ОКСИГЕН І КИСЕНЬ. ПОШИРЕНІСТЬ ОКСИГЕНУ І КИСНЮ В ПРИРОДІ. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ

Тема 2 КИСЕНЬ

& 22. ОКСИГЕН І КИСЕНЬ. ПОШИРЕНІСТЬ ОКСИГЕНУ І КИСНЮ В ПРИРОДІ. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ

Вивчення параграфа допоможе вам:

· характеризувати хімічний елемент Оксиген;

· описувати поширеність Оксигену й кисню в природі;

· дізнатись про історію відкриття кисню;

· описувати фізичні властивості кисню;

· називати склад оксидів та наводити їх приклади

ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ ОКСИГЕН. За періодичною системою хімічних елементів з’ясовуємо, що Оксиген розміщений у VI групі, 2-му періоді. Його

порядковий номер 8, а відносна атомна маса округлено дорівнює 16.

Який заряд має ядро атома Оксигену? Скільки протонів і нейтроні, міститься в атомі Оксигену з відносною атомною масою 16? Яка кіль кість електронів в атомі Оксигену?

Оксиген має постійну валентність II і є винятком з правила про те, що номер групи вказує на максимальну валентність елемента. Він утворює сполуку з Гідрогеном, у молекулі якої міститься 2 атоми Гідрогену й 1 атом Оксигену, тобто воду Н2О.

Чи поширюється на цю сполуку правило визначення валентності у бінарних сполуках неметалічних елементів з Гідрогеном, за яким потрібно

від 8 відняти номер групи?

КИСЕНЬ ТА ОЗОН – ПРОСТІ РЕЧОВИНИ ОКСИГЕНУ. Ви вже знайомі з тим, що ці дві прості газоподібні речовини Оксигену мають різний кількісний склад, тому й неоднакові формули: у кисню – О2 в озону – О3. Але цим відмінності не вичерпуються. Розгляньте таблицю 7 і з’ясуйте, чим ще відрізняються прості речовини Оксигену.

Таблиця 7

Порівняння кисню й озону

№	Характеристики	Прості речовини
Кисень	Озон
1	Хімічна формула	О2
2	Відносна молекулярна маса	32	48
3	Колір	Безбарвний	Блакитний
4	Запах	Немає	Запах свіжості
5	Знаходження на Землі	Найбільше у нижніх шарах атмосфери	Найбільше на висоті 15-25 км, де він утворює озоновий шар
6	Значення в живій природі	Дихання організмів	Поглинання небезпечного для організмів випромінювання Сонця

Назва “озон” у перекладі з грецької означає “той, що пахне”. У невеликій кількості озон утворюється під час грози.

ОКСИДИ ЯК ПРЕДСТАВНИКИ СКЛАДНИХ РЕЧОВИН ОКСИГЕНУ. Оксиген існує в природі не лише у вигляді простих речовин кисню та озону, а й у вигляді складних речовин, серед яких багато оксидів.

Оксиди – бінарні сполуки елементів з Оксигеном (за невеликим винятком).

Утворювати оксиди здатні металічні і неметалічні елементи. Для неметалічних елементів номер групи у періодичній системі за невеликим винятком збігається з максимальним значенням валентності в оксидах.

Поміркуйте. Складіть формула оксидів Натрію, Цинку, Алюмінію, Силіцію (ІV), Феруму( III ), Нітрогену (II) і Нітрогену (IV ). Відшукайте, у яких формулах валентність елемента збіглась з номером групи.

ПОШИРЕНІСТЬ ОКСИГЕНУ В ПРИРОДІ. Не існує жодного хімічного елемента, якого у природі більше, ніж Оксигену. За загальними підрахунками оболонки Землі (літосфера, гідросфера, атмосфера) в сумі майже наполовину складаються з Оксигену.

Пригадайте з географії, які оболонки Землі називають літосферою, атмосферою, гідросферою.

Складних оксигеновмісних речовин існує величезна кількість, починаючи з води і закінчуючи органічними сполуками – білками, що мають найскладнішу будову і великі відносні молекулярні маси.

За мал. 59 параграфа 14 поновіть у пам’яті вміст (за масою) різних елементів у природі.

З малюнку бачимо, що вміст Оксигену становить близько 49 %. Навіть другий за поширеністю у природі елемент Силіцій поступається йому майже вдвічі. Вміст Оксигену в атмосфері за об’ємом вам відомий з попереднього параграфа. За масою Оксигену в атмосфері дещо більше – 23 %.

Обчисліть масову частку Оксигену у воді за її хімічною формулою.

В результаті проведених обчислень ви отримаєте відповідь – 0,89. Це означає, що 89 % складу води океанів, морів, річок та інших водойм становить Оксиген! У тілах живих істот налічується до 65 % (за масою) Оксигену, що входить до складу вуглеводів, жирів, білків, води.

