Ķīmiskās un fizikālās īpašības, skābekļa izmantošana un ražošana. Skābeklis - elementa īpašība, izplatība dabā, fizikālās un ķīmiskās īpašības, iegūšana

Skābekļa atomā ir 8 elektroni, bet iekšējā līmenī ir 2 elektroni un 6 elektroni

Tiek izmantotas arī nitrātu termiskās sadalīšanās metodes:

Skābekļa elektroniskā struktūra (1s

1. Sārmu metālu oksīdu kušanas temperatūras samazinās, palielinoties metāla atomu rādiusam; Tātad,

a) koksne (celuloze):

b) eļļa vai gāze (benzīns C

d) ogleklis (akmens vai kokogles, kokss):

Degšanai ir pakļauti arī vairāki C, H, N, O saturoši savienojumi ar augstu enerģijas rezervi. Skābekli oksidēšanai var izmantot ne tikai no atmosfēras (kā iepriekšējās reakcijās), bet arī no pašas vielas. Lai uzsāktu reakciju, pietiek ar nelielu reakcijas aktivizēšanu, piemēram, sitienu vai kratīšanu. Šajās reakcijās oksīdi ir arī sadegšanas produkti, taču tie visi ir gāzveida un strauji izplešas augstā procesa beigu temperatūrā. Tāpēc šādas vielas ir sprādzienbīstamas. Sprāgstvielu piemēri ir trinitroglicerīns (vai nitroglicerīns) C

Starp visām vielām uz Zemes īpašu vietu ieņem tā, kas nodrošina dzīvību – skābekļa gāze. Tieši tās klātbūtne padara mūsu planētu unikālu starp visām citām, īpašu. Pateicoties šai vielai, pasaulē dzīvo tik daudz skaistu radību: augi, dzīvnieki, cilvēki. Skābeklis ir absolūti neaizstājams, unikāls un ārkārtīgi svarīgs savienojums. Tāpēc mēs centīsimies noskaidrot, kas tas ir, kādas īpašības tam piemīt.

Pirmā metode tiek īpaši izmantota. Galu galā daudz šīs gāzes var izdalīties no gaisa. Tomēr tas nebūs pilnīgi tīrs. Ja jums ir nepieciešams produkts vairāk Augstas kvalitātes, tad tiek uzsākti elektrolīzes procesi. Izejviela tam ir ūdens vai sārms. Nātrija vai kālija hidroksīdu izmanto, lai palielinātu šķīduma elektrisko vadītspēju. Kopumā procesa būtība ir samazināta līdz ūdens sadalīšanai.

Iegūšana laboratorijā

Starp laboratorijas metodēm plaši izmanto termiskās apstrādes metodi:

• peroksīdi;
• skābekli saturošu skābju sāļi.

Augstās temperatūrās tie sadalās, izdalot gāzveida skābekli. Procesu visbiežāk katalizē mangāna (IV) oksīds. Viņi savāc skābekli, izspiežot ūdeni, un atrod to ar gruzdošu šķembu. Kā zināms, skābekļa atmosfērā liesma uzliesmo ļoti spilgti.

Vēl viena viela, ko izmanto skābekļa ražošanai skolas ķīmijas stundās, ir ūdeņraža peroksīds. Pat 3% šķīdums katalizatora iedarbībā uzreiz sadalās, izdalot tīru gāzi. Tas vienkārši ir jāsavāc. Katalizators ir tas pats - mangāna oksīds MnO 2 .

Visbiežāk izmantotie sāļi ir:

• Berthollet sāls vai kālija hlorāts;
• kālija permanganāts vai kālija permanganāts.

Procesa aprakstam var dot vienādojumu. Skābeklis tiek atbrīvots pietiekami daudz laboratorijas un pētījumu vajadzībām:

2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2.

Skābekļa allotropās modifikācijas

Ir viena alotropiskā skābekļa modifikācija. Šī savienojuma formula ir O 3, to sauc par ozonu. Šī ir gāze, kas tiek ražota dabas apstākļi pakļaujot ultravioleto un zibens izlādi uz atmosfēras skābekļa. Atšķirībā no paša O 2, ozonam ir patīkama svaiguma smarža, kas jūtama gaisā pēc lietus ar zibeni un pērkonu.

