Хүчилтөрөгч– шинж чанарыг нь дараагийн хэдэн догол мөрөнд авч үзэх химийн элемент. Химийн элементүүдийн үечилсэн хүснэгтийг Д.И. Менделеев. Хүчилтөрөгчийн элемент нь үндсэн дэд бүлэг болох VI бүлгийн 2-р үе шатанд байрладаг.
Мөн хүчилтөрөгчийн харьцангуй атомын масс 16 байна гэж заасан.
Үелэх систем дэх хүчилтөрөгчийн серийн дугаараар та түүний атомд агуулагдах электронуудын тоо, хүчилтөрөгчийн атомын цөмийн цэнэг, протоны тоог хялбархан тодорхойлж чадна.
Ихэнх нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн валент нь II байна. Хүчилтөрөгчийн атом нь хоёр электрон авч ион болж чаддаг. O0 + 2ē = O−2.
Хүчилтөрөгч нь манай гараг дээрх хамгийн түгээмэл элемент гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хүчилтөрөгч нь усны нэг хэсэг юм. Далайн болон цэнгэг ус нь массын 89% хүчилтөрөгчөөс бүрддэг. Хүчилтөрөгч нь олон эрдэс, чулуулагт байдаг. Дэлхийн царцдас дахь хүчилтөрөгчийн массын эзлэх хувь ойролцоогоор 47% байна. Агаар нь жингийн 23% орчим хүчилтөрөгч агуулдаг.
Хүчилтөрөгчийн физик шинж чанар
Хүчилтөрөгчийн хоёр атом харилцан үйлчлэхэд энгийн хүчилтөрөгч O2 бодисын тогтвортой молекул үүсдэг. Элементийн нэгэн адил энэхүү энгийн бодисыг хүчилтөрөгч гэж нэрлэдэг. Хүчилтөрөгчийг элемент, хүчилтөрөгчийг энгийн бодис гэж бүү андуур!
Хүчилтөрөгчийн физик шинж чанарын дагуу– өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий. Усанд бараг уусдаггүй (өрөөний температур ба хэвийн атмосферийн даралттай үед хүчилтөрөгчийн уусах чадвар нь нэг литр усанд 8 мг орчим байдаг).
Хүчилтөрөгч нь усанд уусдаг - 31 мл хүчилтөрөгч (жингийн 0.004%) 20 ° C-ийн температурт 1 литр усанд уусдаг. Гэсэн хэдий ч энэ хэмжээ нь усан санд амьдардаг загасыг амьсгалахад хангалттай юм. Хүчилтөрөгчийн хий агаараас арай хүнд: 0°С температуртай, хэвийн даралттай 1 литр агаар 1.29 г, 1 литр хүчилтөрөгч 1.43 г жинтэй.
Хүчтэй хөргөхөд хүчилтөрөгч нь сонирхолтой шинж чанарыг харуулдаг. Тиймээс, температурт -183°Схүчилтөрөгч нь тунгалаг, хөдөлгөөнт, цайвар цэнхэр шингэн болж өтгөрдөг.
Хэрэв шингэн хүчилтөрөгчийг бүр илүү хөргөх юм бол температурт -218°СХүчилтөрөгч нь цэнхэр талст болж "хөлдөдөг". Хэрэв температур аажмаар нэмэгдвэл дараа нь –218°С,хатуу хүчилтөрөгч хайлж эхлэх ба хэзээ -183°С- буцалгана. Иймээс бодисын буцалгах ба конденсацын цэгүүд, түүнчлэн хөлдөх, хайлах цэгүүд ижил байна.
Шингэн хүчилтөрөгчийг хадгалах, тээвэрлэхэд Dewar колбо гэж нэрлэгддэг колбонд ашигладаг.. Дьюарын колбо нь температур нь удаан хугацаанд тогтмол байх ёстой шингэнийг хадгалах, тээвэрлэхэд ашиглагддаг. Дьюарын колбыг зохион бүтээгч, Шотландын физикч, химич Жеймс Дьюарын нэрээр нэрлэсэн.
Хамгийн энгийн Дьюар сав бол гэр ахуйн халуун ус юм.Савны бүтэц нь маш энгийн: энэ нь том колбонд байрлуулсан колбо юм. Колбоны хоорондох битүүмжилсэн зайнаас агаарыг шахаж гаргадаг. Колбоны хананы хооронд агаар байхгүй тул дотоод колбонд асгасан шингэн удаан хугацаанд хөргөж, халдаггүй.
Хүчилтөрөгч нь парамагнит бодис бөгөөд шингэн ба хатуу төлөвт соронзонд татагддаг.
Байгальд хүчилтөрөгчийн атомуудаас бүрдэх өөр нэг энгийн бодис байдаг. Энэ бол озон юм. Озоны химийн томъёо нь O3 юм.Озон нь хүчилтөрөгчтэй адил хэвийн нөхцөлд хий юм. Аянга цохих үед агаар мандалд озон үүсдэг. Аадар борооны дараах шинэлэг байдлын өвөрмөц үнэр нь озоны үнэр юм.
Хэрэв озоныг лабораторид авч, их хэмжээгээр цуглуулсан бол өндөр концентрацитай озон нь хурц, тааламжгүй үнэртэй болно. Озоныг тусгай төхөөрөмж ашиглан лабораторид авдаг. озонжуулагч. Озонатор- хүчилтөрөгчийн гүйдэл нийлүүлж, цахилгаан цэнэг үүсгэдэг шилэн хоолой. Цахилгаан гүйдэл нь хүчилтөрөгчийг озон болгон хувиргадаг.
Өнгөгүй хүчилтөрөгчөөс ялгаатай нь озон нь цэнхэр хий юм. Усанд озоны уусах чадвар нь 1 литр ус тутамд 0.5 литр хий бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчөөс хамаагүй их юм. Энэ шинж чанарыг харгалзан үзвэл озон нь эмгэг төрүүлэгч бичил биетүүдэд хортой нөлөө үзүүлдэг тул ундны усыг халдваргүйжүүлэхэд ашигладаг.
Бага температурт озон нь хүчилтөрөгчтэй адилхан ажилладаг.-112°С-ийн температурт нил ягаан шингэн болж өтгөрөх ба -197°С-ийн температурт хар ягаан, бараг хар талст хэлбэрээр талсждаг.
Тиймээс нэг химийн элементийн атомууд өөр өөр энгийн бодис үүсгэж болно гэж бид дүгнэж болно.
Хэд хэдэн энгийн бодис хэлбэрээр химийн элемент оршин тогтнох үзэгдлийг нэрлэдэг аллотропи.
Ижил элементээс үүссэн энгийн бодисыг нэрлэдэг аллотропик өөрчлөлтүүд
гэсэн үг, хүчилтөрөгч ба озон нь хүчилтөрөгчийн химийн элементийн аллотропик өөрчлөлтүүд юм.Хэт бага температурт шингэн эсвэл хатуу төлөвт хүчилтөрөгч нь O4 ба O8 молекул хэлбэрээр оршин тогтнох боломжтой гэсэн нотолгоо байдаг.
Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн эргэлт
Агаар мандалд хүчилтөрөгчийн хэмжээ тогтмол байдаг. Үүний үр дүнд хэрэглэсэн хүчилтөрөгч нь шинэ хүчилтөрөгчөөр байнга нөхөгдөж байдаг.
Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн хамгийн чухал эх үүсвэр нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус юм. Хүчилтөрөгч нь урвалын схемийн дагуу ургамалд тохиолддог фотосинтезийн үйл явцын үр дүнд агаар мандалд ордог.
CO2 + H2O → C6H12O6 + O2.
Хүчилтөрөгч нь дэлхийн агаар мандлын дээд давхаргад ч үүсч болно: нарны цацрагийн нөлөөнөөс болж усны уур хэсэгчлэн задарч хүчилтөрөгч үүсгэдэг.
Хүчилтөрөгчийг амьсгалах, түлш шатаах, амьд организмын янз бүрийн бодисыг исэлдүүлэх, байгальд байдаг органик бус бодисыг исэлдүүлэх үед хэрэглэдэг. Ган хайлуулах гэх мэт технологийн процесст их хэмжээний хүчилтөрөгч зарцуулдаг.
Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн эргэлтийг диаграмаар дүрсэлж болно.
- Хүчилтөрөгч– VI бүлгийн элемент, үндсэн дэд бүлэг, үечилсэн системийн 2-р үе Д.И. Менделеев
- Хүчилтөрөгчийн элемент нь байгальд хоёр аллотроп өөрчлөлтийг үүсгэдэг. хүчилтөрөгч O2 ба озон O3
- Хэд хэдэн энгийн бодис хэлбэрээр химийн элемент оршин тогтнох үзэгдлийг аллотропи гэж нэрлэдэг.
