Кычкылтек деген эмне? Кычкылтек кошулмалары

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Кычкылтек (O) – мезгилдик системанын 16 (VIa) тобунун металл эмес химиялык элементи. Бул түссүз, жытсыз жана даамсыз газ, ал тирүү организмдер үчүн зарыл – аны көмүр кычкыл газына айландыруучу жаныбарлар жана көмүртек булагы катары CO₂ колдонуп, O _{кайтарып алган өсүмдүктөр 2} атмосферага. Кычкылтек башка дээрлик бардык элементтер менен аракеттенип кошулмаларды пайда кылат, ошондой эле химиялык элементтерди бири-бири менен байланыштан ажыратат. Көп учурларда бул процесстер жылуулук жана жарыктын чыгышы менен коштолот. Эң маанилүү кычкылтек кошулмасы суу.

Ачылуулар таржымалы

1772-жылы швед химиги Карл Вильгельм Шееле калий нитратын, сымап кычкылын жана башка көптөгөн заттарды ысытуу аркылуу кычкылтекти биринчи жолу көрсөткөн. Ага көз каранды болбостон, 1774-жылы англиялык химиги Джозеф Пристли бул химиялык элементти сымап кычкылынын термикалык ажыроо жолу менен ачкан жана анын жыйынтыктарын ошол эле жылы, басмадан үч жыл мурун жарыялаган. Scheele. 1775-1780-жылдары француз химиги Антуан Лавуазье ошол кезде жалпы кабыл алынган флогистон теориясын четке кагып, кычкылтектин дем алуудагы жана күйүүдөгү ролун чечмелеген. Ал анын ар кандай заттар менен кошулганда кислоталарды пайда кылуу тенденциясын белгилеп, грек тилинен которгондо “кислота өндүрүү” дегенди билдирген oxygène элементин атаган.

Таралуусу

Кычкылтек деген эмне? Жер кыртышынын массасынын 46%ын түзүп, анын эң кеңири таралган элементи. Атмосферадагы кычкылтектин көлөмү көлөм боюнча 21%, деңиз суусунда салмагы боюнча 89%.

Тоо тектерде элемент кычкылдуу (мисалы, күкүрт, көмүртек, алюминий жана фосфор) же негиздүү (кальций, магний жана темирдин туздары) оксиддер түрүндөгү металлдар жана металл эместер менен кошулат., жана сульфаттар, карбонаттар, силикаттар, алюминаттар жана фосфаттар сыяктуу кычкыл жана негизги оксиддерден түзүлө турган туз сымал кошулмалар катары. Алар көп болсо да, бул катуу заттар кычкылтектин булагы болуп кызмат кыла албайт, анткени элементтин металл атомдору менен байланышын үзүү өтө энергияны талап кылат.

Функциялар

Эгер кычкылтектин температурасы -183 °C төмөн болсо, анда ал ачык көк суюктукка, ал эми -218 °Cде - катуу болот. Таза O₂ абадан 1,1 эсе оор.

Дем алуу учурунда жаныбарлар жана кээ бир бактериялар атмосферадагы кычкылтекти керектеп, көмүр кычкыл газын кайтарышат, ал эми фотосинтез учурунда жашыл өсүмдүктөр күн нурунун алдында көмүр кычкыл газын сиңирип, бош кычкылтек бөлүп чыгарышат. Дээрликатмосферадагы бардык O₂ фотосинтез аркылуу пайда болот.

20 °Cде кычкылтектин болжол менен 3 көлөмдүк бөлүгү таза суунун 100 бөлүгүндө, деңиз суусунда бир аз азыраак эрийт. Бул балыктын жана башка деңиз жандыктарынын дем алуусу үчүн зарыл.

Табигый кычкылтек үч туруктуу изотоптун аралашмасы: ¹⁶O (99,759%), ¹⁷O (0,037 %) жана¹⁸O (0,204%). Жасалма жол менен алынган бир нече радиоактивдүү изотоптор белгилүү. Алардын эң узак жашаганы сүт эмүүчүлөрдүн дем алуусун изилдөө үчүн колдонулган ¹⁵O (жарым ажыроо мезгили 124 с).

Аллотроптар

Кычкылтек деген эмне экенин айкыныраак түшүнүү анын эки аллотроптук формасын алууга мүмкүндүк берет, диатомдук (O₂) жана триатомдук (O₃₎ , озон). Диатомдук форманын касиеттери алты электрон атомдорду байланыштырып, экөө жупташкан эмес, кычкылтек парамагнетизмин пайда кылат деп болжолдойт. Озон молекуласындагы үч атом түз сызыкта эмес.

