat. Az oxigén térfogata ebben az esetben 100 × 2 = 200 liter.

BAN BENÉlelmiszeripar

Az élelmiszeriparban az oxigént E948 élelmiszer-adalékanyagként, hajtóanyagként és csomagológázként tartják nyilván.

BAN BENvegyipar

A vegyiparban az oxigént számos szintézisben használják oxidálószerként, például szénhidrogének oxigéntartalmú vegyületekké (alkoholok, aldehidek, savak), az ammónia nitrogén-oxidokká történő oxidációja a salétromsav előállításánál. Az oxidáció során kialakuló magas hőmérséklet miatt az utóbbiakat gyakran égési üzemmódban végzik.

BAN BENmezőgazdaság

Üvegházi gazdálkodásban, oxigén koktélok készítésére, állatok súlygyarapítására, haltenyésztésben a vízi környezet oxigénnel való dúsítására.

Az oxigén biológiai szerepe

Sürgősségi oxigénellátás egy bomba óvóhelyen

A legtöbb élőlény (aerob) a levegőből lélegez be oxigént. Az oxigént széles körben használják a gyógyászatban. Szív- és érrendszeri megbetegedések esetén az anyagcsere folyamatok javítására oxigénhabot („oxigénkoktélt”) fecskendeznek a gyomorba. Az oxigén szubkután beadását trofikus fekélyek, elefántiasis, gangréna és más súlyos betegségek esetén alkalmazzák. A mesterséges ózondúsítást a levegő fertőtlenítésére és szagtalanítására, valamint az ivóvíz tisztítására használják. A 15 O radioaktív oxigénizotópot a véráramlás sebességének és a tüdő szellőzésének tanulmányozására használják.

Mérgező oxigén származékok

Egyes oxigénszármazékok (úgynevezett reaktív oxigénfajták), mint például a szingulett oxigén, hidrogén-peroxid, szuperoxid, ózon és hidroxilgyök, erősen mérgezőek. Az oxigén aktiválódása vagy részleges redukciója során keletkeznek. Szuperoxid (szuperoxid gyök), hidrogén-peroxid és hidroxilgyök képződhet emberi és állati sejtekben és szövetekben, és oxidatív stresszt okozhat.

Izotópok

Az oxigénnek három stabil izotópja van: 16 O, 17 O és 18 O, amelyek átlagos tartalma a Föld összes oxigénatomszámának 99,759%-a, 0,037%-a és 0,204%-a. Közülük a legkönnyebb, a 16 O éles túlsúlya az izotópok keverékében annak köszönhető, hogy a 16 O atom magja 8 protonból és 8 neutronból áll (egy kettős mágikus atommag töltött neutron- és protonhéjjal). És az ilyen magok, amint az az atommag szerkezetének elméletéből következik, különösen stabilak.

Ismeretesek az oxigén 12 O és 24 O közötti tömegszámú radioaktív izotópjai is.Az oxigén valamennyi radioaktív izotópja rövid felezési idejű, közülük a leghosszabb élettartamú a 15 O, felezési ideje ~120 s. A legrövidebb élettartamú 12 O izotóp felezési ideje 5,8·10-22 s.

Az óra célja:

• hozzájáruljon a tanulók ismereteinek kialakításához az oxigén természetben, iparban és laboratóriumokban történő megszerzésének módszereiről, a jelenlétének bizonyítékairól és az oxigéngyűjtés módszereiről;
• elősegíti az általános és alapvető jellemzők azonosításához szükséges készségek kialakulását; a probléma meglátásának és megoldási módok megtalálásának képessége; készségek a megszerzett ismeretek gyakorlati alkalmazására és az elvégzett tevékenységek eredményeinek értékelésére;
• folytassa a memória, a figyelem, a kreatív tevékenység fejlesztését;
• az önállóság és a csoportos munkavégzés képességének továbbfejlesztése;
• tovább alkotják a csapatot.

Idő szervezése.

Bevezető rész

- Melyik fejezetet tanulmányozzuk? (Egyszerű anyagok.)