Atšķirība starp skābekli un ozonu slēpjas ne tikai atomu skaitā molekulā, bet arī kristāla režģa struktūrā. Ķīmiski ozons ir vēl spēcīgāks oksidētājs.

Skābeklis ir gaisa sastāvdaļa

Skābekļa izplatība dabā ir ļoti plaša. Skābeklis ir atrodams:

• ieži un minerāli;
• sāls un saldūdens;
• augsne;
• augu un dzīvnieku organismi;
• gaiss, ieskaitot atmosfēras augšējos slāņus.

Acīmredzami, ka tā aizņem visus Zemes čaulas - litosfēru, hidrosfēru, atmosfēru un biosfēru. Īpaši svarīgs ir tā saturs gaisa sastāvā. Galu galā tieši šis faktors ļauj dzīvības formām, tostarp cilvēkiem, pastāvēt uz mūsu planētas.

Gaisa sastāvs, ko mēs elpojam, ir ārkārtīgi neviendabīgs. Tas ietver gan nemainīgas sastāvdaļas, gan mainīgos. Pastāvīgie un vienmēr klātesošie ir:

• oglekļa dioksīds;
• skābeklis;
• slāpeklis;
• cēlgāzes.

Mainīgie lielumi ietver ūdens tvaikus, putekļu daļiņas, svešas gāzes (izplūdes, sadegšanas produktus, sabrukšanu un citus), augu putekšņus, baktērijas, sēnītes un citus.

Skābekļa nozīme dabā

Ir ļoti svarīgi, cik daudz skābekļa ir dabā. Galu galā ir zināms, ka šīs gāzes pēdas tika atrastas uz dažiem lielāko planētu (Jupitera, Saturna) pavadoņiem, taču tur nav acīmredzamas dzīvības. Mūsu Zemei tā ir pietiekami daudz, kas savienojumā ar ūdeni nodrošina visu dzīvo organismu pastāvēšanu.

Papildus tam, ka skābeklis ir aktīvs elpošanas dalībnieks, tas veic arī neskaitāmas oksidācijas reakcijas, kuru rezultātā tiek atbrīvota enerģija uz mūžu.

Šīs unikālās gāzes galvenie piegādātāji dabā ir zaļie augi un daži baktēriju veidi. Pateicoties tiem, tiek uzturēts pastāvīgs skābekļa un oglekļa dioksīda līdzsvars. Turklāt ozons veido aizsargvairogu pār visu Zemi, kas neļauj iekļūt lielam daudzumam postošam ultravioletajam starojumam.

Tikai daži anaerobo organismu veidi (baktērijas, sēnītes) spēj dzīvot ārpus skābekļa atmosfēras. Tomēr viņu ir daudz mazāk nekā to, kam tas patiešām ir vajadzīgs.

Skābekļa un ozona izmantošana rūpniecībā

Galvenās skābekļa allotropo modifikāciju izmantošanas jomas rūpniecībā ir šādas.

1. Metalurģija (metālu metināšanai un griešanai).
2. Zāles.
3. Lauksaimniecība.
4. kā raķešu degviela.
5. Daudzu sintēze ķīmiskie savienojumi, ieskaitot sprāgstvielas.
6. Ūdens attīrīšana un dezinfekcija.

Ir grūti nosaukt vismaz vienu procesu, kurā nepiedalītos šī lieliskā gāze, unikālā viela – skābeklis.

Berilijs, magnijs. izplatība dabā. Fiziskā un Ķīmiskās īpašības. bioloģiskā loma. Trūkuma pazīmes, elementu toksicitāte. Savienojumu pielietojums medicīnā un farmācijā

Esi elements otrās grupas galvenā apakšgrupa, periodiskās sistēmas otrais periods, ar atomskaitli 4.

Dabā: Berila šķirnes tiek uzskatītas par dārgakmeņiem: akvamarīns - zils, zaļgani zils, zilgani zaļš; smaragds - biezs zaļš, spilgti zaļš; heliodors - dzeltens; Berilija saturs jūras ūdensārkārtīgi zems - 6 10 −7 mg/l

Berilijs ir salīdzinoši ciets, bet trausls, sudrabaini balts metāls, kas gaisā tiek aktīvi pārklāts ar izturīgu BeO oksīda plēvi.