- Энгийн бодисыг аллотроп өөрчлөлт гэж нэрлэдэг
- Хүчилтөрөгч болон озон нь өөр өөр физик шинж чанартай байдаг
- Хүчилтөрөгч– өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй, усанд бараг уусдаггүй хий, -183°С-ийн температурт цайвар цэнхэр шингэн болж өтгөрдөг. -218°С-ийн температурт цэнхэр талст хэлбэрээр талсждаг
- Озон– хурц эвгүй үнэртэй цэнхэр хий. Усанд сайн уусгацгаая. –112°С-ийн температурт нил ягаан шингэн болж өтгөрч, –197°С-ийн температурт хар ягаан, бараг хар талст хэлбэрээр талсждаг.
- Шингэн хүчилтөрөгч, озон болон бусад хий нь Дьюарын колбонд хадгалагддаг
Төлөвлөгөө:
Нээлтийн түүх
Нэрийн гарал үүсэл
Байгальд байх
Баримт
Физик шинж чанар
Химийн шинж чанар
Өргөдөл
10. Изотопууд
Хүчилтөрөгч
Хүчилтөрөгч- 16-р бүлгийн элемент (хуучирсан ангиллын дагуу - VI бүлгийн үндсэн дэд бүлэг), Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үечилсэн системийн хоёр дахь үе, атомын дугаар 8. О (лат. Oxygenium) тэмдгээр тэмдэглэгдсэн. . Хүчилтөрөгч нь химийн идэвхтэй металл биш бөгөөд халькогений бүлгийн хамгийн хөнгөн элемент юм. Энгийн бодис хүчилтөрөгч(CAS дугаар: 7782-44-7) хэвийн нөхцөлд өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий бөгөөд молекул нь хүчилтөрөгчийн хоёр атомаас бүрддэг (томьёо O 2) тул үүнийг диоксиген гэж бас нэрлэдэг.Шингэн хүчилтөрөгч нь гэрэлтэй байдаг. цэнхэр өнгө, хатуу талстууд нь цайвар цэнхэр өнгөтэй.
Хүчилтөрөгчийн бусад аллотропик хэлбэрүүд байдаг, жишээлбэл, озон (CAS дугаар: 10028-15-6) - ердийн нөхцөлд, молекул нь гурван хүчилтөрөгчийн атомаас бүрдэх өвөрмөц үнэртэй цэнхэр хий (томьёо O 3).
Нээлтийн түүх
Хүчилтөрөгчийг Английн химич Жозеф Пристли 1774 оны 8-р сарын 1-нд битүүмжилсэн саванд мөнгөн усны ислийг задлах замаар нээсэн гэж албан ёсоор үздэг (Пристли хүчирхэг линз ашиглан нарны гэрлийг энэ нэгдэл рүү чиглүүлсэн).
Гэсэн хэдий ч Пристли эхэндээ шинэ энгийн бодис нээснээ ойлгоогүй бөгөөд тэрээр агаарын бүрэлдхүүн хэсгүүдийн нэгийг тусгаарласан гэж итгэсэн (мөн энэ хийг "дефлогжуулсан агаар" гэж нэрлэдэг). Пристли Францын нэрт химич Антуан Лавуазьед нээлтээ тайлагнасан. 1775 онд А.Лавуазье хүчилтөрөгч нь агаар, хүчлийн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд олон бодист агуулагддаг болохыг тогтоожээ.
Хэдэн жилийн өмнө (1771 онд) хүчилтөрөгчийг Шведийн химич Карл Шееле гаргаж авсан. Тэрээр хужирыг хүхрийн хүчлээр шохойж, улмаар үүссэн азотын ислийг задалсан. Шееле энэ хийг "галын агаар" гэж нэрлээд 1777 онд хэвлэгдсэн номондоо нээлтээ дүрсэлсэн байдаг (Яг уг ном нь Пристли нээлтээ зарласнаас хойш хэвлэгдсэн тул хүчилтөрөгчийг нээсэн гэж үздэг). Шееле мөн өөрийн туршлагыг Лавуазьерт тайлагнасан.
Хүчилтөрөгчийг нээхэд хувь нэмэр оруулсан чухал алхам бол Францын химич Пьер Байен мөнгөн усны исэлдэлт, түүний ислийн задралын талаархи бүтээлүүдийг хэвлүүлсэн ажил байв.
Эцэст нь А.Лавуазье Пристли, Шееле нарын мэдээллийг ашиглан үүссэн хийн мөн чанарыг олж мэдэв. Үүний ачаар тухайн үед ноёрхож, химийн хөгжилд саад учруулж байсан флогистоны онол нуран унасан тул түүний ажил асар их ач холбогдолтой байв. Лавуазье янз бүрийн бодисыг шатаах туршилт хийж, флогистоны онолыг үгүйсгэж, шатсан элементүүдийн жингийн үр дүнг нийтлэв. Үнсний жин нь элементийн анхны жингээс давсан бөгөөд энэ нь Лавуазьет шаталтын явцад бодисын химийн урвал (исэлдэлт) үүсдэг тул анхны бодисын масс нэмэгдэж байгаа нь флогистоны онолыг үгүйсгэж байна. .
Тиймээс хүчилтөрөгчийг нээсэн гавьяаг Пристли, Шееле, Лавуазье нар хуваалцдаг.
Нэрийн гарал үүсэл
Хүчилтөрөгч (19-р зууны эхэн үед "хүчиллэг уусмал" гэж нэрлэдэг) гэдэг үг нь орос хэл дээр "хүчил" гэдэг үгийг бусад неологизмуудын хамт нэвтрүүлсэн М.В.Ломоносовоос тодорхой хэмжээгээр өртэй; Тиймээс "хүчилтөрөгч" гэдэг үг нь эргээд А.Лавуазье (эртний Грекээс ὀξύς - "исгэлэн" ба γεννάω - "төрөх") гэсэн "хүчилтөрөгч" (Францын oxygène) гэсэн нэр томъёоны ул мөр байв. "хүчил үүсгэх" гэж орчуулагдсан бөгөөд энэ нь анхны утга нь болох "хүчил" гэсэн утгатай холбоотой бөгөөд энэ нь өмнө нь орчин үеийн олон улсын нэр томъёоны дагуу исэл гэж нэрлэгддэг бодисуудыг илэрхийлдэг байв.
Байгальд байх
Хүчилтөрөгч нь дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элемент бөгөөд түүний эзлэх хувь (янз бүрийн нэгдлүүд, голчлон силикатууд) нь дэлхийн хатуу царцдасын массын 47.4 орчим хувийг эзэлдэг. Далайн болон цэнгэг ус нь асар их хэмжээний хүчилтөрөгч агуулдаг - 88.8% (массаар), агаар мандалд чөлөөт хүчилтөрөгчийн агууламж эзэлхүүний 20.95%, массын 23.12% байдаг. Дэлхийн царцдас дахь 1500 гаруй нэгдэл нь хүчилтөрөгч агуулдаг.
Хүчилтөрөгч нь олон органик бодисын нэг хэсэг бөгөөд бүх амьд эсэд байдаг. Амьд эсийн атомын тооны хувьд энэ нь ойролцоогоор 25%, массын хувьд 65% орчим байна.
Баримт
Одоогийн байдлаар үйлдвэрлэлд хүчилтөрөгчийг агаараас гаргаж авдаг. Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн гол арга бол криоген аргаар нөхөн сэргээх арга юм. Мембран технологид суурилсан хүчилтөрөгчийн үйлдвэрүүд нь бас алдартай бөгөөд үйлдвэрлэлд амжилттай хэрэглэгдэж байна.
Лабораториудад ган цилиндрт 15 МПа даралтын дор нийлүүлдэг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэсэн хүчилтөрөгч ашигладаг.
Калийн перманганат KMnO 4-ийг халаах замаар бага хэмжээний хүчилтөрөгч авч болно.
Манганы (IV) оксидын дэргэд устөрөгчийн хэт исэл H2O2-ийн каталитик задралын урвалыг мөн ашигладаг.
Хүчилтөрөгчийг калийн хлорат (Бертолле давс) KClO 3-ийн катализаторын задралаар олж авч болно.
Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх лабораторийн аргад шүлтийн усан уусмалын электролиз, мөнгөн усны (II) оксидын задрал (t = 100 ° C) орно.
Шумбагч онгоцонд үүнийг ихэвчлэн натрийн хэт исэл ба нүүрстөрөгчийн давхар ислийн урвалаар олж авдаг.
Физик шинж чанар
Дэлхийн далайд ууссан O2-ийн агууламж хүйтэн усанд их, бүлээн усанд бага байдаг.
Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгө, амт, үнэргүй хий юм.
