Биз баарыбыз аба менен дем алабыз, ал негизинен азот жана кычкылтек молекулаларынан турган жана башка элементтердин бир аз кошулуусу менен. Ошентип, кычкылтек абдан маанилүү химиялык элементтердин бири болуп саналат. Мындан тышкары, анын молекулалары күнүмдүк жашоодо колдонулган химиялык кошулмалардын көп түрдүү болот. Бул элементтин бардык касиеттерин сүрөттөө үчүн жүз барак жетишсиз, ошондуктан биз тарыхтан алынган негизги фактылар менен чектелебиз, ошондой эле элементтин негизги мүнөздөмөлөрү - кычкылтектин валенттүүлүгү жана кычкылдануу даражасы, салыштырма салмагы, колдонулушу, негизги физикалык касиеттери.
Химиялык элементтин ачылыш тарыхы
"Кычкылтек" химиялык элементинин ачылышынын расмий датасы 1774-жылдын 1-августу. Дал ушул күнү британиялык химик Дж. Престли герметикалык жабылган идиште сымап кычкылынын ажыроо боюнча экспериментин аяктады. Эксперименттин аягында окумуштуу күйүүнү колдогон газды алды. Бирок бул ачылыш илимпоздордун өздөрүнө да байкалбай калган. Мистер Пристли жаңы элементти эмес, изоляциялоого жетиштим деп ойлодуабанын түзүүчүсү. Жозеф Пристли өзүнүн жыйынтыктарын белгилүү француз окумуштуусу жана химиги Антуан Лавуазье менен бөлүштү, ал англистин колунан келбеген нерсени түшүнө алды. 1775-жылы Лавуазье пайда болгон «абанын компоненти» чындыгында өз алдынча химиялык элемент экенин аныктай алган жана аны кычкылтек деп атаган, ал грек тилинен которгондо «кислота түзүүчү» дегенди билдирет. Лавуазье анда кычкылтек бардык кислоталарда болот деп эсептеген. Кийинчерээк, кычкылтек атомдору жок кислоталардын формулалары алынган, бирок аты жабышып калган.
Кычкылтек - молекуланын структуралык өзгөчөлүктөрү
Бул химиялык элемент түссүз, жытсыз жана даамсыз газ. Химиялык формула O2. Химиктер кадимки эки атомдуу кычкылтекти "атмосфералык кычкылтек" же "диоксид" деп аташат.
Заттын молекуласы эки кычкылтек атомунан турат. Үч атомдон турган бир молекула да бар - O3. Бул зат озон деп аталат, ал тууралуу кененирээк төмөндө жазылат. Эки атомдон турган молекуланын кычкылтектин кычкылдануу даражасы -2 болот, анткени анда коваленттик байланыш түзүүгө жөндөмдүү эки жупташпаган электрон бар. Кычкылтек молекуласынын атомдорго ажырашында (диссоциациясында) бөлүнүп чыгуучу энергия 493,57 кДж/моль. Бул абдан чоң маани.
Кычкылтектин валенттүүлүгү жана кычкылдануу деңгээли
Химиялык элементтин валенттүүлүгү боюнча алар анын белгилүү бир сандагы атомдорду өзүнө бириктирүү жөндөмүн билдиретдагы бир химиялык элемент. Кычкылтек атомунун валенттүүлүгү эки. Кычкылтек молекуласынын валенттүүлүгү да экиге барабар, анткени эки атом бири-бири менен байланышып, түзүлүшүнө башка кошулмалардын дагы бир атомун кошуу, б.а. аны менен коваленттик байланыш түзүү жөндөмүнө ээ. Мисалы, суу молекуласы H2O бир кычкылтек атому менен эки суутек атомунун ортосунда коваленттик байланыштын пайда болушунан пайда болгон.
Кычкылтек көптөгөн белгилүү химиялык кошулмаларда кездешет. Ал тургай, химиялык кошулмалардын өзүнчө бир түрү бар - оксиддер. Бул кычкылтек менен дээрлик бардык химиялык элементти бириктирүү менен алынган заттар. Оксиддердеги кычкылтектин кычкылдануу даражасы -2. Бирок, кээ бир кошулмаларда, бул көрсөткүч ар кандай болушу мүмкүн. Бул төмөндө кененирээк талкууланат.
Кычкылтектин физикалык касиеттери
Кадимки эки атомдуу кычкылтек – түссүз, жытсыз жана даамы жок газ. Кадимки абалында анын тыгыздыгы 1,42897 кг/м3. 1 литр заттын салмагы 1,5 граммдан бир аз азыраак, башкача айтканда, анын таза түрүндө кычкылтек абадан оор. Ысытылганда молекула атомдорго ажырайт.