Berilijam ir tikai viens oksidācijas stāvoklis +2. Attiecīgais hidroksīds ir amfoterisks, ar vāji izteiktām bāziskām un skābām īpašībām.

Izmanto, lai izgatavotu logus rentgena aparātiem, pievieno sakausējumiem, lai palielinātu cietību un elektrovadītspēju.

Bio loma: Be samazina imūnglobulīna aktivitāti. Pārmērība noved pie slimības - pneimonijas.

Mg ir otrās grupas, trešā perioda galvenās apakšgrupas elements ar atomskaitli 12.

Dabā:Šis ir viens no visizplatītākajiem elementiem. zemes garoza Saturs ir 1,87%. Liels magnija daudzums ir atrodams jūras ūdenī.

Fizikālās īpašības: Magnijs ir sudrabaini balts metāls ar sešstūrainu režģi, tam ir metālisks spīdums. Normālos apstākļos magnija virsma ir pārklāta ar spēcīgu magnija oksīda MgO aizsargplēvi.

Ķīmiskās īpašības: Karsts magnijs reaģē ar ūdeni:
Mg + H 2 O \u003d MgO + H 2
Sārmi neiedarbojas uz magniju, viegli šķīst skābēs, izdalot ūdeņradi:
Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2
Karsējot gaisā, magnijs sadeg, veidojot oksīdu un nelielu daudzumu nitrīda. Šajā gadījumā tiek atbrīvots liels daudzums siltuma un gaismas enerģijas:
2Mg + O 2 \u003d 2MgO
3Mg + N2 \u003d Mg3N2
Magnijs var sadedzināt pat iekšā oglekļa dioksīds:
2Mg + CO 2 \u003d 2MgO + C

Bio loma: intracelulārais jons, aktivizē fermentus, piedalās hidrolīzē, aktivizē proteīnu sintēzi, piedalās kaulu mineralizācijā.

MgO ir zobu pastas un zobu cementa sastāvdaļa.

Bioloģiskā loma:

Ūdeņradim kā atsevišķam elementam nav bioloģiskas vērtības. Organismam ir svarīgi savienojumi, kas to veido, proti, ūdens, olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti, vitamīni, bioloģiski aktīvās vielas (izņemot minerālvielas) utt. Lielākā vērtība, protams, ir ūdeņraža un skābekļa savienojums – ūdens, kas patiesībā ir visu ķermeņa šūnu pastāvēšanas līdzeklis. Vēl viena svarīgu ūdeņraža savienojumu grupa ir skābes - to spēja izdalīt ūdeņraža jonu ļauj veidot barotnes pH. Svarīga ūdeņraža funkcija ir arī tā veidošanās spēja ūdeņraža saites, kas, piemēram, kosmosā veido proteīnu aktīvās formas un DNS divpavedienu struktūru.

Trūkuma pazīmes:

dehidratācija, slāpes sajūta,

audu turgora samazināšanās,

ādas un gļotādu sausums,

koncentrācijas palielināšanās asinīs

arteriālā hipotensija.

Toksicitāte:Ūdeņradis nav toksisks. Nāvējošā deva cilvēkiem nav noteikta.

Lietošana medū un farmācijā:Ūdeņraža savienojumus izmanto ķīmiskajā rūpniecībā, lai ražotu metanolu, amonjaku utt.

Medicīnā viens no ūdeņraža izotopiem (deitērijs) tiek izmantots kā marķējums zāļu farmakokinētikas pētījumos. Cits izotops (tritijs) tiek izmantots radioizotopu diagnostikā, enzīmu metabolisma bioķīmisko reakciju pētījumos u.c.

Ūdeņraža peroksīds H 2 O 2 ir dezinfekcijas līdzeklis un sterilizators.

