Химиялык элемент кычкылтек мезгилдик системанын эскирген кыска версиясынын VI-негизги тобунун экинчи мезгилинде. Жаңы номерлөө стандарттарына ылайык, бул 16-топ. Тиешелүү чечим 1988-жылы IUPAC тарабынан кабыл алынган. Жөнөкөй зат катары кычкылтектин формуласы: O2. Анын негизги касиеттерин, жаратылыштагы жана чарбадагы ролун карап көрөлү. Кычкылтек башында турган мезгилдик системанын бүткүл тобунун мүнөздөмөлөрү менен баштайлы. Элемент өзүнө тиешелүү халькогендерден, ал эми суу күкүрттүн, селендин жана теллурдун суутек бирикмелеринен айырмаланат. Бардык айырмалоочу өзгөчөлүктөрдүн түшүндүрмөсүн атомдун түзүлүшүн жана касиеттерин билүү менен гана табууга болот.
Халькогендер - кычкылтек менен байланышкан элементтер
Касиеттери окшош атомдор мезгилдик системада бир топту түзөт. Кычкылтек халькогендер үй-бүлөсүн жетектейт, бирок алардан бир катар касиеттери менен айырмаланат.
Кычкылтектин атомдук массасы – топтун түпкү атасы – 16 a.u. и.м.. Халькогендер суутек жана металлдар менен кошулмаларды түзүүдө өздөрүнүн кадимкидей көрүнүшүн көрсөтөт.кычкылдануу абалы: -2. Мисалы, суунун курамында (Н2О) кычкылтектин кычкылдануу саны –2.
Халькогендердин типтүү суутек бирикмелеринин курамы жалпы формулага туура келет: H2R. Бул заттар эригенде кислоталар пайда болот. Кычкылтектин суутек кошулмасы гана өзгөчө касиетке ээ. Окумуштуулардын айтымында, бул адаттан тыш зат өтө алсыз кислота жана өтө алсыз негиз.
Күкүрт, селен жана теллур кычкылтек жана башка жогорку электр терс касиети (ЭО) металл эместер менен кошулмаларда типтүү оң кычкылдануу даражасына ээ (+4, +6). Халькоген оксиддеринин курамы жалпы формулаларды чагылдырат: RO2, RO3. Алардын тиешелүү кислоталарынын курамы бар: H2RO3, H2RO 4.
Элементтер жөнөкөй заттарга туура келет: кычкылтек, күкүрт, селен, теллур жана полоний. Биринчи үч өкүлдөрү металл эмес касиеттерин көрсөтөт. Кычкылтектин формуласы O2. Ошол эле элементтин аллотроптук модификациясы озон (О3) болуп саналат. Эки модификация тең газдар. Күкүрт жана селен катуу металл эместер. Теллур – металлоиддик зат, электр тогун өткөрүүчү, полоний – металл.
Кычкылтек эң көп элемент
Жер кыртышындагы элементтин жалпы атомдук курамы болжол менен 47% (салмак боюнча). Кычкылтек эркин түрүндө да, көптөгөн кошулмалардын курамында да кездешет. Жөнөкөй зат, формуласы O2, атмосферада кездешет, абанын 21% түзөт (көлөмү боюнча). Молекулярдык кычкылтек сууда эрип, топурак бөлүкчөлөрүнүн ортосунда жайгашкан.
Жөнөкөй зат түрүндө бир эле химиялык элементтин дагы башка түрү бар экенин билебиз. Бул озон - жер бетинен болжол менен 30 км бийиктикте катмарды түзгөн газ, көбүнчө озон экраны деп аталат. Байланган кычкылтек суу молекулаларында, көптөгөн тоо тектердин жана минералдардын, органикалык бирикмелердин курамына кирет.
Кычкылтек атомунун түзүлүшү
Мезгилдик система кычкылтек жөнүндө толук маалыматты камтыйт:
- Элементтин сериялык номери 8.
- Ядронун заряды - +8.
- Электрондордун жалпы саны 8.
- Кычкылтектин электрондук формуласы 1s22s22p4.