Озон төмөнкү теңдеме боюнча өндүрүлүшү мүмкүн: 3O₂ → 2O₃.

Процесс эндотермикалык (энергияны талап кылат); озондун кайра эки атомдуу кычкылтекке айланышы өтмө металлдардын же алардын оксиддеринин болушу менен шартталган. Таза кычкылтек жаркыраган электр разряды аркылуу озонго айланат. Реакция ошондой эле толкун узундугу болжол менен 250 нм болгон ультрафиолет нурун сиңиргенден кийин да болот. Бул процесстин атмосферанын жогорку катмарында болушу себеп боло турган радиацияны жок кылатжер бетиндеги жашоого зыян. Озондун ачуу жыты генераторлор сыяктуу учкундуу электр жабдуулары бар жабык жайларда болот. Бул ачык көк газ. Анын тыгыздыгы абадан 1,658 эсе көп, ал эми кайноо температурасы атмосфералык басымда -112°C.

Озон – күкүрттүн диоксидин үч кычкылга, сульфидди сульфатка, йодидди йодго (аны баалоонун аналитикалык ыкмасын камсыз кылат) жана көптөгөн органикалык бирикмелерди альдегиддер жана кислоталар сыяктуу кычкылтектүү туундуларга айландырууга жөндөмдүү күчтүү кычкылдандыргыч агент. Автоунаалардын газдарынан чыккан углеводороддорду озон аркылуу бул кислоталарга жана альдегиддерге айландыруу түтүндүн пайда болушуна алып келет. Өнөр жайда озон химиялык агент, дезинфекциялоочу, саркынды сууларды тазалоо, сууну тазалоо жана кездемени агартуу катары колдонулат.

Алуу ыкмалары

Кычкылтектин пайда болуу жолу канча газ талап кылынышынан көз каранды. Лабораториялык методдор төмөнкүдөй:

1. Калий хлораты же калий нитраты сыяктуу кээ бир туздардын термикалык ажыроосу:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂.
2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂.

Калий хлоратынын ажыроосу өткөөл металл оксиддери менен катализделет. Бул үчүн көбүнчө марганец диоксиди (пиролузит, MnO₂) колдонулат. Катализатор кычкылтекти бөлүп чыгаруу үчүн зарыл болгон температураны 400дөн 250°Cге чейин төмөндөтөт.

2. Металл оксиддеринин температуралык ажыроосу:

2HgO → 2Hg +O₂.
2Ag₂O → 4Ag + O₂.

Шеле жана Пристли бул химиялык элементти алуу үчүн кычкылтек менен сымаптын (II) кошулмасын колдонушкан.

3. Металл пероксиддеринин же суутек пероксидинин термикалык ажыроосу:

2BaO + O₂ → 2BaO₂.
2BaO₂ → 2BaO +O₂.
BaO₂ + H₂SO₄ → H₂ O₂ + BaSO₄.
2H₂O₂ → 2H₂O +O _2.

Атмосферадан кычкылтекти бөлүп алуунун же суутектин перекисиди өндүрүүнүн биринчи өнөр жайлык ыкмалары оксидден барий пероксидинин пайда болушуна көз каранды.

4. Электр тогунун өткөрүмдүүлүгүн камсыз кылуучу туздардын же кислоталардын майда аралашмалары менен суунун электролизи:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Өнөр жай өндүрүшү

Эгерде чоң көлөмдөгү кычкылтек алуу зарыл болсо, суюк абаны фракциялык дистилляциялоо колдонулат. Абанын негизги компоненттеринин ичинен ал эң жогорку кайноо температурасына ээ, ошондуктан азот менен аргонго караганда учуучулугу азыраак. Процесс газды муздатуу менен кеңейген сайын колдонулат. Операциянын негизги кадамдары төмөнкүчө:

аба бөлүкчөлөрдү тазалоо үчүн чыпкаланат;
ным жана көмүр кычкыл газы щелочко сиңирүү жолу менен жок кылынат;
аба кысылып, кысуу жылуулугу кадимки муздатуу процедуралары менен алынып салынат;
андан кийин ал жайгашкан катушка киреткамера;
кысылган газдын бир бөлүгү (болжол менен 200 атм басымда) катушканы муздатуу менен камерада кеңейет;
кеңейтилген газ компрессорго кайтып келип, кийинки кеңейүүнүн жана кысуунун бир нече этаптарынан өтөт, натыйжада -196 °C суюктук аба суюктукка айланат;
суюктук биринчи жарык инерттүү газдарды, андан кийин азотту дистилляциялоо үчүн ысытылат жана суюк кычкылтек калат. Көптөгөн фракциялоо көпчүлүк өнөр жай максаттары үчүн жетиштүү таза (99,5%) продуктуну чыгарат.

