Skābekļa iegūšana - zināšanu hipermārkets. Skābekļa ķīmiskās un fizikālās īpašības, pielietojums un ražošana Skābekļa reakciju radīšanas metodes

SKĀBEKĻA ĪPAŠĪBAS UN TĀ IEGŪŠANAS METODES

Skābeklis O2 ir visizplatītākais elements uz zemes. Tas ir atrodams lielos daudzumos ķīmisku savienojumu veidā ar dažādām vielām zemes garozā (līdz 50% masas), savienojumā ar ūdeņradi ūdenī (apmēram 86% masas) un brīvā stāvoklī atmosfēras gaisā maisījums galvenokārt ar slāpekli 20,93 tilp. (23,15 % no svara).

Skābeklim ir liela nozīme valsts ekonomikā. To plaši izmanto metalurģijā; ķīmiskā rūpniecība; metālu apstrādei ar gāzu liesmu, cieto iežu ugunsurbšanai, ogļu pazemes gazifikācijai; medicīnā un dažādos elpošanas aparātos, piemēram, lidojumiem lielā augstumā un citās jomās.

Normālos apstākļos skābeklis ir bezkrāsaina, bez smaržas un garšas gāze, kas nav uzliesmojoša, bet aktīvi veicina degšanu. Ļoti zemā temperatūrā skābeklis pārvēršas šķidrā un pat cietā vielā.

Svarīgākās skābekļa fiziskās konstantes ir šādas:

Skābeklim ir liela ķīmiskā aktivitāte un tas veido savienojumus ar visiem ķīmiskajiem elementiem, izņemot retās gāzes. Skābekļa reakcijām ar organiskām vielām ir izteikts eksotermisks raksturs. Tādējādi, saspiestam skābeklim mijiedarbojoties ar taukainām vai smalki izkliedētām cietām degošām vielām, notiek to tūlītēja oksidēšanās un radītais siltums veicina šo vielu spontānu aizdegšanos, kas var izraisīt ugunsgrēku vai sprādzienu. Šis īpašums ir īpaši jāņem vērā, strādājot ar skābekļa iekārtām.

Viena no svarīgām skābekļa īpašībām ir tā spēja veidot sprādzienbīstamus maisījumus ar uzliesmojošām gāzēm un šķidriem viegli uzliesmojošiem tvaikiem plašā diapazonā, kas var izraisīt arī sprādzienus atklātas liesmas vai pat dzirksteles klātbūtnē. Sprādzienbīstami ir arī gaisa maisījumi ar gāzi vai tvaiku.

Skābekli var iegūt: 1) ar ķīmiskām metodēm; 2) ūdens elektrolīze; 3) fiziski no gaisa.

Ķīmiskās metodes, kas saistītas ar skābekļa ražošanu no dažādām vielām, ir neefektīvas un pašlaik tām ir tikai laboratorijas nozīme.

Ūdens elektrolīze, t.i., tā sadalīšana tā sastāvdaļās - ūdeņradī un skābeklī, tiek veikta ierīcēs, ko sauc par elektrolizatoriem. Caur ūdeni tiek laista līdzstrāva, kurai elektrovadītspējas paaugstināšanai pievienota kaustiskā soda NaOH; skābeklis savāc pie anoda un ūdeņradis pie katoda. Šīs metodes trūkums ir lielais elektroenerģijas patēriņš: uz 1 m 3 0 2 tiek patērēti 12-15 kW (turklāt tiek iegūti 2 m 3 N 2). h Šī metode ir racionāla lētas elektroenerģijas klātbūtnē, kā arī elektrolītiskā ūdeņraža ražošanā, kad skābeklis ir atkritumu produkts.

Fiziskā metode ir gaisa atdalīšana tā sastāvdaļās, izmantojot dziļu dzesēšanu. Šī metode ļauj iegūt skābekli gandrīz neierobežotā daudzumā, un tai ir liela rūpnieciska nozīme. Elektroenerģijas patēriņš uz 1 m 3 O 2 ir 0,4-1,6 kW. h, atkarībā no uzstādīšanas veida.