Орто температурасы -189,2ге чейин төмөндөгөндө оС кычкылтек өзүнүн түзүлүшүн газ абалынан суюктукка өзгөртөт. Бул жерде кайноо пайда болот. Температура -218, 35 оС чейин төмөндөгөндө структура суюктуктан кристаллдык абалга өтөт. Бул температурада кычкылтек көгүш кристаллдар түрүндө болот.
Бөлмө температурасында кычкылтек сууда бир аз эрийт - анын литрине 31 миллилитр кычкылтек. Башка заттар менен эригичтиги: 1 литр этанол үчүн 220 мл, 1 литр ацетон үчүн 231 мл.
Кычкылтектин химиялык касиеттери
Кычкылтектин химиялык касиеттери жөнүндө бүтүндөй Талмуд жазууга болот. Кычкылтектин эң негизги касиети – кычкылдануу. Бул зат абдан күчтүү кычкылдандыруучу агент болуп саналат. Кычкылтек мезгилдик системанын дээрлик бардык белгилүү элементтери менен өз ара аракеттенүүгө жөндөмдүү. Бул өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында мурда айтылгандай оксиддер пайда болот. Башка элементтер менен кошулмалардагы кычкылтектин кычкылдануу даражалары негизинен -2. Мындай кошулмалардын мисалы суу (H2O), көмүр кычкыл газы (CO2), кальций оксиди, литий оксиди ж.б. пероксиддер же пероксиддер деп аталган белгилүү бир категориядагы оксиддер. Алардын өзгөчөлүгү бул кошулмаларда пероксид тобунун "-О-О-" бар экендигинде. Бул топ O2 кычкылдануу касиеттерин төмөндөтөт, ошондуктан кычкылтектин пероксиддеги кычкылдануу деңгээли -1.
Активдүү щелочтуу металлдар менен бирге кычкылтек супероксиддерди же супероксиддерди пайда кылат. Мындай түзүлүштөрдүн мисалы:
- калий супероксиди (KO2);
- рубидий супероксиди (RbO2).
Алардын өзгөчөлүгү супероксиддердеги кычкылтектин кычкылдануу даражасы -1/2.
Эң активдүү химиялык элемент - фтор менен бирге фториддер алынат. Алар жөнүндө болоттөмөндө сүрөттөлгөн.
Бирикмелердеги кычкылтектин эң жогорку кычкылдануу деңгээли
Кычкылтек кайсы зат менен аракеттенгенине жараша, кычкылтектин жети кычкылдануу абалы бар:
- -2 - оксиддерде жана органикалык кошулмаларда.
- -1 - пероксиддерде.
- -1/2 - супероксиддерде.
- -1/3 - органикалык эмес озониддерде (үч атомдуу кычкылтек үчүн - озон).
- +1/2 - кычкылтек катионунун туздарында.
- +1 – кычкылтек монофторидинде.
- +2 – дифторид кычкылтекте.
Көрүнүп тургандай, кычкылтектин кычкылданышынын эң жогорку даражасы оксиддерде жана органикалык бирикмелерде, ал эми фториддерде ал оң даражага да ээ. Өз ара аракеттенүүнүн бардык түрлөрүн табигый түрдө жасоо мүмкүн эмес. Кээ бир кошулмалар пайда болушу үчүн өзгөчө шарттарды талап кылат, мисалы: жогорку басым, жогорку температура, жаратылышта дээрлик кездешпеген сейрек кездешүүчү кошулмалардын таасири. Кычкылтектин башка химиялык элементтер менен болгон негизги кошулмаларын карап көрөлү: оксиддер, пероксиддер жана фториддер.
Оксиддердин кислота-негиз касиеттери боюнча классификациясы
Оксиддердин төрт түрү бар:
- негизги;
- кислота;
- нейтралдуу;
- амфотердик.
Бул түрлөрдүн бирикмелериндеги кычкылтектин кычкылдануу даражалары -2.
- Негизги оксиддер – кычкылдануу даражасы төмөн металлдар менен кошулмалар. Адатта, кислоталар менен аракеттенгенде, тиешелүү туз жана суу алынат.
- Кислота оксиддери - окистенүү даражасы жогору болгон металл эместердин оксиддери. кошулгандасуу кислотаны пайда кылат.
- Нейтралдык оксиддер - кислоталар же негиздер менен реакцияга кирбеген бирикмелер.
- Амфотердик оксиддер – электр терс касиети төмөн металлдар менен кошулмалар. Алар жагдайга жараша кислоталык да, негиздүү да оксиддердин касиеттерин көрсөтөт.
Пероксиддер, суутек перекиси жана башка кошулмалардагы кычкылтектин кычкылдануу абалы
Пероксиддер кычкылтектин щелочтуу металлдар менен кошулмалары. Алар бул металлдарды кычкылтекте күйгүзүү менен алынат. Органикалык кошулмалардын пероксиддери өтө жарылуучу. Аларды кычкылтек оксиддери менен сиңирүүдө да алууга болот. Пероксиддердин мисалдары:
- сутек перекиси (H2O2);
- барий перекиси (BaO2);
- натрий перекиси (Na2O2).