Өнөр жайда колдонуу

Металлургия жогорку көмүртектүү болотту өндүрүү үчүн таза кычкылтектин эң ири керектөөчүсү: көмүр кычкыл газынан жана башка металл эмес кирлерден абаны колдонууга караганда тезирээк жана оңой арылыңыз.

Агынды сууларды кычкылтек менен тазалоо суюк агындыларды башка химиялык процесстерге караганда натыйжалуураак тазалоо үчүн убада берет. Жабык системаларда таза O₂.

. колдонуу менен таштандыларды өрттөө барган сайын маанилүү болуп баратат

Ракета кычкылдандыргыч деп аталган нерсе суюк кычкылтек болуп саналат. Таза O₂ Суу астындагы кайыктарда жана сууга түшүү коңгуроолорунда колдонулат.

Химиялык өнөр жайда ацетилен, этилен оксиди жана метанол сыяктуу заттарды өндүрүүдө кычкылтек кадимки абаны алмаштырды. Медициналык колдонмолор газды кычкылтек камераларында, ингаляторлордо жана балдар инкубаторлорунда колдонууну камтыйт. Кычкылтек менен байытылган анестезиологиялык газ жалпы анестезия учурунда жашоону камсыз кылат. Бул химиялык элемент жок, бир катарэритүүчү мештерди колдонуучу өнөр жай. Кислород деген ушул.

Химиялык касиеттери жана реакциялары

Кычкылтектин жогорку электр терс касиеттери жана электрондорго жакындыгы металл эмес касиеттерди көрсөткөн элементтерге мүнөздүү. Бардык кычкылтек кошулмалары терс кычкылдануу абалына ээ. Эки орбиталь электрондор менен толтурулганда, O^2- ион пайда болот. Пероксиддерде (O₂^2-) ар бир атомдун заряды -1 деп эсептелет. Толук же жарым-жартылай өткөрүү жолу менен электрондорду кабыл алуунун бул касиети кычкылдандыргычты аныктайт. Мындай агент электрон донордук зат менен реакцияга киргенде, анын өзүнүн кычкылдануу деңгээли төмөндөйт. Кычкылтектин кычкылдануу даражасынын нөлдөн -2ге чейин өзгөрүшү (төмөндөшү) калыбына келтирүү деп аталат.

Кадимки шарттарда элемент эки жана үч атомдук бирикмелерди түзөт. Мындан тышкары, өтө туруксуз төрт атомдук молекулалар бар. Диатомдук формада эки жупташкан электрон байланышпаган орбитальдарда жайгашкан. Бул газдын парамагниттик аракети менен тастыкталат.

Озондун интенсивдүү реактивдүүлүгү кээде үч атомдун бири "атомдук" абалда болот деген божомол менен түшүндүрүлөт. Реакцияга киргенде, бул атом O₃ атомунан ажырап, молекулалык кычкылтек калтырат.

O₂ молекуласы чөйрөнүн нормалдуу температурасында жана басымында начар реактивдүү. Атомдук кычкылтек алда канча активдүү. Диссоциациялоо энергиясы (O₂ → 2O) маанилүү жанабир мольге 117,2 ккал түзөт.

Байланыштар

Суутек, көмүртек жана күкүрт сыяктуу металл эместер менен кычкылтек коваленттүү байланыштагы бирикмелердин кеңири спектрин, анын ичинде суу сыяктуу металл эместердин оксиддерин түзөт (H₂O), күкүрттүн диоксиди (SO₂) жана көмүр кычкыл газы (CO₂); спирттер, альдегиддер жана карбон кислоталары сыяктуу органикалык бирикмелер; көмүртек (H₂CO₃), күкүрт (H₂SOсыяктуу жалпы кислоталар 4_{) жана азот (HNO}3_{); жана натрий сульфаты (Na}2_SO4_{), натрий карбонаты (Na}2 _{CO сыяктуу тиешелүү туздар} 3_{) жана натрий нитраты (NaNO}3_{). Кычкылтек кычкылтек менен кальцийдин CaO кошулмасы (оксиди) сыяктуу катуу металл оксиддеринин кристаллдык түзүлүшүндө O}2- ^{ион түрүндө болот. Металлдын супероксиддери (KO}2_{) O}2- ^{ионун камтыйт, ал эми металл пероксиддери (BaO) 2}), O₂_2- ионун камтыйт. Кычкылтек кошулмалары негизинен -2 кычкылдануу даражасына ээ.