Нахождение кислорода в природе

Кислород самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%), а ведь она покрывает 2/з поверхности земного шара, образуя его водную оболочку гидросферу. Кислород вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки Земли атмосферы, где на его долю приходится 21% (по объему) и 23,15% (по массе). Кислород входит в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры литосферы: из каждых 100 атомов земной коры на долю кислорода приходится 58 атомов.

Как вы уже знаете, обычный кислород существует в форме О2. Это газ без цвета, запаха и вкуса. В жидком состоянии имеет светло-голубую окраску, в твердом синюю. В воде газообразный кислород растворим лучше, чем азот и водород.

а) В составе простых веществ.

Кислород взаимодействует почти со всеми простыми веществами, кроме галогенов, благородных газов, золота и платиновых металлов. Например, энергично реагирует с металлами: щелочными, образуя оксиды М2О и пер оксиды М2О2; с железом, образуя железную окалину Ге3О4; с алюминием, образуя оксид А12О3.

Реакции неметаллов с кислородом протекают очень часто с выделением большого количества тепла и сопровождаются воспламенением реакции горения. Вспомните горение серы с образованием SО2, фосфора с образованием Р2О5 или угля с образованием СО2.

Почти все реакции с участием кислорода экзотермические. Исключение составляет взаимодействие азота с кислородом: это эндотермическая реакция, которая протекает при температуре выше 1200 °С или при электрическом разряде:

N2 + O2 2NO –Q

в) в составе сложных веществ

Кислород энергично окисляет не только простые, но и сложные вещества, при этом образуется оксиды элементов, из которых они построены.

СН4 + 2О2 = 2Н2О + СО2

Степень окисления — условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер.

Это означает, что более электроотрицательный атом, смещая к себе полностью одну электронную пару, приобретает заряд l-. Неполярная ковалентная связь между одинаковыми атомами дает вклад в степень окисления:

При пользовании степенями окисления полезно придерживаться следующих правил:

1) сумма степеней окисления атомов в любой частице равна ее электрическому заряду. Следовательно, степень окисления элемента в его простом веществе равна нулю;

2) в соединениях фтор всегда проявляет степень окисления -1;

3) степень окисления кислорода в соединениях обычно равна -2 (кроме ОF2, Н2О2 и др.);

4) степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами и -1 в соединениях с металлами (КН, СаН2).

Максимальная положительная степень окисления элемента обычно совпадает с номером его группы в периодической системе. Максимальная отрицательная степень окисления элемента равна максимальной положительной степени окисления - минус восемь.

Исключение составляют фтор, кислород, железо: их высшая степень окисления выражается числом, значение которого ниже, чем номер группы, к которой они относятся. У элементов подгруппы меди, наоборот, высшая степень окисления больше единицы, хотя они и относятся к I группе.

Понятие степени окисления введено в предположении о полном смещении пар электронов к тому или другому атому (показывая при этом заряд ионов, образующих ионное соединение). Поэтому следует помнить, что в полярных соединениях степень окисления означает число электронов, лишь смещенных от данного атома к атому, связанному с ним.

Совсем формальным понятие степени окисления становится, когда оно используется при рассмотрении ковалентного соединения.

Различие между понятием степени окисления и валентности в ковалентных соединениях наглядно можно проиллюстрировать на хлорпроизводных метана: валентность углерода везде равна четырем, а степень окисления его (считая степени окисления водорода + 1 и хлора -1 во всех соединениях) в каждом соединении разная

У кислорода степень окисления может быть равна +2 (в соединении OF2, поскльку фтор более электроотрицательный и у него степень окисления равна -1 всегда), а также может быть равна 0 (в молекуле О2, т. к. степень окисления атомов в молекуле равна 0); может быть равна -1 (в пероксидах, например пероксид водорода H2O2, или пероксид натрия Na2O2).

Для того чтобы определить возможные значения валентности кислорода, следует изучить положение элемента в периодической таблице, основные черты строения его атома. Такой подход удобен при изучении вопроса о том, какая валентность у кислорода типичная, а какая для него нехарактерна. В наиболее распространенных соединениях проявляется обычная валентность — II. Эта особенность позволяет определять число связей другого атома в готовых бинарных формулах с участием кислорода.Какая валентность у кислорода?На первоначальном этапе накопления знаний о свойствах и строении веществ химики думали, что валентность — это способность связывать определенное количество атомов в молекулу вещества. Многие ученые после открытия элемента пытались понять, какая валентность у кислорода. Ответ был получен экспериментальным путем: кислород присоединяет в химической реакции два атома одновалентного водорода, значит, двухвалентен. Представления о химической связи менялись по мере накопления знаний о строении вещества. В своей теории валентности Г. Льюис и В. Коссель раскрывают сущность химического взаимодействия с точки зрения электронного строения. Исследователи объясняли способность атома к образованию определенного числа связей стремлением к наиболее устойчивому энергетическому состоянию. В случае его достижения наименьшая частица вещества становится более стабильной. В теории и структурах Льюиса большое внимание уделяется роли внешних электронов, принимающих участие в создании химической связи.