Кисень - це ... Формула кисню. Молекула кисню

Серед всіх речовин на Землі особливе місце займає те, що забезпечує життя, - газ кисень. Саме його наявність робить нашу планету унікальною серед усіх інших, особливою. Завдяки цій речовині в світі живе стільки прекрасних створінь: рослини, тварини, люди. Кисень - це абсолютно незамінний, унікальне і надзвичайно важлива сполука. Тому постараємося дізнатися, що він собою являє, якими характеристиками має.

Хімічний елемент кисень: характеристика

Для початку охарактеризуємо розташування даного елемента в періодичній системі. Це можна зробити декількома пунктами.

Порядковий номер - 8.
Атомна маса - 15,99903.
Розташовується в шостій групі головній підгрупі другого періоду системи.
заряд ядра - +8, кількість протонів - 8, електронів - 8, нейтронів - 8. Таким чином, виходить двічі магічне число, завдяки чому спостерігається стійкість основної изотопной форми ¹⁶О.
Латинська назва елемента - oxygen. Російське - кисень, це назва утворена від словосполучення "породжує кислоти". Існує і синонім, іноді його називають оксигенів.

На окрему увагу заслуговує розбір електронної будови атома, так як саме їм пояснюється стійкість молекули і притаманні фізичні і хімічні властивості.

будова молекули

Електронна конфігурація атома представлена формулою 1s²2s²2p⁴. З цього запису очевидно, що до завершення енергетичного рівня і створення заповітного октету кисню не вистачає двох електронів. Цим пояснюються такі його характеристики:

молекула кисню двухатомная;
ступінь окислення елемента завжди -2 (окрім пероксидів і оксиду фтору, в яких вона змінюється на -1 і +2 відповідно);
є найсильнішим окислювачем;
легко вступає в реакції навіть при звичайних умовах;
здатний утворювати вибухові сполуки.

Тепер розглянемо питання про будову. Як утворюється молекула кисню? По-перше, механізм утворення ковалентний неполярний, тобто за рахунок усуспільнення електронів кожного атома. Таким чином, зв`язок також ковалентний неполярний. При цьому вона подвійна, так як у кожного з атомів є по два неспарених електрона на зовнішньому рівні. Можна дуже просто зобразити, як виглядає кисень. Формула наступна: Про₂ або О = О.

Завдяки наявності такого зв`язку молекула дуже стійка. Для багатьох реакцій з її участю потрібні спеціальні умови: підвищений тиск, нагрівання, використання каталізаторів.

Як хімічний елемент кисень - це атом, який має три стабільно існуючих в природі ізотопу. Їх масові числа відповідно рівні 16, 17, 18. Однак процентне співвідношення дуже різниться, так як ¹⁶Про 99,759%, а інших менше 0,5%. Тому найпоширеніший і стійкий ізотоп - саме з масовим числом 16.

Проста речовина кисень

Якщо говорити про даному елементі як про просте з`єднанні, то відразу слід позначити агрегатний стан при звичайних умовах. Кисень - газ, який не має ні смаку, ні кольору, ні запаху. Двохатомна молекула, яка є найпоширенішим на планеті речовиною, після водню і благородного газу гелію.

Існують і інші агрегатні стани цієї речовини. Так, при мінусовій температурі -183⁰З кисень конденсується в красиву блакитну рідину. Якщо ж перевищити поріг в -200⁰С, то рідина переросте в яскраво-сині кристали моноклінної голчастою форми.

Всього виділяють три основних типи існування кисню в твердому стані.

Альфа-форма (&alpha - Про₂). Існує при температурі нижче 200 ⁰С.
Бета-форма (&beta - Про₂). Температурний інтервал -200-400⁰С.
Гамма-форма (&gamma - Про₂). Інтервал від -400 до -500⁰С.

Кисень - це один з найбільш важливих і значимих газів. Не тільки для життя живих істот на планеті, але і для природи в цілому. Складно назвати природний мінерал або з`єднання, до складу якого б він не входив як елемент.

Історія відкриття

Перші згадки про те, що в складі повітря є якийсь газ, що підтримує процеси горіння, з`явилося ще в VIII столітті. Однак тоді вивчити його, довести існування і відкрити не було технічної можливості. Лише через майже тисячоліття, в XVIII столітті це було зроблено, завдяки роботі декількох вчених.

1771 рік Карл Шеєле дослідним шляхом встановив склад повітря і з`ясував, що основні два газу - це кисень і азот.
П`єр Байен проводить досліди по розкладанню ртуті і її оксиду і офіційно фіксує результати.
1773 рік Шеєле офіційно відкриває елемент кисень, але не отримує його в чистому вигляді.
1774 рік Прістлі незалежно від Шеєле робить таке ж, як і він, відкриття, і отримує чистий кисень розкладанням ртутного оксиду.
1775 рік Антуан Лавуазьє дає назву цьому елементу і створює теорію горіння, що проіснувала не одну сотню років.
1898 рік Томпсон змушує суспільство замислитися над тим, що кисень повітря може закінчитися через великі викидів вуглекислого газу в атмосферу.
В цьому ж році Тімірязєв доводить зворотне, так як пояснює, що постачальник кисню є зелені рослини планети.

Таким чином, стало відомо, що собою являє кисень, який важливий і значущий для життя це газ. Після були вивчені всі фізичні і хімічні властивості речовини, розглянуті способи його отримання, прораховано приблизний зміст в воді, земній корі, атмосфері та інших місцях планети.

Відео: Хімія 8 клас. кисень

Фізичні властивості

Наведемо основні фізичні параметри, якими можна охарактеризувати розглядається з`єднання.