Үүний 1 литр нь 1.429 г масстай.Агаараас арай хүнд. Усанд бага зэрэг уусдаг (0 ° C-д 4.9 мл / 100 г, 50 ° C-д 2.09 мл / 100 г), спирт (2.78 мл / 100 г 25 ° C). Энэ нь хайлсан мөнгөнд сайн уусдаг (961 ° C-д 1 эзэлхүүнтэй Ag-д 22 боть O 2). Атом хоорондын зай - 0.12074 нм. Парамагнит шинж чанартай.
Хийн хүчилтөрөгчийг халаахад түүний атом руу буцах диссоциаци явагдана: 2000 ° C - 0.03%, 2600 ° C - 1%, 4000 ° C - 59%, 6000 ° C - 99.5%.
Шингэн хүчилтөрөгч (буцлах цэг -182.98 ° C) нь цайвар цэнхэр шингэн юм.
O2 фазын диаграм
Хатуу хүчилтөрөгч (хайлах цэг -218.35 ° C) - цэнхэр талстууд. Мэдэгдэж байгаа 6 талст фаз байдаг бөгөөд тэдгээрийн гурав нь 1 атм даралттай байдаг.
α-O 2 - 23.65 К-ээс доош температурт байдаг; тод хөх өнгийн талстууд нь моноклиник системд хамаарах бөгөөд эсийн параметрүүд a=5.403 Å, b=3.429 Å, c=5.086 Å; β=132.53°.
β-O 2 - 23.65-аас 43.65 К-ийн температурын мужид байдаг; Цайвар цэнхэр талстууд (даралт нэмэгдэх тусам өнгө нь ягаан болж хувирдаг) ромбоэд хэлбэртэй тортой, эсийн параметрүүд a=4.21 Å, α=46.25° байна.
γ-O 2 - 43.65-аас 54.21 К хүртэл температурт байдаг; цайвар цэнхэр талстууд нь куб тэгш хэмтэй, торны параметр a=6.83 Å.
Өндөр даралтын үед өөр гурван үе шат үүсдэг.
δ-O 2 температурын хүрээ 20-240 К ба даралт 6-8 ГПа, улбар шар өнгийн талстууд;
ε-O 4 даралт 10-аас 96 ГПа, болор өнгө нь хар улаанаас хар хүртэл, моноклиник систем;
ζ-O n даралт 96 ГПа-аас их бол металлын өвөрмөц гялбаатай металл төлөв, бага температурт хэт дамжуулагч төлөвт шилждэг.
Химийн шинж чанар
Хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд энэ нь бараг бүх элементүүдтэй харилцан үйлчилж, исэл үүсгэдэг. Исэлдэлтийн төлөв −2. Дүрмээр бол исэлдэлтийн урвал нь дулаан ялгарах замаар үргэлжилж, температур нэмэгдэх тусам хурдасдаг (шаталтыг үзнэ үү). Өрөөний температурт тохиолддог урвалын жишээ:
Исэлдэлтийн дээд хэмжээнээс бага элемент агуулсан нэгдлүүдийг исэлдүүлнэ.
Ихэнх органик нэгдлүүдийг исэлдүүлдэг:
Тодорхой нөхцөлд органик нэгдлүүдийн бага зэргийн исэлдэлтийг хийх боломжтой.
Хүчилтөрөгч нь Au ба инертийн хий (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)-аас бусад бүх энгийн бодисуудтай шууд (хэвийн нөхцөлд халаах ба/эсвэл катализаторын дэргэд) урвалд ордог; галогентэй урвал нь цахилгаан гүйдэл эсвэл хэт ягаан туяаны нөлөөн дор явагддаг. Алтны исэл ба хүнд инертийн хийнүүдийг (Xe, Rn) шууд бус аргаар олж авсан. Хүчилтөрөгчийн бусад элементүүдтэй бүх хоёр элементийн нэгдлүүдэд хүчилтөрөгч нь фтортой нэгдлээс бусад исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв нь албан ёсоор -1-тэй тэнцүү хэт исэл үүсгэдэг.
Жишээлбэл, хүчилтөрөгч дэх шүлтлэг металлыг шатаах замаар хэт исэл үүсдэг.
Зарим исэл нь хүчилтөрөгчийг шингээдэг:
А.Н.Бах, К.О.Энглер нарын боловсруулсан шаталтын онолын дагуу исэлдэлт нь завсрын хэт ислийн нэгдэл үүсэх замаар хоёр үе шаттайгаар явагддаг. Энэ завсрын нэгдлийг тусгаарлаж болно, жишээлбэл, шатаж буй устөрөгчийн дөлийг мөсөөр хөргөхөд устөрөгчийн хэт исэл устай хамт үүсдэг.
Супероксидын хувьд хүчилтөрөгч албан ёсоор -½ исэлдэлтийн төлөвтэй, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчийн хоёр атомд нэг электрон (O - 2 ион) байдаг. Өндөр даралт, температурт хэт ислийг хүчилтөрөгчтэй урвалд оруулснаар олж авна.
Кали К, рубидиум Rb, цезий Cs нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж супероксид үүсгэдэг.
Диоксигенил ион O 2 +-д хүчилтөрөгч албан ёсоор +½ исэлдэлтийн төлөвтэй байна. Урвалын үр дүнд олж авсан:
Хүчилтөрөгчийн фторидууд
Хүчилтөрөгчийн OF 2 исэлдэлтийн төлөв +2 хүчилтөрөгчийн дифторид нь фторыг шүлтийн уусмалаар дамжуулж бэлтгэдэг.
Хүчилтөрөгчийн монофторид (диоксидифторид), O 2 F 2 нь тогтворгүй, хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв +1 байна. -196 °C температурт фтор ба хүчилтөрөгчийн хольцоос гаргаж авсан:
Тодорхой даралт, температурт фтор ба хүчилтөрөгчийн хольцоор гэрэлтэх ялгадасыг дамжуулснаар илүү өндөр хүчилтөрөгчийн фторидын O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 ба O 6 F 2 хольцыг олж авна.
Квантын механик тооцоолол нь OF 3+ triflorohydroxonium ионы тогтвортой оршихуйг урьдчилан таамаглаж байна. Хэрэв энэ ион үнэхээр байгаа бол хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн түвшин +4-тэй тэнцүү байх болно.
Хүчилтөрөгч нь амьсгалах, шатах, задрах үйл явцыг дэмждэг.
Чөлөөт хэлбэрээр элемент нь хоёр аллотроп өөрчлөлттэй байдаг: O 2 ба O 3 (озон). Пьер Кюри, Мари Склодовска-Кюри нар 1899 онд үүсгэн байгуулсанчлан ионжуулагч цацрагийн нөлөөн дор O 2 нь O 3 болж хувирдаг.
Өргөдөл
Хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэлийн өргөн хэрэглээ нь 20-р зууны дунд үеэс турбоэкспандерууд - шингэн агаарыг шингэрүүлэх, салгах төхөөрөмжийг зохион бүтээсний дараа эхэлсэн.
INметаллурги
Ган үйлдвэрлэх эсвэл царцсан боловсруулалтын хөрвүүлэгч арга нь хүчилтөрөгч ашиглах явдал юм. Олон металлургийн нэгжүүдэд түлшийг илүү үр дүнтэй шатаахын тулд шатаагч дахь агаарын оронд хүчилтөрөгч-агаарын хольцыг ашигладаг.
Металл гагнах, зүсэх
Цэнхэр цилиндрт агуулагдах хүчилтөрөгчийг дөл хайчлах, металл гагнах зэрэгт өргөн ашигладаг.
Пуужингийн түлш
Шингэн хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл, азотын хүчил болон бусад хүчилтөрөгчөөр баялаг нэгдлүүдийг пуужингийн түлшний исэлдүүлэгч болгон ашигладаг. Шингэн хүчилтөрөгч ба шингэн озоны холимог нь пуужингийн түлшний хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгчдийн нэг юм (устөрөгч-озоны хольцын өвөрмөц импульс нь устөрөгч-фтор ба устөрөгч-хүчилтөрөгчийн фторын хосын хувийн импульсээс давсан).