– Milyen anyagokat nevezünk egyszerűnek? (Olyan anyagok, amelyek molekulái azonos típusú atomokból állnak.)

– Milyen csoportokba sorolhatók az egyszerű anyagok? (Fémekhez és nemfémekhez.)

Új anyagok tanulása.

Folytatjuk az egyszerű anyagokkal való ismerkedést. Ma többet megtudunk arról az anyagról, amelyről Berzelius azt mondta, hogy a földi kémia körül forog. A következő feladat elvégzésével megtudhatja, mi ez az anyag. A ... helyett illessze be az anyag elemének megfelelő szót, és írja be a füzetébe. (2. melléklet.)

1. ... a földkéreg leggyakoribb eleme.

2. Az ózon egyszerű anyag molekuláját a ...

3. A levegő 21%...

4. Az oxidok összetett anyagok, amelyek két elemből állnak, amelyek közül az egyik...

5. A víz két hidrogénatomot és egy atomot tartalmaz...

- Leírtál egy szót?

– Ki írt le pár szót?

- Milyen szó ez? (Oxigén.)

Tehát kezdjük el az oxigén egyszerű anyag tanulmányozását!

– Miért foglalkozunk ezzel a témával? Miért fontos az oxigén? (Az oxigén, a légzéshez nélkülözhetetlen anyag, a földkéreg leggyakoribb eleme, és a víz része.)

– Az egyszerű anyagokról szóló részben van egy létfontosságú feladat, ami az oxigénnel kapcsolatos. Olvasd el.

Életfeladat.

A barlangon való utazáshoz oxigénellátásra van szükség. Hogyan lehet hozzájutni utazás közben?

– Az életfeladatod alapján mondd el, mit érdemes ma tanulnod? (Hogyan jutsz oxigénhez?)

Az óra témája: „Oxigén szerzés”.

A téma tanulmányozása közben:

• tanulni fogsz

milyen anyagokat és kémiai reakciókat használnak oxigén előállítására;

tanul

írja le a megfelelő reakcióegyenleteket;

tanul

oxigént kap, és bizonyítja jelenlétét.

A ránk háruló életfeladat megoldása érdekében dolgozz csoportokban.

Az osztály öt 4 fős csoportra oszlik. Minden csoportnak megvan a maga feladata. (1. melléklet.)

– Gondosan tanulmányozza át az információkat, válaszoljon a kérdésekre, írja le a reakcióegyenleteket.

Csoportokban dolgoznak.

Majd az elkészült feladat bemutatása. A csoport egyik képviselője szóban válaszol a kérdésekre, a másik pedig felírja a reakcióegyenleteket a táblára.

- Legyen óvatos, amikor meghallgatja egymást. Az előadások előrehaladtával elkészítjük az oxigén megszerzésének sémáját.

A levegő oxigénjének felhasználásával a légzéshez csökkentjük annak mennyiségét. De a levegő tartalom állandó marad - 21%. Hogyan tartható fenn a szükséges állandó oxigéntartalom? Hogyan keletkezik oxigén a természetben?

Az 1. csoport beszéde a természetben történő oxigénszerzésről.

Reakcióegyenlet

Általános következtetés: a természetben az oxigén a növényekben a fényben zajló fotoszintézis folyamatával nyerhető.

A terv egy része kidolgozás alatt van

– Alkalmas ez a módszer életprobléma megoldására? (Nem, a fotoszintézishez fény kell.)

Az oxigén nemcsak a természetben szükséges. Az iparban fémek és egyéb szükséges anyagok előállítására használják. Ehhez nagy mennyiségben oxigénre van szükség. Az ebben az esetben alkalmazott gyártási módszereket iparinak nevezzük.

A 2. csoport beszéde az oxigéntermelésről az iparban.

Reakcióegyenlet

Általános következtetés: az iparban az oxigént levegőből és vízből nyerik.

