Взаимодействие кислорода с простыми веществами

Кислород — это мощный окислитель, уступающий в химической активности только фтору.

Он вступает в реакции как с простыми, так и со сложными веществами.

В качестве восстановителя проявляет себя только в реакциях с фтором.

Окисление металлов (кроме Ag, Au, Pt).

1. Взаимодействие с щелочными металлами:

Эти активные металлы быстро окисляются на воздухе, а рубидий и цезий даже самовоспламеняются!

• Только литий при горении образует обычный оксид, где у кислорода степень окисления -2:

4Li + O₂ = 2Li₂O

• При горении натрия образуется не оксид, а пероксид. В пероксиде степень окисления кислорода равна -1:

2Na + O₂ = Na₂O₂

• В процессе горения калия, рубидия и цезия образуются надпероксиды, или супероксиды:

К + O₂ = КO₂

Внимание!

К, Rb и Cs также легко реагируют с озоном, образуя озониды:

К + O₃ = КO₃

2. Взаимодействие с остальными металлами приводит к образованию оксидов:

Ме + O₂ = МеₓOᵧ⁻²

• например, реакция с медью:

2Cu + O₂ = 2CuO - оксид меди (II) в избытке кислорода

4Cu + O₂ = 2Cu₂O - оксид меди (I) при недостатке кислорода

• реакция с алюминием:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Помним, что у алюминия в соединениях постоянная степень окисления +3!

• железо может образовать с кислородом разные оксиды:

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃ - оксид железа (III) образуется при окислении кислородом воздуха

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ - при горении железа в кислороде образуется железная окалина Fe₃O₄ (FeO ⋅ Fe₂O₃)

• также железо способно медленно «ржаветь» во влажном воздухе в присутствии кислорода с образованием гидроксида железа (II):

2Fe + O₂ + 2H₂O = 2Fe(OH)₂

с дальнейшем окислением до гидроксида железа (III) — Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Реакции кислорода с неметаллами.

Кроме галогенов Cl₂, Br₂, I₂ и инертных газов - с ними он не реагирует!

1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

O₂ + 2F₂ = 2O⁺²F₂⁻¹ - фторид кислорода (II)

или

O₂ + F₂ = O₂⁺¹F₂⁻¹ - фторид кислорода (I)

Фторид кислорода — это единственное соединение фтора с кислородом.

В нём кислород проявляет положительную степень окисления, так как фтор является более электроотрицательным элементом по сравнению с кислородом.

Все реакции кислорода с неметаллами протекают с выделением тепла, то есть являются экзотермическими!

2. Исключение составляет эндотермическая реакция кислорода с азотом:

N₂ + O₂ ⇄ NO – Q

Молекулярный азот в обычных условиях не вступает в реакцию с кислородом. Эта реакция происходит только при высокой температуре (около 2000 °С) или на электрической дуге, что в природе можно наблюдать во время грозы.

Важно отметить, что эта реакция эндотермическая, то есть она протекает с поглощением теплоты, несмотря на то, что является реакцией соединения!

3. Реакции горения H₂, C, Si, P и S:

• Водород при горении вступает в реакцию с кислородом, что приводит к взрыву.

Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называют «гремучим газом»!

O₂ + 2Н₂ = 2Н₂О

• Углерод в процессе горения может образовывать два вида газов: углекислый газ при избытке кислорода и угарный газ при его недостатке:

С + O₂ = СO₂

2С + O₂ = 2СO

• Кремний вступает в реакцию с кислородом только при очень высоких температурах — выше 400–500 °C.

В результате образуются два вида оксидов: оксид кремния (IV) SiO₂ — при избытке кислорода или оксид кремния (II) SiO — при недостатке кислорода:

2Si + O₂ = 2SiO 

Si + O₂ = SiO₂

• Фосфор в процессе горения также может образовывать два вида оксидов: оксид фосфора (V) Р₂О₅ при избытке кислорода и оксид фосфора (III) Р₂О₃ при его недостатке:

4Р + 5O₂ = 2Р₂О₅

4Р + 3O₂ = 2Р₂О₃

• Сера сгорает в кислороде с образованием сернистого газа или оксида серы (IV):

S + O₂ = SO₂

Спасибо за внимание! Продолжение следует!

Не пропустите!

Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!

Учите химию и будьте внимательны!

Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤

Подписывайтесь на канал, я рада каждому из Вас! ХИМИЯ без лишних слов!