INэм
Эмнэлгийн хүчилтөрөгчийг 15 МПа (150 атм) хүртэл даралттай 1.2-10.0 литрийн багтаамжтай, янз бүрийн багтаамжтай, өндөр даралттай металл хийн цилиндрт (шахсан эсвэл шингэрүүлсэн хийн хувьд) хадгалдаг бөгөөд мэдээ алдуулалтын төхөөрөмжид амьсгалын замын хийн хольцыг баяжуулахад ашигладаг. , амьсгалын замын эмгэгийн үед гуурсан хоолойн багтраа өвчний дайралтыг арилгах, аливаа гарал үүслийн гипоксиг арилгах, даралт бууруулах өвчин, ходоод гэдэсний замын эмгэгийг хүчилтөрөгчийн коктейль хэлбэрээр эмчлэх. Хувь хүний хэрэглээнд зориулж тусгай резинэн савнууд - хүчилтөрөгчийн дэрнүүд нь цилиндрээс эмнэлгийн хүчилтөрөгчөөр дүүрдэг. Төрөл бүрийн загвар, өөрчлөлттэй хүчилтөрөгчийн ингаляторыг хээрийн болон эмнэлгийн нөхцөлд нэг эсвэл хоёр хохирогчийг хүчилтөрөгч эсвэл хүчилтөрөгч-агаарын хольцоор нэгэн зэрэг нийлүүлэхэд ашигладаг. Хүчилтөрөгчийн ингаляторын давуу тал нь амьсгалсан агаарын чийгийг ашигладаг хийн хольцын конденсатор-чийгшүүлэгчтэй байх явдал юм. Цилиндр дэх үлдсэн хүчилтөрөгчийн хэмжээг литрээр тооцоолохын тулд цилиндр дэх атмосфер дахь даралтыг (багасгагчийн даралт хэмжигчээр) ихэвчлэн цилиндрийн багтаамжаар литрээр үржүүлдэг. Жишээлбэл, 2 литрийн багтаамжтай цилиндрт даралт хэмжигч нь 100 атм хүчилтөрөгчийн даралтыг харуулдаг. Энэ тохиолдолд хүчилтөрөгчийн хэмжээ 100 × 2 = 200 литр байна.
INХүнсний үйлдвэр
Хүнсний үйлдвэрт хүчилтөрөгч нь E948 хүнсний нэмэлт, түлш болон савлагааны хий хэлбэрээр бүртгэгдсэн.
INхимийн үйлдвэр
Химийн үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч бодис болгон олон тооны синтез, жишээлбэл, нүүрсустөрөгчийг хүчилтөрөгч агуулсан нэгдлүүд (архи, альдегид, хүчил), аммиакийг азотын исэл болгон исэлдүүлэх, азотын хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Исэлдэлтийн явцад үүсдэг өндөр температурын улмаас сүүлийнх нь ихэвчлэн шаталтын горимд явагддаг.
INхөдөө аж ахуй
Хүлэмжийн аж ахуйд хүчилтөрөгчийн коктейль хийх, амьтны жин нэмэх, загасны аж ахуйд усан орчныг хүчилтөрөгчөөр баяжуулах.
Хүчилтөрөгчийн биологийн үүрэг
Бөмбөг хамгаалах байранд яаралтай хүчилтөрөгчийн хангамж
Ихэнх амьд биетүүд (аэробууд) агаараас хүчилтөрөгчөөр амьсгалдаг. Хүчилтөрөгчийг анагаах ухаанд өргөн хэрэглэдэг. Зүрх судасны эмгэгийн үед бодисын солилцооны үйл явцыг сайжруулахын тулд ходоодонд хүчилтөрөгчийн хөөс ("хүчилтөрөгчийн коктейль") тарьдаг. Арьсан доорх хүчилтөрөгчийг трофик шарх, заан, гангрена болон бусад ноцтой өвчний үед хэрэглэдэг. Хиймэл озон баяжуулалтыг агаарыг ариутгах, үнэргүйжүүлэх, ундны усыг цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Цацраг идэвхт хүчилтөрөгчийн изотоп 15 O нь цусны урсгалын хурд, уушигны агааржуулалтыг судлахад ашиглагддаг.
Хорт хүчилтөрөгчийн деривативууд
Нэг хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл, хэт исэл, озон, гидроксил радикал зэрэг хүчилтөрөгчийн зарим деривативууд (реактив хүчилтөрөгч гэж нэрлэгддэг) нь маш хортой байдаг. Эдгээр нь хүчилтөрөгчийг идэвхжүүлэх эсвэл хэсэгчлэн багасгах явцад үүсдэг. Супероксид (супероксидын радикал), устөрөгчийн хэт исэл, гидроксил радикалууд нь хүн, амьтны эс, эд эсэд үүсч, исэлдэлтийн стресс үүсгэдэг.
Изотопууд
Хүчилтөрөгч нь гурван тогтвортой изотоптой: 16 O, 17 O, 18 O, тэдгээрийн дундаж агууламж нь дэлхий дээрх нийт хүчилтөрөгчийн атомын 99.759%, 0.037%, 0.204% байна. Изотопуудын холимогт тэдгээрийн хамгийн хөнгөн нь болох 16 O эрс давамгайлж байгаа нь 16 O атомын цөм нь 8 протон, 8 нейтроноос (нейтрон ба протоны бүрхүүлээр дүүрсэн давхар шидэт цөм) бүрддэгтэй холбоотой юм. Атомын цөмийн бүтцийн онолын дагуу ийм цөм нь ялангуяа тогтвортой байдаг.
Хүчилтөрөгчийн цацраг идэвхт изотопууд нь 12 O-оос 24 O хүртэл масстай байдаг.Бүх хүчилтөрөгчийн цацраг идэвхт изотопууд нь хагас задралын хугацаа багатай, хамгийн урт нь 15 O, хагас задралын хугацаа ~120 сек. Хамгийн богино настай 12 O изотопын хагас задралын хугацаа 5.8·10−22 сек байна.
Манай гаригийн хамгийн чухал элементүүдийн нэг бол хүчилтөрөгч юм. Энэ бодисын химийн шинж чанар нь түүнийг биологийн процесст оролцох боломжийг олгодог бөгөөд түүний идэвхжил нэмэгдсэн нь хүчилтөрөгчийг бүх мэдэгдэж буй химийн урвалын чухал оролцогч болгодог. Чөлөөт төлөвт энэ бодис агаар мандалд байдаг. Хүчилтөрөгч нь холбогдох төлөвт янз бүрийн амьд организмыг бүрдүүлдэг эрдэс, чулуулаг, нарийн төвөгтэй бодисын нэг хэсэг юм. Дэлхий дээрх хүчилтөрөгчийн нийт хэмжээ манай гаригийн нийт массын 47% -ийг эзэлдэг.
Хүчилтөрөгчийн тэмдэглэгээ
Тогтмол хүснэгтэд хүчилтөрөгч нь энэ хүснэгтийн найм дахь эсийг эзэлдэг. Олон улсын нэр нь oxigenium юм. Химийн тэмдэглэгээнд энэ нь Латин "O" үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Атомын хүчилтөрөгч нь байгальд байдаггүй бөгөөд түүний хэсгүүд нь хосолсон хийн молекулуудыг үүсгэдэг бөгөөд молекул жин нь 32 г / моль юм.
Агаар ба хүчилтөрөгч
Агаар бол дэлхий дээр түгээмэл байдаг хэд хэдэн хийн холимог юм. Агаарын масс дахь азотын дийлэнх нь эзлэхүүний 78.2%, массын 75.5% байдаг. Хүчилтөрөгч нь эзэлхүүнээрээ хоёрдугаарт ордог - 20.9%, массын хувьд - 23.2%. Гурав дахь байр нь язгуурт хий юм. Үлдсэн хольцууд - нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур, тоос шороо гэх мэт нь нийт агаарын массын зөвхөн нэг хувийг эзэлдэг.
Байгалийн хүчилтөрөгчийн нийт масс нь гурван изотопын холимог юм - 16 O, 17 O, 18 O. Хүчилтөрөгчийн нийт масс дахь эдгээр изотопуудын эзлэх хувь нь тус тус 99.76%, 0.04%, 0.2% байна.
Хүчилтөрөгчийн физик, химийн шинж чанар
Хэвийн нөхцөлд нэг литр агаар 1.293 гр жинтэй байдаг.Температур -140⁰C хүртэл буурахад агаар өнгөгүй тунгалаг шингэн болж хувирдаг. Буцлах температур бага ч гэсэн агаарыг өрөөний температурт ч шингэн төлөвт байлгах боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд шингэнийг Dewar гэж нэрлэгддэг колбонд хийх ёстой. Шингэн хүчилтөрөгч рүү дүрэх нь объектын хэвийн шинж чанарыг эрс өөрчилдөг.
Хүчилтөрөгч усанд уусдаг, гэхдээ бага хэмжээгээр - далайн ус нь 3-5% хүчилтөрөгч агуулдаг. Гэсэн хэдий ч ийм бага хэмжээний хий нь загас, нялцгай биет, далайн янз бүрийн организмууд оршин тогтнох шалтгаан болж, өөрсдийн амьдралыг дэмжих үйл явцыг хангахын тулд уснаас хүчилтөрөгч авдаг.
Хүчилтөрөгчийн атомын бүтэц
Хүчилтөрөгчийн тайлбарласан шинж чанарыг юуны түрүүнд энэ элементийн дотоод бүтцээр тайлбарладаг.
