ऑक्सीजन ग्रह पर सबसे प्रचुर मात्रा में रासायनिक तत्व है। पृथ्वी की पपड़ी में इसका द्रव्यमान अंश 47.3% है, वायुमंडल में इसका आयतन अंश 20.95% है, और जीवित जीवों में इसका द्रव्यमान अंश लगभग 65% है। यह गैस क्या है, और ऑक्सीजन में कौन से भौतिक और रासायनिक गुण हैं?

ऑक्सीजन: सामान्य जानकारी

ऑक्सीजन एक अधातु है जिसका सामान्य परिस्थितियों में कोई रंग, स्वाद या गंध नहीं होता है।

चावल। 1. ऑक्सीजन का सूत्र।

लगभग सभी यौगिकों में, फ्लोरीन और पेरोक्साइड वाले यौगिकों को छोड़कर, यह एक निरंतर संयोजकता II और -2 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। ऑक्सीजन परमाणु में उत्तेजित अवस्थाएँ नहीं होती हैं, क्योंकि दूसरे बाहरी स्तर पर कोई मुक्त कक्षाएँ नहीं होती हैं। एक साधारण पदार्थ के रूप में, ऑक्सीजन दो एलोट्रोपिक संशोधनों के रूप में मौजूद है - ऑक्सीजन गैसें O 2 और ओजोन O 3।

कुछ शर्तों के तहत, ऑक्सीजन तरल या ठोस अवस्था में हो सकती है। वे, गैसों के विपरीत, एक रंग है: तरल - हल्का नीला, और ठोस ऑक्सीजन में हल्का नीला रंग होता है।

चावल। 2. ठोस ऑक्सीजन।

उद्योग में ऑक्सीजन हवा को द्रवित करके प्राप्त की जाती है, इसके बाद इसके वाष्पीकरण के कारण नाइट्रोजन का पृथक्करण होता है (क्वथनांक में अंतर होता है: तरल ऑक्सीजन के लिए -183 डिग्री और तरल नाइट्रोजन के लिए -196 डिग्री)।

ऑक्सीजन संपर्क के रासायनिक गुण

ऑक्सीजन एक सक्रिय अधातु है। ऑक्सीजन नियॉन, हीलियम और आर्गन को छोड़कर सभी तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। आमतौर पर इस गैस की अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक होती है। ऑक्सीकरण की प्रक्रिया, जो गर्मी और प्रकाश के रूप में ऊर्जा के एक साथ मुक्त होने के साथ होती है, दहन कहलाती है। ईंधन के रूप में कार्बनिक यौगिकों, विशेष रूप से अल्केन्स का उपयोग करना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि एक मुक्त-कट्टरपंथी दहन प्रतिक्रिया के दौरान बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:

सीएच 4 + 2 ओ 2 \u003d सीओ 2 + 2 एच 2 ओ + 880 केजे।

गैर-धातुओं के साथ, ऑक्सीजन आमतौर पर गर्म होने पर प्रतिक्रिया करता है, एक ऑक्साइड बनाता है। तो, नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया केवल 1200 डिग्री से ऊपर के तापमान पर या विद्युत निर्वहन में शुरू होती है:

धातुओं के साथ ऑक्सीजन भी प्रतिक्रिया करता है:

3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4 (प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक यौगिक बनता है - आयरन ऑक्साइड)

प्रकृति में, ऑक्सीजन से भी अधिक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, यह ओजोन है। यह सोने और प्लेटिनम का ऑक्सीकरण करने में सक्षम है। प्राकृतिक परिस्थितियों में, ओजोन का निर्माण वायुमंडलीय ऑक्सीजन से बिजली के निर्वहन के दौरान होता है, और प्रयोगशाला में - ऑक्सीजन के माध्यम से एक विद्युत निर्वहन पारित करके: 3O 2 \u003d 2O 3 - 285 kJ (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया)

चावल। 3. ओजोन।

ऑक्सीजन का सबसे महत्वपूर्ण यौगिक पानी है। पृथ्वी की सतह के लगभग 71 प्रतिशत भाग पर पानी के खोल का कब्जा है। कोने के पानी के अणु ध्रुवीय होते हैं, उनमें से प्रत्येक चार हाइड्रोजन बांड बनाता है: दो एक प्रोटॉन दाता के रूप में और दो एक प्रोटॉन स्वीकर्ता के रूप में। (एच 2 ओ) एक्स सहयोगी बनते हैं, जहां एक्स 2 से 5 तक भिन्न होता है। जल वाष्प में (एच 2 ओ) 2 डिमर होते हैं, और संघनित चरणों में, एक पानी का अणु चार अन्य अणुओं के टेट्राहेड्रल वातावरण में हो सकता है। यदि पानी के अणु नहीं जुड़े होते, तो इसका क्वथनांक 100 डिग्री नहीं होता, बल्कि लगभग 80 डिग्री होता। कुल रेटिंग प्राप्त हुई: 104।

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

"ऑक्सीजन"

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ऑक्सीजन की सामान्य विशेषताएं।

ऑक्सीजन (अक्षांश। ऑक्सीजनियम), ओ ("ओ" पढ़ें), परमाणु संख्या 8 के साथ एक रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 15.9994। मेंडेलीफ की तत्वों की आवर्त सारणी में, ऑक्सीजन समूह VIA में दूसरे आवर्त में स्थित है।

प्राकृतिक ऑक्सीजन में तीन स्थिर न्यूक्लाइड का मिश्रण होता है जिसमें द्रव्यमान संख्या 16 (मिश्रण में हावी होती है, यह द्रव्यमान द्वारा 99.759% है), 17 (0.037%) और 18 (0.204%)। उदासीन ऑक्सीजन परमाणु की त्रिज्या 0.066 एनएम है। उदासीन अउत्तेजित ऑक्सीजन परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास 2s2р4 है। ऑक्सीजन परमाणु के अनुक्रमिक आयनीकरण की ऊर्जाएँ 13.61819 और 35.118 eV हैं, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता 1.467 eV है। O 2 आयन की त्रिज्या 0.121 एनएम (समन्वय संख्या 2) से 0.128 एनएम (समन्वय संख्या 8) तक विभिन्न समन्वय संख्याओं पर है। यौगिकों में, यह -2 (वैलेंसी II) की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, और कम सामान्यतः -1 (वैलेंसी I)। पॉलिंग पैमाने के अनुसार, ऑक्सीजन की इलेक्ट्रोनगेटिविटी 3.5 है (फ्लोरीन के बाद गैर-धातुओं में दूसरा स्थान)।

अपने मुक्त रूप में, ऑक्सीजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है।

ओ 2 अणु की संरचना की विशेषताएं: वायुमंडलीय ऑक्सीजन में डायटोमिक अणु होते हैं। O 2 अणु में अंतरापरमाणुक दूरी 0.12074 nm है। आणविक ऑक्सीजन (गैसीय और तरल) एक अनुचुंबकीय पदार्थ है, प्रत्येक O 2 अणु में 2 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस तथ्य को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि अणु में दो प्रतिरक्षी कक्षकों में से प्रत्येक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है।

O 2 अणु के परमाणुओं में पृथक्करण की ऊर्जा काफी अधिक होती है और इसकी मात्रा 493.57 kJ / mol होती है।

