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El oxígeno es el elemento más distribuido en la naturaleza, representa el 48,6% de la masa de la corteza terrestre, y es el elemento más abundante. El oxígeno es necesario para la oxidación de hidrocarburos, el tratamiento de aguas residuales, los propulsores de cohetes y la respiración de animales y humanos en la aviación, la industria aeroespacial y el buceo. La respiración animal, la combustión y todos los procesos oxidativos (incluida la descomposición de la materia orgánica) consumen oxígeno. Pero el oxígeno del aire se puede reponer continuamente mediante la fotosíntesis de las plantas. Corte y soldadura de metales. El oxígeno con una pureza del 93,5% al 99,2% se mezcla con gases combustibles (como el acetileno) para producir llamas a temperaturas extremadamente altas, derritiendo así los metales. Los procesos metalúrgicos son inseparables del oxígeno. También se necesita oxígeno para intensificar los procesos de producción de ácido nítrico y sulfúrico. En ausencia de aire, se sopla una mezcla de oxígeno y vapor al generador de gas para obtener gas con un alto poder calorífico. Los gases medicinales son extremadamente importantes.
Oxígeno significa "elemento ácido" en griego. El nombre se lo puso el químico francés Lavoisier, quien creía erróneamente que todos los ácidos contenían este nuevo elemento. En japonés, el nombre del oxígeno sigue siendo "elemento ácido".
El nombre chino del elemento oxígeno lleva el nombre de Xu Changshou de la dinastía Qing. Creía que la supervivencia humana era inseparable de la sustancia simple oxígeno, por lo que llamó al elemento que constituye esta sustancia simple "Yang", que significa "la cualidad del Qi nutritivo". Debido a que esta sustancia simple es un gas a temperatura ambiente, se acuñó la palabra "oxígeno".
El enlace químico en una molécula de oxígeno suele ser un enlace de valencia, formado por un doble enlace entre dos átomos de oxígeno.
Gas incoloro e inodoro, punto de fusión 218,8 ℃, punto de ebullición -183,1 ℃, densidad relativa 1,14 (-183 ℃, agua = 1), densidad relativa de vapor 65438+. Fracción de volumen en la atmósfera: 20,95% (aproximadamente 21%).
Las propiedades químicas del oxígeno son más reactivas. A excepción de los gases raros y los elementos metálicos de baja actividad como el oro, el platino y la plata, la mayoría de los elementos pueden reaccionar con el oxígeno. Estas reacciones se denominan reacciones de oxidación y los compuestos producidos por las reacciones (formados por dos elementos, uno de los cuales es oxígeno) se denominan óxidos. En términos generales, las soluciones acuosas de óxidos no metálicos son ácidas y se denominan óxidos ácidos, mientras que los óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos son alcalinos y se denominan óxidos básicos. Además, casi todos los compuestos orgánicos pueden arder violentamente en oxígeno para producir dióxido de carbono y agua. En química, la reacción química de una sustancia con oxígeno se define como una reacción de oxidación, y una reacción redox se refiere a una reacción en la que los electrones se transfieren o desvían. El oxígeno tiene propiedades oxidantes y de apoyo a la combustión.
Primero, el oxígeno reacciona con el metal.
Por ejemplo, el oxígeno reacciona con el sodio para producir una llama amarilla, que libera una gran cantidad de calor y produce peróxido de sodio en polvo de color amarillo claro.
La cinta de magnesio arde violentamente en oxígeno, emitiendo una luz deslumbrante y una gran cantidad de calor, produciendo óxido de magnesio sólido en polvo blanco.
La cinta de aluminio se quema en oxígeno, emitiendo luz brillante y calor, produciendo óxido de aluminio sólido de color blanco.
El alambre de hierro al rojo vivo arde violentamente en oxígeno, con chispas por todas partes, liberando mucho calor y produciendo óxido férrico sólido negro.
Después de calentar el cobre en oxígeno, se forma una capa de óxido de cobre negro en la superficie del alambre de cobre rojo brillante.
En segundo lugar, el oxígeno reacciona con los no metales.
El hidrógeno puro arde silenciosamente en oxígeno puro, produciendo una llama de color azul claro, produciendo agua y liberando una gran cantidad de calor.
