Оттегі дегеніміз Оттегінің формуласы. оттегі молекуласы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Жер бетіндегі барлық заттардың ішінде тіршілікті қамтамасыз ететін – оттегі газы ерекше орын алады. Оның болуы біздің планетамызды басқалардың арасында бірегей, ерекше етеді. Осы заттың арқасында әлемде көптеген әдемі жаратылыстар өмір сүреді: өсімдіктер, жануарлар, адамдар. Оттегі - бұл мүлдем алмастырылмайтын, бірегей және өте маңызды қосылыс. Сондықтан оның не екенін, қандай қасиеттері бар екенін анықтауға тырысамыз.

Химиялық элемент оттегі: сипаттамалары

Біріншіден, бұл элементтің периодтық жүйедегі орнын сипаттайық. Мұны бірнеше қадаммен жасауға болады.

1. Реттік сан - 8.
2. Атомдық массасы - 15, 99903.
3. Жүйенің екінші кезеңінің негізгі топшасының алтыншы тобында орналасқан.
4. Ядро заряды - +8, протондар саны - 8, электрондар - 8, нейтрондар - 8. Осылайша екі есе сиқырлы сан алынады, соның арқасында негізгі изотоптық форманың тұрақтылығы байқалады ¹⁶ О.
5. Элементтің латынша атауы - оттегі. Орысша – оттегі, бұл атау сөз тіркесінен жасалған«қышқылдарды өндіруші». Сондай-ақ кейде оттегі деп аталатын синоним бар.

Атомның электрондық құрылымын талдауға ерекше назар аудару керек, өйткені ол молекуланың тұрақтылығын және көрінетін физикалық және химиялық қасиеттерін түсіндіреді.

Молекуланың құрылымы

Атомның электрондық конфигурациясы 1s²2s²2p^{4 формуласымен берілген.. Бұл жазбадан энергия деңгейінің аяқталуына және қалаған октеттің пайда болуына дейін оттегіге екі электрон жетіспейтіні анық. Бұл келесі сипаттамаларды түсіндіреді:}

• екі атомды оттегі молекуласы;
• элементтің тотығу дәрежесі әрқашан -2 (пероксидтер мен фтор оксидін қоспағанда, ол сәйкесінше -1 және +2-ге өзгереді);
• ең күшті тотықтырғыш;
• қалыпты жағдайда да оңай әрекет етеді;
• жарылғыш қосылыстар түзуге қабілетті.

Енді құрылым мәселесін қарастырыңыз. Оттегі молекуласы қалай түзіледі? Біріншіден, түзілу механизмі ковалентті полярлы емес, яғни әрбір атомның электрондарының әлеуметтенуіне байланысты. Сонымен, байланыс ковалентті полюссіз. Оның үстіне, ол екі еселенген, өйткені атомдардың әрқайсысында сыртқы деңгейде екі жұпталмаған электрон бар. Оттегінің қалай көрінетінін бейнелеу өте қарапайым. Формула: O₂ немесе O=O.

Осындай байланыстың болуына байланысты молекула өте тұрақты. Оған қатысатын көптеген реакциялар ерекше жағдайларды қажет етеді: қысымның жоғарылауы, қыздыру, катализаторларды пайдалану.

Химиялық элемент сияқтыоттегі - табиғатта тұрақты үш изотоптары бар атом. Олардың массалық сандары тиісінше 16, 17, 18-ге тең. Дегенмен, пайыздық көрсеткіш өте әртүрлі, өйткені ¹⁶О 99,759%, ал қалғандары 0,5% аз. Сондықтан ең көп таралған және тұрақты изотоп массалық саны 16.

Жай зат оттегі

Егер біз бұл элемент туралы қарапайым қосылыс ретінде айтатын болсақ, онда біз қалыпты жағдайда біріктіру күйін дереу белгілеуіміз керек. Оттегі - дәмі, түсі немесе иісі жоқ газ. Екі атомды молекула, бұл планетада сутегі мен асыл газ гелийден кейінгі ең көп таралған зат.

Бұл заттың басқа агрегаттық күйлері бар. Сонымен, -183⁰С теріс температурада оттегі әдемі көк сұйықтыққа конденсацияланады. Егер сіз -200⁰С шегінен асып кетсеңіз, сұйықтық моноклиникалық ине тәрізді ашық көк кристалдарға айналады.

Қатты күйдегі оттегінің барлығы үш негізгі түрі бар.

1. Альфа пішіні (α-O₂). 200-ден төмен ⁰C.
2. Бета пішіні (β-O₂). Температура диапазоны -200-400⁰С.
3. Гамма пішіні (γ-O₂). -400-ден -500⁰C.

аралығы

Оттегі ең маңызды және маңызды газдардың бірі. Ғаламшардағы тірі жандардың тіршілігі үшін ғана емес, жалпы табиғат үшін. Ол қосылмайтын табиғи минералды немесе қосылысты атау қиынтармақ.