भौतिक और रासायनिक गुण

भौतिक और रासायनिक गुण: मुक्त रूप में यह O 2 ("साधारण" ऑक्सीजन) और O 3 (ओजोन) के दो संशोधनों के रूप में होता है। O2 एक रंगहीन और गंधहीन गैस है। सामान्य परिस्थितियों में, ऑक्सीजन गैस का घनत्व 1.42897 kg/m3 होता है। तरल ऑक्सीजन (तरल नीला है) का क्वथनांक -182.9 डिग्री सेल्सियस है। -218.7 डिग्री सेल्सियस से -229.4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर घन जाली (-संशोधन) के साथ ठोस ऑक्सीजन होती है, तापमान -229.4 डिग्री सेल्सियस से -249.3 डिग्री सेल्सियस तक - हेक्सागोनल जाली के साथ एक संशोधन और -249.3 से नीचे के तापमान पर। डिग्री सेल्सियस - घन - संशोधन। ठोस ऑक्सीजन के अन्य संशोधन भी ऊंचे दबाव और कम तापमान पर प्राप्त किए गए हैं।

20 डिग्री सेल्सियस पर, गैस ओ 2 की घुलनशीलता है: 3.1 मिलीलीटर प्रति 100 मिलीलीटर पानी, 22 मिलीलीटर प्रति 100 मिलीलीटर इथेनॉल, 23.1 मिलीलीटर प्रति 100 मिलीलीटर एसीटोन। कार्बनिक फ्लोरीन युक्त तरल पदार्थ होते हैं (उदाहरण के लिए, पेरफ्लूरोबुटिलटेट्राहाइड्रोफुरन) जिसमें ऑक्सीजन की घुलनशीलता बहुत अधिक होती है।

O2 अणु में परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधन की उच्च शक्ति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि कमरे के तापमान पर गैसीय ऑक्सीजन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। प्रकृति में, यह धीरे-धीरे क्षय की प्रक्रियाओं के दौरान परिवर्तनों में प्रवेश करता है। इसके अलावा, कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन रक्त हीमोग्लोबिन (अधिक सटीक, हीम आयरन II के साथ) के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है, जो श्वसन प्रणाली से अन्य अंगों में ऑक्सीजन के हस्तांतरण को सुनिश्चित करता है।

ऑक्सीजन बिना गर्म किए कई पदार्थों के साथ बातचीत करता है, उदाहरण के लिए, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं (इसी तरह के ऑक्साइड जैसे ली 2 ओ, सीएओ, आदि, पेरोक्साइड जैसे ना 2 ओ 2, बाओ 2, आदि और सुपरऑक्साइड जैसे केओ 2, आरबीओ 2 बनते हैं) आदि), स्टील उत्पादों की सतह पर जंग के गठन का कारण बनता है। गर्म किए बिना, ऑक्सीजन सफेद फास्फोरस के साथ, कुछ एल्डिहाइड और अन्य कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

जब गर्म किया जाता है, तो थोड़ा सा भी, ऑक्सीजन की रासायनिक गतिविधि नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। प्रज्वलित होने पर, यह बड़ी संख्या में सरल और जटिल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन, मीथेन, अन्य दहनशील गैसों के साथ एक विस्फोट के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह ज्ञात है कि जब ऑक्सीजन वातावरण या हवा में गर्म किया जाता है, तो कई सरल और जटिल पदार्थ जल जाते हैं, और विभिन्न ऑक्साइड बनते हैं, उदाहरण के लिए:

एस + ओ 2 \u003d एसओ 2; सी + ओ 2 \u003d सीओ 2

4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 2Cu + O 2 \u003d 2CuO

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O; 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2SO 2

यदि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के मिश्रण को कांच के बर्तन में कमरे के तापमान पर रखा जाए, तो पानी बनने की ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया होती है

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + 571 kJ

बहुत धीमी गति से आगे बढ़ता है; गणना के अनुसार, पानी की पहली बूंदें लगभग दस लाख वर्षों में बर्तन में दिखाई देनी चाहिए। लेकिन जब प्लेटिनम या पैलेडियम (जो उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हैं) को इन गैसों के मिश्रण के साथ एक बर्तन में पेश किया जाता है, साथ ही जब प्रज्वलित किया जाता है, तो प्रतिक्रिया एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है।

ऑक्सीजन नाइट्रोजन एन 2 के साथ उच्च तापमान (लगभग 1500-2000 डिग्री सेल्सियस) पर या नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के मिश्रण के माध्यम से विद्युत निर्वहन पारित करके प्रतिक्रिया करता है। इन शर्तों के तहत, नाइट्रिक ऑक्साइड (II) विपरीत रूप से बनता है:

एन 2 + ओ 2 \u003d 2NO

परिणामी NO तब एक भूरे रंग की गैस (नाइट्रोजन डाइऑक्साइड) बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2NO + O 2 = 2NO2

गैर-धातुओं से, ऑक्सीजन किसी भी परिस्थिति में सीधे हलोजन के साथ बातचीत नहीं करता है, धातुओं से - महान धातुओं के साथ - चांदी, सोना, प्लेटिनम, आदि।

ऑक्सीजन के द्विआधारी यौगिक, जिसमें ऑक्सीजन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था -2 है, ऑक्साइड कहलाते हैं (पूर्व नाम ऑक्साइड है)। ऑक्साइड के उदाहरण: कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) CO 2, सल्फर ऑक्साइड (VI) SO 3, कॉपर ऑक्साइड (I) Cu 2 O, एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al 2 O 3, मैंगनीज ऑक्साइड (VII) Mn 2 O 7.

ऑक्सीजन ऐसे यौगिक भी बनाती है जिनमें इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है। ये पेरोक्साइड हैं (पुराना नाम पेरोक्साइड है), उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच 2 ओ 2, बेरियम पेरोक्साइड बाओ 2, सोडियम पेरोक्साइड ना 2 ओ 2 और अन्य। इन यौगिकों में एक पेरोक्साइड समूह होता है - ओ - ओ -। सक्रिय क्षार धातुओं के साथ, उदाहरण के लिए, पोटेशियम के साथ, ऑक्सीजन सुपरऑक्साइड भी बना सकता है, उदाहरण के लिए, केओ 2 (पोटेशियम सुपरऑक्साइड), आरबीओ 2 (रूबिडियम सुपरऑक्साइड)। सुपरऑक्साइड में, ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1/2 होती है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि सुपरऑक्साइड सूत्र अक्सर K 2 O 4, Rb 2 O 4, आदि के रूप में लिखे जाते हैं।

सबसे सक्रिय गैर-धातु फ्लोरीन के साथ, ऑक्सीजन सकारात्मक ऑक्सीकरण राज्यों में यौगिक बनाता है। तो, O 2 F 2 यौगिक में, ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है, और O 2 F यौगिक में - +2 है। ये यौगिक ऑक्साइड से संबंधित नहीं हैं, बल्कि फ्लोराइड्स से संबंधित हैं। ऑक्सीजन फ्लोराइड को केवल अप्रत्यक्ष रूप से संश्लेषित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, KOH के तनु जलीय घोल पर फ्लोरीन F 2 के साथ अभिनय करके।