El carbón arde violentamente en oxígeno, emite luz blanca y calor, y produce dióxido de carbono, un gas que enturbia el agua de cal clara.
El azufre también puede arder en el aire, emitiendo una débil llama azul claro; arde más violentamente en oxígeno puro, emitiendo una brillante llama azul-violeta, liberando calor y generando un olor acre: azufre. dióxido.
Este gas no solo puede enturbiar el agua de cal clara, sino que también puede desvanecer la solución ácida de permanganato de potasio o la solución magenta. La solución magenta descolorida volverá a ponerse roja después de calentarla.
El fósforo rojo se quema en oxígeno, emite una llama brillante y libera calor, produciendo un humo blanco espeso: pentóxido de fósforo.
En tercer lugar, la reacción entre el oxígeno y los compuestos inorgánicos.
El sulfuro de hidrógeno se quema en oxígeno, emite una llama de color azul claro y genera agua y dióxido de azufre.
El disulfuro de hierro reacciona con el oxígeno a altas temperaturas para generar dióxido de azufre y óxido de hierro. En el disulfuro de hierro, el azufre es -2 y el hierro es +4.
La oxidación catalítica del dióxido de azufre puede producir trióxido de azufre, que es un cristal incoloro;
El amoníaco se quema en oxígeno para producir nitrógeno y vapor de agua.
Cuando el óxido nítrico reacciona con el oxígeno se produce dióxido de nitrógeno.
En cuarto lugar, la reacción entre el oxígeno y los compuestos orgánicos.
Los llamados compuestos orgánicos son compuestos que contienen elementos carbono. Metano, acetileno, alcohol, parafina, etc. Puede quemar oxígeno para producir agua y dióxido de carbono. El metano, el acetileno, el etileno y el benceno se llaman hidrocarburos y son los compuestos orgánicos más simples. La combustión de hidrocarburos generalmente emite una llama azul clara brillante, libera grandes cantidades de calor y produce agua y dióxido de carbono, un gas que puede enturbiar el agua de cal clara. Cuando el metanol y el etanol se queman en oxígeno, emiten una llama azul clara que es difícil de ver.
Cuando el cloroformo reacciona con el oxígeno, se produce fosgeno y gas cloruro de hidrógeno.
5. Preparación del oxígeno de laboratorio.
Método de calentamiento de material sólido.
Calentar permanganato de potasio produce permanganato de potasio, dióxido de manganeso y oxígeno;
El dióxido de manganeso y el clorato de potasio están calientes. En este momento, se utiliza dióxido de manganeso como catalizador y el clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. En realidad, la reacción es exotérmica, no endotérmica. Cuando dos moléculas de clorato de potasio se descomponen, pueden liberar 265.438+06 kilojulios de calor.
Tenga cuidado al fabricar oxígeno. Al instalar un tubo de ensayo grande, el tubo de ensayo debe estar ligeramente inclinado, es decir, la boca del tubo de ensayo debe estar más baja que el fondo del tubo de ensayo para evitar que se caiga. Una pequeña cantidad de humedad contenida en el medicamento se convierte en vapor cuando se calienta y se condensa en la boca del tubo. Las gotas de agua regresan, provocando que el tubo de ensayo se rompa. Al calentar tubos de ensayo, los tubos de ensayo deben calentarse de manera uniforme. Al recolectar oxígeno, se debe recolectar mediante drenaje y recolección de gas. No recolecte oxígeno inmediatamente cuando comiencen a aparecer burbujas en el catéter. Espere hasta que las burbujas se liberen de manera continua y uniforme antes de recolectar oxígeno. Al detener la producción de oxígeno, asegúrese de sacar primero las vías respiratorias del tanque de agua y luego apagar la lámpara de alcohol (si se retira primero la lámpara de alcohol, la temperatura y la presión del aire en el tubo de ensayo disminuirán y se succionará agua). en el tubo de ensayo caliente a lo largo del catéter) en el interior, lo que provoca que el tubo de ensayo se rompa debido al enfriamiento rápido).
Añadir sólido a líquido sin calentar.
El peróxido de hidrógeno se descompone catalíticamente (el catalizador es principalmente dióxido de manganeso) para generar agua y oxígeno, que se pueden generar con un generador Kipp.
Espero que te pueda ayudar a aclarar tus dudas.