Химия кислорода и его соединений

Химия элементов VIA группы

VIA группу образуют четыре неметалла: кислород, сера селен, теллур, называемые халькогенами, и радиоактивный металл полоний. Атомы элементов VIA группы имеют электронную формулу ns²np⁴. Для них характерны степени окисления -2, 0, +4, +6. У атома кислорода отсутствуют 2d-орбитали, поэтому его валентность равна двум. Наличие d-орбиталей у атомов других элементов позволяет им иметь валентности два, четыре или шесть.

Кислород - самый распространенный элемент, на его долю приходится 47,2% по массе литосферы и атмосферы вместе взятых. Кислород взаимодействует с большинством химических элементов. Белки, жиры и углеводы являются органическими кислородосодержащими веществами. Как животные, так и растения при дыхании поглощают атмосферный кислород. Теплокровные животные погибают без кислорода в течении нескольких минут. С участием кислорода идет минерализация растительных или животных остатков в почве до NH₃, CO₂ и H₂O. Без аэрации почва не может быть плодородной.

Кислород представляет собой газ без цвета, без вкуса, без запаха. Кислород может быть получен при сжижении и разделении воздуха. В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия или разложением хлората калия - бертолетовой соли:

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

2KClO₃ 2KCl + 3O₂

Известны две аллотропические модификации кислорода: кислород О₂ и озон О₃. Озон может быть получен из кислорода под действием электрического разряда или ультрафиолетового излучения:

3О₂2О₃

Озон - сильный окислитель. его активность обусловлена распадом его молекул с образованием атомарного кислорода, который более активен, чем молекулярный кислород:

О₃ ® О₂ + О

Молекулярный кислород (степень окисления равна нулю) является активным окислителем. Кислород в низшей степени окисления -2 (в оксидах, в воде) окислителем быть не может. В промежуточной степени окисления -1, например, в пероксиде водорода, кислород может иметь как окислительные, так и восстановительные свойства. С сильными окислителями пероксид водорода проявляет восстановительные свойства, окисляясь до кислорода О₂.

2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5H₂O₂ ® 5O₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

С сильными восстановителями пероксид водорода проявляет окислительные свойства. Кислород при этом восстанавливается до степени окисления -2.

2KI + H₂SO₄ + H₂O₂ ® I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

Пероксид водорода может быть получен действием кислот на пероксиды металлов:

BaO₂ + H₂SO₄ ® BaSO₄ + H₂O₂

Окислительная активность пероксида водорода, обуславливающая его обеззараживающие свойства, связана с образованием в момент выделения атомарного кислорода:

Н₂О₂ ® Н₂О + О