डिस्कवरी इतिहास

नाइट्रोजन की तरह ऑक्सीजन की खोज का इतिहास कई शताब्दियों तक चलने वाले वायुमंडलीय वायु के अध्ययन से जुड़ा है। तथ्य यह है कि हवा प्रकृति में सजातीय नहीं है, लेकिन इसमें कुछ हिस्से शामिल हैं, जिनमें से एक दहन और श्वास का समर्थन करता है, और दूसरा नहीं, 8 वीं शताब्दी में चीनी कीमियागर माओ हो और बाद में यूरोप में लियोनार्डो दा विंची द्वारा जाना जाता था। . 1665 में, अंग्रेजी प्रकृतिवादी आर. हुक ने लिखा था कि हवा में सॉल्टपीटर में निहित गैस होती है, साथ ही एक निष्क्रिय गैस भी होती है, जो अधिकांश हवा बनाती है। तथ्य यह है कि हवा में एक तत्व है जो जीवन का समर्थन करता है, 18 वीं शताब्दी में कई रसायनज्ञों को पता था। स्वीडिश फार्मासिस्ट और केमिस्ट कार्ल शीले ने 1768 में हवा की संरचना का अध्ययन करना शुरू किया। तीन साल के लिए, उन्होंने नमक (KNO 3 , NaNO 3) और अन्य पदार्थों को गर्म करके विघटित किया और "उग्र हवा" प्राप्त की जो श्वास और दहन का समर्थन करती थी। लेकिन शीले ने अपने प्रयोगों के परिणामों को केवल 1777 में "केमिकल ट्रीटीज़ ऑन एयर एंड फायर" पुस्तक में प्रकाशित किया। 1774 में, अंग्रेजी पुजारी और प्रकृतिवादी जे। प्रीस्टली ने "जले हुए पारा" (पारा ऑक्साइड एचजीओ) को गर्म करके एक दहन-सहायक गैस प्राप्त की। पेरिस में रहते हुए, प्रीस्टली, जो यह नहीं जानता था कि उसे प्राप्त होने वाली गैस हवा का हिस्सा है, ने अपनी खोज की सूचना ए. लावोज़ियर और अन्य वैज्ञानिकों को दी। इस समय तक नाइट्रोजन की खोज भी हो चुकी थी। 1775 में, लैवोसियर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि साधारण हवा में दो गैसें होती हैं - एक गैस जो सांस लेने और दहन का समर्थन करने के लिए आवश्यक है, और एक "विपरीत प्रकृति" की गैस - नाइट्रोजन। Lavoisier ने दहन-सहायक गैस ऑक्सीजन कहा - "एसिड बनाने" (ग्रीक ऑक्सी से - खट्टा और गेनाओ - मैं जन्म देता हूं, इसलिए रूसी नाम "ऑक्सीजन"), क्योंकि तब से उनका मानना ​​​​था कि सभी एसिड में ऑक्सीजन होता है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि एसिड ऑक्सीजन युक्त और एनोक्सिक दोनों हो सकते हैं, लेकिन लवॉज़ियर द्वारा तत्व को दिया गया नाम अपरिवर्तित रहा है। लगभग डेढ़ सदी तक, ऑक्सीजन परमाणु के द्रव्यमान का 1/16 विभिन्न परमाणुओं के द्रव्यमान की एक दूसरे के साथ तुलना करने के लिए एक इकाई के रूप में कार्य करता था और विभिन्न तत्वों के परमाणुओं के द्रव्यमान के संख्यात्मक लक्षण वर्णन में उपयोग किया जाता था। - परमाणु द्रव्यमान का ऑक्सीजन पैमाना)।

प्रकृति में घटना: ऑक्सीजन पृथ्वी पर सबसे आम तत्व है, इसका हिस्सा (विभिन्न यौगिकों के हिस्से के रूप में, मुख्य रूप से सिलिकेट), ठोस पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 47.4% है। समुद्र और ताजे पानी में बड़ी मात्रा में बाध्य ऑक्सीजन होती है - 88.8% (द्रव्यमान से), वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन की सामग्री 20.95% (मात्रा से) होती है। ऑक्सीजन तत्व पृथ्वी की पपड़ी के 1500 से अधिक यौगिकों का हिस्सा है।

रसीद:

वर्तमान में, उद्योग में ऑक्सीजन कम तापमान पर वायु पृथक्करण द्वारा प्राप्त की जाती है। सबसे पहले, हवा को कंप्रेसर द्वारा संपीड़ित किया जाता है, जबकि हवा गर्म होती है। संपीड़ित गैस को कमरे के तापमान तक ठंडा होने दिया जाता है और फिर स्वतंत्र रूप से विस्तार करने की अनुमति दी जाती है। जैसे-जैसे गैस फैलती है, तापमान तेजी से गिरता है। ठंडी हवा, जिसका तापमान परिवेश के तापमान से कई दसियों डिग्री कम है, फिर से 10-15 एमपीए के संपीड़न के अधीन है। फिर जारी की गई गर्मी को फिर से हटा लिया जाता है। "संपीड़न-विस्तार" के कई चक्रों के बाद तापमान ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दोनों के क्वथनांक से नीचे चला जाता है। तरल हवा बनती है, जिसे बाद में आसवन (आसवन) के अधीन किया जाता है। ऑक्सीजन का क्वथनांक (-182.9°C) नाइट्रोजन के क्वथनांक (-195.8°C) से 10 डिग्री अधिक होता है। इसलिए, नाइट्रोजन पहले तरल से वाष्पित हो जाती है, और शेष में ऑक्सीजन जमा हो जाती है। धीमी (आंशिक) आसवन के कारण शुद्ध ऑक्सीजन प्राप्त करना संभव है, जिसमें नाइट्रोजन अशुद्धता सामग्री 0.1 मात्रा प्रतिशत से कम है।

भौतिक गुण।सामान्य परिस्थितियों में, ऑक्सीजन एक रंगहीन और गंधहीन गैस होती है, जो पानी में थोड़ी घुलनशील होती है (5 मात्रा ऑक्सीजन 0 डिग्री सेल्सियस पर पानी की 1 मात्रा में घुल जाती है, और ऑक्सीजन की 3 मात्रा 20 डिग्री सेल्सियस पर)। अन्य विलायकों में इसकी विलेयता भी नगण्य होती है।

वायुमंडलीय दबाव पर, ऑक्सीजन -183 डिग्री पर द्रवीभूत हो जाती है। सी, और -219 डिग्री पर कठोर। C. तरल और ठोस अवस्था में, ऑक्सीजन नीले रंग की होती है और इसमें चुंबकीय गुण होते हैं।

रासायनिक गुण।ऑक्सीजन एक सक्रिय अधातु है। सभी यौगिकों में, फ्लोरीन और पेरोक्साइड वाले यौगिकों को छोड़कर, इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -2 होती है, (फ्लोरीन वाले यौगिकों में, ऑक्सीजन +2 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, और पेरोक्साइड यौगिकों में, इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -1 या एक भी होती है। भिन्नात्मक संख्या। यह इस तथ्य के कारण है कि पेरोक्साइड में, 2 या अधिक ऑक्सीजन परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं)।

सोने और प्लेटिनम धातुओं (ऑस्मियम को छोड़कर) के अपवाद के साथ ऑक्सीजन सभी धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करती है, ऑक्साइड बनाती है:

2 Mg + O 2 = 2 MgO (मैग्नीशियम ऑक्साइड);

4 अल + 3 ओ 2 \u003d 2 अल 2 ओ 3 (एल्यूमीनियम ऑक्साइड)।

कई धातुएँ, मूल ऑक्साइड के अलावा, एम्फ़ोटेरिक (ZnO, Cr 2 O 3, Al 2 O 3, आदि) और यहाँ तक कि अम्लीय (CrO 3 , Mn 2 O 7, आदि) ऑक्साइड बनाती हैं।