Відео: Що, якщо кисень зникне на 5 секунд?

Кисень - газ при звичайних умовах, що є складовою частиною повітря (21%). Не має кольору, смаку і запаху. Легше повітря, погано розчинний у воді.
Активно поглинається вугіллям і порошками металів, розчиняється в органічних речовинах.
Температура кипіння становить -183⁰С.
плавлення -218,35⁰С.
Щільність становить 0,0014 г / см³.
Кристалічна решітка молекулярна.

Кисень має парамагнітні властивості в рідкому стані.

Хімічні властивості

Про те, наскільки активний розглянутий газ, як він веде себе в реакціях з іншими речовинами, докладно розповідає хімія. Кисень здатний виявляти кілька ступенів окислення, хоча найбільш частою є -2, яка вважається постійною. Крім неї зустрічаються сполуки, в яких значення наступні:

-1;
-0,5;
-1/3;
+0,5;
+1;
+2.

Хімічна активність пояснюється високою спорідненістю до електрону, так як значення електронегативності по Поллинг у нього 3,44. Вище лише у фтору (4). Тому кисень є дуже сильним окислювачем. У той же час в реакціях з ще більш сильними окислювачами поводиться як відновник, проявляючи позитивну ступінь окислення. Наприклад, в оксиді фтору O⁺² F₂^-.

Існує величезна кількість сполук, до складу яких входить кисень. Це такі класи речовин, як:

оксиди;
пероксиди;
озоніди;
надпероксида;
кислоти;
основи;
солі;
органічні молекули.

З усіма елементами кисень здатний вступати в реакцію при звичайних умовах, крім благородних металів, гелію, неону і аргону і галогенів. З інертними газами він не взаємодіє ні за яких умов.

Отримання в промисловості

Вміст кисню в повітрі і воді настільки велике (21 і 88% відповідно), що основним промисловим способом його синтезу є фракційна перегонка рідкого повітря і електроліз води.

Особливо часто застосовується перший метод. Адже з повітря можна виділити дуже багато цього газу. Однак він буде не зовсім чистим. Якщо ж необхідний продукт вищої якості, тоді в хід пускають електролізних процеси. Сировиною для цього є або вода, або луг. Гідроксид натрію або калію використовують для того, щоб збільшити силу електропровідності розчину. В цілому ж суть процесу зводиться до розкладання води.

Отримання в лабораторії

Серед лабораторних методів широкого поширення набув метод термічної обробки:

пероксидов;
солей кисневмісних кислот.

При високих температурах вони розкладаються з виділенням газоподібного кисню. Каталізують процес найчастіше оксидом марганцю (IV). Збирають кисень витісненням води, а виявляють - тліючої лучиною. Як відомо, в атмосфері кисню полум`я розгорається дуже яскраво.

Ще одна речовина, що використовується для отримання кисню на шкільних уроках хімії, - перекис водню. Навіть 3% розчин під дією каталізатора миттєво розкладається з вивільненням чистого газу. Його потрібно лише встигнути зібрати. Каталізатор той же - оксид марганцю MnO₂.

Серед солей найчастіше використовуються:

бертолетова сіль, або хлорат калію;
перманганат калію, або марганцівка.

Щоб описати процес, можна привести рівняння. Кисню виділяється достатньо для лабораторних і дослідницьких потреб:

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂&uarr-.

Аллотропние модифікації кисню

Існує одна аллотропная модифікація, яку має кисень. Формула цього з`єднання Про₃, називається воно озоном. Це газ, який утворюється в природних умовах при впливі ультрафіолету і грозових розрядів на кисень повітря. На відміну від самого Про₂, озон має приємний запах свіжості, який відчувається в повітрі після дощу з блискавкою і громом.

Відмінність кисню і озону полягає не тільки в кількості атомів в молекулі, а й в будові кристалічної решітки. У хімічному відношенні озон - ще більш сильний окислювач.

Кисень - це компонент повітря

Поширення оксигена в природі дуже широко. Кисень зустрічається в:

гірських породах і мінералах;
воді солоної і прісної;
грунті;
рослинних і тваринних організмах;
повітрі, включаючи верхні шари атмосфери.

Очевидно, що їм зайняті всі оболонки Землі - літосфера, гідросфера, атмосфера і біосфера. Особливо важливим є зміст його в складі повітря. Адже саме цей фактор дозволяє існувати на нашій планеті життєвих форм, в тому числі і людині.

Склад повітря, яким ми дихаємо, надзвичайно неоднорідний. Він включає в себе як постійні компоненти, так і змінні. До постійним і завжди присутнім відносяться:

вуглекислий газ;
кисень;
азот;
благородні гази.

До змінних можна віднести пари води, частинки пилу, сторонні гази (вихлопні, продукти горіння, гниття і інші), рослинна пилок, бактерії, грибки та інші.

Значення кисню в природі

Дуже важливо, скільки кисню міститься в природі. Адже відомо, що на деяких супутниках великих планет (Юпітер, Сатурн) були виявлені слідові кількості цього газу, проте очевидною життя там немає. Наша Земля має достатню його кількість, яке в поєднанні з водою дає можливість існувати всім живим організмам.

Крім того, що він є активним учасником дихання, кисень ще проводить незліченну кількість реакцій окислення, в результаті яких вивільняється енергія для життя.

Основними постачальниками цього унікального газу в природі є зелені рослини і деякі види бактерій. Завдяки їм підтримується постійний баланс кисню і вуглекислого газу. Крім того, озон вибудовує захисний екран над усією Землею, який не дозволяє проникати великій кількості знищує ультрафіолетового випромінювання.