Beim Schneiden von Metall wird dies durch eine Hochtemperatur-Gasflamme durchgeführt, die durch Verbrennen eines brennbaren Gases oder Flüssigkeitsdampfes, gemischt mit kommerziell reinem Sauerstoff, erhalten wird.
Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde in Form chemischer Verbindungen mit verschiedenen Stoffen gefunden: in der Erde - bis zu 50 Massenprozent, in Kombination mit Wasserstoff in Wasser - etwa 86 Massenprozent und in der Luft - bis zu 21 Volumenprozent und 23 Massenprozent.
Sauerstoff ist unter normalen Bedingungen (Temperatur 20 ° C, Druck 0,1 MPa) ein farbloses, nicht brennbares Gas, etwas schwerer als Luft, geruchlos, aber aktiv die Verbrennung unterstützend. Bei normalem Atmosphärendruck und einer Temperatur von 0 ° C beträgt die Masse von 1 m 3 Sauerstoff 1,43 kg und bei einer Temperatur von 20 ° C und normalem Atmosphärendruck 1,33 kg.
Sauerstoff hat eine hohe Reaktivität, bildet Verbindungen mit allen chemischen Elementen außer (Argon, Helium, Xenon, Krypton und Neon). Die Reaktionen der Verbindung mit Sauerstoff verlaufen unter Freisetzung einer großen Wärmemenge, dh sie sind exothermer Natur.
Wenn komprimierter gasförmiger Sauerstoff mit organischen Substanzen, Ölen, Fetten, Kohlenstaub, brennbaren Kunststoffen in Kontakt kommt, können sie sich durch Wärmefreisetzung bei schneller Sauerstoffkompression, Reibung und Aufprall fester Partikel auf Metall sowie elektrostatische Funken selbst entzünden Entladung. Daher ist bei der Verwendung von Sauerstoff darauf zu achten, dass dieser nicht mit brennbaren und brennbaren Stoffen in Kontakt kommt.
Alle Sauerstoffgeräte, Sauerstoffleitungen und Flaschen müssen gründlich entfettet werden. es ist in der Lage, mit brennbaren Gasen oder flüssigen brennbaren Dämpfen über einen weiten Bereich explosionsfähige Gemische zu bilden, die auch bei Vorhandensein einer offenen Flamme oder sogar eines Funkens zu Explosionen führen können.
Die genannten Eigenschaften von Sauerstoff sollten beim Einsatz in Beflammungsprozessen immer beachtet werden.
Atmosphärische Luft ist hauptsächlich eine mechanische Mischung aus drei Gasen mit folgendem Volumengehalt: Stickstoff - 78,08 %, Sauerstoff - 20,95 %, Argon - 0,94 %, der Rest ist Kohlendioxid, Lachgas usw. Sauerstoff wird durch Zerlegung von Luft gewonnen auf Sauerstoff und durch die Methode der Tiefkühlung (Verflüssigung) sowie die Abtrennung von Argon, dessen Einsatz stetig zunimmt. Beim Schweißen von Kupfer wird Stickstoff als Schutzgas verwendet.
Sauerstoff kann chemisch oder durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden. Chemische Methoden unproduktiv und unwirtschaftlich. Beim Wasserelektrolyse Gleichstromsauerstoff fällt als Nebenprodukt bei der Herstellung von reinem Wasserstoff an.
Sauerstoff wird in der Industrie hergestellt aus atmosphärischer Luft durch Tiefenkühlung und Rektifikation. In Anlagen zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff aus Luft wird letztere von schädlichen Verunreinigungen gereinigt, in einem Kompressor auf den entsprechenden Druck des Kältekreislaufs von 0,6–20 MPa verdichtet und in Wärmetauschern auf eine Verflüssigungstemperatur abgekühlt, deren Differenz darin liegt die Temperatur der Sauerstoff- und Stickstoffverflüssigung beträgt 13 °C, was für ihre vollständige Trennung in der flüssigen Phase ausreicht.
In der Luftzerlegungsanlage sammelt sich flüssiger reiner Sauerstoff, verdampft und sammelt sich in einem Gasbehälter, von wo er mit einem Kompressor mit bis zu 20 MPa Druck in Flaschen gepumpt wird.
Durch die Pipeline wird auch technischer Sauerstoff transportiert. Der Druck des durch die Rohrleitung transportierten Sauerstoffs muss zwischen Hersteller und Verbraucher vereinbart werden. Sauerstoff wird in Sauerstoffflaschen und in flüssiger Form in speziellen Behältern mit guter Wärmedämmung an den Ort geliefert.