यह हलोजन, गैर-धातुओं को छोड़कर, अम्लीय या गैर-नमक बनाने वाले (उदासीन) ऑक्साइड बनाने वाले सभी के साथ बातचीत करता है:

एस + ओ 2 \u003d एसओ 2 (सल्फर ऑक्साइड (चतुर्थ));

4 पी + 5 ओ 2 \u003d 2 पी 2 ओ 5 (फास्फोरस (वी) ऑक्साइड);

एन 2 + ओ 2 \u003d 2 नहीं (नाइट्रिक ऑक्साइड (II))।

सोने और प्लेटिनम धातुओं के ऑक्साइड उनके अपघटन (हाइड्रॉक्साइड और हैलोजन के ऑक्सीजन यौगिक - उनके ऑक्सीजन युक्त एसिड के सावधानीपूर्वक निर्जलीकरण द्वारा) प्राप्त किए जाते हैं।

ऑक्सीजन और हवा में, कई अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ आसानी से ऑक्सीकरण (जलने या सुलगने) हो जाते हैं। अकार्बनिक पदार्थों से, धातुओं और गैर-धातुओं को छोड़कर, अधातुओं के साथ धातुओं के सभी यौगिक क्लोराइड और ब्रोमाइड के अपवाद के साथ ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:

सीएएच 2 + ओ 2 \u003d सीएओ + एच 2 ओ;

2 ZnS + 3 O 2 \u003d 2 ZnO + 2 SO 2;

एमजी 3 पी 2 + 4 ओ 2 \u003d एमजी 3 (पीओ 4) 2;

सीए 2 सी + 2 ओ 2 \u003d सीए 2 एसआईओ 4;

4 केआई + ओ 2 + 2 एच 2 ओ \u003d 4 केओएच + आई 2।

कार्बनिक यौगिकों में से, लगभग सब कुछ ऑक्सीजन के साथ बातचीत करता है, पूरी तरह से फ्लोरिनेटेड हाइड्रोकार्बन (फ्रीन्स) को छोड़कर, साथ ही क्लोरीन या ब्रोमीन (क्लोरोफॉर्म, कार्बन टेट्राक्लोराइड, पॉलीक्लोरोइथेन और इसी तरह के ब्रोमो डेरिवेटिव) की उच्च सामग्री के साथ क्लोरीन और ब्रोमो डेरिवेटिव:

सी 3 एच 8 + 5 ओ 2 \u003d 3 सीओ 2 + 4 एच 2 ओ;

2 सी 2 एच 5 ओएच + ओ 2 \u003d 2 सीएच 3 सीएचओ + 2 एच 2 ओ;

2 सीएच 3 सीएचओ + ओ 2 \u003d 2 सीएच 3 सीओओएच;

सी 6 एच 12 ओ 6 + 6 ओ 2 = 6 सीओ 2 + 6 एच 2 ओ;

2 सी 6 एच 6 + 15 ओ 2 \u003d 12 सीओ 2 + 6 एच 2 ओ।

परमाणु अवस्था में, ऑक्सीजन आणविक अवस्था की तुलना में अधिक सक्रिय होती है। इस गुण का उपयोग विभिन्न सामग्रियों के विरंजन के लिए किया जाता है (रंगीन कार्बनिक पदार्थ अधिक आसानी से नष्ट हो जाते हैं)। आणविक अवस्था में, ऑक्सीजन ऑक्सीजन (O2) और ओजोन (O3) के रूप में मौजूद हो सकती है, अर्थात यह अपरूपता की घटना की विशेषता है।

योजना:

डिस्कवरी इतिहास

नाम की उत्पत्ति

प्रकृति में होना

रसीद

भौतिक गुण

रासायनिक गुण

आवेदन पत्र

10. समस्थानिक

ऑक्सीजन

ऑक्सीजन- 16 वें समूह का एक तत्व (पुराने वर्गीकरण के अनुसार - समूह VI का मुख्य उपसमूह), परमाणु संख्या 8 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की दूसरी अवधि। इसे प्रतीक ओ (अक्षांश) द्वारा नामित किया गया है। ऑक्सीजनियम)। ऑक्सीजन एक प्रतिक्रियाशील अधातु है और चाकोजेन समूह का सबसे हल्का तत्व है। सरल पदार्थ ऑक्सीजन(सीएएस संख्या: 7782-44-7) सामान्य परिस्थितियों में - एक रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस, जिसके अणु में दो ऑक्सीजन परमाणु होते हैं (सूत्र ओ 2), जिसके संबंध में इसे डाइऑक्सीजन भी कहा जाता है। तरल ऑक्सीजन है एक हल्का नीला, और ठोस हल्का नीला क्रिस्टल है।

ऑक्सीजन के अन्य एलोट्रोपिक रूप हैं, उदाहरण के लिए, ओजोन (सीएएस संख्या: 10028-15-6) - सामान्य परिस्थितियों में, एक विशिष्ट गंध वाली एक नीली गैस, जिसके अणु में तीन ऑक्सीजन परमाणु होते हैं (सूत्र ओ 3)।

डिस्कवरी इतिहास

यह आधिकारिक तौर पर माना जाता है कि ऑक्सीजन की खोज अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली ने 1 अगस्त, 1774 को एक भली भांति बंद करके सील किए गए बर्तन में पारा ऑक्साइड को विघटित करके की थी (प्रिस्टली ने एक शक्तिशाली लेंस का उपयोग करके इस परिसर में सूर्य की किरणों को निर्देशित किया था)।

हालांकि, प्रीस्टली को शुरू में यह नहीं पता था कि उन्होंने एक नए सरल पदार्थ की खोज की है, उनका मानना ​​​​था कि उन्होंने हवा के एक घटक भागों को अलग कर दिया (और इस गैस को "डिफलास्टिकेटेड हवा" कहा जाता है)। प्रीस्टले ने अपनी खोज की सूचना उत्कृष्ट फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लवॉज़ियर को दी। 1775 में, ए. लैवोज़ियर ने स्थापित किया कि ऑक्सीजन हवा, अम्लों का एक अभिन्न अंग है और कई पदार्थों में निहित है।

कुछ साल पहले (1771 में), स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल शीले ने ऑक्सीजन प्राप्त की थी। उन्होंने सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सॉल्टपीटर को शांत किया और फिर परिणामस्वरूप नाइट्रिक ऑक्साइड को विघटित कर दिया। शीले ने इस गैस को "उग्र हवा" कहा और 1777 में प्रकाशित एक पुस्तक में अपनी खोज का वर्णन किया (ठीक है क्योंकि प्रीस्टली ने अपनी खोज की घोषणा के बाद पुस्तक प्रकाशित की थी, बाद वाले को ऑक्सीजन का खोजकर्ता माना जाता है)। स्कील ने भी अपने अनुभव की सूचना लवॉज़ियर को दी।

ऑक्सीजन की खोज में योगदान देने वाला एक महत्वपूर्ण चरण फ्रांसीसी रसायनज्ञ पियरे बेयन का काम था, जिन्होंने पारा के ऑक्सीकरण और इसके ऑक्साइड के बाद के अपघटन पर काम प्रकाशित किया था।

