ऑक्सीजन (ओ)मुख्य उपसमूह में अवधि 1, समूह VI में खड़ा है। पी-तत्व। इलेक्ट्रोनिक विन्यास 1s22एस22पी4 . बाहरी स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या 6 है। ऑक्सीजन 2 इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार कर सकती है और दुर्लभ मामलों में इसे दे सकती है। ऑक्सीजन संयोजकता 2, ऑक्सीकरण अवस्था -2।

भौतिक गुण:ऑक्सीजन ( O2 ) - रंगहीन गैस, गंधहीन और बेस्वाद; पानी में थोड़ा घुलनशील, हवा से थोड़ा भारी। -183 डिग्री सेल्सियस और 101.325 पा पर, ऑक्सीजन द्रवीभूत हो जाती है, जिसका रंग नीला हो जाता है। अणु संरचना:ऑक्सीजन अणु द्विपरमाणुक है, सामान्य परिस्थितियों में मजबूत है, और इसमें चुंबकीय गुण हैं। अणु में बंधन सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय है। ऑक्सीजन में एक एलोट्रोपिक संशोधन होता है - ओजोन(ओ3 ) – ऑक्सीजन की तुलना में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट।

रासायनिक गुण:ऊर्जा स्तर के पूरा होने से पहले, ऑक्सीजन को 2 इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है, जिसे वह -2 की ऑक्सीकरण अवस्था दिखाते हुए स्वीकार करता है, लेकिन फ्लोरीन, ऑक्सीजन OF2 -2 और O2F2 -1 के संयोजन में। अपनी रासायनिक गतिविधि के कारण, ऑक्सीजन लगभग सभी सरल पदार्थों के साथ बातचीत करता है। धातुओं के साथ ऑक्साइड और पेरोक्साइड बनाता है:

ऑक्सीजन केवल प्लेटिनम के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। ऊंचे और उच्च तापमान पर, यह कई गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है:

ऑक्सीजन सीधे हलोजन के साथ बातचीत नहीं करता है। ऑक्सीजन कई जटिल पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है:

ऑक्सीजन दहन प्रतिक्रियाओं की विशेषता है:

कई कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीजन में जलते हैं:

जब एसीटैल्डिहाइड को ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकृत किया जाता है, तो एसिटिक एसिड प्राप्त होता है:

रसीद:प्रयोगशाला में: 1) क्षार के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा: इस मामले में, कैथोड पर हाइड्रोजन और एनोड पर ऑक्सीजन छोड़ा जाता है; 2) गर्म होने पर बर्थोलेट नमक का अपघटन: 2KSlO3?2KSl + 3O2?; 3) बहुत शुद्ध ऑक्सीजन प्राप्त होती है: 2KMnO4?K2MnO4 + MnO2 + O2?।

प्रकृति में ढूँढना:ऑक्सीजन पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 47.2% है। मुक्त अवस्था में, यह वायुमंडलीय वायु में निहित है - 21%। यह कई प्राकृतिक खनिजों का हिस्सा है, इसकी एक बड़ी मात्रा पौधों और जानवरों के जीवों में पाई जाती है। प्राकृतिक ऑक्सीजन में 3 समस्थानिक होते हैं: O(16), O(17), O(18)।

आवेदन पत्र:रासायनिक, धातुकर्म उद्योग, चिकित्सा में उपयोग किया जाता है।

24. ओजोन और उसके गुण

ठोस अवस्था में, ऑक्सीजन के तीन संशोधन होते हैं: ?-, ?- और ?- संशोधन। ओजोन (ओ 3 ) – ऑक्सीजन के एलोट्रोपिक संशोधनों में से एक . अणु संरचना:ओजोन में 117° के परमाणुओं के बीच के कोण के साथ एक गैर-रैखिक आणविक संरचना है। ओजोन अणु में एक निश्चित ध्रुवता होती है (उसी प्रकार के परमाणुओं के बावजूद जो ओजोन अणु बनाते हैं), यह प्रतिचुंबकीय है, क्योंकि इसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।