Табиятта мезгилдик таблицада катар номерлери бирдей, протондор менен электрондордун курамы бирдей, бирок нейтрондордун саны ар башка болгон үч туруктуу изотоп бар. Изотоптор бир эле символ менен белгиленет - O. Салыштыруу үчүн биз үч кычкылтек изотопунун курамын чагылдырган диаграмманы келтиребиз:
Кычкылтектин касиеттери - химиялык элемент
Атомдун 2p-кичи деңгээлинде жупташкан эки электрон бар, бул –2 жана +2 кычкылдануу даражаларынын пайда болушун түшүндүрөт. Эки жупташкан электронду күкүрт жана башка халькогендер сыяктуу эле +4 кычкылдануу абалын жогорулатуу үчүн бөлүүгө болбойт. Себеби, бекер субдеңгээлдин жоктугу. Демек, бирикмелерде кычкылтектин химиялык элементи валенттүүлүгүн жана даражасын көрсөтпөйтМезгилдик системанын (6) кыска вариантындагы топтун номерине барабар кычкылдануулар. Анын кадимки кычкылдануу саны -2.
Фтор менен кошулмаларда гана кычкылтек +2 мүнөздүү эмес оң кычкылдануу абалын көрсөтөт. Эки күчтүү бейметаллдын ЭО мааниси ар башка: EO(O)=3,5; EO (F)=4. Электр терс таасирдүү химиялык элемент катары фтор өзүнүн электрондорун күчтүүрөөк кармап, кычкылтек атомунун тышкы энергетикалык деңгээлиндеги валенттүү бөлүкчөлөрдү өзүнө тартат. Ошондуктан, фтор менен реакцияда кычкылтек калыбына келтирүүчү болуп, электрондорду берет.
Кычкылтек жөнөкөй зат
Англис изилдөөчүсү Д. Престли 1774-жылы эксперименттер учурунда сымап оксидинин ажыроо учурунда газ бөлүп чыгарган. Мындан эки жыл мурда К. Шээле ушул эле затты таза түрүндө алган. Бир нече жылдан кийин гана француз химиги А. Лавуазье абанын курамына кандай газ кирерин аныктап, касиеттерин изилдеген. Кычкылтектин химиялык формуласы O2. Заттын составын жазууда полярдуу эмес коваленттик байланышты түзүүгө катышкан электрондорду – О::О чагылдыралы. Ар бир байланыш электрон жуптарын бир сызык менен алмаштыралы: O=O. Бул кычкылтек формуласы молекуладагы атомдордун эки жалпы жуп электрондун ортосунда байланышта экенин ачык көрсөтүп турат.
Келгиле, жөнөкөй эсептөөлөрдү жүргүзүп, кычкылтектин салыштырмалуу молекулярдык салмагы кандай экенин аныктайлы: Mr(O2)=Ar(O) x 2=16 x 2=32. Үчүн салыштыруу: Mr(аба)=29. Кычкылтектин химиялык формуласы озондун формуласынан бир кычкылтек атому менен айырмаланат. Ошентип, Mr(O3)=Ar(O) x 3=48. Озон кычкылтектен 1,5 эсе оор.
Физикалык касиеттери
Кычкылтек – түссүз, даамсыз жана жытсыз газ (кадимки температурада жана атмосфералык басымда). зат абадан бир аз оор; сууда эрийт, бирок аз өлчөмдө. Кычкылтектин эрүү температурасы терс жана –218,3°С. Суюк кычкылтек кайра газ түрүндөгү кычкылтекке айланган чекит анын кайноо температурасы болуп саналат. O2 молекулалары үчүн бул физикалык чоңдуктун мааниси –182,96 °Cге жетет. Суюк жана катуу абалда кычкылтек ачык көк түскө ээ болот.
Лабораторияда кычкылтек өндүрүү
Калий перманганаты сыяктуу кычкылтекти камтыган заттарды ысытканда колбага же пробиркага чогултууга мүмкүн болгон түссүз газ бөлүнүп чыгат. Эгерде сиз күйгүзүлгөн факелди таза кычкылтекке киргизсеңиз, ал абага караганда көбүрөөк күйөт. Кычкылтек алуу үчүн дагы эки лабораториялык ыкмалар суутек перекиси жана калий хлоратын (бертоллет тузу) ажыратуу болуп саналат. Термикалык ажыроо үчүн колдонулган аппараттын схемасын карап көрөлү.
Пробиркага же түбү тегерек колбага бир аз Бертолле тузун куюп, газ чыгаруучу түтүгү бар тығын менен жабыңыз. Анын карама-каршы учу (суу астында) колбага тескери бурулган болушу керек. Моюнду суу менен толтурулган кенен стаканга же кристаллизаторго түшүрүү керек. Бертолле тузу бар пробирканы ысытканда кычкылтек бөлүнүп чыгат. Ал желдетүүчү түтүк аркылуу киретколба, андан сууну алмаштыруу. Колбага газ толтурулганда, ал суунун астына тыгындар менен жабылып, төңкөрүлөт. Бул лабораториялык экспериментте алынган кычкылтек жөнөкөй заттын химиялык касиеттерин изилдөө үчүн колдонулушу мүмкүн.