– Miért használnak levegőt és vizet nagy mennyiségű oxigén előállításához? (a természetben a leggyakoribb oxigéntartalmú anyagok)

Kidolgozás alatt van az „Oxigéntermelés” program következő része

– Alkalmas ez a módszer életprobléma megoldására? (nem, drága berendezések, az ilyen folyamatok sok időt vesznek igénybe)

Angliában, Leeds egyik terén a tudós emlékműve áll. Jobb kezében egy lencsét tart a napsugár összegyűjtésére, bal kezében pedig higany-oxidos tégelyt tart. A fiatalember koncentrált és figyelmes, várja az élmény eredményét. Ő Joseph Priestley, angol. tudóst abban a pillanatban fogták el, amikor oxigént szereztek laboratóriumában.

Fontolja meg az oxigén előállításának laboratóriumi módszereit.

A 3. csoport beszéde a laboratóriumi oxigéntermelés néhány módszeréről.

Reakcióegyenletek

Következtetés: ezek a módszerek nem alkalmasak egy életprobléma megoldására, mert... a higanyvegyületek mérgezőek, és előfordulhat, hogy a kálium-nitrát nem áll rendelkezésre tábori körülmények között.

– Ezek a laboratóriumi módszerek nem korlátozzák az oxigéntermelést. Számos más módszer is létezik az oxigén laboratóriumi előállítására.

A 4. csoport beszéde a laboratóriumi oxigéntermelés leggyakoribb módszereiről.

Reakcióegyenletek

A MnO 2 egy katalizátor, amely felgyorsítja a kémiai reakciót, de nem fogy el.

Minden kémiai bomlási reakció.

Általános következtetés: a laboratóriumban az oxigént az oxigéntartalmú anyagok bomlási reakciói során állítják elő hevítés vagy katalizátor hatásának kitéve.

A diagram többi részét elkészítjük.

A tanulók találgatnak.

Például, ha kemping körülmények között szeretne oxigént szerezni, használhatja a kálium-permanganát bomlási reakcióját, amely mindig az elsősegély-készletben található. Használhatja a hidrogén-peroxid lebontását is, ehhez a reakcióhoz természetes katalizátorokat tartalmazó vér és nyál használható katalizátorként.

– Az oxigén bevitele után bizonyos módon össze kell gyűjteni és igazolni a jelenlétét.

Az 5. csoport előadása az oxigéngyűjtés módszereiről és jelenlétének igazolásáról.

Általános következtetés: az oxigént levegő és víz kiszorításával gyűjtik össze, az oxigén jelenlétét parázsló szilánk segítségével igazolják.

Végezze el az „Oxigéntermelés a kálium-permanganát lebontásával és jelenlétének igazolása” című laboratóriumi munkát párban.

Munka előtt ismételje meg a biztonsági szabályokat alkohollámpával végzett munka és fűtés közben.

Következtetés.

– Elérted az óra céljait?

- Hogyan jutsz oxigénhez?

A lecke konklúziója: oxigént lehet szerezni a természetben, az iparban és a laboratóriumban. Az oxigén előállításához oxigéntartalmú anyagok bomlási reakcióit alkalmazzák. A reakciók hevítéskor vagy katalizátor jelenlétében mennek végbe.

Házi feladat.

Válassza ki azt a feladatot, amelyik a legjobban tetszik.

1. számú feladat.

Mondja el barátjának, aki hiányzott az „Oxigénszerzés” leckéről, felhasználva az orosz leckéken tanult beszédstílusokkal kapcsolatos ismereteit.

2. feladat.

Készítsen beszédet egy iskolai konferenciára - Lomonoszov felolvasásokat az „Oxigén felfedezésének története” témában, felhasználva az orosz nyelvórákon szerzett beszédstílusokkal kapcsolatos ismereteket.

Ma megtudtam...
Bonyolult volt …
Most már tudok …
Rájöttem, hogy...
Sikerült..
Érdekes volt …
Meglepődtem...
Akartam …

A 17. leckében Oxigén beszerzése"tanfolyamról" Kémia bábukhoz» megtudhatja, hogyan termelődik az oxigén a laboratóriumban; Megtanuljuk, mi a katalizátor, és hogyan befolyásolják a növények az oxigéntermelést bolygónkon.