अंत में, ए। लावोइसियर ने प्रीस्टली और शीले की जानकारी का उपयोग करते हुए, परिणामी गैस की प्रकृति का पता लगाया। उनके काम का बहुत महत्व था, क्योंकि इसके लिए धन्यवाद, उस समय पर हावी और रसायन विज्ञान के विकास में बाधा डालने वाले फ्लॉजिस्टन सिद्धांत को उखाड़ फेंका गया था। लैवोजियर ने विभिन्न पदार्थों के दहन पर एक प्रयोग किया और जले हुए तत्वों के वजन पर परिणाम प्रकाशित करके फ्लॉजिस्टन के सिद्धांत का खंडन किया। राख का वजन तत्व के प्रारंभिक वजन से अधिक हो गया, जिससे लैवोज़ियर को यह दावा करने का अधिकार मिला कि दहन के दौरान पदार्थ की एक रासायनिक प्रतिक्रिया (ऑक्सीकरण) होती है, इस संबंध में, मूल पदार्थ का द्रव्यमान बढ़ जाता है, जो इस बात का खंडन करता है कि फ्लॉजिस्टन का सिद्धांत।

इस प्रकार, ऑक्सीजन की खोज का श्रेय वास्तव में प्रीस्टली, शीले और लवॉज़ियर द्वारा साझा किया जाता है।

नाम की उत्पत्ति

ऑक्सीजन शब्द (19 वीं शताब्दी की शुरुआत में इसे अभी भी "एसिड" कहा जाता था), रूसी भाषा में इसकी उपस्थिति कुछ हद तक एम.वी. लोमोनोसोव के कारण है, जिन्होंने अन्य नवविज्ञान के साथ "एसिड" शब्द पेश किया; इस प्रकार शब्द "ऑक्सीजन", बदले में, "ऑक्सीजन" (फ्रेंच ऑक्सीजन) शब्द का एक ट्रेसिंग-पेपर था, जिसे ए। लैवोसियर (अन्य ग्रीक ὀξύς - "खट्टा" और γεννάω - "मैं जन्म देता हूं") द्वारा प्रस्तावित किया गया था। जो "जनरेटिंग एसिड" के रूप में अनुवाद करता है, जो इसके मूल अर्थ से जुड़ा हुआ है - "एसिड", जिसका अर्थ पहले आधुनिक अंतरराष्ट्रीय नामकरण के अनुसार ऑक्साइड नामक पदार्थ था।

प्रकृति में होना

ऑक्सीजन पृथ्वी पर सबसे आम तत्व है; इसका हिस्सा (विभिन्न यौगिकों के हिस्से के रूप में, मुख्य रूप से सिलिकेट) ठोस पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 47.4% है। समुद्र और ताजे पानी में बड़ी मात्रा में बाध्य ऑक्सीजन होती है - 88.8% (द्रव्यमान से), वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा मात्रा से 20.95% और द्रव्यमान से 23.12% होती है। पृथ्वी की पपड़ी के 1500 से अधिक यौगिकों की संरचना में ऑक्सीजन है।

ऑक्सीजन कई कार्बनिक पदार्थों का एक घटक है और सभी जीवित कोशिकाओं में मौजूद है। जीवित कोशिकाओं में परमाणुओं की संख्या के संदर्भ में, द्रव्यमान अंश के संदर्भ में यह लगभग 25% है - लगभग 65%।

रसीद

वर्तमान में उद्योगों में वायु से ऑक्सीजन प्राप्त की जाती है। ऑक्सीजन प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि क्रायोजेनिक आसवन है। झिल्ली प्रौद्योगिकी पर आधारित ऑक्सीजन संयंत्र भी प्रसिद्ध हैं और उद्योग में सफलतापूर्वक उपयोग किए जाते हैं।

प्रयोगशालाओं में, औद्योगिक ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है, लगभग 15 एमपीए के दबाव में स्टील सिलेंडर में आपूर्ति की जाती है।

पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 को गर्म करके ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा प्राप्त की जा सकती है:

मैंगनीज (चतुर्थ) ऑक्साइड की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच 2 ओ 2 के उत्प्रेरक अपघटन की प्रतिक्रिया का भी उपयोग किया जाता है:

पोटेशियम क्लोरेट (बर्टोलेट नमक) KClO3 के उत्प्रेरक अपघटन द्वारा ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है:

ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में क्षार के जलीय घोलों के इलेक्ट्रोलिसिस की विधि, साथ ही पारा (II) ऑक्साइड (t = 100 ° C पर) का अपघटन शामिल है:

पनडुब्बियों पर, यह आमतौर पर एक व्यक्ति द्वारा निकाले गए सोडियम पेरोक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया से प्राप्त होता है:

भौतिक गुण

महासागरों में, घुले हुए O2 की मात्रा ठंडे पानी में अधिक और गर्म पानी में कम होती है।

सामान्य परिस्थितियों में, ऑक्सीजन एक रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस होती है।

इसका 1 लीटर द्रव्यमान 1.429 ग्राम है। यह हवा से थोड़ा भारी है। पानी में थोड़ा घुलनशील (0 डिग्री सेल्सियस पर 4.9 मिली/100 ग्राम, 50 डिग्री सेल्सियस पर 2.09 मिली/100 ग्राम) और अल्कोहल (2.78 मिली/100 ग्राम 25 डिग्री सेल्सियस)। यह पिघली हुई चांदी (961 डिग्री सेल्सियस पर एजी की 1 मात्रा में ओ 2 के 22 खंड) में अच्छी तरह से घुल जाता है। अंतरपरमाणुक दूरी - 0.12074 एनएम। यह पैरामैग्नेटिक है।

जब गैसीय ऑक्सीजन को गर्म किया जाता है, तो परमाणुओं में इसका प्रतिवर्ती पृथक्करण होता है: 2000 डिग्री सेल्सियस - 0.03%, 2600 डिग्री सेल्सियस - 1%, 4000 डिग्री सेल्सियस - 59%, 6000 डिग्री सेल्सियस - 99.5% पर।

तरल ऑक्सीजन (क्वथनांक −182.98 °C) एक हल्का नीला तरल है।

ओ 2 चरण आरेख

ठोस ऑक्सीजन (गलनांक −218.35°C) - नीले क्रिस्टल। छह क्रिस्टलीय चरण ज्ञात हैं, जिनमें से तीन 1 एटीएम के दबाव में मौजूद हैं।

α-O 2 - 23.65 K से नीचे के तापमान पर मौजूद है; चमकीले नीले क्रिस्टल मोनोक्लिनिक प्रणाली से संबंधित हैं, सेल पैरामीटर a=5.403 , b=3.429 , c=5.086 ; β=132.53°।

β-O 2 - तापमान सीमा में 23.65 से 43.65 K तक मौजूद है; हल्के नीले क्रिस्टल (बढ़ते दबाव के साथ, रंग गुलाबी हो जाता है) में एक विषमकोणीय जाली होती है, सेल पैरामीटर a=4.21 Å, α=46.25°।

-O 2 - 43.65 से 54.21 K के तापमान पर मौजूद है; हल्के नीले क्रिस्टल में घन समरूपता होती है, जाली अवधि a=6.83 ।

उच्च दबाव पर तीन और चरण बनते हैं:

δ-O 2 तापमान रेंज 20-240 K और दबाव 6-8 GPa, नारंगी क्रिस्टल;

ε-O 4 दबाव 10 से 96 GPa, क्रिस्टल रंग गहरे लाल से काले, मोनोक्लिनिक प्रणाली;

-O n दबाव 96 GPa से अधिक, एक विशिष्ट धात्विक चमक के साथ धात्विक अवस्था, कम तापमान पर अतिचालक अवस्था में चली जाती है।