भौतिक गुण:ओजोन एक विशिष्ट गंध वाली नीली गैस है; आणविक भार = 48, गलनांक (ठोस) = 192.7 °C, क्वथनांक = 111.9 °C। तरल और ठोस ओजोन विस्फोटक, विषाक्त और पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं: 0 डिग्री सेल्सियस पर, ओजोन की 49 मात्रा 100 मात्रा में पानी में घुल जाती है।

रासायनिक गुण:ओजोन एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, यह सभी धातुओं को ऑक्सीकरण करता है, जिसमें सोना - एयू और प्लैटिनम - पीटी (और प्लैटिनम समूह धातु) शामिल हैं। ओजोन एक चमकदार चांदी की प्लेट पर कार्य करता है, जो तुरंत काले चांदी के पेरोक्साइड से ढक जाती है - Ag2O2; तारपीन से सिक्त कागज प्रज्वलित होता है, धातुओं के सल्फर यौगिकों को सल्फ्यूरिक एसिड के लवण में ऑक्सीकृत किया जाता है; कई रंग फीके पड़ जाते हैं; कार्बनिक पदार्थों को नष्ट करता है - जबकि ओजोन अणु एक ऑक्सीजन परमाणु को विभाजित करता है, और ओजोन सामान्य ऑक्सीजन में बदल जाता है। साथ ही अधिकांश गैर-धातुओं में, यह निम्न ऑक्साइड को उच्च में परिवर्तित करता है, और उनकी धातुओं के सल्फाइड को उनके सल्फेट्स में परिवर्तित करता है:

ओजोन पोटेशियम आयोडाइड को आणविक आयोडीन में ऑक्सीकृत करता है:

लेकिन हाइड्रोजन पेरोक्साइड H2O2 के साथ, ओजोन एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है:

रासायनिक रूप से, ओजोन अणु अस्थिर हैं - ओजोन अनायास आणविक ऑक्सीजन में विघटित होने में सक्षम है:

रसीद:ऑक्सीजन या हवा के माध्यम से बिजली की चिंगारियों को पारित करके ओजोनाइज़र में ओजोन का उत्पादन होता है। ऑक्सीजन से ओजोन का निर्माण :

गीले फास्फोरस, राल वाले पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान ओजोन का निर्माण हो सकता है। ओजोन डिटेक्टर:हवा में ओजोन की उपस्थिति की पहचान करने के लिए, पोटेशियम आयोडाइड और स्टार्च पेस्ट के घोल में भिगोए गए कागज के एक टुकड़े को हवा में विसर्जित करना आवश्यक है - यदि कागज का टुकड़ा नीला हो गया है, तो इसका मतलब है कि ओजोन मौजूद है वायु। प्रकृति में ढूँढना:वायुमंडल में, विद्युत निर्वहन के दौरान ओजोन का निर्माण होता है। आवेदन पत्र:एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होने के कारण, ओजोन विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं को नष्ट कर देता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से पानी को शुद्ध करने और हवा को कीटाणुरहित करने के लिए उपयोग किया जाता है, और इसे एक श्वेत एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

सर्वव्यापी, सर्वशक्तिमान और अदृश्य - यह सब उसके बारे में है। इसका कोई स्वाद या गंध भी नहीं होता है। ऐसा लगता है कि बातचीत किसी ऐसी चीज के बारे में है जिसका कोई अस्तित्व ही नहीं है। हालाँकि, यह पदार्थ मौजूद है, इसके अलावा: इसके बिना, मानवता का दम घुट जाएगा। इसलिए, शायद, लैवोज़ियर ने तुरंत इस गैस को "महत्वपूर्ण गैस" कहा।