Хүчилтөрөгч нь үелэх системийн зургаа дахь бүлгийн элементүүдийн үндсэн дэд бүлэгт багтдаг. Элементийн гаднах электрон үүл нь зургаан электрон агуулдаг ба тэдгээрийн дөрөв нь p орбитал эзэлдэг ба үлдсэн хоёр нь s тойрог замд байрладаг. Энэхүү дотоод бүтэц нь электрон холбоог таслахад чиглэсэн их хэмжээний эрчим хүчний зарцуулалтыг үүсгэдэг - хүчилтөрөгчийн атом зургаан тойрог замаас татгалзсанаас хоёр дутуу электроныг гаднах тойрог замд зээлэх нь илүү хялбар байдаг. Тиймээс ихэнх тохиолдолд хүчилтөрөгчийн ковалент нь хоёр байдаг. Хоёр чөлөөт электроны ачаар хүчилтөрөгч нь хоёр атомт молекулыг амархан үүсгэдэг бөгөөд энэ нь өндөр холболтын бат бөх чанараараа тодорхойлогддог. Зөвхөн 498 Ж/моль-ээс дээш энерги хэрэглэснээр молекулууд задарч, атомын хүчилтөрөгч үүсдэг. Энэ элементийн химийн шинж чанар нь гелий, неон, аргоноос бусад бүх мэдэгдэж буй бодисуудтай урвалд орох боломжийг олгодог. Харилцааны хурд нь урвалын температур болон бодисын шинж чанараас хамаарна.
Хүчилтөрөгчийн химийн шинж чанар
Хүчилтөрөгч нь исэлдүүлэхийн тулд янз бүрийн бодисуудтай урвалд ордог бөгөөд эдгээр урвалууд нь метал ба металл бус аль алинд нь шинж чанартай байдаг. Металлтай хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдийг үндсэн исэл гэж нэрлэдэг - сонгодог жишээ бол магнийн исэл ба кальцийн исэл юм. Металлын оксидын устай харилцан үйлчлэлцэх нь гидроксид үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн идэвхтэй химийн шинж чанарыг баталгаажуулдаг. Металл бус металлын хувьд энэ бодис нь хүчиллэг исэл үүсгэдэг - жишээлбэл, хүхрийн гурвалсан исэл SO 3. Энэ элемент нь устай урвалд ороход хүхрийн хүчил үүсдэг.
Химийн үйл ажиллагаа
Хүчилтөрөгч нь ихэнх элементүүдтэй шууд харьцдаг. Үл хамаарах зүйл бол алт, галоген, цагаан алт юм. Хүчилтөрөгчийн тодорхой бодисуудтай харилцан үйлчлэл нь катализаторын оролцоотойгоор мэдэгдэхүйц хурдасдаг. Жишээлбэл, цагаан алтны дэргэд устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимог нь өрөөний температурт хүртэл урвалд ордог. Дүлий тэсрэлтээр хольц нь энгийн ус болж хувирдаг бөгөөд түүний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь хүчилтөрөгч юм. Элементийн химийн шинж чанар, өндөр идэвхжил нь их хэмжээний гэрэл, дулаан ялгаруулдаг болохыг тайлбарладаг тул хүчилтөрөгчтэй химийн урвалыг ихэвчлэн шаталт гэж нэрлэдэг.
Цэвэр хүчилтөрөгч дэх шаталт нь агаараас хамаагүй илүү эрчимтэй явагддаг боловч урвалын явцад ялгарах дулааны хэмжээ ойролцоогоор ижил байх боловч азот байхгүй тул процесс илүү хурдан явагдаж, шаталтын температур өндөр болдог.
Хүчилтөрөгч авах
1774 онд Английн эрдэмтэн Д.Престли мөнгөн усны ислийн задралын урвалаас үл мэдэгдэх хий ялган авчээ. Гэвч эрдэмтэн ялгарсан хийг агаарын нэг хэсэг болох аль хэдийн мэдэгдэж байсан бодистой холбосонгүй. Хэдэн жилийн дараа агуу Лавуазье энэхүү урвалын явцад олж авсан хүчилтөрөгчийн физик-химийн шинж чанарыг судалж, агаарын нэг хэсэг болох хийтэй ижил болохыг баталжээ. Орчин үеийн ертөнцөд хүчилтөрөгчийг агаараас авдаг. Лабораторид би 15 МПа даралттай цилиндрт нийлүүлдэг үйлдвэрлэлийн хүчилтөрөгч ашигладаг. Цэвэр хүчилтөрөгчийг лабораторийн нөхцөлд олж авах боломжтой бөгөөд үүнийг олж авах стандарт арга бол калийн перманганатын дулааны задрал бөгөөд энэ нь дараахь томъёоны дагуу явагддаг.
Озоны үйлдвэрлэл
Хэрэв цахилгааныг хүчилтөрөгч эсвэл агаараар дамжуулж байвал агаар мандалд өвөрмөц үнэр гарч ирэх бөгөөд энэ нь шинэ бодис болох озон үүсэхийг илтгэнэ. Химийн цэвэр хүчилтөрөгчөөс озоныг бас авч болно. Энэ бодис үүсэхийг дараах томъёогоор илэрхийлж болно.
Энэ урвал нь бие даан үргэлжлэх боломжгүй, амжилттай дуусахын тулд гадны энерги шаардлагатай. Гэхдээ озоныг хүчилтөрөгч болгон урвуу хувиргах нь аяндаа явагддаг. Хүчилтөрөгч болон озоны химийн шинж чанар нь олон талаараа ялгаатай. Озон нь хүчилтөрөгчөөс нягтрал, хайлах, буцлах цэгээрээ ялгаатай. Хэвийн нөхцөлд энэ хий нь цэнхэр өнгөтэй, өвөрмөц үнэртэй байдаг. Озон нь хүчилтөрөгчөөс илүү цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд усанд уусдаг. Озоны химийн шинж чанарыг түүний задралын үйл явцаар тайлбарладаг - энэ бодисын молекул задрах явцад хүчилтөрөгчийн хоёр атомт молекул ба энэ элементийн нэг чөлөөт атом үүсдэг бөгөөд энэ нь бусад бодисуудтай түрэмгий урвалд ордог. Жишээлбэл, озон ба хүчилтөрөгчийн хоорондох урвалыг мэддэг: 6Ag+O 3 =3Ag 2 O
Гэхдээ энгийн хүчилтөрөгч нь өндөр температурт ч мөнгөтэй нийлдэггүй.
Байгальд озоны идэвхтэй задрал нь озоны цоорхой гэж нэрлэгддэг нүхнүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь манай гараг дээрх амьдралын үйл явцад заналхийлдэг.
Хүчилтөрөгч нь үелэх системийн хуучирсан богино хувилбарын VI үндсэн бүлгийн хоёр дахь үе юм. Дугаарлалтын шинэ стандартын дагуу энэ нь 16 дахь бүлэг юм. Холбогдох шийдвэрийг IUPAC 1988 онд гаргасан. Энгийн бодис болох хүчилтөрөгчийн томъёо нь O 2 юм. Үүний үндсэн шинж чанар, байгаль, эдийн засагт гүйцэтгэх үүргийг авч үзье. Хүчилтөрөгчөөр тэргүүлдэг үелэх системийн бүх бүлгийн шинж чанаруудаас эхэлье. Элемент нь түүнтэй холбоотой халькогенуудаас ялгаатай бөгөөд ус нь устөрөгчийн селен, теллураас ялгаатай. Бүх өвөрмөц шинж чанаруудын тайлбарыг зөвхөн атомын бүтэц, шинж чанарын талаар мэдэж болно.
Халкоген - хүчилтөрөгчтэй холбоотой элементүүд
Ижил шинж чанартай атомууд үелэх системд нэг бүлгийг бүрдүүлдэг. Хүчилтөрөгч нь халькогений гэр бүлийг толгойлдог боловч хэд хэдэн шинж чанараараа тэднээс ялгаатай байдаг.
Бүлгийн өвөг болох хүчилтөрөгчийн атомын масс нь 16 а. e.m. Халькоген нь устөрөгч ба металлуудтай нэгдлүүдийг үүсгэхдээ ердийн исэлдэлтийн төлөвөө харуулдаг: -2. Жишээлбэл, усны найрлагад (H 2 O) хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн тоо -2 байна.
Халькогений ердийн устөрөгчийн нэгдлүүдийн найрлага нь ерөнхий томьёотой тохирч байна: H 2 R. Эдгээр бодисууд уусах үед хүчил үүсдэг. Зөвхөн хүчилтөрөгчийн устөрөгчийн нэгдэл - ус онцгой шинж чанартай байдаг. Эрдэмтэд энэхүү ер бусын бодис нь маш сул хүчил ба маш сул суурь гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн байна.
Хүхэр, селен, теллур нь хүчилтөрөгч болон бусад өндөр электрон сөрөг (EO) металл бусуудтай нэгдэхэд ердийн эерэг исэлдэлтийн төлөвтэй (+4, +6). Халькогений ислийн найрлагыг ерөнхий томъёогоор тусгана: RO 2, RO 3. Харгалзах хүчлүүд нь найрлагатай: H 2 RO 3, H 2 RO 4.