Bioloģiskā loma:

• piedalās daudzās bioķīmiskās reakcijās (regulē vairāku enzīmu – adenilātciklāzes, lipāžu, esterāžu, laktātdehidrogenāžu u.c.) darbību.
• piedalās kaulaudu veidošanā, kā arī zobu audu emaljas un dentīna veidošanā, uzrādot izteiktu pretkariesa efektu, pateicoties skābi veidojošo baktēriju nomākšanai mutes dobumā

Trūkuma pazīmes:

• palielināts zobu kariesa risks
• palielināts osteoporozes risks

Toksicitāte: Lielākā daļa fluororganisko savienojumu ir ļoti toksiski. Dažas neorganiskie savienojumi fluors (piemēram, HF) arī ir ļoti toksisks. Potenciāli letālā NaF deva, lietojot iekšķīgi, ir tikai 5-10 g. Tomēr vairāki piesātinātie fluorogļūdeņražu savienojumi ir absolūti ķīmiski un bioloģiski neitrāli.

Fluorīda toksiskā deva cilvēkiem: 20 mg. Nāvējošā deva cilvēkiem: 2 g.

Lietošana medū un farmācijā:

Fluorogļūdeņražu savienojumu bioloģiskā neaktivitāte apvienojumā ar spēju labi izšķīdināt skābekli un citas gāzes ļauj tos izmantot kā mākslīgu asins aizstājēju ar gāzes transportēšanas funkciju. Līdz šim ir vairākas zāles, ko izmanto kā asins aizstājējus un satur perfluorogļūdeņraža savienojumus.

Uz bioloģiski neitrālu fluororganisko savienojumu bāzes tiek izgatavoti mākslīgie asinsvadi un vārstuļi sirdij.

Radikālākā un efektīvākā ūdens dezinfekcijas metode ir tā fluorēšana (līdz koncentrācijai 1 mg/l). Ūdens fluorēšana noved pie kariesa samazināšanās par 30-50%, un kariesa ārstēšanā izmanto arī lokālus 1-2% nātrija fluorīda vai alvas fluorīda šķīdumus.

Medicīnā fluoru saturošus preparātus lieto hipoftorozes ārstēšanai, ir pieejami tablešu veidā, medicīniskās plēves, zobu lakas, lieto kā narkotiskas zāles u.c.

Fluora radioaktīvos izotopus izmanto biomedicīnas pētījumos.

Bioloģiskā loma:

• Sakarā ar to, ka hlorīda joni spēj iekļūt šūnu membrānā, tie kopā ar nātrija un kālija joniem uztur osmotisko spiedienu un regulē ūdens-sāļu metabolismu
• radīt labvēlīgu vidi kuņģī kuņģa sulas proteolītisko enzīmu darbībai
• pateicoties īpašu hlorīda kanālu klātbūtnei šūnu un mitohondriju membrānās, hlorīda joni regulē šķidruma tilpumu, jonu transepiteliālo transportu, veido un stabilizē membrānas potenciālu.
• piedalīties pH veidošanā un uzturēšanā šūnās un ķermeņa šķidrumos

Trūkuma pazīmes:

• vājums, miegainība, letarģija, anoreksija
• zobu un matu izkrišana
• dermatīts
• alkaloze
• aizcietējums

Toksicitāte: Hlors ir toksiska smacējoša gāze, kas, nonākot plaušās, izraisa plaušu audu apdegumu, nosmakšanu. Tam ir kairinoša iedarbība uz elpceļiem, ja koncentrācija gaisā ir aptuveni 0,006 mg/l (t.i., divreiz lielāka par hlora smakas slieksni).

Lietošana medū. un saimniecība.:

Hlora savienojumus izmanto kulinārijā (NaCl), dezinfekcijai dzeramais ūdens(hlorēšana), dezinfekcija, audumu balināšana, kā reaģents daudziem ķīmiskiem procesiem (HCl, HClO4), kā arī tiek plaši izmantots ķīmiskajā un celulozes un papīra rūpniecībā organisko šķīdinātāju un polimēru ražošanā.

Hloru izmanto herbicīdu, pesticīdu un insekticīdu ražošanā.

Hlora elements ir daļa no kuņģa sulas, zāles vairāku kuņģa-zarnu trakta slimību ārstēšanai. Medicīnā plaši izmanto hloru saturošu preparātu baktericīdās īpašības.