Um flüssigen Sauerstoff in Gas umzuwandeln, werden Vergaser oder Pumpen mit Flüssigsauerstoffverdampfern eingesetzt. Bei normalem Atmosphärendruck und einer Temperatur von 20°C ergibt 1 dm 3 flüssiger Sauerstoff beim Verdampfen 860 dm 3 gasförmigen Sauerstoff. Daher ist es ratsam, Sauerstoff in flüssigem Zustand an die Schweißstelle zu liefern, da dies das Eigengewicht um das 10-fache reduziert, wodurch Metall für die Herstellung von Flaschen eingespart und die Kosten für Transport und Lagerung von Flaschen gesenkt werden.
Zum Schweißen und Schneiden nach -78 wird technischer Sauerstoff in drei Qualitäten hergestellt:
- 1. - Reinheit nicht weniger als 99,7%
- 2. - nicht weniger als 99,5 %
- 3. - nicht weniger als 99,2 Vol.-%
Die Reinheit des Sauerstoffs ist beim Autogenschneiden von großer Bedeutung. Je weniger Gasverunreinigungen es enthält, desto höher die Schnittgeschwindigkeit, sauberer und weniger Sauerstoffverbrauch.
Hallo .. Heute erzähle ich Ihnen von Sauerstoff und wie man ihn bekommt. Ich erinnere Sie daran, wenn Sie Fragen an mich haben, können Sie diese in die Kommentare zum Artikel schreiben. Wenn Sie Hilfe in Chemie brauchen, . Ich helfe Ihnen gerne weiter.
Sauerstoff ist in der Natur in Form der Isotope 16 O, 17 O, 18 O verteilt, die auf der Erde den folgenden Prozentsatz haben - 99,76 %, 0,048 % bzw. 0,192 %.
Im freien Zustand liegt Sauerstoff in Form von drei vor Allotrope Modifikationen : Atomsauerstoff - O o, Disauerstoff - O 2 und Ozon - O 3. Darüber hinaus kann atomarer Sauerstoff wie folgt erhalten werden:
KClO 3 \u003d KCl + 3O 0
KNO3 = KNO2 + O0
Sauerstoff ist Bestandteil von mehr als 1400 verschiedenen Mineralien und organischen Substanzen, in der Atmosphäre beträgt sein Anteil 21 Vol.-%. Der menschliche Körper enthält bis zu 65 % Sauerstoff. Sauerstoff ist ein farb- und geruchloses Gas, das in Wasser schwer löslich ist (3 Volumina Sauerstoff lösen sich in 100 Volumina Wasser bei 20 ° C auf).
Im Labor wird Sauerstoff durch mäßiges Erhitzen bestimmter Substanzen gewonnen:
1) Beim Abbau von Manganverbindungen (+7) und (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Permanganat Manganat
Kalium Kalium
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) Wenn Perchlorate zersetzt werden:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
Perchlorat
Kalium
3) Bei der Zersetzung von Berthollet-Salz (Kaliumchlorat).
Dabei entsteht atomarer Sauerstoff:
2KClO 3 → 2KCl + 6O 0
Chlorat
Kalium
4) Wenn sich die Salze der Hypochlorsäure im Licht zersetzen- Hypochlorite:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) Beim Erhitzen von Nitraten.
Dabei entsteht atomarer Sauerstoff. Je nachdem, welche Position das Nitratmetall in der Aktivitätsreihe einnimmt, entstehen verschiedene Reaktionsprodukte:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO 3 → 2 Ag + 2NO 2 + O 2
6) Beim Abbau von Peroxiden:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) Beim Erhitzen von Oxiden inaktiver Metalle:
2Ag 2 O ↔ 4Ag + O 2
Dieser Prozess ist im Alltag relevant. Tatsache ist, dass Geschirr aus Kupfer oder Silber mit einer natürlichen Oxidschicht beim Erhitzen aktiven Sauerstoff bildet, was eine antibakterielle Wirkung hat. Auch die Auflösung von Salzen inaktiver Metalle, insbesondere von Nitraten, führt zur Sauerstoffbildung. Beispielsweise lässt sich der Gesamtprozess der Auflösung von Silbernitrat stufenweise darstellen:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
oder zusammengefasst:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) Beim Erhitzen von Chromsalzen der höchsten Oxidationsstufe:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
Bichromat Chromat
Kalium Kalium
In der Industrie wird Sauerstoff gewonnen:
1) Elektrolytische Zersetzung von Wasser:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
2) Wechselwirkung von Kohlendioxid mit Peroxiden:
CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2
Diese Methode ist eine unverzichtbare technische Lösung für das Problem des Atmens in isolierten Systemen: U-Boote, Minen, Raumfahrzeuge.