Табу тарихы

Ауада жану процестерін қолдайтын қандай да бір газдың бар екендігі туралы алғашқы ескерту 8 ғасырда пайда болды. Алайда, ол кезде оны зерттеп, оның бар екенін дәлелдеп, ашуға техникалық мүмкіндік болмады. Тек мыңжылдыққа жуық уақыттан кейін, XVIII ғасырда бұл бірнеше ғалымдардың еңбегінің арқасында жүзеге асты.

1. 1771 Карл Шееле эксперименталды түрде ауаның құрамын анықтады және негізгі екі газ оттегі мен азот екенін анықтады.
2. Пьер Байен сынап пен оның оксидінің ыдырауы бойынша тәжірибелер жүргізіп, нәтижелерін ресми түрде тіркейді.
3. 1773 Scheele ресми түрде оттегі элементін ашты, бірақ оны таза күйінде алмайды.
4. 1774 Пристли, Шелиге қарамастан, өзі ашқан жаңалықты жасайды және сынап оксидінің ыдырауы арқылы таза оттегін алады.
5. 1775 Антуан Лавуазье бұл элементті атады және жүздеген жылдар бойы бар жану теориясын жасайды.
6. 1898 Томпсон қоғамды атмосфераға көмірқышқыл газының көп бөлінуіне байланысты ауадағы оттегі таусылуы мүмкін деп ойлайды.
7. Сол жылы Тимирязев керісінше дәлелдейді, өйткені ол планетаның жасыл өсімдіктері оттегі жеткізушісі екенін түсіндіреді.

Осылайша, оттегінің не екені, оның өмір үшін қандай маңызды және маңызды газ екені белгілі болды. Осыдан кейін заттың барлық физикалық-химиялық қасиеттері зерттеліп, оны алу әдістері қарастырылып, судағы, жер қыртысындағы, атмосферадағы және планетаның басқа жерлеріндегі шамамен мөлшері есептелді.

Физикалық қасиеттері

Қарастырылған қосылысты сипаттай алатын негізгі физикалық параметрлерді берейік.

1. Оттегі қалыпты жағдайда ауаның құрамдас бөлігі болып табылатын газ (21%). Оның түсі де, дәмі де, иісі де жоқ. Ауадан жеңіл, суда нашар ериді.
2. Көмір және металл ұнтақтары белсенді сіңіреді, органикалық заттарда ериді.
3. Қайнау температурасы -183⁰C.
4. Балу -218, 35⁰C.
5. Тығыздығы 0,0014г/см³.
6. Кристалл торы молекулалық.

Оттегі сұйық күйінде парамагниттік.

Химиялық қасиеттері

Қарастырылып отырған газдың қаншалықты белсенді екендігі, оның басқа заттармен реакцияларында қалай әрекет ететіні туралы химия егжей-тегжейлі айтып береді. Оттегі бірнеше тотығу күйлерін көрсетуге қабілетті, дегенмен ең көп таралғаны -2 тұрақты болып саналады. Оған қоса, мәндері келесідей болатын қосылыстар бар:

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

Химиялық белсенділік электронның жоғары жақындығымен түсіндіріледі, өйткені Сұраудағы электртерістілік мәні 3,44. Тек фтор (4) жоғарырақ. Сондықтан оттегі өте күшті тотықтырғыш болып табылады. Сонымен қатар одан да күшті тотықтырғыштармен реакцияларда ол оң тотығу дәрежесін көрсетіп, тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді. Мысалы, фтор оксидінде O⁺² F₂^-.

Құрамында оттегі бар қосылыстардың көп саны бар. Бұл заттардың кластары, мысалы:

• оксидтер;
• пероксидтер;
• озонидтер;
• супероксидтер;
• қышқылдар;
• негіздер;
• тұз;
• органикалық молекулалар.

Асыл металдардан, гелийден, неоннан және аргоннан және галогендерден басқа оттегі барлық элементтермен қалыпты жағдайда әрекеттеседі. Ол ешбір жағдайда инертті газдармен әрекеттеспейді.

Өнеркәсіп бойынша алынған

Ауа мен судағы оттегінің мөлшері соншалықты жоғары (тиісінше 21 және 88%), оны синтездеудің негізгі өнеркәсіптік әдісі сұйық ауаны фракциялық айдау және суды электролиздеу болып табылады.

Бірінші әдіс әсіресе жиі қолданылады. Өйткені, бұл газдың көп бөлігі ауадан бөлінуі мүмкін. Дегенмен, ол толығымен таза болмайды. Егер жоғары сапалы өнім қажет болса, онда электролиз процестері қолданылады. Бұл үшін шикізат не су, не сілті. Ерітіндінің электр өткізгіштігін арттыру үшін натрий немесе калий гидроксиді қолданылады. Жалпы алғанда, процестің мәні судың ыдырауына дейін төмендейді.

Зертханалық алу

Зертханалық әдістердің ішінде термиялық өңдеу әдісі кеңінен қолданылады:

• пероксидтер;
• құрамында оттегі бар қышқылдардың тұздары.