Алардын бардыгын курамында -О-О- кычкылтек тобу бар экендиги бириктирет. Натыйжада, кычкылтектин пероксиддердеги кычкылдануу даражасы -1.
-O-O- тобу менен белгилүү кошулмалардын бири суутек перекиси болуп саналат. Кадимки шарттарда бул кошулма ачык көк суюктук болуп саналат. Химиялык касиеттери боюнча суутек перекиси алсыз кислотага жакыныраак. кошулмадагы -O-O- байланыш начар туруктуу болгондуктан, ал тургай, бөлмө температурасында, суутек перекиси эритмеси сууга жана кычкылтекке ажырашы мүмкүн. Ал күчтүү кычкылдандыруучу касиеттери менен өз ара аракеттенгенде эң күчтүү кычкылдандыргыч болуп саналаткалыбына келтирүүчү агент жөн эле суутек перекиси ээ. Суутек пероксидиндеги кычкылтектин кычкылдануу деңгээли башка пероксиддердегидей эле -1.
Пероксиддердин башка түрлөрү:
- супероксиддер (кычкылтектин кычкылдануусу -1/2 болгон супероксиддер);
- органикалык озониддер (түзүмүндө озон аниону бар өтө туруксуз кошулмалар);
- органикалык озониддер (түзүмүндө -O-O-O- байланышы бар кошулмалар).
Фториддер, OF2деги кычкылтектин кычкылдануу абалы
Фтор азыркы учурда белгилүү болгон эң активдүү элемент. Демек, кычкылтек фтор менен аракеттенгенде оксиддер эмес, фториддер алынат. Алар мындай аталып калган, анткени бул кошулмада кычкылтек эмес, фтор кычкылдандыргыч зат. Фториддерди табигый жол менен алуу мүмкүн эмес. Алар фтор менен КОНдун суудагы эритмеси менен экстракциялоо жолу менен гана синтезделет. Кычкылтек фториддери төмөнкүлөргө бөлүнөт:
- кычкылтек дифториди (OF2);
- кычкылтек монофториди (O2F2).
Келгиле, кошулмалардын ар бирин кененирээк карап чыгалы. Дифторид кычкылтек түзүлүшү боюнча айкын жагымсыз жыты бар түссүз газ. Муздаганда ал сары суюктукка айланат. Суюк абалда суу менен жакшы аралашпайт, бирок аба, фтор жана озон менен жакшы аралашат. Химиялык касиеттери боюнча кычкылтек дифторид абдан күчтүү кычкылдандыргыч болуп саналат. OF2 кычкылтектин кычкылдануу даражасы +1, башкача айтканда, бул бирикмеде фтор кычкылдандыргыч, ал эми кычкылтек калыбына келтирүүчү болуп саналат. OF2 өтө уулуу, уулуулугу жагынантаза фтордон ашып, фосгенге жакындайт. Бул кошулманын негизги колдонулушу ракеталык отун үчүн кычкылдандыргыч катары колдонулат, анткени дифторид кычкылтек жарылуучу эмес.
Кычкылтек монофториди адатта саргыч катуу зат. Эригенде кызыл суюктук пайда болот. Бул күчтүү кычкылдануучу агент жана органикалык кошулмалар менен өз ара аракеттенгенде өтө жарылуучу. Бул кошулмада кычкылтек +2ге барабар кычкылдануу абалын көрсөтөт, башкача айтканда, бул фтор кошулмасында кычкылтек калыбына келтирүүчү, ал эми фтор кычкылдандыруучу агент катары иштейт.
Озон жана анын бирикмелери
Озон - бири-бири менен байланышкан үч кычкылтек атому бар молекула. Кадимки абалында бул көк газ. Муздаганда индигого жакын көк түстөгү суюктук пайда болот. Катуу абалда бул кочкул көк кристаллдар. Озондун кескин жыты бар, ал катуу бороондон кийин абада табигый сезилет.
Озон, кадимки кычкылтек сыяктуу, абдан күчтүү кычкылдандыргыч. Химиялык касиеттери боюнча күчтүү кислоталарга жакындайт. Оксиддердин таасири астында озон кычкылтектин бөлүнүп чыгышы менен алардын кычкылдануу деңгээлин жогорулатат. Бирок ошол эле учурда кычкылтектин кычкылдануу даражасы төмөндөйт. Озондо химиялык байланыштар O2 сыяктуу күчтүү эмес, ошондуктан, нормалдуу шарттарда, күч-аракет жумшабастан, жылуулук энергиясын бөлүп алуу менен кычкылтекке ажырай алат. Температуранын жогорулашы менен озондун молекуласына тийгизген таасири жана басымдын төмөндөшү менен процессжылуулуктун бөлүнүп чыгуусу менен эки атомдуу кычкылтекке ажыроо ылдамдайт. Ошол эле учурда, эгерде космосто озондун жогорку мазмуну болсо, анда бул процесс жарылуу менен коштолушу мүмкүн.