Az emberek és más élő szervezetek számára a levegőben lévő legfontosabb anyag az oxigén. Az iparban nagy mennyiségű oxigént használnak fel, ezért fontos tudni, hogyan juthat hozzá.

Egy kémiai laboratóriumban oxigént nyerhetünk bizonyos összetett anyagok felmelegítésével, amelyek oxigénatomokat tartalmaznak. Ezek az anyagok közé tartozik a KMnO 4 anyag, amely „kálium-permanganát” néven elérhető az otthoni gyógyszeres szekrényében.

Ismeri a gázok előállítására szolgáló legegyszerűbb eszközöket. Ha egy kis KMnO 4 port tesz az egyik ilyen készülékbe és felmelegíti, akkor oxigén szabadul fel (76. ábra):

Oxigén nyerhető a hidrogén-peroxid H 2 O 2 lebontásával is. Ehhez adjon egy nagyon kis mennyiségű speciális anyagot egy kémcsőbe H 2 O 2 -vel - katalizátor- és zárja le a kémcsövet gázkivezető csővel ellátott dugóval (77. ábra).

Ehhez a reakcióhoz a katalizátor egy olyan anyag, amelynek képlete MnO 2. Ebben az esetben a következő kémiai reakciók lépnek fel:

Kérjük, vegye figyelembe, hogy sem az egyenlet bal, sem jobb oldalán nincs katalizátorképlet. Képletét általában az egyenlőségjel fölé írjuk a reakcióegyenletbe. Miért kell hozzáadni katalizátort? A H 2 O 2 bomlási folyamata szobai körülmények között nagyon lassan megy végbe. Ezért hosszú időbe telik, amíg észrevehető mennyiségű oxigént nyerünk. Ez a reakció azonban drámaian felgyorsítható katalizátor hozzáadásával.

Katalizátor olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakciót, de magában nem fogyasztják el.

Éppen azért, mert a katalizátor nem fogy el a reakcióban, nem írjuk be a képletét a reakcióegyenlet egyik részébe sem.

Az oxigénszerzés másik módja a víz egyenáram hatására történő lebontása. Ezt a folyamatot ún elektrolízis víz. Az oxigént a 78. ábrán sematikusan bemutatott készülékben lehet nyerni.

Ebben az esetben a következő kémiai reakciók lépnek fel:

Oxigén a természetben

Hatalmas mennyiségű oxigén gáz van a légkörben, és feloldódik a tengerek és óceánok vizeiben. Az oxigén minden élő szervezet lélegezéséhez szükséges. Oxigén nélkül lehetetlen lenne energiát nyerni különféle tüzelőanyagok elégetésével. Évente a légköri oxigén hozzávetőleg 2%-át használják fel ezekre az igényekre.

Honnan származik az oxigén a Földről, és miért marad körülbelül állandó mennyisége az ilyen fogyasztás ellenére? Bolygónk egyetlen oxigénforrása a zöld növények, amelyek a napfény hatására a fotoszintézis során termelik. Ez egy nagyon összetett folyamat, amely több szakaszból áll. A zöld növényrészekben zajló fotoszintézis eredményeként a szén-dioxid és a víz glükóz C 6 H 12 O 6 -dá és oxigénné alakul. Teljes
A fotoszintézis folyamatában fellépő reakciók egyenlete a következőképpen ábrázolható:

Kiderült, hogy a zöld növények által termelt oxigén körülbelül egytizede (11%) szárazföldi növényekből, a fennmaradó kilenctizede (89%) pedig vízi növényekből származik.

Oxigén és nitrogén kinyerése a levegőből

A légkörben lévő hatalmas oxigéntartalékok lehetővé teszik annak beszerzését és felhasználását a különböző iparágakban. Ipari körülmények között oxigént, nitrogént és néhány más gázt (argon, neon) nyernek a levegőből.

Ehhez a levegőt először folyadékká alakítják (79. ábra) oly alacsony hőmérsékletre hűtve, hogy minden komponense aggregált folyékony halmazállapotúvá alakul.