Элементүүд нь энгийн бодисуудтай тохирдог: хүчилтөрөгч, хүхэр, селен, теллур, полони. Эхний гурван төлөөлөгч нь металл бус шинж чанарыг харуулдаг. Хүчилтөрөгчийн томъёо нь O 2 юм. Ижил элементийн аллотроп өөрчлөлт нь озон (O 3) юм. Хоёр өөрчлөлт нь хий юм. Хүхэр ба селен нь хатуу металл биш юм. Теллур бол металлоид бодис, цахилгаан гүйдэл дамжуулагч, полони бол металл юм.
Хүчилтөрөгч бол хамгийн түгээмэл элемент юм
Энгийн бодис хэлбэрээр ижил химийн элемент оршин тогтнох өөр хувилбар байдгийг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Энэ бол озон буюу дэлхийн гадаргуугаас 30 км-ийн өндөрт давхарга үүсгэдэг хий бөгөөд үүнийг ихэвчлэн озоны дэлгэц гэж нэрлэдэг. Хүчилтөрөгч нь усны молекул, олон чулуулаг, эрдэс бодис, органик нэгдлүүдийн найрлагад ордог.
Хүчилтөрөгчийн атомын бүтэц
Менделеевийн үелэх систем нь хүчилтөрөгчийн талаархи бүрэн мэдээллийг агуулдаг.
- Элементийн серийн дугаар нь 8 байна.
- Үндсэн цэнэг - +8.
- Нийт электронуудын тоо 8 байна.
- Хүчилтөрөгчийн электрон томъёо нь 1s 2 2s 2 2p 4 юм.
Байгалийн хувьд үелэх системд ижил серийн дугаартай, протон ба электронуудын ижил найрлагатай, гэхдээ өөр тооны нейтронтой гурван тогтвортой изотоп байдаг. Изотопуудыг ижил тэмдгээр тэмдэглэсэн - O. Харьцуулахын тулд хүчилтөрөгчийн гурван изотопын найрлагыг харуулсан диаграммыг энд үзүүлэв.
Хүчилтөрөгчийн шинж чанар - химийн элемент
Атомын 2p дэд түвшинд хосгүй хоёр электрон байдаг бөгөөд энэ нь исэлдэлтийн төлөвийн харагдах байдлыг тайлбарладаг -2 ба +2. Хүхэр болон бусад халькоген шиг исэлдэлтийн төлөвийг +4 хүртэл нэмэгдүүлэхийн тулд хоёр хос электроныг салгаж болохгүй. Үүний шалтгаан нь үнэ төлбөргүй дэд түвшин байхгүй байна. Тиймээс нэгдлүүдэд химийн элемент хүчилтөрөгч нь үечилсэн хүснэгтийн богино хувилбарт (6) бүлгийн дугаартай тэнцэх валент ба исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаггүй. Түүний ердийн исэлдэлтийн тоо -2 байна.
Зөвхөн фтортой нэгдлүүдэд хүчилтөрөгч нь +2 эерэг исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг. Хоёр хүчтэй металл бусын EO утга нь ялгаатай: EO (O) = 3.5; EO (F) = 4. Илүү электрон сөрөг химийн элементийн хувьд фтор нь электронуудаа илүү хүчтэй барьж, валентийн тоосонцорыг хүчилтөрөгчийн атом руу татдаг. Тиймээс фтортой урвалд ороход хүчилтөрөгч нь бууруулагч бодис бөгөөд электроныг өгдөг.
Хүчилтөрөгч бол энгийн бодис юм
1774 онд хийсэн туршилтын үеэр Английн судлаач Д.Престли мөнгөн усны ислийн задралын үед хий ялгаруулжээ. Хоёр жилийн өмнө ижил бодисыг цэвэр хэлбэрээр нь K. Scheele гаргаж авсан. Хэдхэн жилийн дараа Францын химич А.Лавуазье ямар төрлийн хий нь агаарын нэг хэсэг болохыг тогтоож, шинж чанарыг нь судалжээ. Хүчилтөрөгчийн химийн томъёо нь O2 юм. Бодисын найрлагад туйлт бус ковалент холбоо үүсэхэд оролцдог электронуудыг тусгацгаая - O::O. Холбогч электрон хос бүрийг нэг шугамаар орлуулъя: O=O. Хүчилтөрөгчийн энэхүү томьёо нь молекул дахь атомууд нь хоёр хос электрон хосын хооронд холбогддог болохыг тодорхой харуулж байна.
Энгийн тооцоолол хийж, хүчилтөрөгчийн харьцангуй молекул масс хэд болохыг тодорхойлъё: Mr(O 2) = Ar(O) x 2 = 16 x 2 = 32. Харьцуулбал: Mr(air) = 29. Хүчилтөрөгчийн химийн томъёо нь ялгаатай. нэг хүчилтөрөгчийн атомаас үүсдэг. Энэ нь Mr(O 3) = Ar(O) x 3 = 48 гэсэн үг. Озон нь хүчилтөрөгчөөс 1.5 дахин хүнд.
Физик шинж чанар
Хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий (энгийн температур, атмосферийн даралттай тэнцүү даралттай). Энэ бодис нь агаараас арай хүнд; усанд уусдаг, гэхдээ бага хэмжээгээр. Хүчилтөрөгчийн хайлах цэг нь сөрөг утгатай бөгөөд -218.3 ° C байна. Шингэн хүчилтөрөгч хийн хүчилтөрөгч болж хувирах цэг нь түүний буцлах цэг юм. O 2 молекулуудын хувьд энэ физик хэмжигдэхүүний утга нь -182.96 ° C хүрдэг. Шингэн ба хатуу төлөвт хүчилтөрөгч нь цайвар цэнхэр өнгөтэй болдог.
Лабораторид хүчилтөрөгч авах
Калийн перманганат зэрэг хүчилтөрөгч агуулсан бодисыг халаахад өнгөгүй хий ялгардаг бөгөөд үүнийг колбонд эсвэл туршилтын хоолойд цуглуулж болно. Хэрэв та асдаг хэлтэрхийг цэвэр хүчилтөрөгч рүү оруулбал агаараас илүү тод шатдаг. Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх лабораторийн өөр хоёр арга бол устөрөгчийн хэт исэл ба калийн хлорат (Бертоллет давс) задрах явдал юм. Дулааны задралд ашигладаг төхөөрөмжийн диаграммыг авч үзье.
Туршилтын хоолой эсвэл дугуй ёроолтой колбонд бага зэрэг Бертоллет давс хийнэ, хийн гаралтын хоолой бүхий таглаагаар битүүмжилнэ. Үүний эсрэг талын төгсгөлийг (усан доор) колбонд эргүүлэх хэрэгтэй. Хүзүүг усаар дүүргэсэн өргөн шил эсвэл талстжуулагч руу буулгах хэрэгтэй. Бертоллет давс агуулсан туршилтын хоолойг халаахад хүчилтөрөгч ялгардаг. Энэ нь хийн гаралтын хоолойгоор дамжин колбонд орж, түүнээс усыг зайлуулдаг. Колбыг хийгээр дүүргэх үед таглаатай усан доор хааж, эргүүлнэ. Энэхүү лабораторийн туршилтаар олж авсан хүчилтөрөгчийг энгийн бодисын химийн шинж чанарыг судлахад ашиглаж болно.
Шатаах
Хэрэв лаборатори хүчилтөрөгч дэх бодисыг шатааж байгаа бол галын аюулгүй байдлын дүрмийг мэдэж, дагаж мөрдөх шаардлагатай. Устөрөгч нь агаарт шууд шатаж, хүчилтөрөгчтэй 2: 1 харьцаатай холилдож, тэсрэх аюултай. Цэвэр хүчилтөрөгч дэх бодисыг шатаах нь агаараас хамаагүй илүү эрчимтэй явагддаг. Энэ үзэгдлийг агаарын найрлагаар тайлбарладаг. Агаар мандалд байгаа хүчилтөрөгч нь хэсгийн 1/5-аас бага зэрэг (21%) эзэлдэг. Шаталт гэдэг нь бодисын хүчилтөрөгчтэй урвалд орж янз бүрийн бүтээгдэхүүн, гол төлөв металл ба металл бус исэлүүд үүсдэг. Шатамхай бодистой O2-ийн холимог нь галын аюул бөгөөд үүнээс гадна үүссэн нэгдлүүд нь хортой байж болно.