Озон абдан күчтүү кычкылдандыргыч болгондуктан жана анын катышуусу менен дээрлик бардык процесстерде O2 көп өлчөмдө бөлүнүп чыккандыктан, озон өтө уулуу зат. Бирок атмосферанын жогорку катмарында озон катмары күндүн ультра кызгылт көк нурлануусун чагылдыруучу ролду аткарат.
Озон лабораториялык шаймандарды колдонуу менен органикалык жана органикалык эмес озониддерди түзүү үчүн колдонулат. Булар түзүлүшү боюнча өтө туруксуз заттар, ошондуктан аларды табигый шарттарда түзүү мүмкүн эмес. Озониддер төмөнкү температурада гана сакталат, анткени кадимки температурада алар өтө жарылуучу жана уулуу.
Кычкылтекти жана анын кошулмаларын өнөр жайда колдонуу
Бир убакта окумуштуулар кычкылтектин башка элементтер менен өз ара аракеттешүүсүндө кычкылдануу даражасы кандай экенин билишкендиктен, ал жана анын бирикмелери өнөр жайда кеңири колдонулат. Айрыкча 20-кылымдын ортосунда турбоэкспандерлер ойлоп табылгандан кийин - кычкылтектин потенциалдык энергиясын механикалык энергияга айландырууга жөндөмдүү агрегаттар.
Кычкылтек өтө тез күйүүчү зат болгондуктан, ал от менен жылуулукту колдонуу зарыл болгон бардык тармактарда колдонулат. Металлдарды кесүүдө жана ширетүүдө жалын менен ширетүүчү аппаратты бекемдөө үчүн кысылган кычкылтек баллондору да колдонулат. Wideкычкылтектин болот эритүүчү өнөр жайында колдонулушу, мында кысылган O2 домна мештеринде жогорку температураны кармап туруу үчүн колдонулат. Кычкылтектин максималдуу кычкылдануу даражасы -2. Анын бул өзгөчөлүгү андан ары күйүү жана жылуулук энергиясын чыгаруу максатында кычкылдарды өндүрүү үчүн активдүү колдонулат. Суюк кычкылтек, озон жана O2, көп сандагы башка кошулмалар ракета отун кычкылдандыргыч катары колдонулат. Жардыргыч зат катары кычкылтек менен кычкылданган кээ бир органикалык бирикмелер колдонулат.
Химиялык өнөр жайда кычкылтек спирттер, кислоталар ж.б. сыяктуу кычкыл кошулмалардагы углеводороддор үчүн кычкылдандыруучу агент катары колдонулат. Медицинада өпкө оорулары менен ооруган бейтаптарды дарылоодо, дененин кычкылтектерин сактоо үчүн колдонулат. маанилүү функциялар. Айыл чарбасында таза кычкылтектин аз дозалары көлмөлөрдө балыктарды көбөйтүү, бодо малдын үлүшүн көбөйтүү жана башкалар үчүн колдонулат.
Кычкылтек күчтүү кычкылдандыргыч, ансыз жашоо мүмкүн эмес
Кайсы кычкылтек ар кандай кошулмалар жана элементтер менен реакцияга киргенде кычкылдануу даражасын көрсөтөөрү, кычкылтек кошулмаларынын кандай түрлөрү бар, кайсы түрлөрү өмүргө коркунуч туудурары жана кайсынысы жок экендиги жөнүндө жогоруда көп жазылган. Бир нерсе түшүнүксүз бойдон калуусу мүмкүн - анын бардык уулуулугу жана кычкылдануусунун жогорку деңгээли менен кантип кычкылтек Жерде жашоо мүмкүн эмес элементтердин бири болуп саналат? Чынында биздин планета абдан салмактуу организм,атмосфералык катмарда камтылган заттарга так ыңгайлашкан. Ал төмөнкүдөй көрүнгөн циклге катышат: адам жана башка бардык жаныбарлар кычкылтекти керектешет жана көмүр кычкыл газын чыгарышат, ал эми өсүмдүктөр көмүр кычкыл газын басымдуу түрдө керектешет жана кычкылтек чыгарышат. Дүйнөдөгү бардык нерсе бири-бири менен байланышкан жана бул чынжырдын бир звеносунун жоголушу бүт чынжырдын үзүлүшүнө алып келиши мүмкүн. Биз муну унутпашыбыз керек жана анын айрым өкүлдөрүн гана эмес, жалпы планетадагы жашоону коргошубуз керек.