ऑक्सीजन सर्वशक्तिमान

धार्मिक लोगों के अनुसार, केवल ईश्वर ही सर्वव्यापी, सर्वशक्तिमान और एक ही समय में अदृश्य हो सकता है। वास्तव में, इन तीनों विशेषणों को परमाणु संख्या 8 - ऑक्सीजन वाले रासायनिक तत्व के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। यदि प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधे पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित नहीं करते हैं, और यह प्रक्रिया बाध्य ऑक्सीजन की रिहाई के साथ नहीं होती है, तो, वायुमंडलीय ऑक्सीजन को जल्दी से समाप्त करने के बाद, मानवता सहित पूरे पशु जगत का जल्द ही दम घुट जाएगा।

ऑक्सीजन सर्वव्यापी है: न केवल हवा, पानी और पृथ्वी, बल्कि आप और मैं, हमारा भोजन, पेय, कपड़े काफी हद तक इसी से बने हैं; हमारे आस-पास के अधिकांश पदार्थों में ऑक्सीजन होती है। ऑक्सीजन की शक्ति पहले से ही इस तथ्य में प्रकट होती है कि हम इसे सांस लेते हैं, और श्वास जीवन का पर्याय है। और ऑक्सीजन को भी सर्वशक्तिमान माना जा सकता है क्योंकि अग्नि का शक्तिशाली तत्व, एक नियम के रूप में, सर्वव्यापी और सर्वशक्तिमान के लिए हमारे उम्मीदवार पर अत्यधिक निर्भर है।

जहां तक ​​तीसरे विशेषण - "अदृश्य" की बात है, तो संभवत: प्रमाण की कोई आवश्यकता नहीं है। सामान्य परिस्थितियों में, तात्विक ऑक्सीजन न केवल रंगहीन और इसलिए अदृश्य होती है, बल्कि बोधगम्य भी नहीं होती है, किसी भी इंद्रियों द्वारा बोधगम्य नहीं होती है। सच है, कमी, और इससे भी अधिक ऑक्सीजन की कमी, हम तुरंत महसूस करेंगे ...

डिस्कवरी: 18वीं सदी

तथ्य यह है कि सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन अदृश्य, स्वादहीन, गंधहीन, गैसीय है, इसकी खोज में लंबे समय तक देरी हुई। अतीत के कई वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया था कि गुणों के साथ एक पदार्थ था, जैसा कि हम अब जानते हैं, ऑक्सीजन में निहित हैं।

प्रारंभिक ऑक्सीजन (अंग्रेज़ीऑक्सीजन, फ्रेंचऑक्सीजन, जर्मनसॉरस्टॉफ) ने रसायन विज्ञान के विकास में आधुनिक काल की शुरुआत को चिह्नित किया। प्राचीन काल से, यह ज्ञात है कि दहन के लिए हवा की आवश्यकता होती है, लेकिन कई शताब्दियों तक दहन प्रक्रिया समझ से बाहर रही। केवल XVII सदी में। मेयो और बॉयल ने एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से सुझाव दिया कि हवा में कुछ पदार्थ है जो दहन का समर्थन करता है।

18 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के दो उत्कृष्ट रसायनज्ञों, स्वेड कार्ल विल्हेम शीले और अंग्रेज जोसेफ प्रीस्टली द्वारा ऑक्सीजन की खोज लगभग एक साथ और एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से की गई थी। स्कील को पहले ऑक्सीजन मिली थी, लेकिन उनका ग्रंथ ऑन एयर एंड फायर, जिसमें ऑक्सीजन के बारे में जानकारी थी, प्रीस्टली की खोज के बाद बाद में प्रकाशित हुई थी।

यूसुफ
प्रिस्टली

“1 अगस्त 1774 को मैंने पारा पैमाने से हवा निकालने की कोशिश की और पाया कि लेंस के माध्यम से हवा को आसानी से बाहर निकाला जा सकता है। यह हवा पानी द्वारा अवशोषित नहीं की गई थी। मेरे आश्चर्य की कल्पना कीजिए जब मैंने पाया कि मोमबत्ती इस हवा में असामान्य रूप से तेज लौ के साथ जल रही थी। मैंने इस घटना के लिए स्पष्टीकरण खोजने की व्यर्थ कोशिश की।