3) Wenn Ozon mit Reduktionsmitteln interagiert:
O 3 + 2 KJ + H 2 O → J 2 + 2 KOH + O 2
Von besonderer Bedeutung ist die Sauerstoffproduktion bei der Photosynthese. in Pflanzen vorkommen. Alles Leben auf der Erde hängt grundlegend von diesem Prozess ab. Die Photosynthese ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess. Der Anfang gibt ihm Licht. Die Photosynthese selbst besteht aus zwei Phasen: hell und dunkel. Der in den Blättern der Pflanzen enthaltene Farbstoff Chlorophyll bildet in der Lichtphase den sogenannten „lichtabsorbierenden“ Komplex, der dem Wasser Elektronen entzieht und es dabei in Wasserstoffionen und Sauerstoff spaltet:
2H 2 O \u003d 4e + 4H + O 2
Die angesammelten Protonen tragen zur Synthese von ATP bei:
ADP + F = ATP
In der Dunkelphase werden Kohlendioxid und Wasser in Glukose umgewandelt. Und Sauerstoff wird als Nebenprodukt freigesetzt:
6CO 2 + 6 H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + O 2
blog.site, mit vollständigem oder teilweisem Kopieren des Materials, ist ein Link zur Quelle erforderlich.
Frage Nummer 2 Wie wird Sauerstoff im Labor und in der Industrie gewonnen? Schreiben Sie die Gleichungen für die entsprechenden Reaktionen auf. Wie unterscheiden sich diese Methoden voneinander?
Antworten:
Im Labor kann Sauerstoff auf folgende Weise gewonnen werden:
1) Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Gegenwart eines Katalysators (Manganoxid
2) Zersetzung von Berthollet-Salz (Kaliumchlorat):
3) Zersetzung von Kaliumpermanganat:
In der Industrie wird Sauerstoff aus Luft gewonnen, die etwa 20 Vol.-% enthält. Luft wird unter Druck und starker Abkühlung verflüssigt. Sauerstoff und Stickstoff (der zweite Hauptbestandteil der Luft) haben unterschiedliche Siedepunkte. Daher können sie durch Destillation getrennt werden: Stickstoff hat einen niedrigeren Siedepunkt als Sauerstoff, sodass Stickstoff vor Sauerstoff verdampft.
Unterschiede zwischen Industrie- und Labormethoden zur Herstellung von Sauerstoff:
1) Alle Labormethoden zur Gewinnung von Sauerstoff sind chemisch, dh in diesem Fall werden einige Substanzen in andere umgewandelt. Der Prozess der Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft ist ein physikalischer Prozess, da die Umwandlung einiger Substanzen in andere nicht stattfindet.
2) Sauerstoff kann in viel größeren Mengen aus der Luft gewonnen werden.
Luft ist eine unerschöpfliche Sauerstoffquelle. Um daraus Sauerstoff zu gewinnen, muss dieses Gas von Stickstoff und anderen Gasen getrennt werden. Auf dieser Idee basiert ein industrielles Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff. Es wird mit speziellen, ziemlich sperrigen Geräten implementiert. Zunächst wird die Luft stark abgekühlt, bis sie flüssig wird. Dann wird die Temperatur der verflüssigten Luft allmählich erhöht. Als erstes wird Stickstoffgas freigesetzt (der Siedepunkt von flüssigem Stickstoff beträgt -196 ° C), und die Flüssigkeit wird mit Sauerstoff angereichert.
Sauerstoffgewinnung im Labor. Labormethoden zur Gewinnung von Sauerstoff basieren auf chemischen Reaktionen.
J. Priestley erhielt dieses Gas aus einer Verbindung mit dem Namen Quecksilber(II)-oxid. Der Wissenschaftler verwendete eine Glaslinse, um Sonnenlicht auf Materie zu fokussieren.
In einer modernen Version ist dieses Erlebnis in Abbildung 54 dargestellt. Beim Erhitzen verwandelt sich Quecksilber(||)-oxid (gelbes Pulver) in Quecksilber und Sauerstoff. Quecksilber wird gasförmig freigesetzt und kondensiert in Form von silbrigen Tröpfchen an den Wänden des Reagenzglases. Im zweiten Reagenzglas wird Sauerstoff über Wasser gesammelt.
