Химические свойства кислорода

    “Кислород - это та ось, вокруг которой вращается химия” - Берцеллиус

    Кислород – самый распространенный элемент литосферы -75%(в виде силикатов и алюмосиликатов), в гидросфере -86%, в атмосфере 21% по объему. 1200 минералов содержат кислород.

Аллотропия кислорода:   Кислород существует в виде двух аллотропных модификаций: кислород и озон.

Кислород -газ, без цвета, без запаха, t кип.=-183^◦С, t пл.=-219^◦С,в сжиженном состоянии – бледно-голубая жидкость, в 100 л H₂O растворяется 3.1 объема O₂.Специфическая особенность молекулы O₂ –парамагнетизм, обусловленный наличием двух неспаренных электронов, O₂- втягивается в магнитное поле. Кислород – сильный окислитель.

Озон – газ, голубой, резкий запах, t кип.=-112^◦С, t пл.=-193^◦С, в сжиженном состоянии – бледно-голубая жидкость, в твердом - темно-фиолетовые кристаллы, в воде растворим лучше, чем кислород. Озон – более сильный окислитель, чем кислород.

Получение: О₂ в чистом виде существует в природе. Озон образуется при низких температурах, при разряде молнии.

3О₂ = 2О₃ - Q

В лаборатории кислород получают по реакции:

2KMnO₄→ K₂MnO₄ + MnO₂+ О₂

Соединения кислорода

1) Перекись водорода. Степень окисления -1. Может быть и окислителем и восстановителем.

O₂ + 2H⁺+ 2e ® 2H₂O₂     E^o= 0.682В

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e ® 2H₂O E^o=1.776В - очень сильный окислитель.

В воде нестабильна, диспропорционирует.

2) Сжигая щелочные металлы в кислороде, получаем перекиси металлов. Ион О₂^2- диамагнитен.

O₂+2Na →Na₂O₂

3) Сжигая тяжелые щелочные металлы (начиная с К) под давлением кислорода, получаем надперекиси КО₂. Ион О₂^- парамагнитен, 1 неспаренный электрон.

O₂+K →KO₂

4) Озон образует озониды: 3KOH_тв + 2O₃ ® 2KO_3(тв)+KOH×H₂O + 1/2O₂. Соединения непрочные, сильнейшие окислители.

5) Кислород обратимо присоединяется к оксигенильным комплексам - гемоглобину, гемоцианину. Поиски искусственной крови.

Остальные элементы VI группы

Сера. В земной коре 0.1%. Встречается в виде:

1) самородная сера в виде молекул S₈;

2) сульфидные руды:  FeS₂ – пирит, PbS, ZnS, HgS, FeS, CuS и другие сульфиды. Селен и теллур встречаются в виде селенидов и теллуридов металлов.

3) Сульфатные руды: CaSO₄∙2H₂O – гипс, Na₂SO₄∙10H₂O – глауберова соль, MgSO₄∙7H₂O-горькая соль.

4) H₂S – сероводородные источники.

5) Сера входит в состав белков.

Для элементов VI группы характерна тенденция к образованию цепей - образование двойной связи как у кислорода становится все менее выгодно с увеличением размеров атомов, а наличие двух неспаренных р-электронов благоприятствует образованию длинных зигзагообразных цепей. Отсюда S₈ -

т.н. корона. При нагревании она плавится и повышается вязкость - образуются более длинные цепи. Аллотропия серы. Сера имеет различные структуры: ромбическую и моноклинную. Sромб (a) DHfo=0 95.6oC®Sмон (b) DHo=- 0.38 кДж

При нагревании выше 160 ^oC циклы разрываются и образуется пластическая сера, представляющая собой полимерную структуру. Таким образом, сера существует в виде трех аллотропных модификаций: ромбическая,  моноклинная и  пластическая сера. t пл.=119.3^◦С;  t кип.=445^◦С. В парах при 900^◦С сера существует в виде S₂, только выше 1500 ^◦С  - S.