और फिर भी ऑक्सीजन की खोज के इतिहास में मुख्य व्यक्ति स्कील या प्रीस्टली नहीं है। उन्होंने एक नई गैस की खोज की - और कुछ नहीं। फ्रेडरिक एंगेल्स ने बाद में इस बारे में लिखा: “उन दोनों को कभी पता नहीं चला कि उनके हाथ में क्या है। वह तत्व जो रसायन शास्त्र में क्रांति लाने के लिए नियत था, उनके हाथों में एक निशान के बिना गायब हो गया ... इसलिए, यह लैवोज़ियर रहता है जिसने वास्तव में ऑक्सीजन की खोज की, न कि उन दोनों ने जो केवल ऑक्सीजन का वर्णन किया, यह भी अनुमान नहीं लगाया कि वे क्या वर्णन कर रहे हैं।

ऑक्सीजन के गुणों और दहन की प्रक्रियाओं और ऑक्साइड के निर्माण में इसकी भूमिका के विस्तृत अध्ययन ने लैवोज़ियर को गलत निष्कर्ष पर पहुँचाया कि यह गैस एक एसिड बनाने वाला सिद्धांत है। 1779 में, Lavoisier ने ऑक्सीजन के लिए नाम पेश किया ऑक्सीजनियम(से यूनानी"ऑक्साइड" - "खट्टा" और "गेनाओ" - मैं जन्म देता हूं) - "एसिड को जन्म देना"।

"ऑक्सीडेटिव" तत्व

ऑक्सीजन स्वाद और गंध के बिना एक रंगहीन (एक मोटी परत में - नीला) गैस है। यह हवा से थोड़ा भारी है और पानी में थोड़ा घुलनशील है। -183 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने पर, ऑक्सीजन एक मोबाइल नीले तरल में बदल जाती है, और -219 डिग्री सेल्सियस पर यह जम जाती है।

जैसा कि आवर्त सारणी के ऊपरी दाएं कोने में एक स्थान पर रहने वाले तत्व के लिए होना चाहिए, ऑक्सीजन सबसे सक्रिय गैर-धातु तत्वों में से एक है और इसमें ऑक्सीकरण गुण हैं। अगर मैं ऐसा कहूं, तो केवल एक तत्व, फ्लोरीन, ऑक्सीजन की तुलना में अधिक ऑक्सीकरण कर रहा है। यही कारण है कि अधिकांश तरल रॉकेट इंजनों के लिए तरल ऑक्सीजन टैंक एक आवश्यक सहायक उपकरण हैं। क्सीनन जैसी रासायनिक रूप से निष्क्रिय गैस के साथ भी ऑक्सीजन का एक यौगिक प्राप्त किया गया है।

सबसे सरल और जटिल पदार्थों के साथ ऑक्सीजन की सक्रिय प्रतिक्रिया के विकास के लिए, रासायनिक प्रक्रिया को रोकने वाले संभावित अवरोध को दूर करने के लिए हीटिंग आवश्यक है। उत्प्रेरकों की मदद से जो सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं, प्रक्रियाएं बिना गर्म किए आगे बढ़ सकती हैं, विशेष रूप से, हाइड्रोजन के साथ ऑक्सीजन का संयोजन।

ऑक्सीजन की उच्च ऑक्सीकरण शक्ति बारूद सहित सभी प्रकार के ईंधन के दहन को रेखांकित करती है, जिसे दहन के लिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है: ऐसे पदार्थों के दहन की प्रक्रिया में, ऑक्सीजन स्वयं से निकलती है।

सामान्य तापमान पर विभिन्न पदार्थों के धीमी ऑक्सीकरण की प्रक्रियाएं जीवन के लिए ऊर्जा के लिए दहन से कम महत्वपूर्ण नहीं हैं।