Bioloģiskā loma:

• stimulē ķermeņa augšanu un attīstību
• regulē audu augšanu un diferenciāciju
• paaugstina asinsspiedienu, kā arī sirds kontrakciju biežumu un stiprumu
• regulē (palielina) daudzu bioķīmisko reakciju ātrumu
• regulē enerģijas metabolismu, paaugstina ķermeņa temperatūru
• regulē vitamīnu metabolismu
• palielina audu skābekļa patēriņu

Trūkuma pazīmes:

• Vairogdziedzera paplašināšanās un endēmiskā goitera veidošanās.
• Vairogdziedzera hormonu ražošanas pārkāpums.
• Samazināts bazālais metabolisms, ķermeņa temperatūra.
• Bērniem - kretinisma attīstība, atpalicība fiziskajā un garīgajā attīstībā.

Toksicitāte: Toksiskā deva cilvēkiem: 2-5 mg/dienā.

Nāvējošā deva cilvēkiem: 35-350 mg.

Lietošana medū. un saimniecība: Neskatoties uz to, ka attīstītajās valstīs joda sāls tiek aktīvi izmantota, joda deficīts joprojām ir viens no izplatītākajiem minerālu deficīta gadījumiem pasaulē. Saskaņā ar PVO ieteikumiem pasaulē tiek izmantotas 4 joda deficīta slimību profilakses metodes: sāls, maizes, sviesta jodēšana un bioloģiski aktīvo ar jodu bagātinātu uztura bagātinātāju uzņemšana.

Medicīniskiem nolūkiem jods tiek izmantots medikamentos, jo īpaši pret vairogdziedzera slimībām.

Jods ir daļa no "sadzīves" joda tinktūras spirtā, Lugola šķīdumā, vairākās narkotikās, piemēram: Joks, Jodīds. Jodu ginekoloģiskajā praksē izmanto infekcijas slimību profilaksei un ārstēšanai kā lokālu līdzekli.

Radioaktīvo jodu izmanto vairogdziedzera slimību diagnosticēšanai.

Daži joda preparāti kalpo kā radiopagnētiskie līdzekļi asinsvadu un sirds, dzemdes un olvadu, aknu un žultspūšļa pētījumos.

59. Sēra bioloģiskā loma.

• piešķir olbaltumvielu molekulām telpisko organizāciju, kas nepieciešama to funkcionēšanai disulfīdu tiltu veidošanās dēļ
• ir daudzu enzīmu, hormonu (īpaši insulīnā) un sēru saturošu aminoskābju sastāvdaļa
• ir tāda sastāvdaļa aktīvās vielas piemēram, histamīns, vitamīns biotīns, vitaminoīda liposkābe utt.
• sulfhidrilgrupas veido vairāku enzīmu aktīvos centrus
• nodrošina enerģijas pārnesi šūnā: sēra atoms pieņem vienu no skābekļa elektroniem brīvā orbitālē
• iesaistīti metilgrupu pārnešanā
• daļa no koenzīmiem, ieskaitot koenzīmu A

Tiolu grupas loma: Sulfidrilgrupas (tiolgrupas,) Organisko savienojumu SH-grupas. Šogad tiem ir augsta un daudzveidīga reaktivitāte: tie viegli oksidējas, veidojot disulfīdus, sulfonskābes, sulfīnskābes vai sulfonskābes; tie viegli nonāk alkilēšanas, acilēšanas, tiola-disulfīda apmaiņas reakcijās, veido merkaptīdus (reaģējot ar smago metālu joniem), merkaptālus, merkaptolus (reaģējot ar aldehīdiem un ketoniem). Šim gadam ir svarīga loma bioķīmiskie procesi. Šogad koenzīms A (sk. Koenzīms A), liposkābe (skat. Lipoic acid) un 4 1 -fosfopanteteīns ir iesaistīti ar lipīdu un ogļhidrātu metabolismu saistīto acilatliekvielu veidošanās un pārneses fermentatīvās reakcijās;

Trūkuma pazīmes:

• aknu, locītavu, ādas patoloģija
• sēru saturošu savienojumu vielmaiņas traucējumi

Toksicitāte: Tīrs sērs nav toksisks cilvēkiem. Nav pieejami dati par sēra toksicitāti pārtikā. Nāvējošā deva cilvēkiem nav noteikta.