Энгийн лаа (эсвэл шүдэнз) шатаах нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсэх дагалддаг. Дараахь туршилтыг гэртээ хийж болно. Шилэн сав эсвэл том шилний доор ямар нэгэн бодис шатаавал бүх хүчилтөрөгч дуусмагц шаталт зогсох болно. Азот нь амьсгалах, шаталтыг дэмждэггүй. Исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн болох нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоо больсон. Ил тод нь лаа шатсаны дараа байгаа эсэхийг илрүүлэх боломжийг олгодог. Хэрэв шаталтын бүтээгдэхүүнийг кальцийн гидроксидоор дамжуулвал уусмал нь үүлэрхэг болно. Шохойн ус ба нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хооронд химийн урвал явагддаг бөгөөд уусдаггүй кальцийн карбонат үүсгэдэг.
Аж үйлдвэрийн хэмжээнд хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэл
Агааргүй O 2 молекулыг үүсгэдэг хамгийн хямд процесс нь химийн урвалыг агуулдаггүй. Аж үйлдвэрт, металлургийн үйлдвэрт агаарыг бага температур, өндөр даралтаар шингэрүүлдэг. Агаар мандлын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох азот, хүчилтөрөгч нь өөр өөр температурт буцалгана. Агаарын хольцыг хэвийн температурт аажмаар халаах замаар тусгаарлана. Эхлээд азотын молекулууд, дараа нь хүчилтөрөгчийн молекулууд ялгардаг. Тусгаарлах арга нь энгийн бодисын өөр өөр физик шинж чанарт суурилдаг. Энгийн бодисын хүчилтөрөгчийн томъёо нь агаарыг хөргөх, шингэрүүлэхээс өмнөхтэй ижил байна - O 2.
Зарим электролизийн урвалын үр дүнд хүчилтөрөгч ялгардаг бөгөөд энэ нь холбогдох электрод дээр хуримтлагддаг. Аж үйлдвэр, барилгын аж ахуйн нэгжүүдэд хий их хэмжээгээр хэрэгтэй. Хүчилтөрөгчийн хэрэгцээ байнга өсөн нэмэгдэж байгаа бөгөөд химийн үйлдвэрт онцгой хэрэгцээтэй байдаг. Үүссэн хий нь үйлдвэрлэлийн болон эмнэлгийн зориулалтаар тэмдэглэгдсэн ган цилиндрт хадгалагддаг. Хүчилтөрөгчийн савыг бусад шингэрүүлсэн хий - азот, метан, аммиакаас ялгахын тулд цэнхэр эсвэл цэнхэр өнгөөр буддаг.
O 2 молекулуудын оролцоотой урвалын томъёо, тэгшитгэлийг ашиглан химийн тооцоо
Хүчилтөрөгчийн молийн массын тоон утга нь өөр утгатай - харьцангуй молекулын масстай давхцдаг. Зөвхөн эхний тохиолдолд хэмжлийн нэгжүүд байдаг. Товчхондоо хүчилтөрөгчийн бодисын томьёо ба түүний молийн массыг дараах байдлаар бичнэ: M(O 2) = 32 г/моль. Хэвийн нөхцөлд аливаа хийн моль нь 22.4 литр эзэлхүүнтэй тохирч байна. Энэ нь 1 моль O 2 нь 22.4 литр бодис, 2 моль O 2 нь 44.8 литр гэсэн үг юм. Хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн урвалын тэгшитгэлийн дагуу та 2 моль устөрөгч ба 1 моль хүчилтөрөгч харилцан үйлчлэлцэж байгааг харж болно.
Хэрэв урвалд 1 моль устөрөгч оролцвол хүчилтөрөгчийн хэмжээ 0.5 моль болно. 22.4 л / моль = 11.2 л.
Байгаль, хүний амьдрал дахь O 2 молекулуудын үүрэг
Хүчилтөрөгчийг дэлхий дээрх амьд организмууд хэрэглэдэг бөгөөд 3 тэрбум гаруй жилийн турш бодисын эргэлтэд оролцдог. Энэ нь амьсгалах, бодисын солилцооны гол бодис бөгөөд түүний тусламжтайгаар шим тэжээлийн молекулуудын задрал явагдаж, организмд шаардлагатай энерги нийлэгждэг. Дэлхий дээр хүчилтөрөгчийг байнга хэрэглэдэг боловч түүний нөөц нь фотосинтезээр нөхөгддөг. Энэ үйл явцын ачаар манай гараг дээр амьдрал оршсоор байна гэж Оросын эрдэмтэн К.Тимирязев үзэж байв.
Байгаль, хөдөө аж ахуйд хүчилтөрөгчийн үүрэг маш их байдаг.
- амьд организм амьсгалах үед шингэсэн;
- ургамал дахь фотосинтезийн урвалд оролцдог;
- органик молекулуудын нэг хэсэг;
- ялзрах, исгэх, зэврэх үйл явц нь исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор явагддаг;
- органик синтезийн үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүнийг авахад ашигладаг.
Цилиндр дэх шингэрүүлсэн хүчилтөрөгчийг өндөр температурт металл зүсэх, гагнахад ашигладаг. Эдгээр үйл явц нь машин үйлдвэрлэлийн үйлдвэр, тээврийн болон барилгын аж ахуйн нэгжүүдэд хийгддэг. Агааргүй орон зайд усан дор, газар доор, өндөрт ажил гүйцэтгэхийн тулд хүмүүст O 2 молекулууд бас хэрэгтэй. өвчтэй хүмүүсийн амьсгалах агаарын найрлагыг баяжуулах зорилгоор анагаах ухаанд хэрэглэдэг. Эмнэлгийн зориулалттай хий нь гадны хольц, үнэргүй бараг бүрэн техникийн хийнээс ялгаатай.
Хүчилтөрөгч нь хамгийн тохиромжтой исэлдүүлэгч бодис юм
Хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд нь үнэт хийн гэр бүлийн анхны төлөөлөгчдөөс бусад үечилсэн хүснэгтийн бүх химийн элементүүдээр мэдэгддэг. Галоген, алт, цагаан алтнаас бусад олон бодисууд O атомуудтай шууд урвалд ордог. Хүчилтөрөгчтэй холбоотой үзэгдлүүд маш чухал бөгөөд гэрэл, дулаан ялгарах дагалддаг. Ийм үйл явц нь өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Металлургийн хувьд хүдрийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэхийг шарах гэж нэрлэдэг. Урьдчилан буталсан хүдрийг хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан агаартай холино. Өндөр температурт металыг сульфидаас энгийн бодис болгон бууруулдаг. Төмөр болон зарим өнгөт металлыг ингэж гаргаж авдаг. Цэвэр хүчилтөрөгч байгаа нь хими, технологи, металлургийн янз бүрийн салбар дахь технологийн процессын хурдыг нэмэгдүүлдэг.
Агаараас хүчилтөрөгчийг бага температурт бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах хямд арга бий болсон нь аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн олон чиглэлийг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон. Химичид O2 молекул ба O атомыг хамгийн тохиромжтой исэлдүүлэгч бодис гэж үздэг. Эдгээр нь байгалийн материал бөгөөд байгальд байнга шинэчлэгдэж, хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаггүй. Нэмж дурдахад хүчилтөрөгчтэй холбоотой химийн урвалууд нь ихэвчлэн өөр нэг байгалийн, аюулгүй бүтээгдэхүүн болох усыг нийлэгжүүлэхэд хүргэдэг. Үйлдвэрийн хорт хаягдлыг саармагжуулах, усыг бохирдуулагчаас цэвэрлэхэд O 2-ын үүрэг их. Халдваргүйжүүлэхэд хүчилтөрөгчөөс гадна түүний аллотропик өөрчлөлт болох озоныг ашигладаг. Энэхүү энгийн бодис нь исэлдүүлэх үйл ажиллагаа өндөртэй байдаг. Усыг озонжуулах үед бохирдуулагч бодисууд задардаг. Мөн озон нь эмгэг төрүүлэгч микрофлорт хортой нөлөө үзүүлдэг.
Хими үүссэн цагаас хойш бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйл химийн элементүүдийг агуулсан бодисоос бүрддэг нь хүн төрөлхтөнд тодорхой болсон. Бодисын олон янз байдал нь энгийн элементүүдийн янз бүрийн нэгдлүүдээс бүрддэг. Өнөөдөр Д.Менделеевийн үелэх системд 118 химийн элементийг илрүүлэн оруулсан байна. Тэдгээрийн дотроос дэлхий дээр органик амьдрал үүссэнийг тодорхойлсон хэд хэдэн тэргүүлэх зүйлийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ жагсаалтад азот, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, устөрөгч, хүхэр, фосфор орно.
Хүчилтөрөгч: нээлтийн түүх
Эдгээр бүх элементүүд болон бусад хэд хэдэн элементүүд нь манай гараг дээрх амьдралын хувьслыг одоо бидний ажиглаж буй хэлбэрээр хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан. Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дотроос хүчилтөрөгч нь бусад элементүүдээс илүү байгальд байдаг.