SKĀBEKĻA IEGŪŠANA NO GAISA

Atmosfēras gaiss galvenokārt ir mehānisks trīs gāzu maisījums ar šādu tilpuma saturu: slāpeklis - 78,09%, skābeklis - 20,93%, argons - 0,93%. Turklāt tas satur aptuveni 0,03% oglekļa dioksīda un nelielu daudzumu gāzveida gāzu, ūdeņraža, slāpekļa oksīda u.c.

Galvenais uzdevums skābekļa iegūšanā no gaisa ir gaisa atdalīšana skābeklī un slāpeklī. Pa ceļam tiek atdalīts argons, kura izmantošana īpašās metināšanas metodēs pastāvīgi pieaug, kā arī retās gāzes, kurām ir svarīga loma vairākās nozarēs. Slāpekli var izmantot metināšanā kā aizsarggāzi, medicīnā un citās jomās.

Metodes būtība ir dziļa gaisa dzesēšana, pārvēršot to šķidrā stāvoklī, ko pie normāla atmosfēras spiediena var sasniegt temperatūras diapazonā no -191,8 °C (sašķidrināšanas sākums) līdz -193,7 °C (sašķidrināšanas beigas). ).

Šķidruma atdalīšanu skābeklī un slāpeklī veic, izmantojot to viršanas temperatūru starpību, proti: T bp. o2 = -182,97°C; Vārīšanās temperatūra N2 = -195,8° C (pie 760 mm Hg).

Pakāpeniski iztvaicējot šķidrumam, slāpeklis, kuram ir zemāks viršanas punkts, vispirms nonāks gāzveida fāzē, un, atbrīvojoties, šķidrums tiks bagātināts ar skābekli. Atkārtojot šo procesu daudzas reizes, ir iespējams iegūt vajadzīgās tīrības skābekli un slāpekli. Šo metodi šķidrumu sadalīšanai to sastāvdaļās sauc par rektifikāciju.

Lai ražotu skābekli no gaisa, ir specializēti uzņēmumi, kas aprīkoti ar augstas veiktspējas vienībām. Turklāt lielajiem metālapstrādes uzņēmumiem ir savas skābekļa stacijas.

Gaisa sašķidrināšanai nepieciešamās zemās temperatūras tiek iegūtas, izmantojot tā sauktos saldēšanas ciklus. Galvenie saldēšanas cikli, ko izmanto mūsdienu iekārtās, ir īsi apskatīti turpmāk.

Dzesēšanas cikls ar gaisa droseļvārstu ir balstīts uz Džoula-Tomsona efektu, t.i., strauju gāzes temperatūras pazemināšanos tās brīvās izplešanās laikā. Cikla diagramma ir parādīta attēlā. 2.

Gaiss tiek saspiests daudzpakāpju kompresorā no 1 līdz 200 kgf/cm2 un pēc tam iet caur ledusskapi 2 ar tekošu ūdeni. Gaisa dziļa dzesēšana notiek siltummainī 3 ar pretējo aukstās gāzes plūsmu no šķidruma kolektora (sašķidrinātāja) 4 Gaisa izplešanās rezultātā droseļvārstā 5 tas tiek papildus atdzesēts un daļēji. sašķidrināts.

Spiediens kolektorā 4 tiek regulēts 1-2 kgf/cm 2 robežās. Šķidrums no savākšanas periodiski tiek novadīts īpašos konteineros caur vārstu 6. Nesašķidrinātā gaisa daļa tiek izvadīta caur siltummaini, atdzesējot jaunas ienākošā gaisa porcijas.

Gaisa atdzišana līdz sašķidrināšanas temperatūrai notiek pakāpeniski; Kad instalācija ir ieslēgta, ir palaišanas periods, kura laikā netiek novērota gaisa sašķidrināšana, bet notiek tikai instalācijas dzesēšana. Šis periods aizņem vairākas stundas.

Cikla priekšrocība ir tā vienkāršība, bet trūkums ir salīdzinoši lielais elektroenerģijas patēriņš – līdz 4,1 kW. h uz 1 kg sašķidrinātā gaisa ar kompresora spiedienu 200 kgf / cm 2; pie zemāka spiediena īpatnējais enerģijas patēriņš strauji palielinās. Šo ciklu izmanto mazas un vidējas jaudas iekārtās, lai ražotu skābekļa gāzi.

