Сделай пожалуйста досье на кислород
Кратко: кислород — химический элемент № 8 с символом O. В обычных условиях простое вещество кислород — газ O₂, без цвета и запаха, немного тяжелее воздуха, сильный окислитель, необходим для дыхания и горения.
Досье на кислород
1. Паспорт элемента
- Символ: O
- Порядковый номер: 8
- Относительная атомная масса: \(15{,}999 \approx 16\)
- Период: 2
- Группа: 16 (VIА)
- Тип элемента: неметалл, халькоген
- Заряд ядра: \(+8\)
- Число протонов: 8
- Число электронов: 8
- Число нейтронов в изотопе \(^{16}\mathrm{O}\): 8
2. Строение атома
Электронная конфигурация:
\[ 1s^2\,2s^2\,2p^4 \]
Распределение электронов по слоям:
\[ 2; \; 6 \]
На внешнем уровне 6 электронов, до завершения октета не хватает двух. Поэтому кислород обычно проявляет степень окисления −2, реже −1 (в пероксидах) и +2 (например, в \(\mathrm{OF_2}\)). Типичная валентность — II.
3. Простое вещество \(O_2\)
- Газ без цвета, запаха и вкуса.
- Немного тяжелее воздуха: \(M(O_2)=32\) г/моль, средняя молярная масса воздуха \(\approx 29\) г/моль.
- Плотность при нормальных условиях: \(\approx 1{,}429\) г/л.
- Температура кипения: \(\approx -183^\circ\mathrm{C}\).
- Температура плавления: \(\approx -219^\circ\mathrm{C}\).
- Плохо растворяется в воде.
- Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет.
- Аллотропная модификация — озон \(O_3\).
Молекула кислорода двухатомная:
\[ \mathrm{O=O} \]
4. Химические свойства
Кислород — сильный окислитель. Он не горит, но поддерживает горение.
Примеры реакций:
\[ \mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2} \]
\[ \mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2} \]
\[ \mathrm{2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO} \]
\[ \mathrm{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5} \]
\[ \mathrm{2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O} \]
С металлами и неметаллами кислород чаще всего образует оксиды.
5. Получение
В лаборатории:
- разложением перманганата калия при нагревании:
\[ \mathrm{2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow} \]
- разложением пероксида водорода:
\[ \mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\uparrow} \]
катализатор — \(\mathrm{MnO_2}\).
- разложением хлората калия:
\[ \mathrm{2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2\uparrow} \]
В промышленности: из жидкого воздуха методом фракционной перегонки, а также электролизом воды.
6. Обнаружение
Если внести тлеющую лучинку в сосуд с кислородом, она вспыхивает. Это качественная проба на кислород.
7. Нахождение в природе
- В атмосфере около 21 % по объёму — \(O_2\).
- В земной коре кислород — самый распространённый элемент, около 47 % по массе.
- Входит в состав воды, многих минералов, органических веществ.
- В организме человека — один из главных элементов по массе.
8. Значение и применение
- дыхание живых организмов;
- фотосинтез — выделение кислорода растениями;
- медицина: кислородные баллоны;
- металлургия;
- сварка и резка металлов;
- химическая промышленность;
- окислитель в ракетных двигателях;
- очистка воды.
9. Осторожность
Кислород сам не горит, но резко усиливает горение. Нельзя допускать открытого огня рядом с кислородными баллонами. Жидкий кислород очень холодный и может вызвать обморожение.
Как собрать похожее досье на любой элемент
- Найди номер элемента — это заряд ядра и число электронов.
- Запиши электронную конфигурацию и число электронов на внешнем слое.
- Определи, металл или неметалл, типичные степени окисления.
- Отдельно опиши простое вещество: формулу, агрегатное состояние, физические свойства.
- Добавь химические свойства, получение, применение.
Проверка: у кислорода \(Z=8\), электронов 8, формула \(O_2\), \(M(O_2)=16\cdot2=32\) г/моль, массовая доля кислорода в воздухе примерно 21 % по объёму.