रासायनिक गुण

एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट, ऑक्साइड बनाने वाले लगभग सभी तत्वों के साथ बातचीत करता है। ऑक्सीकरण अवस्था -2 है। एक नियम के रूप में, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है और बढ़ते तापमान के साथ तेज होती है (दहन देखें)। कमरे के तापमान पर होने वाली प्रतिक्रियाओं का एक उदाहरण:

उन यौगिकों का ऑक्सीकरण करता है जिनमें गैर-अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्व होते हैं:

अधिकांश कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण करता है:

कुछ शर्तों के तहत, एक कार्बनिक यौगिक का हल्का ऑक्सीकरण करना संभव है:

Au और अक्रिय गैसों (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) को छोड़कर, सभी साधारण पदार्थों के साथ ऑक्सीजन सीधे (सामान्य परिस्थितियों में, जब गर्म और/या उत्प्रेरक की उपस्थिति में) प्रतिक्रिया करता है; हलोजन के साथ प्रतिक्रियाएं विद्युत निर्वहन या पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में होती हैं। सोने के ऑक्साइड और भारी अक्रिय गैसों (Xe, Rn) को अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किया गया था। अन्य तत्वों के साथ ऑक्सीजन के सभी दो-तत्व यौगिकों में, फ्लोरीन वाले यौगिकों को छोड़कर, ऑक्सीजन एक ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका निभाता है

ऑक्सीजन औपचारिक रूप से -1 के बराबर ऑक्सीजन परमाणु के ऑक्सीकरण राज्य के साथ पेरोक्साइड बनाता है।

उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में क्षार धातुओं को जलाने से पेरोक्साइड प्राप्त होते हैं:

कुछ ऑक्साइड ऑक्सीजन को अवशोषित करते हैं:

A. N. Bach और K. O. Engler द्वारा विकसित दहन सिद्धांत के अनुसार, एक मध्यवर्ती पेरोक्साइड यौगिक के निर्माण के साथ ऑक्सीकरण दो चरणों में होता है। इस मध्यवर्ती यौगिक को अलग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जब जलती हुई हाइड्रोजन की लौ को बर्फ से ठंडा किया जाता है, तो पानी के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनता है:

सुपरऑक्साइड में, ऑक्सीजन में औपचारिक रूप से −½ की ऑक्सीकरण अवस्था होती है, अर्थात, प्रति दो ऑक्सीजन परमाणुओं में एक इलेक्ट्रॉन (O-2 आयन)। उच्च दबाव और तापमान पर ऑक्सीजन के साथ पेरोक्साइड की बातचीत से प्राप्त होता है:

पोटेशियम के, रूबिडियम आरबी और सीज़ियम सीएस सुपरऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:

डाइअॉॉक्सिनिल आयन O2+ में, ऑक्सीजन की औपचारिक रूप से ऑक्सीकरण अवस्था +½ होती है। प्रतिक्रिया से प्राप्त करें:

ऑक्सीजन फ्लोराइड्स

ऑक्सीजन difluoride, 2 ऑक्सीजन ऑक्सीकरण राज्य +2 का, एक क्षार समाधान के माध्यम से फ्लोरीन पारित करके प्राप्त किया जाता है:

ऑक्सीजन मोनोफ्लोराइड (डाइऑक्सीडिफ्लोराइड), ओ 2 एफ 2, अस्थिर है, ऑक्सीजन ऑक्सीकरण अवस्था +1 है। −196 ° C के तापमान पर ग्लो डिस्चार्ज में फ्लोरीन और ऑक्सीजन के मिश्रण से प्राप्त:

एक निश्चित दबाव और तापमान पर ऑक्सीजन के साथ फ्लोरीन के मिश्रण के माध्यम से एक चमक निर्वहन पारित करना, उच्च ऑक्सीजन फ्लोराइड ओ 3 एफ 2, ओ 4 एफ 2, ओ 5 एफ 2 और ओ 6 एफ 2 के मिश्रण प्राप्त होते हैं।

क्वांटम यांत्रिक गणना 3 + ट्राइफ्लोरोहाइड्रॉक्सोनियम आयन के स्थिर अस्तित्व की भविष्यवाणी करती है। यदि यह आयन वास्तव में मौजूद है, तो इसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था +4 होगी।

ऑक्सीजन श्वसन, दहन और क्षय की प्रक्रियाओं का समर्थन करती है।

अपने मुक्त रूप में, तत्व दो एलोट्रोपिक संशोधनों में मौजूद है: ओ 2 और ओ 3 (ओजोन)। जैसा कि 1899 में पियरे क्यूरी और मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी द्वारा स्थापित किया गया था, आयनकारी विकिरण के प्रभाव में, O 2 O 3 में बदल जाता है।

आवेदन पत्र

ऑक्सीजन का व्यापक औद्योगिक उपयोग 20 वीं शताब्दी के मध्य में टर्बोएक्सपैंडर्स के आविष्कार के बाद शुरू हुआ - तरल हवा को तरल बनाने और अलग करने के लिए उपकरण।

परधातुकर्म

इस्पात उत्पादन या मैट प्रसंस्करण की कनवर्टर विधि ऑक्सीजन के उपयोग से जुड़ी है। कई धातुकर्म इकाइयों में, ईंधन के अधिक कुशल दहन के लिए, हवा के बजाय बर्नर में ऑक्सीजन-वायु मिश्रण का उपयोग किया जाता है।

धातुओं की वेल्डिंग और कटिंग

नीले सिलेंडरों में ऑक्सीजन का व्यापक रूप से धातुओं की लौ काटने और वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

रॉकेट का ईंधन

तरल ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड और अन्य ऑक्सीजन युक्त यौगिकों का उपयोग रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। तरल ऑक्सीजन और तरल ओजोन का मिश्रण सबसे शक्तिशाली रॉकेट ईंधन ऑक्सीकारकों में से एक है (हाइड्रोजन-ओजोन मिश्रण का विशिष्ट आवेग हाइड्रोजन-फ्लोरीन और हाइड्रोजन-ऑक्सीजन फ्लोराइड जोड़ी के लिए विशिष्ट आवेग से अधिक है)।

परदवा

मेडिकल ऑक्सीजन को 15 एमपीए (150 एटीएम) तक के दबाव में 1.2 से 10.0 लीटर तक विभिन्न क्षमताओं के नीले उच्च दबाव धातु गैस सिलेंडर (संपीड़ित या तरलीकृत गैसों के लिए) में संग्रहित किया जाता है और संज्ञाहरण उपकरण में श्वसन गैस मिश्रण को समृद्ध करने के लिए उपयोग किया जाता है। श्वसन विफलता, ब्रोन्कियल अस्थमा के हमले से राहत के लिए, ऑक्सीजन कॉकटेल के रूप में जठरांत्र संबंधी मार्ग के विकृति के उपचार के लिए, किसी भी मूल के हाइपोक्सिया को समाप्त करना, विघटन बीमारी के साथ। व्यक्तिगत उपयोग के लिए, सिलेंडर से चिकित्सा ऑक्सीजन विशेष रबरयुक्त कंटेनरों से भरी होती है - ऑक्सीजन तकिए। मैदान में या अस्पताल में एक या दो पीड़ितों को एक साथ ऑक्सीजन या ऑक्सीजन-वायु मिश्रण की आपूर्ति करने के लिए, विभिन्न मॉडलों और संशोधनों के ऑक्सीजन इनहेलर का उपयोग किया जाता है। ऑक्सीजन इनहेलर का लाभ गैस मिश्रण के एक कंडेनसर-ह्यूमिडिफायर की उपस्थिति है, जो साँस छोड़ने वाली हवा की नमी का उपयोग करता है। लीटर में सिलेंडर में शेष ऑक्सीजन की मात्रा की गणना करने के लिए, वायुमंडल में सिलेंडर में दबाव (रेड्यूसर के दबाव गेज के अनुसार) आमतौर पर लीटर में सिलेंडर क्षमता से गुणा किया जाता है। उदाहरण के लिए, 2 लीटर की क्षमता वाले सिलेंडर में, दबाव नापने का यंत्र 100 एटीएम का ऑक्सीजन दबाव दिखाता है। इस मामले में ऑक्सीजन की मात्रा 100 × 2 = 200 लीटर है।