Cikls ar droseļvārstu un gaisa iepriekšēju dzesēšanu ar amonjaku ir nedaudz sarežģītāks.

Vidēja spiediena saldēšanas cikls ar izplešanos paplašinātājā ir balstīts uz gāzes temperatūras pazemināšanos izplešanās laikā ar ārējā darba atgriešanos. Turklāt tiek izmantots arī Džoula-Tomsona efekts. Cikla diagramma ir parādīta attēlā. 3.

Gaiss tiek saspiests kompresorā 1 līdz 20-40 kgf/cm 2, iet caur ledusskapi 2 un pēc tam caur siltummaiņiem 3 un 4. Pēc siltummaiņa 3 lielākā daļa gaisa (70-80%) tiek nosūtīta uz virzuļa izplešanos. mašīnas paplašinātājs 6, un mazāka gaisa daļa (20-30%) brīvi izplešas droseļvārstā 5 un tad savākumā 7, kurā ir vārsts 8 šķidruma novadīšanai. Paplašinātājā 6

gaiss, kas jau ir atdzesēts pirmajā siltummainī, darbojas - tas nospiež mašīnas virzuli, tā spiediens nokrītas līdz 1 kgf / cm 2, kā rezultātā temperatūra strauji pazeminās. No paplašinātāja auksts gaiss, kura temperatūra ir aptuveni -100 ° C, tiek izvadīts ārā caur siltummaiņiem 4 un 3, atdzesējot ienākošo gaisu. Tādējādi paplašinātājs nodrošina ļoti efektīvu instalācijas dzesēšanu pie salīdzinoši zema spiediena kompresorā. Paplašinātāja darbs tiek izmantots lietderīgi, un tas daļēji kompensē kompresorā gaisa saspiešanai iztērēto enerģiju.

Cikla priekšrocības ir: salīdzinoši zems kompresijas spiediens, kas vienkāršo kompresora konstrukciju, un palielināta dzesēšanas jauda (pateicoties paplašinātājam), kas nodrošina stabilu iekārtas darbību, kad skābeklis tiek uzņemts šķidrā veidā.

Zema spiediena saldēšanas cikls ar izplešanos turboekspanderā, ko izstrādājis Acad. P. L. Kapitsa, balstās uz zema spiediena gaisa izmantošanu ar aukstuma ražošanu tikai ar šī gaisa izplešanos gaisa turbīnā (turboekspanderā) ar ārējo darbu ražošanu. Cikla diagramma ir parādīta attēlā. 4.

Gaiss tiek saspiests ar turbokompresoru 1 līdz 6-7 kgf/cm2, atdzesēts ar ūdeni ledusskapī 2 un tiek piegādāts reģeneratoriem 3 (siltummaiņiem), kur to atdzesē ar reverso aukstā gaisa plūsmu. Līdz 95% gaisa pēc tam, kad reģeneratori tiek nosūtīti uz turboekspanderi 4, ar ārējo darbu izplešas līdz absolūtam spiedienam 1 kgf/cm 2 un strauji atdzesē, pēc tam tiek piegādāts kondensatora 5 caurules telpā. un kondensē pārējo saspiesto gaisu (5%), nonākot gredzenā. No kondensatora 5 galvenā gaisa plūsma tiek novirzīta uz reģeneratoriem un atdzesē ienākošo gaisu, un šķidrais gaiss caur droseļvārstu 6 tiek novadīts savākumā 7, no kura tas tiek izvadīts caur vārstu 8. Diagrammā parādīts viens reģenerators. , bet patiesībā tās ir vairākas un tās tiek ieslēgtas pa vienai.

Zemspiediena cikla ar turboekspanderi priekšrocības ir: augstāka turbomašīnu efektivitāte salīdzinājumā ar virzuļa tipa mašīnām, tehnoloģiskās shēmas vienkāršošana, instalācijas paaugstināta uzticamība un sprādziendrošība. Cikls tiek izmantots lielas jaudas iekārtās.

