4.1 Кислород. Распространение в природе. Аллотропия. Получение. Химическая связь в молекуле О2 с позиции МВС и ММО. Вода, оксиды. Пероксиды, надпероксиды. Озониды. Фторид кислорода.
Кислород - бесцветный газ. без вкуса и запаха, состоит из двухатомных молекул. 21 % в атмосфере.
в 100 объёмах воды растворяется где то 5 объёмов кислорода, в солёной поменьше, но достаточно для поддержания жизни.
лучше он растворим в благородных металлах. (серебро..)
Известны три аллотропные формы кислорода: O2, озон O3 и крайне не устойчивый тетракислород O4
Кислород - самый распространённый химический элемент в земной коре. Присутствует в природе как в виде простого вещества, так и в виде химических соединений. Парамагнетик. Его ЭО уступает только фтору.
Из-за высокой электронной плотности и сильного межэлектродного отталкивания сродство к электрону кислорода и прочность связи Э-Э оказывается меньше, чем для серы, селена и теллура. А степень ионности М-халькоген выше. Для кислорода одна двойная связь оказывается энергетически более выгодна чем две одинарные.
Значительное количество вещества О2 присутствует в атмосфере, меньше растворено в воде. Фактически весь кислород биологического происхождения
Получение
В промышленном масштабе кислород получают из воздуха и хранят в баллонах под давлением. Полученный таким способом кислород имеет примеси других газов: азота.
в лаборатории способ синтеза кислорода выбирают в зависимости от требуемой степени его чистоты.
Синтез в лаборатории:
Аллотропия
ОЗОН
Озон - трёхатомная аллотропная форма кислорода. Это нестабильный диамагнитный газ с характерным острым запахом. Молекула имеет угловую форму. конденсируется в виде тёмно-синей жидкости, затвердевает в виде фиолетовых кристаллов. Озон в любой форме взрывается. Он термодинамически неустойчив.
Особое свойство озона - сильное поглощение в ультрафиолетовой области спектра.
лучше всего получать пропусканием кислорода под давлением 1 атм через металлические трубки с тихим электрическим разрядом - озонатор.
Другой способ - ультрафиолетовое облучение кислорода. Применяется при получении небольшого количества озона.
электролиз холодного раствора серной кислоты при высокой плотности анодного тока. более сильный окислитель в кислой среде, менее в щелочной.
более сильный окислитель, чем кислород
Важная реакция озона - образование озонидов. Если озон пропустить в конц водный раствор щёлочи, последний приобретёт красный цвет. Лучше получаются действием озона на твёрдую щёлочь.
Озониды - твёрдые вещества красно коричневого цвета, прамагнитные. Их устойчивость убывает в ряду от цезия к натрию. Для лития не сольватированный озонид не получен. Но получен аммиакат LiO3*4NH3
При температуре выше комнатной МО3 разлагается, переходя в надпероксиды
Применение озона:
для очистки воды
консервирование продуктов на холоду
Химическая связь. МВС и ММО
ММО
МВС
Вода
Вода - самое важное соединение водорода и кислорода.
- атом кислорода в sp3-гибридизации
- Имеет ряд аномальных свойств:
- аномально большие значения теплоты и энтропии испарения
- высокая подвижность ионов [H3O+] и [OH-].
- существует по крайней мере 9 форм льда (одна из форм имеет структуру схожую с диоксидом кремния)
- плотность в твёрдом состоянии (лёд) ниже, чем в жидком
- водородные связи
- универсальный растворитель
- высокое поверхностное натяжение
Оксиды
Оксиды известны для всех элементов ПСХЭ, кроме лёгких благородных газов. Они чрезвычайно разнообразны по физическим и химическим свойствам. От летучего CO до тугоплавкого ZrO2.
так же существуют оксиды нестехиометрического состава (у переходных элементов)
Пероксиды и надпероксиды
Химические свойства в целом сопоставимы со свойствами обычных оксидов. Например:
Разве что при нагревании разлагаются на оксид и кислород
надпероксиды:
Фторид кислорода
Кислород образует несколько бинарных фторидов. из которых устойчив OF2.
Фторид кислорода - бесцветный газ с очень сильным неприятным запахом, который конденсируется в светло-жёлтую жидкость
Дифторид дикислорода О2F2 лучше всего получается пропусканием тихого электрического разряда через смесь фтора и кислорода при низком давлении.
дифторид дикислорода очень сильный окислитель и фторирующий агент