परखाद्य उद्योग

खाद्य उद्योग में, ऑक्सीजन को एक प्रणोदक और पैकेजिंग गैस के रूप में खाद्य योज्य E948 के रूप में पंजीकृत किया जाता है।

पररासायनिक उद्योग

रासायनिक उद्योग में, ऑक्सीजन का उपयोग कई संश्लेषणों में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है, उदाहरण के लिए, नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में ऑक्सीजन युक्त यौगिकों (अल्कोहल, एल्डिहाइड, एसिड), अमोनिया से नाइट्रोजन ऑक्साइड के लिए हाइड्रोकार्बन का ऑक्सीकरण। ऑक्सीकरण के दौरान विकसित उच्च तापमान के कारण, बाद वाले को अक्सर दहन मोड में किया जाता है।

परकृषि

ग्रीनहाउस में, ऑक्सीजन कॉकटेल के निर्माण के लिए, जानवरों में वजन बढ़ाने के लिए, मछली पालन में ऑक्सीजन के साथ जलीय वातावरण को समृद्ध करने के लिए।

ऑक्सीजन की जैविक भूमिका

बम शेल्टर में ऑक्सीजन की आपातकालीन आपूर्ति

अधिकांश जीवित चीजें (एरोबेस) हवा से ऑक्सीजन में सांस लेती हैं। चिकित्सा में ऑक्सीजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हृदय रोगों में, चयापचय प्रक्रियाओं में सुधार के लिए, पेट में ऑक्सीजन फोम ("ऑक्सीजन कॉकटेल") पेश किया जाता है। चमड़े के नीचे के ऑक्सीजन प्रशासन का उपयोग ट्रॉफिक अल्सर, एलिफेंटियासिस, गैंग्रीन और अन्य गंभीर बीमारियों के लिए किया जाता है। ओजोन के साथ कृत्रिम संवर्धन का उपयोग हवा को कीटाणुरहित और गंधहीन करने और पीने के पानी को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। ऑक्सीजन 15 O के रेडियोधर्मी समस्थानिक का उपयोग रक्त प्रवाह की दर, फुफ्फुसीय वेंटिलेशन का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

विषाक्त ऑक्सीजन डेरिवेटिव

कुछ ऑक्सीजन डेरिवेटिव (तथाकथित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां), जैसे सिंगलेट ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, सुपरऑक्साइड, ओजोन और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल, अत्यधिक जहरीले उत्पाद हैं। वे ऑक्सीजन के सक्रियण या आंशिक कमी की प्रक्रिया में बनते हैं। सुपरऑक्साइड (सुपरऑक्साइड रेडिकल), हाइड्रोजन पेरोक्साइड और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल मानव और पशु शरीर की कोशिकाओं और ऊतकों में बन सकते हैं और ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बन सकते हैं।

आइसोटोप

ऑक्सीजन के तीन स्थिर समस्थानिक हैं: 16 ओ, 17 ओ और 18 ओ, जिनकी औसत सामग्री क्रमशः 99.759%, 0.037% और 0.204% पृथ्वी पर ऑक्सीजन परमाणुओं की कुल संख्या है। समस्थानिकों के मिश्रण में उनमें से सबसे हल्के, 16 ओ की तीव्र प्रबलता इस तथ्य के कारण है कि 16 ओ परमाणु के नाभिक में 8 प्रोटॉन और 8 न्यूट्रॉन होते हैं (भरे न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के गोले के साथ डबल मैजिक न्यूक्लियस)। और ऐसे नाभिक, जैसा कि परमाणु नाभिक की संरचना के सिद्धांत से निम्नानुसार है, में एक विशेष स्थिरता होती है।

12 O से 24 O तक द्रव्यमान संख्या वाले रेडियोधर्मी ऑक्सीजन समस्थानिकों को भी जाना जाता है। सभी रेडियोधर्मी ऑक्सीजन समस्थानिकों का आधा जीवन छोटा होता है, उनमें से सबसे लंबे समय तक रहने वाला 15 O होता है जिसका आधा जीवन ~ 120 s होता है। सबसे कम समय तक रहने वाले 12 O समस्थानिक का आधा जीवन 5.8·10 −22 s होता है।

ऑक्सीजन परमाणु दो प्रकार के अणु बना सकते हैं:ओ 2 - ऑक्सीजन और ओ 3 - ओजोन।

एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं द्वारा निर्मित कई सरल पदार्थों के अस्तित्व की घटना को एलोट्रॉपी कहा जाता है। और किसी एक तत्व से बनने वाले साधारण पदार्थ एलोट्रोपिक संशोधन कहलाते हैं।

इसलिए, ओजोन और ऑक्सीजन तत्व ऑक्सीजन के एलोट्रोपिक संशोधन हैं।

गुण	ऑक्सीजन	ओजोन
यौगिक सूत्र	O2	हे 3
सामान्य परिस्थितियों में उपस्थिति	गैस	गैस
रंग	वाष्प में ऑक्सीजन रंगहीन होती है। तरल - हल्का नीला, और ठोस - नीला	ओजोन वाष्प का रंग हल्का नीला होता है। तरल - नीला, और ठोस गहरे बैंगनी रंग के क्रिस्टल होते हैं
गंध और स्वाद	गंधहीन और बेस्वाद	तीखी विशेषता गंध (छोटी सांद्रता में हवा को ताजगी की गंध देती है)
पिघलने का तापमान	219 डिग्रीС	192 °
उबलता तापमान	183 °С	112 डिग्री सेल्सियस
एन पर घनत्व। वाई	1.43 ग्राम/ली	2.14 ग्राम/ली
घुलनशीलता	100 मात्रा पानी में ऑक्सीजन की 4 मात्रा	100 मात्रा पानी में ओजोन की 45 मात्रा
चुंबकीय गुण	तरल और ठोस ऑक्सीजन अनुचुंबकीय पदार्थ हैं, अर्थात। चुंबकीय क्षेत्र में खींचे जाते हैं	इसमें प्रतिचुंबकीय गुण होते हैं, अर्थात यह चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है
जैविक भूमिका	पौधों और जानवरों के श्वसन के लिए आवश्यक (नाइट्रोजन या एक अक्रिय गैस के साथ मिश्रित)। शुद्ध ऑक्सीजन के साँस लेने से गंभीर विषाक्तता होती है	वातावरण में, यह तथाकथित ओजोन परत बनाता है, जो जीवमंडल को पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाता है। विषैला

ऑक्सीजन और ओजोन के रासायनिक गुण

धातुओं के साथ ऑक्सीजन की सहभागिता

आणविक ऑक्सीजन एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। यह लगभग सभी धातुओं (सोने और प्लेटिनम को छोड़कर) का ऑक्सीकरण करता है। कई धातुएं हवा में धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करती हैं, लेकिन शुद्ध ऑक्सीजन के वातावरण में वे बहुत जल्दी जल जाती हैं, और एक ऑक्साइड बनता है:

हालांकि, दहन के दौरान कुछ धातुएं ऑक्साइड नहीं बनाती हैं, लेकिन पेरोक्साइड (ऐसे यौगिकों में, ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है) या सुपरऑक्साइड (ऑक्सीजन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था भिन्नात्मक होती है)। ऐसी धातुओं के उदाहरण बेरियम, सोडियम और पोटेशियम हैं:

अधातुओं के साथ ऑक्सीजन की परस्पर क्रिया

फ्लोरीन, हीलियम, नियॉन और आर्गन को छोड़कर सभी अधातुओं से बनने वाले यौगिकों में ऑक्सीजन -2 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करती है। गर्म होने पर, ऑक्सीजन के अणु हलोजन और अक्रिय गैसों को छोड़कर सभी गैर-धातुओं के साथ सीधे संपर्क करते हैं। ऑक्सीजन वातावरण में, फास्फोरस अनायास और कुछ अन्य अधातुओं को प्रज्वलित करता है:

जब ऑक्सीजन फ्लोरीन के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो ऑक्सीजन फ्लोराइड बनता है, न कि फ्लोरीन ऑक्साइड, क्योंकि फ्लोरीन परमाणु में ऑक्सीजन परमाणु की तुलना में अधिक विद्युतीयता होती है। ऑक्सीजन फ्लोराइड एक पीली पीली गैस है। यह एक बहुत ही मजबूत के रूप में प्रयोग किया जाता हैएक ऑक्सीकरण एजेंट; और एक फ्लोरोसेंट एजेंट। इस यौगिक में ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।

फ्लोरीन की अधिकता से डाइअॉॉक्सिन डाइफ्लोराइड बन सकता है, जिसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 होती है। संरचना में, ऐसा अणु हाइड्रोजन पेरोक्साइड अणु के समान होता है।

ऑक्सीजन और ओजोन का उपयोग। अर्थ ओज़ोन की परत

श्वसन के लिए सभी एरोबिक जीवित प्राणियों द्वारा ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे ऑक्सीजन छोड़ते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड लेते हैं।

आणविक ऑक्सीजन का उपयोग तथाकथित गहनता के लिए किया जाता है, अर्थात धातुकर्म उद्योग में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का त्वरण। ऑक्सीजन का उपयोग उच्च तापमान वाली ज्वाला उत्पन्न करने के लिए भी किया जाता है। जब एसिटिलीन (सी 2 एच 2) ऑक्सीजन में जलता है, तो लौ का तापमान 3500 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। चिकित्सा में, रोगियों की सांस लेने की सुविधा के लिए ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग सांस लेने में कठिनाई वाले वातावरण में काम करने वाले लोगों के लिए श्वास तंत्र में भी किया जाता है। तरल ऑक्सीजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीकारक के रूप में किया जाता है।

ओजोन प्रयोगशाला अभ्यास में एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है। उद्योग में, इसका उपयोग पानी कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसमें एक मजबूत ऑक्सीकरण प्रभाव होता है, जो विभिन्न सूक्ष्मजीवों को नष्ट कर देता है।

क्षार धातु पेरोक्साइड, सुपरऑक्साइड और ओजोनाइड का उपयोग अंतरिक्ष यान और पनडुब्बियों में ऑक्सीजन को पुन: उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। ऐसा अनुप्रयोग CO 2 कार्बन डाइऑक्साइड के साथ इन पदार्थों की प्रतिक्रिया पर आधारित है:

प्रकृति में, ओजोन तथाकथित ओजोन परत में लगभग 20-25 किमी की ऊंचाई पर वायुमंडल की उच्च परतों में पाई जाती है, जो पृथ्वी को कठोर सौर विकिरण से बचाती है। समताप मंडल में ओजोन की सांद्रता में कम से कम 1 की कमी से गंभीर परिणाम हो सकते हैं, जैसे कि मनुष्यों और जानवरों में त्वचा के कैंसर की संख्या में वृद्धि, मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के दमन से जुड़े रोगों की संख्या में वृद्धि स्थलीय पौधों की वृद्धि में मंदी, फाइटोप्लांकटन की वृद्धि दर में कमी, आदि।

के बिना ग्रह पर ओजोन परत का जीवन असंभव होगा। इस बीच, विभिन्न औद्योगिक उत्सर्जन से वायुमंडलीय प्रदूषण ओजोन परत के विनाश की ओर जाता है। ओजोन के लिए सबसे खतरनाक पदार्थ फ्रीऑन हैं (इन्हें रेफ्रिजरेटर में रेफ्रिजरेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, साथ ही दुर्गन्ध के डिब्बे के लिए भराव) और रॉकेट ईंधन अपशिष्ट।

विश्व समुदाय हमारे ग्रह के ध्रुवों पर ओजोन परत में एक छेद के गठन के बारे में बहुत चिंतित है, जिसके संबंध में 1987 में "ओजोन परत को नष्ट करने वाले पदार्थों पर मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल" अपनाया गया था, जिसने पदार्थों के उपयोग को सीमित कर दिया था। ओजोन परत के लिए हानिकारक है।

सल्फर तत्व द्वारा निर्मित पदार्थों के भौतिक गुण

सल्फर परमाणु, साथ ही ऑक्सीजन परमाणु, विभिन्न एलोट्रोपिक संशोधन बना सकते हैं (सा; एस12; S8; S6; एस 2 अन्य)। कमरे के तापमान पर सल्फर किस रूप में होता है?α -सल्फर (या रोम्बिक सल्फर), जो पीले भंगुर क्रिस्टल, गंधहीन, पानी में अघुलनशील होता है। +96 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर धीमी गति से संक्रमण होता हैα-सल्फर से β -सल्फर (या मोनोक्लिनिक सल्फर), जो लगभग सफेद प्लेट है। यदि पिघला हुआ सल्फर पानी में डाला जाता है, तो तरल सल्फर का सुपरकूलिंग होता है और पीले-भूरे रंग का रबर जैसा प्लास्टिक सल्फर बनता है, जो बाद में फिर से सल्फर में बदल जाता है। सल्फर +445 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है, जिससे गहरे भूरे रंग के वाष्प बनते हैं।

सल्फर के सभी संशोधन पानी में नहीं घुलते हैं, बल्कि कार्बन डाइसल्फ़ाइड में अच्छी तरह घुल जाते हैं(सीएस2) और कुछ अन्य गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स।

सल्फर आवेदन

सल्फर उद्योग का मुख्य उत्पाद सल्फेट एसिड है। इसका उत्पादन लगभग 60% सल्फर के लिए होता है जिसका खनन किया जाता है। गोंद उद्योग में, सल्फर का उपयोग रबर को उच्च गुणवत्ता वाले रबर में बदलने के लिए किया जाता है, अर्थात रबर को वल्केनाइज करने के लिए। सल्फर किसी भी पायरोटेक्निक मिश्रण का एक अनिवार्य घटक है। उदाहरण के लिए, माचिस की तीली में लगभग 5%, और बॉक्स पर स्प्रेड में - वजन के हिसाब से लगभग 20% सल्फर होता है। कृषि में, अंगूर के बागों में कीटों को नियंत्रित करने के लिए सल्फर का उपयोग किया जाता है। चिकित्सा में, त्वचा रोगों के उपचार के लिए विभिन्न मलहमों के निर्माण में सल्फर का उपयोग किया जाता है।