Jetzt wird die Priestley-Methode nicht verwendet, da Quecksilberdampf giftig ist. Sauerstoff wird durch andere Reaktionen ähnlich der besprochenen erzeugt. Sie treten normalerweise beim Erhitzen auf.
Reaktionen, bei denen aus einem Stoff mehrere andere Stoffe entstehen, nennt man Zersetzungsreaktionen.
Zur Sauerstoffgewinnung im Labor werden folgende sauerstoffhaltige Verbindungen verwendet:
Kaliumpermanganat KMnO4 (Trivialname Kaliumpermanganat; die Substanz ist ein gebräuchliches Desinfektionsmittel)
Kaliumchlorat, KClO3
Kaliumchlorat wird eine kleine Menge Katalysator - Mangan (IV) -oxid MnO2 - zugesetzt, so dass die Zersetzung der Verbindung unter Freisetzung von Sauerstoff erfolgt1.
Molekülstruktur von Chalkogenhydriden H2E kann mit der Molekularorbital(MO)-Methode analysiert werden. Betrachten Sie als Beispiel das Schema der Molekülorbitale eines Wassermoleküls (Abb. 3).
Zum Aufbau (Einzelheiten siehe G. Gray "Electrons and chemical bond", M., Verlag "Mir", 1967, S. 155-62 und G. L. Miessier, D. A. Tarr, "Inorganic Chemistry", Prantice Hall Int. Inc.) .., 1991, S. 153-57) des MO-Schemas des H2O-Moleküls, der Koordinatenursprung ist kompatibel mit dem Sauerstoffatom, und die Wasserstoffatome befinden sich in der xz-Ebene (Fig. 3). Die Überlappung der 2s- und 2p-AO von Sauerstoff mit der 1s-AO von Wasserstoff ist in Abb. 4 dargestellt. Wasserstoff- und Sauerstoff-AOs, die die gleiche Symmetrie und ähnliche Energien haben, sind an der Bildung des MO beteiligt. Der Beitrag von AO zur Bildung von MOs ist jedoch unterschiedlich, was sich in unterschiedlichen Werten der Koeffizienten in den entsprechenden Linearkombinationen von AOs widerspiegelt. Die Wechselwirkung (Überlagerung) von 1s-AO von Wasserstoff, 2s- und 2pz-AO von Sauerstoff führt zur Bildung von 2a1-bindendem und 4a1-lösendem MO.
>> Sauerstoff gewinnen
Sauerstoff gewinnen
In diesem Absatz geht es um:
> über die Entdeckung des Sauerstoffs;
> zur Sauerstofferzeugung in Industrie und Labor;
> über Zersetzungsreaktionen.
Entdeckung des Sauerstoffs.
J. Priestley erhielt dieses Gas aus einer Verbindung mit dem Namen Quecksilber(II)-oxid. Der Wissenschaftler verwendete eine Glaslinse, um Sonnenlicht auf Materie zu fokussieren.
In einer modernen Version ist dieses Erlebnis in Abbildung 54 dargestellt. Beim Erhitzen verwandelt sich Quecksilber(||)-oxid (gelbes Pulver) in Quecksilber und Sauerstoff. Quecksilber wird gasförmig freigesetzt und kondensiert in Form von silbrigen Tröpfchen an den Wänden des Reagenzglases. Im zweiten Reagenzglas wird Sauerstoff über Wasser gesammelt.
Jetzt wird die Priestley-Methode nicht verwendet, da Quecksilberdampf giftig ist. Sauerstoff wird durch andere Reaktionen ähnlich der besprochenen erzeugt. Sie treten normalerweise beim Erhitzen auf.
Reaktionen, bei denen aus einem Stoff mehrere andere Stoffe entstehen, nennt man Zersetzungsreaktionen.
Zur Sauerstoffgewinnung im Labor werden folgende sauerstoffhaltige Verbindungen verwendet:
Kaliumpermanganat KMnO 4 (Trivialname Kaliumpermanganat; Substanz ist ein gängiges Desinfektionsmittel)
Kaliumchlorat KClO3
Kaliumchlorat wird mit einer kleinen Menge Katalysator - Mangan(IV)-oxid MnO 2 - versetzt, so dass die Zersetzung der Verbindung unter Freisetzung von Sauerstoff erfolgt 1 .