Күйүү
Эгер лаборатория кычкылтектеги заттарды күйгүзүп жатса, анда өрт эрежелерин билип, сактоо керек. Суутек абада заматта күйөт жана кычкылтек менен 2:1 катышында аралашып, жарылуучу болуп саналат. Таза кычкылтектеги заттардын күйүшү абага караганда алда канча күчтүү. Бул көрүнүш абанын курамы менен түшүндүрүлөт. Атмосферадагы кычкылтек бөлүктүн 1/5 бөлүгүнөн бир аз көбүрөөк (21%). Күйүү – заттардын кычкылтек менен реакциясы, анын натыйжасында түрдүү продуктулар, негизинен металлдардын жана металл эместердин оксиддери пайда болот. O2 күйүүчү заттар менен аралашмалар күйүүчү, мындан тышкары, пайда болгон кошулмалар уулуу болушу мүмкүн.
Кадимки шамдын (же ширенкенин) күйүшү көмүр кычкыл газынын пайда болушу менен коштолот. Үйдө төмөнкү тажрыйбаны жасоого болот. Эгер бир затты айнек идиштин же чоң стакандын астына күйгүзсөңүз, анда кычкылтек түгөнүп бүтөөрү менен күйүү токтойт. Азот дем алууну жана күйүүнү колдобойт. Кычкылдануунун продуктусу болгон көмүр кычкыл газы кычкылтек менен реакцияга кирбейт. Тунук акиташ суусу шам күйгөндөн кийин көмүр кычкыл газынын бар экенин аныктоого мүмкүндүк берет. Эгерде күйүү продуктулары кальций гидроксиди аркылуу өтсө, эритме булуттуу болуп калат. Акиташ суусу менен көмүр кычкыл газынын ортосунда химиялык реакция жүрүп, натыйжада эрибеген кальций карбонаты пайда болот.
Өнөр жайлык масштабда кычкылтек өндүрүү
Эң арзан процесс, анын натыйжасында абасыз O2 молекулалар химиялык реакцияларды камтыбайт. Өнөр жайда, айталы, металлургиялык заводдордо аба төмөнкү температурада жана жогорку басымда суюлтулган. Азот жана кычкылтек сыяктуу атмосферанын эң маанилүү компоненттери ар кандай температурада кайнайт. Кадимки температурага чейин акырындап ысытып жатканда аба аралашмасын бөлүңүз. Биринчиден, азот молекулалары, андан кийин кычкылтек бөлүнүп чыгат. Бөлүү ыкмасы жөнөкөй заттардын ар кандай физикалык касиеттерине негизделген. Жөнөкөй кычкылтек затынын формуласы абаны муздатуу жана суюлтуудан мурункудай эле, - O2.
Кээ бир электролиз реакцияларынын натыйжасында кычкылтек да бөлүнүп чыгат, ал тиешелүү электроддун үстүнө чогулат. Газ енер жай жана курулуш ишканаларына зор келемде керектелет. Кычкылтекке болгон суроо-талап тынымсыз өсүүдө, өзгөчө химиялык өнөр жайда. Алынган газ өндүрүштүк жана медициналык максаттар үчүн белгилер менен камсыздалган болот баллондордо сакталат. Кычкылтек бактары аларды башка суюлтулган газдардан – азот, метан, аммиактан айырмалоо үчүн көк же көк түскө боёлгон.
Молекулалар катышкан реакциялардын формуласын жана теңдемелерин колдонуу менен химиялык эсептөөлөр O2
Кычкылтектин молярдык массасынын сандык мааниси башка мааниге – салыштырмалуу молекулалык салмакка дал келет. Биринчи учурда гана бирдиктер барөлчөөлөр. Кыскача айтканда, кычкылтек затынын формуласын жана анын молярдык массасын төмөнкүчө жазуу керек: M(O2)=32 г/моль. Кадимки шарттарда кандайдыр бир газдын моль 22,4 литр көлөмгө туура келет. Ошентип, 1 моль O2 22,4 литр затты, 2 моль O2 44,8 литрди түзөт. Кычкылтек менен суутектин реакция теңдемесине ылайык, 2 моль суутек менен 1 моль кычкылтек өз ара аракеттенишээрин көрө аласыз:
Эгер реакцияга 1 моль суутек катышса, анда кычкылтектин көлөмү 0,5 моль болот • 22,4 л/моль=11,2 л.