Šķidrā gaisa sadalīšana komponentos tiek veikta ar rektifikācijas procesu, kura būtība ir tāda, ka šķidrā gaisa iztvaicēšanas laikā izveidojies tvaikojošs slāpekļa un skābekļa maisījums tiek izvadīts caur šķidrumu ar mazāku skābekļa saturu. Tā kā šķidrumā ir mazāk skābekļa un vairāk slāpekļa, tam ir zemāka temperatūra nekā tvaikam, kas iet caur to, un tas izraisa skābekļa kondensāciju no tvaika un tā bagātina šķidrumu, vienlaikus iztvaicējot slāpekli no šķidruma, i., tā tvaiku bagātināšana virs šķidruma .

Priekšstatu par labošanas procesa būtību var sniegt attēls, kas parādīts attēlā. 5 ir vienkāršota šķidrā gaisa atkārtotas iztvaikošanas un kondensācijas procesa diagramma.

Mēs pieņemam, ka gaiss sastāv tikai no slāpekļa un skābekļa. Iedomāsimies, ka ir vairāki trauki (I-V), kas savienoti viens ar otru, augšējais satur šķidru gaisu, kas satur 21% skābekļa. Pateicoties tvertņu pakāpeniskajam izvietojumam, šķidrums plūdīs uz leju un tajā pašā laikā pakāpeniski bagātināsies ar skābekli, un tā temperatūra paaugstināsies.

Pieņemsim, ka II traukā ir šķidrums, kas satur 30% 0 2, III traukā - 40%, IV traukā - 50% un V traukā - 60% skābekļa.

Lai noteiktu skābekļa saturu tvaika fāzē, izmantosim īpašu grafiku - att. 6, kuras līknes norāda skābekļa saturu šķidrumā un tvaikos dažādos spiedienos.

Sāksim iztvaicēt šķidrumu traukā V ar absolūto spiedienu 1 kgf/cm 2 . Kā redzams no att. 6, virs šķidruma šajā traukā, kas sastāv no 60% 0 2 un 40% N 2, var būt līdzsvara tvaika sastāvs, kas satur 26,5% 0 2 un 73,5% N 2 un kura temperatūra ir tāda pati kā šķidrumam. Mēs padodam šo tvaiku IV traukā, kur šķidrums satur tikai 50% 0 2 un 50% N 2 un tāpēc būs vēsāks. No att. 6 parāda, ka tvaiki virs šī šķidruma var saturēt tikai 19% 0 2 un 81% N 2, un tikai šajā gadījumā tā temperatūra būs vienāda ar šķidruma temperatūru šajā traukā.

Līdz ar to tvaikam, kas tiek piegādāts traukā IV no trauka V, kas satur 26,5% O 2, ir augstāka temperatūra nekā šķidrumam IV traukā; tādēļ tvaiku skābeklis kondensējas IV trauka šķidrumā, un daļa slāpekļa no tā iztvaiko. Rezultātā šķidrums traukā IV tiks bagātināts ar skābekli, un tvaiki virs tā tiks bagātināti ar slāpekli.

Līdzīgs process notiks arī citos traukos, un tādējādi, no augšējiem traukiem noplūstot apakšējos, šķidrums tiek bagātināts ar skābekli, kondensējot to no augošajiem tvaikiem un dodot tiem savu slāpekli.

Turpinot procesu uz augšu, jūs varat iegūt tvaiku, kas sastāv no gandrīz tīra slāpekļa, bet apakšējā daļā - tīru šķidru skābekli. Patiesībā rektifikācijas process, kas notiek skābekļa rūpnīcu destilācijas kolonnās, ir daudz sarežģītāks nekā aprakstīts, taču tā pamatsaturs ir vienāds.