हमारे शरीर में खाद्य पदार्थों का धीमा ऑक्सीकरण जीवन का "ऊर्जा आधार" है। हम ध्यान दें कि हमारा शरीर साँस की ऑक्सीजन का बहुत आर्थिक रूप से उपयोग नहीं करता है: साँस की हवा में, ऑक्सीजन लगभग 16% है। सड़ती घास की गर्मी पौधे की उत्पत्ति के कार्बनिक पदार्थों के धीमे ऑक्सीकरण का परिणाम है। खाद और ह्यूमस का धीमा ऑक्सीकरण ग्रीनहाउस को गर्म करता है।

आवेदन: "ऊर्जा का समुद्र"

ऑक्सीजन का प्रयोग होता है किसी डॉक्टर द्वारा प्रैक्टिस करना, और न केवल फेफड़ों और हृदय रोगों के साथ, जब सांस लेना मुश्किल हो। गैंग्रीन, थ्रोम्बोफ्लिबिटिस, एलिफेंटियासिस और ट्रॉफिक अल्सर जैसी गंभीर बीमारियों के लिए ऑक्सीजन का उपचर्म प्रशासन एक प्रभावी उपचार साबित हुआ।

यह किसी के लिए कम महत्वपूर्ण नहीं है उद्योग. ऑक्सीजन के साथ हवा का संवर्धन ऑक्सीकरण पर आधारित कई तकनीकी प्रक्रियाओं को अधिक कुशल, तेज, अधिक किफायती बनाता है। और अब तक, लगभग सभी तापीय ऊर्जा ऐसी प्रक्रियाओं पर आधारित है। लोहे को स्टील में बदलनाऑक्सीजन के बिना भी असंभव है। यह ऑक्सीजन है जो कच्चा लोहा से अतिरिक्त कार्बन को "हटा" देती है। इसी समय, स्टील की गुणवत्ता में भी सुधार होता है। ऑक्सीजन की जरूरत है और अलौह धातु विज्ञान. तरल ऑक्सीजन कार्य करता है प्रणोदक ऑक्सीकारक.

जब हाइड्रोजन को ऑक्सीजन की धारा में जलाया जाता है, तो एक बहुत ही सामान्य पदार्थ बनता है - एच 2 ओ। बेशक, इस पदार्थ को प्राप्त करने के लिए, किसी को हाइड्रोजन के दहन में शामिल नहीं होना चाहिए (जो, वैसे, अक्सर होता है) पानी से प्राप्त)। इस प्रक्रिया का उद्देश्य अलग है, यह स्पष्ट होगा कि क्या एक ही प्रतिक्रिया पूरी तरह से लिखी गई है, न केवल रासायनिक उत्पादों को ध्यान में रखते हुए, बल्कि प्रतिक्रिया के दौरान जारी ऊर्जा: एच 2 + 0.5 ओ 2 \u003d एच 2 ओ + 68317 कैलोरी।

लगभग सत्तर बड़ी कैलोरी प्रति ग्राम-अणु! तो आप न केवल "पानी का समुद्र" प्राप्त कर सकते हैं, बल्कि "ऊर्जा का समुद्र" भी प्राप्त कर सकते हैं। इसके लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से चलने वाले जेट इंजनों में पानी मिलता है।

उसी प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है धातुओं को वेल्डिंग और काटने के लिए. सच है, इस क्षेत्र में हाइड्रोजन को एसिटिलीन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। वैसे, थर्मल-ऑक्सीडेटिव क्रैकिंग की प्रक्रियाओं में ऑक्सीजन की मदद से बड़े पैमाने पर एसिटिलीन का उत्पादन तेजी से होता है: 6CH 4 + 4O 2 = C 2 H 2 + 8H 2 + ZCO + CO 2 + ZH 2 O .