Молекулалардын O2 жаратылыштагы жана адам жашоосундагы ролу
Кычкылтек Жердеги тирүү организмдер тарабынан керектелет жана 3 миллиард жылдан ашык убакыттан бери заттын айлануусуна катышып келет. Бул дем алуу жана зат алмашуу үчүн негизги зат болуп саналат, анын жардамы менен аш болумдуу молекулалардын ажыроо болот, организмдер үчүн зарыл болгон энергия синтезделет. Жерде кычкылтек дайыма керектелет, бирок анын запасы фотосинтез аркылуу толукталат. Орус окумуштуусу К. Тимирязев бул процесстин аркасында биздин планетада жашоо дагы эле бар деп эсептеген.
Табигаттагы жана экономикадагы кычкылтектин ролу чоң:
- тирүү организмдер дем алуу учурунда сиңет;
- өсүмдүктөрдүн фотосинтез реакцияларына катышат;
- органикалык молекулалардын бир бөлүгү;
- чирүү, ачытуу, дат басуу процесстери кычкылдандыруучу агенттин ролун аткарган кычкылтектин катышуусу менен жүрөт;
- баалуу органикалык синтез азыктарын өндүрүү үчүн колдонулат.
Суюлтулган кычкылтекцилиндрлер металлдарды жогорку температурада кесүү жана ширетүү үчүн колдонулат. Бул процесстер машина жасоочу заводдордо, транспорт жана курулуш ишканаларында. Суу астында, жер астында, бийик бийиктикте вакуумда иштөө үчүн адамдарга O2 молекулалары да керек. Кычкылтек жаздыктары медицинада оорулуу адамдар дем алган абанын курамын байытуу үчүн колдонулат. Медициналык газ техникалык газдан дээрлик толугу менен кирлердин жана жыттын жоктугу менен айырмаланат.
Кычкылтек идеалдуу кычкылдандыруучу агент
Кычкылтек кошулмалары асыл газ үй-бүлөсүнүн биринчи өкүлдөрүнөн башка мезгилдик системанын бардык химиялык элементтери менен белгилүү. Галогендер, алтын жана платинадан башка көптөгөн заттар O атомдору менен түз реакцияга кирет. Жарыктын жана жылуулуктун чыгышы менен коштолгон кычкылтек менен байланышкан кубулуштардын мааниси чоң. Мындай процесстер күнүмдүк турмушта жана өндүрүштө кеңири колдонулат. Металлургияда рудалардын кычкылтек менен өз ара аракеттенүүсүн күйгүзүү деп аташат. Алдын ала майдаланган руда кычкылтек менен байытылган аба менен аралаштырылат. Жогорку температурада металлдар сульфиддерден жөнөкөй заттарга чейин калыбына келет. Темир жана кээ бир түстүү металлдар мына ушундайча алынат. Таза кычкылтектин болушу химиянын, технологиянын жана металлургиянын ар турдуу тармактарында технологиялык процесстердин ылдамдыгын жогорулатат.
Төмөн температурада компоненттерге бөлүү жолу менен абадан кычкылтек алуунун арзан ыкмасынын пайда болушу көптөгөн аймактардын өнүгүшүнө түрткү болдуөнөр жай өндүрүшү. Химиктер O2 молекулаларын жана O атомдорун идеалдуу кычкылдандыргыч заттар деп эсептешет. Бул табигый материалдар, алар жаратылышта дайыма жаңыланып турат, айлана-чөйрөнү булгабайт. Мындан тышкары, кычкылтек менен болгон химиялык реакциялар көбүнчө башка табигый жана коопсуз продуктунун - суунун синтези менен аяктайт. Уулуу өнөр жай калдыктарын зыянсыздандырууда, сууну булгануудан тазалоодо О2 ролу чоң. Дезинфекциялоо үчүн кычкылтектен тышкары анын аллотроптук модификациясы озон колдонулат. Бул жөнөкөй зат жогорку кычкылдандыруучу активдүүлүккө ээ. Суу озондоштурулганда, булгоочу заттар чирип кетет. Озон патогендик микрофлорага да терс таасирин тийгизет.