Neatkarīgi no iekārtas tehnoloģiskās shēmas un saldēšanas cikla veida skābekļa ražošanas process no gaisa ietver šādus posmus:

1) gaisa attīrīšana no putekļiem, ūdens tvaikiem un oglekļa dioksīda. CO 2 saistīšanās tiek panākta, izlaižot gaisu caur NaOH ūdens šķīdumu;

2) gaisa saspiešana kompresorā, kam seko dzesēšana ledusskapjos;

3) saspiestā gaisa dzesēšana siltummaiņos;

4) saspiestā gaisa izplešanās droseļvārstā vai paplašinātājā, lai to atdzesētu un sašķidrinātu;

5) gaisa sašķidrināšana un rektifikācija, lai iegūtu skābekli un slāpekli;

6) šķidrā skābekļa novadīšana stacionārajās tvertnēs un gāzveida skābekļa izvadīšana gāzes tvertnēs;

7) saražotā skābekļa kvalitātes kontrole;

8) transporta cisternu piepildīšana ar šķidro skābekli un balonu uzpildīšana ar gāzveida skābekli.

Gāzveida un šķidrā skābekļa kvalitāti regulē attiecīgie GOST.

Saskaņā ar GOST 5583-58 gāzveida tehniskais skābeklis tiek ražots trīs pakāpēs: augstākā - ar ne mazāk kā 99,5% O 2 saturu, 1. - ne mazāk kā 99,2% O 2 un 2. - ne mazāk kā 98,5% O 2, pārējais ir argons un slāpeklis (0,5-1,5%). Mitruma saturs nedrīkst pārsniegt 0,07 g/f 3 . Skābeklis, kas iegūts ar ūdens elektrolīzi, nedrīkst saturēt vairāk kā 0,7% ūdeņraža pēc tilpuma.

Saskaņā ar GOST 6331-52 šķidro skābekli ražo divās kategorijās: A pakāpe ar vismaz 99,2% O 2 saturu un B pakāpe ar vismaz 98,5% O 2 saturu. Acetilēna saturs šķidrā skābeklī nedrīkst pārsniegt 0,3 cm 3 /l.

Procesa skābeklis, ko izmanto dažādu procesu intensificēšanai metalurģijas, ķīmijas un citās nozarēs, satur 90-98% O 2 .

Gāzveida un arī šķidrā skābekļa kvalitātes kontrole tiek veikta tieši ražošanas procesā, izmantojot īpašus instrumentus.

Administrācija Raksta kopējais vērtējums: Publicēts: 2012.06.01

Skābeklis aizņem 21% no atmosfēras gaisa. Lielākā daļa no tā atrodas zemes garozā, saldūdenī un dzīvos mikroorganismos. To izmanto daudzās rūpniecības jomās un izmanto ekonomiskām un medicīniskām vajadzībām. Pieprasījums pēc vielas ir saistīts ar tās ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām.

Kā rūpniecībā tiek ražots skābeklis. 3 metodes

Skābekļa ražošana rūpniecībā tiek veikta, sadalot atmosfēras gaisu. Šim nolūkam tiek izmantotas šādas metodes:

Skābekļa ražošanai rūpnieciskā mērogā ir liela nozīme. Ļoti rūpīgi jāizvēlas tehnoloģija un atbilstošs aprīkojums. Pieļautās kļūdas var negatīvi ietekmēt tehnoloģisko procesu un palielināt kaušanas izmaksas.

Skābekļa ražošanas iekārtu tehniskās īpašības rūpniecībā

Rūpnieciskā tipa ģeneratori “OXIMAT” palīdz izveidot skābekļa iegūšanas procesu gāzveida stāvoklī. To tehniskie raksturlielumi un konstrukcijas īpatnības ir vērstas uz to, lai šo vielu rūpniecībā iegūtu vajadzīgajā tīrībā un vajadzīgajā daudzumā visas dienas garumā (bez pārtraukuma). Jāņem vērā, ka iekārta var darboties jebkurā režīmā gan ar, gan bez apstādinājumiem. Ierīce darbojas zem spiediena. Pie ieplūdes atveres jābūt izžuvušam gaisam saspiestā stāvoklī, bez mitruma. Ir pieejami mazas, vidējas un lielas ietilpības modeļi.