यह तो केवल एक उदाहरण है रासायनिक उद्योग में ऑक्सीजन का उपयोग।कोयले, तेल, ईंधन तेल के गैसीकरण के लिए कई पदार्थों (सिर्फ नाइट्रिक एसिड के बारे में सोचें) के उत्पादन के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है ...

कोई भी झरझरा दहनशील पदार्थ, उदाहरण के लिए, चूरा, एक नीले ठंडे तरल - तरल ऑक्सीजन के साथ संसेचित होने के कारण, एक विस्फोटक बन जाता है। ऐसे पदार्थ कहलाते हैं ऑक्सिलिकाइट्सऔर, यदि आवश्यक हो, अयस्क जमा के विकास में डायनामाइट की जगह ले सकता है।

ऑक्सीजन का वार्षिक विश्व उत्पादन (और खपत) लाखों टन में मापा जाता है। ऑक्सीजन के अलावा हम सांस लेते हैं।

ऑक्सीजन उत्पादन

पिछली शताब्दी में कई देशों में अधिक या कम शक्तिशाली ऑक्सीजन उद्योग बनाने का प्रयास किया गया था। लेकिन एक विचार से लेकर तकनीकी कार्यान्वयन तक अक्सर "विशाल दूरी" होती है...

ऑक्सीजन उद्योग का विशेष रूप से तेजी से विकास शिक्षाविद पीएल कपित्सा द्वारा टर्बोएक्सपैंडर के आविष्कार और शक्तिशाली वायु पृथक्करण संयंत्रों के निर्माण के बाद शुरू हुआ।

ऑक्सीजन प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका हवा से है, क्योंकि हवा एक यौगिक नहीं है, और हवा को अलग करना इतना मुश्किल नहीं है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के क्वथनांक (वायुमंडलीय दबाव पर) में 12.8°C का अंतर होता है। इसलिए, तरल हवा को आसवन स्तंभों में उसी तरह घटकों में विभाजित किया जा सकता है जैसे, उदाहरण के लिए, तेल को विभाजित किया जाता है। लेकिन हवा को तरल में बदलने के लिए, इसे शून्य से 196 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाना चाहिए। हम कह सकते हैं कि ऑक्सीजन मिलने की समस्या सर्दी लगने की समस्या है।

साधारण हवा की मदद से ठंडक प्राप्त करने के लिए, बाद वाली को संपीड़ित किया जाना चाहिए, और फिर इसे विस्तार करने की अनुमति दी जाती है और साथ ही इसे यांत्रिक कार्य भी किया जाता है। फिर, भौतिकी के नियमों के अनुसार, हवा को ठंडा किया जाना चाहिए। ऐसा करने वाली मशीनों को कहा जाता है विस्तारक.

पिस्टन विस्तारकों का उपयोग करके तरल हवा प्राप्त करने के लिए, 200 वायुमंडल के क्रम के दबावों की आवश्यकता थी। स्थापना की दक्षता भाप इंजन की तुलना में थोड़ी अधिक थी। स्थापना जटिल, बोझिल, महंगी निकली। तीस के दशक के अंत में, सोवियत भौतिक विज्ञानी शिक्षाविद् पीएल कपित्सा ने एक विस्तारक के रूप में एक टरबाइन का उपयोग करने का सुझाव दिया। कपित्ज़ा टर्बोएक्सपैंडर की मुख्य विशेषता यह है कि इसमें हवा न केवल नोजल तंत्र में, बल्कि प्ररित करनेवाला के ब्लेड पर भी फैलती है। इस मामले में, केन्द्रापसारक बलों के खिलाफ काम करते हुए, गैस पहिया की परिधि से केंद्र तक जाती है।

टर्बोएक्सपैंडर केवल कुछ वायुमंडल में संपीड़ित हवा के साथ ठंड को "बनाता है"। फैलती हुई वायु द्वारा दी गई ऊर्जा व्यर्थ नहीं जाती है, इसका उपयोग विद्युत धारा जनरेटर के रोटर को घुमाने के लिए किया जाता है।