Ezután ezt a folyadékot lassan felmelegítik, aminek eredményeként különböző hőmérsékleteken a levegőben lévő anyagok egymás után felforrnak (vagyis gázhalmazállapotba kerülnek). A különböző hőmérsékleteken kiforrandó gázok összegyűjtésével külön nyerik a nitrogént, az oxigént és más anyagokat.

Az óra rövid következtetései:

1. Laboratóriumi körülmények között az oxigént bizonyos összetett, oxigénatomokat tartalmazó anyagok bomlásával nyerik.
2. A katalizátor olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakciót anélkül, hogy elfogyna.
3. Bolygónk oxigénforrása zöld növények, amelyekben a fotoszintézis folyamata megtörténik.
4. Az iparban az oxigént a levegőből nyerik.

Remélem 17. lecke" Oxigén beszerzése"világos és informatív volt. Ha bármilyen kérdése van, írja meg őket a megjegyzésekben.

Ezt a leckét az oxigéntermelés modern módszereinek tanulmányozására szenteljük. Megtudhatja, milyen módszerekkel és milyen anyagokból nyerik az oxigént a laboratóriumban és az iparban.

Téma: Anyagok és átalakulásaik

Lecke:Oxigén beszerzése

Ipari célokra az oxigént nagy mennyiségben és a lehető legolcsóbb módon kell beszerezni. Az oxigén előállításának ezt a módszerét a Nobel-díjas Pjotr ​​Leonidovics Kapitsa javasolta. Feltalált egy készüléket a levegő cseppfolyósítására. Mint tudják, a levegő körülbelül 21 térfogatszázalék oxigént tartalmaz. Az oxigén desztillációval elválasztható a folyékony levegőtől, mert A levegőt alkotó összes anyag forráspontja eltérő. Az oxigén forráspontja -183°C, a nitrogéné -196°C. Ez azt jelenti, hogy a cseppfolyósított levegő desztillálásakor először a nitrogén forr fel és párolog el, majd az oxigén.

A laboratóriumban nincs szükség olyan nagy mennyiségben oxigénre, mint az iparban. Általában kék acélhengerekben szállítják, amelyekben nyomás alatt van. Egyes esetekben továbbra is szükséges az oxigén kémiai beszerzése. Erre a célra bomlási reakciókat alkalmaznak.

KÍSÉRLET 1. Öntsön hidrogén-peroxid oldatot egy Petri-csészébe. Szobahőmérsékleten a hidrogén-peroxid lassan bomlik (reakcióra utaló jeleket nem látunk), de ez a folyamat felgyorsítható, ha néhány szem mangán(IV)-oxidot adunk az oldathoz. A fekete-oxid szemcsék körül azonnal gázbuborékok kezdenek megjelenni. Ez oxigén. Nem számít, mennyi ideig tart a reakció, a mangán(IV)-oxid szemcséi nem oldódnak fel az oldatban. Vagyis a mangán(IV)-oxid részt vesz a reakcióban, felgyorsítja azt, de nem fogyaszt el benne.

A reakciót felgyorsító, de a reakcióban el nem fogyó anyagokat nevezzük katalizátorok.

A katalizátorok által felgyorsított reakciókat ún katalitikus.

A reakció katalizátor általi gyorsítását nevezzük katalízis.

Így a mangán (IV)-oxid katalizátorként szolgál a hidrogén-peroxid bomlási reakciójában. A reakcióegyenletben a katalizátor képletét az egyenlőségjel fölé írjuk. Írjuk fel a reakció egyenletét. A hidrogén-peroxid lebomlása során oxigén szabadul fel és víz képződik. Az oxigén felszabadulását az oldatból egy felfelé mutató nyíl mutatja:

2. Digitális oktatási források egységes gyűjteménye ().

3. A „Chemistry and Life” folyóirat elektronikus változata ().

Házi feladat

Val vel. 66-67 2 – 5. szám a kémia munkafüzetből: 8. osztály: P.A. tankönyvéhez. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. 8. évfolyam” / O.V. Ushakova, P.I. Beszpalov, P.A. Orzsekovszkij; alatt. szerk. prof. P.A. Orzhekovszkij - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.