Gaiss ir neizsmeļams skābekļa avots. Lai no tā iegūtu skābekli, šī gāze ir jāatdala no slāpekļa un citām gāzēm. Rūpnieciskā skābekļa ražošanas metode ir balstīta uz šo ideju. Tas tiek īstenots, izmantojot īpašu, diezgan apgrūtinošu aprīkojumu. Pirmkārt, gaisu ļoti atdzesē, līdz tas pārvēršas šķidrumā. Pēc tam sašķidrinātā gaisa temperatūru pakāpeniski paaugstina. Vispirms no tā sāk izdalīties slāpekļa gāze (šķidrā slāpekļa viršanas temperatūra ir -196 ° C), un šķidrums tiek bagātināts ar skābekli.

Skābekļa iegūšana laboratorijā. Laboratorijas metodes skābekļa ražošanai ir balstītas uz ķīmiskām reakcijām.

J. Priestley ieguva šo gāzi no savienojuma, ko sauc par dzīvsudraba (II) oksīdu. Zinātnieks izmantoja stikla lēcu, ar kuru viņš fokusēja saules gaismu uz vielu.

Mūsdienu versijā šis eksperiments ir attēlots 54. attēlā. Karsējot dzīvsudraba (||) oksīds (dzeltens pulveris) pārvēršas dzīvsudrabā un skābeklī. Dzīvsudrabs izdalās gāzveida stāvoklī un kondensējas uz mēģenes sieniņām sudrabainu pilienu veidā. Otrajā mēģenē virs ūdens savāc skābekli.

Prīstlija metodi vairs neizmanto, jo dzīvsudraba tvaiki ir toksiski. Skābekli ražo, izmantojot citas reakcijas, kas ir līdzīgas apspriestajai. Tie parasti rodas sildot.

Reakcijas, kurās no vienas vielas veidojas vairākas citas, sauc par sadalīšanās reakcijām.

Lai iegūtu skābekli laboratorijā, tiek izmantoti šādi skābekli saturoši savienojumi:

Kālija permanganāts KMnO4 (parastais nosaukums kālija permanganāts; viela ir izplatīts dezinfekcijas līdzeklis)

Kālija hlorāts KClO3 (triviālais nosaukums - Bertolē sāls, par godu 18. gs. beigu - 19. gadsimta sākuma franču ķīmiķim C.-L. Bertolē)

Kālija hlorātam pievieno nelielu daudzumu katalizatora - mangāna (IV) oksīda MnO2, lai līdz ar skābekļa izdalīšanos notiktu savienojuma sadalīšanās1.

Halkogēnhidrīdu H2E molekulu struktūra var analizēt, izmantojot molekulāro orbitālo (MO) metodi. Kā piemēru aplūkosim ūdens molekulas molekulāro orbitāļu diagrammu (3. att.)

Par būvniecību (Sīkāk sk. G. Grey "Electrons and Chemical Bonding", M., izdevniecība "Mir", 1967, 155.-62. lpp. un G. L. Miessier, D. A. Tarr, "Inorganic Chemistry", Prancice Hall Int. Inc ., 1991, p.153-57) H2O molekulas MO diagrammu, koordinātu sākumu apvienosim ar skābekļa atomu un izvietosim ūdeņraža atomus xz plaknē (3. att.). Skābekļa 2s- un 2p-AO pārklāšanās ar ūdeņraža 1s-AO ir parādīta 4. attēlā. MO veidošanā piedalās ūdeņraža un skābekļa AO, kuriem ir vienāda simetrija un līdzīga enerģija. Tomēr AO ieguldījums MO veidošanā ir atšķirīgs, kas atspoguļojas dažādās koeficientu vērtībās attiecīgajās AO lineārajās kombinācijās. Ūdeņraža 1s-AO un skābekļa 2s- un 2pz-AO mijiedarbība (pārklāšanās) noved pie 2a1-saites un 4a1-anti-saites MO veidošanās.

Sveiki.. Šodien pastāstīšu par skābekli un kā to iegūt. Atgādināšu, ja jums ir man jautājumi, varat tos uzrakstīt raksta komentāros. Ja nepieciešama palīdzība ķīmijā,. Es ar prieku jums palīdzēšu.

Skābeklis dabā izplatās izotopu 16 O, 17 O, 18 O veidā, kuriem uz Zemes ir šādi procenti - attiecīgi 99,76%, 0,048%, 0,192%.