Тусдаа элемент болох хүчилтөрөгчийг 1774 оны 8-р сарын 1-нд нээсэн. Энгийн линз ашиглан халааж мөнгөн усны хайрцгаас агаар гаргаж авах туршилтын үеэр тэрээр лаа ер бусын хурц дөлөөр шатаж байсныг олж мэдэв.
Пристли удаан хугацааны турш энэ талаар үндэслэлтэй тайлбар олохыг хичээсэн. Тухайн үед энэ үзэгдлийг "хоёр дахь агаар" гэж нэрлэжээ. Хэсэг хугацааны өмнө шумбагч онгоцыг зохион бүтээгч К.Дреббел 17-р зууны эхээр хүчилтөрөгчийг тусгаарлаж, амьсгалахад ашиглаж байсан. Гэвч түүний туршилтууд амьд организмын энергийн солилцооны мөн чанарт хүчилтөрөгч ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг ойлгоход нөлөөлсөнгүй. Харин хүчилтөрөгчийг албан ёсоор нээсэн эрдэмтэн бол Францын химич Антуан Лоран Лавуазье юм. Тэрээр Пристлигийн туршилтыг давтаж, үүссэн хий нь тусдаа элемент болохыг ойлгосон.
Хүчилтөрөгч нь инертийн хий, үнэт металлаас бусад бараг бүх энгийн бодисуудтай харилцан үйлчилдэг.
Байгальд хүчилтөрөгч олох
Манай гараг дээрх бүх элементүүдийн дунд хүчилтөрөгч хамгийн их хувийг эзэлдэг. Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн тархалт маш олон янз байдаг. Энэ нь чөлөөт болон чөлөөт хэлбэрээр хоёуланд нь байдаг. Дүрмээр бол, энэ нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болохын тулд холбогдсон төлөвт үлддэг. Хүчилтөрөгч нь бие даасан холбоогүй элемент болох байгальд байгаа нь зөвхөн гаригийн агаар мандалд тэмдэглэгдсэн байдаг.
Энэ нь хий хэлбэрээр агуулагддаг бөгөөд хүчилтөрөгчийн хоёр атомын нэгдэл юм. Агаар мандлын нийт эзэлхүүний 21 орчим хувийг эзэлдэг.
Агаар дахь хүчилтөрөгч нь ердийн хэлбэрээс гадна озон хэлбэрээр изотроп хэлбэртэй байдаг. хүчилтөрөгчийн гурван атомаас бүрдэнэ. Тэнгэрийн цэнхэр өнгө нь агаар мандлын дээд давхаргад энэ нэгдэл байгаатай шууд холбоотой. Озоны ачаар манай нарнаас ирж буй хатуу богино долгионы цацраг шингэж, гадаргууд хүрдэггүй.
Озоны давхарга байхгүй бол бичил долгионы зууханд шарсан хоол шиг органик амьдрал устах болно.
Манай гаригийн гидросферт энэ элемент нь хоёртой нийлж ус үүсгэдэг. Далай, далай, гол мөрөн, гүний ус дахь хүчилтөрөгчийн эзлэх хувь ууссан давсыг харгалзан 86-89% орчим байна.
Дэлхийн царцдасын хүчилтөрөгч нь хоорондоо холбоотой хэлбэрээр байдаг бөгөөд хамгийн түгээмэл элемент юм. Түүний эзлэх хувь 47 орчим хувь байна. Байгальд хүчилтөрөгч байгаа нь зөвхөн гаригийн бүрхүүлээр хязгаарлагдахгүй бөгөөд энэ элемент нь бүх органик амьтдын нэг хэсэг юм. Түүний эзлэх хувь дунджаар бүх элементийн нийт массын 67% -д хүрдэг.
Хүчилтөрөгч бол амьдралын үндэс юм
Хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн өндөр идэвхжилтэй тул ихэнх элемент, бодисуудтай амархан нийлж исэл үүсгэдэг. Элементийн өндөр исэлдүүлэх чадвар нь сайн мэддэг шаталтын процессыг баталгаажуулдаг. Хүчилтөрөгч нь удаан исэлдэлтийн процесст оролцдог.
Хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох байгаль дахь хүчилтөрөгчийн үүрэг нь амьд организмын амьдралын үйл явцад зайлшгүй чухал юм. Энэхүү химийн процессын ачаар бодисууд исэлдэж, энерги ялгардаг. Амьд организм үүнийг амьжиргаагаа залгуулдаг.
Ургамал бол агаар мандалд хүчилтөрөгчийн эх үүсвэр юм
Манай гаригийн агаар мандал үүсэх эхний үе шатанд одоо байгаа хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл (нүүрстөрөгчийн давхар исэл) хэлбэрээр холбогдсон төлөвт байсан. Цаг хугацаа өнгөрөхөд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх чадвартай ургамал гарч ирэв.
Энэ үйл явц нь фотосинтез үүссэний ачаар боломжтой болсон. Цаг хугацаа өнгөрөхөд, ургамлын амьдралын туршид, сая сая жилийн туршид дэлхийн агаар мандалд их хэмжээний чөлөөт хүчилтөрөгч хуримтлагдсан.
Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар өнгөрсөн хугацаанд түүний массын эзлэх хувь 30 орчим хувьтай байсан нь одоогийнхоос нэг хагас дахин их байжээ. Ургамал нь өнгөрсөн болон одоо ч байгаль дахь хүчилтөрөгчийн эргэлтэд ихээхэн нөлөөлж, улмаар манай гаригийн төрөл бүрийн ургамал, амьтны аймгийг бүрдүүлдэг.
Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн ач холбогдол нь асар их төдийгүй хамгийн чухал юм. Амьтны ертөнцийн бодисын солилцооны систем нь агаар мандалд хүчилтөрөгч байгаа эсэхээс шууд хамаардаг. Үгүй бол амьдрал бидний мэдэх боломжгүй болдог. Гаригийн оршин суугчдын дунд зөвхөн агааргүй (хүчилтөрөгчгүй амьдрах чадвартай) организм үлдэх болно.
Хүчтэй шинж чанар нь бусад элементүүдтэй хослуулан нэгтгэх гурван төлөвт оршдог. Хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болохын хувьд энэ нь чөлөөт хэлбэрээс холбосон хэлбэрт амархан шилждэг. Зөвхөн фотосинтезийн замаар нүүрстөрөгчийн давхар ислийг задалдаг ургамлын ачаар үүнийг чөлөөт хэлбэрээр авах боломжтой.
Амьтан, шавьжны амьсгалах үйл явц нь исэлдэлтийн урвалд холбогдоогүй хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх, улмаар биеийн амин чухал үйл ажиллагааг хангах эрчим хүч үйлдвэрлэхэд суурилдаг. Хүчилтөрөгч байгальд хүлэгдэж, чөлөөтэй байх нь дэлхий дээрх бүх амьдралын бүрэн үйл ажиллагааг хангадаг.
Гаригийн хувьсал ба "хими"
Дэлхий дээрх амьдралын хувьсал нь дэлхийн агаар мандлын бүтэц, ашигт малтмалын найрлага, шингэн ус байгаа эсэх дээр үндэслэсэн байв.
Царцдас, агаар мандлын химийн найрлага, ус байгаа нь дэлхий дээрх амьдрал үүсэх үндэс суурь болж, амьд организмын хувьслын чиглэлийг тодорхойлсон.
Гаригийн одоо байгаа "хими" дээр үндэслэн хувьсал нь химийн бодисыг уусгагч болгон ус, мөн хүчилтөрөгчийг эрчим хүч үйлдвэрлэх исэлдүүлэгч бодис болгон ашиглахад үндэслэсэн нүүрстөрөгч дээр суурилсан органик амьдралд ирсэн.
Өөр хувьсал
Энэ үе шатанд орчин үеийн шинжлэх ухаан цахиур эсвэл хүнцэлийг органик молекул бүтээх үндэс болгон авах боломжтой хуурай газрын нөхцлөөс өөр орчинд амьдрах боломжийг үгүйсгэхгүй. Мөн шингэн орчин нь уусгагч шиг шингэн аммиак ба гелийн холимог байж болно. Агаар мандлын хувьд гелий болон бусад хийтэй холилдсон устөрөгчийн хий хэлбэрээр танилцуулж болно.
Орчин үеийн шинжлэх ухаан ийм нөхцөлд ямар бодисын солилцооны үйл явцыг дуурайж чадахгүй байна. Гэсэн хэдий ч амьдралын хувьслын энэ чиглэл нь нэлээд хүлээн зөвшөөрөгдөхүйц юм. Цаг хугацаа батлахын хэрээр хүн төрөлхтөн бидний эргэн тойрон дахь ертөнц, түүний амьдралын талаархи бидний ойлголтын хил хязгаарыг өргөжүүлэхтэй байнга тулгардаг.