Жоғары температурада олар оттегі газын шығару үшін ыдырайды. Процесті жиі катализдеңізмарганец (IV) оксиді. Олар оттегін суды ығыстыру арқылы жинайды және оны жанып тұрған сынықпен табады. Өздеріңіз білетіндей, оттегі атмосферасында жалын өте қатты жанады.

Мектептегі химия сабақтарында оттегі өндіру үшін қолданылатын тағы бір зат – сутегі асқын тотығы. Тіпті катализатордың әсерінен 3% ерітінді де таза газдың бөлінуімен лезде ыдырайды. Тек оны жинау керек. Катализатор бірдей - марганец оксиді MnO₂.

Ең жиі қолданылатын тұздардың ішінде:

• Бертоле тұзы немесе калий хлораты;
• калий перманганаты немесе калий перманганаты.

Процесті сипаттау үшін теңдеу беруге болады. Зертханалық және зерттеу қажеттіліктері үшін жеткілікті мөлшерде оттегі бөлінеді:

2KClO₃=2KCl + 3O₂↑.

Оттегінің аллотропты модификациялары

Оттегінің бір аллотропты модификациясы бар. Бұл қосылыстың формуласы O₃, ол озон деп аталады. Бұл табиғи жағдайда ультракүлгін сәулелер мен ауадағы оттегіге найзағай разрядтары әсер еткенде пайда болатын газ. O₂ өзінен айырмашылығы, озонның жағымды балғын иісі бар, ол найзағай ойнап, күн күркіреген жаңбырдан кейін ауада сезіледі.

Оттегі мен озонның айырмашылығы молекуладағы атомдар санында ғана емес, сонымен қатар кристалдық тордың құрылымында. Химиялық жағынан озон одан да күшті тотықтырғыш болып табылады.

Оттегі ауаның құрамдас бөлігі

Оттегінің табиғатта таралуы өте кең. Оттегі келесіде кездеседі:

• тау жыныстары мен минералдар;
• тұз және тұщы су;
• жер;
• өсімдіктер мен жануарлар организмдері;
• ауа, оның ішінде атмосфераның жоғарғы қабаты.

Ол жердің барлық қабықтарын алып жатқаны анық – литосфера, гидросфера, атмосфера және биосфера. Әсіресе оның ауа құрамындағы құрамы маңызды. Өйткені, дәл осы фактор біздің планетамызда тіршілік формаларының, соның ішінде адамдарға да мүмкіндік береді.

Біз тыныс алатын ауаның құрамы өте әркелкі. Ол тұрақты құрамдастарды да, айнымалыларды да қамтиды. Өзгермейтін және әрқашан бар:

• көмірқышқыл газы;
• оттегі;
• азот;
• асыл газдар.

Айнымалыларға су буы, шаң бөлшектері, бөгде газдар (шығындылар, жану өнімдері, шірік және т.б.), өсімдік тозаңдары, бактериялар, саңырауқұлақтар және т.б. жатады.

Табиғаттағы оттегінің маңызы

Табиғатта қанша оттегі бар екені өте маңызды. Өйткені, бұл газдың іздік мөлшері ірі планеталардың (Юпитер, Сатурн) кейбір серіктерінен табылғаны белгілі, бірақ ол жерде айқын тіршілік жоқ. Біздің Жерде ол жеткілікті, ол сумен бірге барлық тірі ағзалардың өмір сүруіне мүмкіндік береді.

Тыныс алудың белсенді қатысушысы болумен қатар, оттегі сансыз тотығу реакцияларын да жүргізеді, нәтижесінде өмір бойы энергия бөлінеді.

Табиғаттағы осы бірегей газдың негізгі жеткізушілері жасыл өсімдіктер және кейбіреулерібактериялардың түрлері. Олардың арқасында оттегі мен көмірқышқыл газының тұрақты балансы сақталады. Бұған қоса, озон бүкіл Жерді қорғайтын қалқан жасайды, ол деструктивті ультракүлгін сәулелердің үлкен көлеміне енуіне жол бермейді.

Аэробты организмдердің кейбір түрлері ғана (бактериялар, саңырауқұлақтар) оттегі атмосферасынан тыс жерде өмір сүре алады. Дегенмен, олардың саны шынымен мұқтаждарға қарағанда әлдеқайда аз.

Өнеркәсіпте оттегі мен озонды пайдалану

Өнеркәсіпте оттегі аллотроптарының негізгі қолданылуы төмендегідей.

1. Металлургия (металдарды дәнекерлеу және кесу үшін).
2. Медицина.
3. Ауыл шаруашылығы.
4. Зымыран отыны ретінде.
5. Көптеген химиялық қосылыстардың, соның ішінде жарылғыш заттардың синтезі.
6. Суды тазарту және дезинфекциялау.

Бұл ұлы газ қатыспайтын ең болмағанда бір процесті атау қиын, бірегей зат – оттегі.