Brīvā stāvoklī skābeklis pastāv trīs formā allotropās modifikācijas : atomu skābeklis - O o, dioksīds - O 2 un ozons - O 3. Turklāt atomu skābekli var iegūt šādi:

KClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Skābeklis ir daļa no vairāk nekā 1400 dažādām minerālvielām un organiskajām vielām atmosfērā, tā saturs ir 21% pēc tilpuma. Un cilvēka ķermenī ir līdz 65% skābekļa. Skābeklis ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze, nedaudz šķīst ūdenī (3 tilpumi skābekļa izšķīst 100 tilpumos ūdens 20 o C temperatūrā).

Laboratorijā skābekli iegūst, mēreni karsējot noteiktas vielas:

1) Sadalot mangāna savienojumus (+7) un (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganāta manganāts
kālijs kālijs

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) Sadalot perhlorātus:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perhlorāts
kālijs

3) bertolīta sāls (kālija hlorāta) sadalīšanās laikā.
Šajā gadījumā veidojas atomu skābeklis:

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
hlorāts
kālijs

4) Hipohlorskābes sāļu sadalīšanās laikā gaismā- hipohlorīti:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) Sildot nitrātus.
Šajā gadījumā veidojas atomu skābeklis. Atkarībā no atrašanās vietas nitrātu metāla aktivitāšu rindā veidojas dažādi reakcijas produkti:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) Peroksīdu sadalīšanās laikā:

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) Sildot neaktīvo metālu oksīdus:

2Ag 2O ↔ 4Ag + O 2

Šis process ir aktuāls ikdienas dzīvē. Fakts ir tāds, ka no vara vai sudraba izgatavoti trauki, kuriem ir dabisks oksīda plēves slānis, karsējot veido aktīvo skābekli, kas ir antibakteriāls efekts. Neaktīvo metālu sāļu, īpaši nitrātu, šķīdināšana arī izraisa skābekļa veidošanos. Piemēram, kopējo sudraba nitrāta šķīdināšanas procesu var attēlot pa posmiem:

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2O + O 2

2Ag 2O → 4Ag + O 2

vai kopsavilkuma veidā:

4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2

8) Karsējot hroma sāļus ar visaugstāko oksidācijas pakāpi:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
bihromāts hromāts
kālijs kālijs

Rūpniecībā skābekli iegūst:

1) Ūdens elektrolītiskā sadalīšanās:

2H2O → 2H2+O2

2) Oglekļa dioksīda mijiedarbība ar peroksīdiem:

CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2

Šī metode ir neaizstājams tehniskais risinājums elpošanas problēmai izolētās sistēmās: zemūdenēs, mīnās, kosmosa kuģos.

3) Ja ozons mijiedarbojas ar reducētājiem:

O3 + 2KJ + H2O → J2 + 2KOH + O2

Īpaši svarīga ir skābekļa ražošana fotosintēzes procesā. sastopamas augos. Visa dzīvība uz Zemes pamatā ir atkarīga no šī procesa. Fotosintēze ir sarežģīts daudzpakāpju process. Gaisma dod tai sākumu. Pati fotosintēze sastāv no divām fāzēm: gaišās un tumšās. Gaismas fāzē augu lapās esošais hlorofila pigments veido tā saukto "gaismu absorbējošu" kompleksu, kas no ūdens paņem elektronus un tādējādi sadala to ūdeņraža jonos un skābeklī:

2H2O = 4e + 4H + O2

Uzkrātie protoni veicina ATP sintēzi:

ADP + P = ATP

Tumšās fāzes laikā oglekļa dioksīds un ūdens tiek pārvērsti glikozē. Un skābeklis izdalās kā blakusprodukts:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2

blog.site, kopējot materiālu pilnībā vai daļēji, ir nepieciešama saite uz oriģinālo avotu.

Skābeklis parādījās zemes atmosfērā līdz ar zaļo augu un fotosintētisko baktēriju parādīšanos. Pateicoties skābeklim, aerobie organismi veic elpošanu vai oksidēšanos. Svarīgi iegūt skābekli rūpniecībā – to izmanto metalurģijā, medicīnā, aviācijā, tautsaimniecībā un citās nozarēs.