У вигляді простої речовини кисню Оксиген наявний у повітрі. Завдяки зеленим рослинам у повітрі підтримується постійний вміст кисню, незважаючи на великі його витрати на дихання та гниття, згоряння палива у двигунах різних машин” літаків тощо.

Найпоширенішими оксидами на Землі є гідроген оксид, або вода Н2О, силіцій (ІV) оксид SiO2 – основна складова частина піску та граніту, алюміній оксид Аl2O3, що входить до складу глини, ферум(ІII) оксид Fe2O3, (міститься у залізних рудах) та інші.

Які оксиди із назначених вище утворені метaлічними, а які – не металічними хімічними елементами?

Розгляньте малюнок 78, назвіть речовини, у складі яких перебував Оксиген у зображених на ньому тілах природи.

Оксиген – найпоширеніший елемент на Землі.

У природі переважна більшість Оксигену перебуває у сполуках з іншими елементами.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ КИСНЮ. Порівняно з багатьма іншими речовинами кисень відкрили доволі пізно. Перешкоджала цьому тотожність багатьох властивостей кисню властивостям повітря (відсутність кольору, запаху, погана розчинність у воді). Відкриття здійснили відразу три вчені.

У 1771 р. кисень відкрив шведський вчений Карл-Вільгем Шеєле. Він прожарював селітру із сульфатною кислотою і потім розкладав отриманий оксид Нітрогену, про що описав у книзі, виданій у 1777 році. Вчений назвав цей газ “вогняним повітрям”.

Мал. 78. Поширеність Оксигену в природі

У 1774 р. французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє, провівши досліди з нагрівання меркурій(ІІ) оксиду НgO, зробив висновок, що газ, який виділявся при цьому, міститься у повітрі і теж підтримує горіння. Одержаний газ він назвав “надзвичайно чистим повітрям”, а пізніше – оксигеном. Та А. Лавуазьє не зробив ніяких повідомлень про своє відкриття, а обмежився лише записом у щоденнику.

В тому самому 1774 р. англійський хімік і філософ Джозеф Прістлі, нічого не знаючи про відкриття попередників, відкрив кисень з тієї ж речовини, що й А. Лавуазьє, і зробив про це повідомлення. Тому з приводу того, хто перший відкрив кисень, між вченими виникла навіть дискусія. Закінчилась вона тим, що в науці першість відкриття кисню закріпилася за К. Шеєле і Д. Прістлі, а назви – за А. Лавуазьє.

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ О2. Фізичні та хімічні властивості кисню добре досліджені. Кисень – газ без кольору, смаку та запаху, трохи важчий за повітря. Для порівняння зазначимо, що 1 л повітря важить 1,29 г, тоді як 1 л кисню – 1,43 г. Кисень погано розчиняється у воді. Так, він води його розчиняється лише 0,01 г(або 30 мл). При охолодженні до -183 С газоподібний кисень перетворюється на рідину світло-блакитного кольору(мал. 79а). Саме у цей колір фарбують балони, у яких транспортують стиснений кисень (мал. 79б). Для переведення рідкого кисню у твердий агрегатний стан потрібне охолодження до -218 °С. Твердий кисень зовні нагадує кристали льоду блакитного кольору.

Скарбничка ерудита

“Вогняне повітря”, “дефлогістоване повітря”, “очищене повітря”, “життєвий газ”, “райський газ” – як тільки не називали просту речовину – кисень – до того, як Антуан Лоран Лавуазьє назвав його оксигеном – тим, що породжує кислоти. Нині ця назва в українській науковій термінології збереглася за хімічним елементом із зарядом ядра атома +8. тоді як проста речовина дістала назву “кисень”.

Мал. 79. Рідкий кисень (а) та балони зі стисненим кмснем(б)

?

1. Охарактеризуйте хімічний елемент Оксиген, скориставшись відомостями про нього з періодичної системи хімічних елементів.

2. Що вам відомо про поширеність Оксигену і кисню в природі?

3. Опишіть історію відкриття кисню.

4. Схарактеризуйте фізичні властивості кисню.

5. Які речовини називають оксидами? Серед наведених формул укажіть формули оксидів: NaH, KNO3, Na2О, CuO, CuCl2, Mg(OH)2, ZnO.

6. Порівняйте масові частки Оксигену у сульфур(IV) оксиді та фосфор(V) оксиді.

7. Складіть формули оксидів за валентністю:

На підставі одержаних знань про повітря і кисень, висловіть судження про значення проварювання приміщень. Спершу визначте об’єм класної кімнати та обчисліть, яка маса кисню перебуває в ній. Зважаючи на те. що людина в середньому за добу споживає 700 г кисню, з’ясуйте приблизну масу кисню, яку учні вашого класу вдихають за 6 годин перебування в класі. На скільки діб вистачило б цього кисню учням вашого класу у разі повної герметизації вікон і дверей класної кімнати?