Laborexperiment Nr. 8
Gewinnung von Sauerstoff durch Zersetzung von Wasserstoffperoxid H 2 O 2
Gießen Sie 2 ml einer Wasserstoffperoxidlösung (der traditionelle Name für diese Substanz ist Wasserstoffperoxid) in ein Reagenzglas. Zünde einen langen Splitter an und lösche ihn (wie ein Streichholz), sodass er kaum noch glimmt.
Gießen Sie ein wenig Katalysator - schwarzes Pulver aus Mangan (IV) -oxid in ein Reagenzglas mit einer Wasserstoffoxidlösung. Starke Gasentwicklung beobachten. Verwenden Sie einen glimmenden Splitter, um zu überprüfen, ob es sich bei diesem Gas um Sauerstoff handelt.
Schreiben Sie eine Gleichung für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid, dessen Produkt Wasser ist.
Im Labor kann Sauerstoff auch durch Zersetzung von Natriumnitrat NaNO 3 oder Kaliumnitrat KNO 3 2 gewonnen werden. Beim Erhitzen schmelzen Verbindungen zuerst und zersetzen sich dann:
1 Wenn die Verbindung ohne Katalysator erhitzt wird, findet eine andere Reaktion statt
2 Diese Stoffe werden als Düngemittel verwendet. Ihr gebräuchlicher Name ist Salpeter.
Schema 7. Labormethoden zur Gewinnung von Sauerstoff
Verwandeln Sie Reaktionsschemata in chemische Gleichungen.
Informationen darüber, wie Sauerstoff im Labor gewonnen wird, sind in Schema 7 zusammengestellt.
Sauerstoff zusammen mit Wasserstoff sind Zersetzungsprodukte von Wasser unter Einwirkung von elektrischem Strom:
In der Natur wird Sauerstoff durch Photosynthese in den grünen Blättern von Pflanzen produziert. Ein vereinfachtes Diagramm dieses Prozesses sieht wie folgt aus:
Ergebnisse
Sauerstoff wurde Ende des 18. Jahrhunderts entdeckt. mehrere Wissenschaftler .
Sauerstoff wird in der Industrie aus der Luft und im Labor mit Hilfe von Zersetzungsreaktionen bestimmter sauerstoffhaltiger Verbindungen gewonnen. Bei einer Zersetzungsreaktion entstehen aus einem Stoff zwei oder mehr Stoffe.
129. Wie wird Sauerstoff in der Industrie gewonnen? Warum wird dafür kein Kaliumpermanganat oder Wasserstoffperoxid verwendet?
130. Welche Reaktionen nennt man Zersetzungsreaktionen?
131. Verwandle die folgenden Reaktionsschemata in chemische Gleichungen:
132. Was ist ein Katalysator? Wie kann es den Ablauf chemischer Reaktionen beeinflussen? (Siehe auch § 15 für Ihre Antwort.)
133. Abbildung 55 zeigt den Moment der Zersetzung eines weißen Feststoffs mit der Formel Cd(NO3)2. Schauen Sie sich das Bild genau an und beschreiben Sie alles, was während der Reaktion passiert. Warum flammt ein glimmender Splitter auf? Schreiben Sie die passende chemische Gleichung auf.
134. Der Massenanteil an Sauerstoff im Rückstand nach dem Erhitzen von Kaliumnitrat KNO 3 betrug 40 %. Hat sich diese Verbindung vollständig zersetzt?
Reis. 55. Zersetzung eines Stoffes beim Erhitzen
Popel P. P., Kriklya L. S., Chemie: Pdruch. für 7 Zellen. zahalnosvit. Navi. zakl. - K.: Ausstellungszentrum "Akademie", 2008. - 136 S.: il.
Unterrichtsinhalt Unterrichtszusammenfassung und unterstützender Rahmen Unterrichtspräsentation Interaktive Technologien zur Beschleunigung der Unterrichtsmethoden Trainieren Quiz, Testen von Online-Aufgaben und -Übungen, Hausaufgaben, Workshops und Schulungen, Fragen für Unterrichtsdiskussionen Illustrationen Video- und Audiomaterialien Fotos, Bilder Grafiken, Tabellen, Schemata Comics, Gleichnisse, Sprüche, Kreuzworträtsel, Anekdoten, Witze, Zitate Add-Ons Abstracts Spickzettel Chips für wissbegierige Artikel (MAN) Literatur Haupt- und Zusatz-Glossar Verbesserung von Lehrbüchern und Unterricht Korrigieren von Fehlern im Lehrbuch, Ersetzen von veraltetem Wissen durch neues Nur für Lehrer Kalenderpläne Trainingsprogramme methodische Empfehlungen