Īpašības

Skābeklis ir periodiskās tabulas astotais elements. Tā ir gāze, kas veicina degšanu un oksidē vielas.

Rīsi. 1. Skābeklis periodiskajā tabulā.

Skābeklis oficiāli tika atklāts 1774. gadā. Angļu ķīmiķis Džozefs Prīstlijs izdalīja elementu no dzīvsudraba oksīda:

2HgO → 2Hg + O 2 .

Tomēr Prīstlijs nezināja, ka skābeklis ir daļa no gaisa. Skābekļa īpašības un klātbūtni atmosfērā vēlāk noteica Prīstlija kolēģis, franču ķīmiķis Antuāns Lavuazjē.

Skābekļa vispārīgās īpašības:

• bezkrāsaina gāze;
• nav smaržas vai garšas;
• smagāks par gaisu;
• molekula sastāv no diviem skābekļa atomiem (O 2);
• šķidrā stāvoklī tam ir gaiši zila krāsa;
• slikti šķīst ūdenī;
• ir spēcīgs oksidētājs.

Rīsi. 2. Šķidrais skābeklis.

Skābekļa klātbūtni var viegli pārbaudīt, nolaižot gruzdošu šķembu traukā, kurā ir gāze. Skābekļa klātbūtnē lāpa uzliesmo liesmās.

Kā jūs to iegūstat?

Ir zināmas vairākas metodes skābekļa iegūšanai no dažādiem savienojumiem rūpnieciskos un laboratorijas apstākļos. Rūpniecībā skābekli iegūst no gaisa, to sašķidrinot zem spiediena un -183°C temperatūrā. Šķidrais gaiss tiek pakļauts iztvaikošanai, t.i. pakāpeniski uzkarst. -196°C temperatūrā slāpeklis sāk iztvaikot, un skābeklis paliek šķidrs.

Laboratorijā skābeklis veidojas no sāļiem, ūdeņraža peroksīda un elektrolīzes rezultātā. Sildot, notiek sāļu sadalīšanās. Piemēram, kālija hlorātu vai bertolīta sāli karsē līdz 500°C, bet kālija permanganātu vai kālija permanganātu karsē līdz 240°C:

• 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
• 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .

Rīsi. 3. Berthollet sāls karsēšana.

Skābekli var iegūt arī karsējot nitrātu vai kālija nitrātu:

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .

Sadalot ūdeņraža peroksīdu, kā katalizatoru izmanto mangāna (IV) oksīdu - MnO 2, oglekli vai dzelzs pulveri. Vispārējais vienādojums izskatās šādi:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.

Nātrija hidroksīda šķīdumam tiek veikta elektrolīze. Rezultātā veidojas ūdens un skābeklis:

4NaOH → (elektrolīze) 4Na + 2H 2O + O 2.

Skābeklis arī tiek atdalīts no ūdens, izmantojot elektrolīzi, sadalot to ūdeņradī un skābeklī:

2H2O → 2H2+O2.

Kodolzemūdenēs skābekli ieguva no nātrija peroksīda - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Metode ir interesanta, jo oglekļa dioksīds tiek absorbēts kopā ar skābekļa izdalīšanos.

Kā izmantot

Savākšana un atpazīšana nepieciešama, lai atbrīvotu tīru skābekli, ko rūpniecībā izmanto vielu oksidēšanai, kā arī elpošanas uzturēšanai telpā, zem ūdens un dūmu telpās (skābeklis ir nepieciešams ugunsdzēsējiem). Medicīnā skābekļa baloni palīdz elpot pacientiem ar apgrūtinātu elpošanu. Skābekli izmanto arī elpceļu slimību ārstēšanai.

Skābekli izmanto kurināmo – ogļu, naftas, dabasgāzes sadedzināšanai. Skābekli plaši izmanto metalurģijā un mašīnbūvē, piemēram, metāla kausēšanai, griešanai un metināšanai.

Vidējais vērtējums: 4.9. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 220.