Daudzi sēra savienojumi ir toksiski. Starp visbīstamākajiem sēra savienojumiem ir sērūdeņradis, sēra oksīds un sēra dioksīds.

Lietošana medū. un saimniecība.: Medicīniskiem nolūkiem cilvēki jau izsenis izmantojuši sēra dezinficējošās īpašības, ko izmantoja ādas slimību ārstēšanā, kā arī sēra sadegšanas laikā radušos sēra dioksīda baktericīdo iedarbību.

Lietojot iekšķīgi, elementārais sērs darbojas kā caurejas līdzeklis. Attīrīts sēra pulveris tiek izmantots kā prethelmintisks līdzeklis enterobiozei. Sēra savienojumiem sulfanilamīda preparātu veidā (biseptols, nātrija sulfacils, sulgins utt.) piemīt pretmikrobu iedarbība.

Pirogēnai terapijai sifilisa ārstēšanā izmanto sterilu 1-2% sēra šķīdumu persiku eļļā.

Sēru un tā neorganiskos savienojumus izmanto hronisku artropātiju, sirds muskuļa slimību (kardiosklerozes), daudzu hronisku ādas un ginekoloģisku slimību gadījumos, darba saindēšanās gadījumos ar smagajiem metāliem (dzīvsudrabs, svins) - nātrija tiosulfātu.

Attīrītu un izgulsnētu sēru ārīgi izmanto ziedēs un pulveros pret ādas slimībām (seboreja, sikoze); galvas ādas seborejas ārstēšanā izmanto selēna disulfīdu. Nātrija tiosulfātu izmanto arī kā ārēju līdzekli, ārstējot pacientus ar kašķi un dažām ādas sēnīšu slimībām.

60. Skābekļa bioloģiskā loma.

Skābeklis ir daļa no daudzu vielu molekulām - no visvienkāršākajiem līdz sarežģītiem polimēriem; klātbūtne organismā un šo vielu mijiedarbība nodrošina dzīvības pastāvēšanu. Būdams ūdens molekulas neatņemama sastāvdaļa, skābeklis ir iesaistīts gandrīz visos bioķīmiskajos procesos, kas notiek organismā.

Skābeklis ir neaizstājams, ar tā trūkumu tikai normālas skābekļa piegādes atjaunošana organismā var būt efektīvs līdzeklis. Pat īslaicīga (vairākas minūtes) skābekļa piegādes pārtraukšana organismam var izraisīt nopietnus tā funkciju traucējumus un sekojošu nāvi.

Galvenā molekulārā skābekļa funkcija organismā ir dažādu savienojumu oksidēšana. Kopā ar ūdeņradi skābeklis veido ūdeni, kura saturs pieauguša cilvēka organismā ir vidēji aptuveni 55-65%.

Skābeklis ir olbaltumvielu, nukleīnskābju un citu organismam svarīgu sastāvdaļu sastāvdaļa. Skābeklis ir būtisks elpošanai, tauku, olbaltumvielu, ogļhidrātu, aminoskābju oksidēšanai un daudziem citiem bioķīmiskiem procesiem.

Allotropija:

Skābekļa fizikālās īpašības

Gāze - bezkrāsains, bez garšas un bez smaržas; 3V O 2 (n.o.) izšķīst 100V H 2 O; t ° vārīšanās = -183 ° С; t°pl = -219°C; D pa gaisu = 1,1, t.i. smagāks par gaisu.

Kā nokļūt

1. rūpnieciskā veidā(šķidra gaisa destilācija).

2. laboratorijas metode(dažu skābekli saturošu vielu sadalīšanās)

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (karsējot)

2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 (karsējot, MnO 2 katalizatora klātbūtnē)

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizatora klātbūtnē)

Savākšanas metodes

Ķīmiskās īpašības

Vielu mijiedarbību ar skābekli sauc oksidēšanās.

Visi elementi reaģē ar skābekli, izņemot Au, Pt, He, Ne un Ar; visās reakcijās (izņemot mijiedarbību ar fluoru) skābeklis ir oksidētājs.

ar nemetāliem

S + O 2 → SO 2

2H2 + O2 → 2H2O

ar metāliem

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO (karsējot)