आधुनिक वायु पृथक्करण संयंत्र, जिसमें टर्बो-विस्तारक की सहायता से ठंड प्राप्त की जाती है, उद्योग, मुख्य रूप से धातु विज्ञान और रसायन विज्ञान, सैकड़ों हजारों घन मीटर गैसीय ऑक्सीजन प्रदान करते हैं।

धातु को काटते समय, यह व्यावसायिक रूप से शुद्ध ऑक्सीजन के साथ मिश्रित दहनशील गैस या तरल वाष्प को जलाने से प्राप्त उच्च तापमान वाली गैस की लौ द्वारा किया जाता है।

ऑक्सीजन पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व हैविभिन्न पदार्थों के साथ रासायनिक यौगिकों के रूप में पाया जाता है: पृथ्वी में - द्रव्यमान से 50% तक, पानी में हाइड्रोजन के साथ संयोजन में - द्रव्यमान से लगभग 86% और हवा में - मात्रा से 21% तक और द्रव्यमान से 23% तक।

सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन (तापमान 20 डिग्री सेल्सियस, दबाव 0.1 एमपीए) एक रंगहीन, गैर-दहनशील गैस है, जो हवा से थोड़ी भारी, गंधहीन, लेकिन सक्रिय रूप से दहन का समर्थन करती है। सामान्य वायुमंडलीय दबाव और 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ऑक्सीजन के 1 मीटर 3 का द्रव्यमान 1.43 किलोग्राम होता है, और 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और सामान्य वायुमंडलीय दबाव - 1.33 किलोग्राम होता है।

ऑक्सीजन की उच्च प्रतिक्रियाशीलता होती है, (आर्गन, हीलियम, क्सीनन, क्रिप्टन और नियॉन) को छोड़कर, सभी रासायनिक तत्वों के साथ यौगिक बनाना। ऑक्सीजन के साथ यौगिक की प्रतिक्रियाएं बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती हैं, यानी वे प्रकृति में एक्ज़ोथिर्मिक हैं।

जब संपीड़ित गैसीय ऑक्सीजन कार्बनिक पदार्थों, तेल, वसा, कोयले की धूल, दहनशील प्लास्टिक के संपर्क में आती है, तो वे तेजी से ऑक्सीजन संपीड़न, घर्षण और धातु पर ठोस कणों के प्रभाव के साथ-साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पार्क के दौरान गर्मी रिलीज के परिणामस्वरूप स्वचालित रूप से प्रज्वलित हो सकती हैं। स्राव होना। इसलिए, ऑक्सीजन का उपयोग करते समय, यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि यह ज्वलनशील और ज्वलनशील पदार्थों के संपर्क में न आए।

सभी ऑक्सीजन उपकरण, ऑक्सीजन लाइन और सिलेंडर पूरी तरह से degreased होने चाहिए।यह एक विस्तृत श्रृंखला में ज्वलनशील गैसों या तरल दहनशील वाष्प के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाने में सक्षम है, जो एक खुली लौ या एक चिंगारी की उपस्थिति में भी विस्फोट का कारण बन सकता है।

ज्वाला उपचार प्रक्रियाओं में इसका उपयोग करते समय ऑक्सीजन की विख्यात विशेषताओं को हमेशा ध्यान में रखा जाना चाहिए।

वायुमंडलीय वायु मुख्य रूप से निम्नलिखित मात्रा सामग्री के साथ तीन गैसों का एक यांत्रिक मिश्रण है: नाइट्रोजन - 78.08%, ऑक्सीजन - 20.95%, आर्गन - 0.94%, बाकी कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड, आदि है। हवा को अलग करके ऑक्सीजन प्राप्त की जाती हैऑक्सीजन पर और डीप कूलिंग (द्रवीकरण) की विधि के साथ-साथ आर्गन के पृथक्करण के साथ, जिसका उपयोग लगातार बढ़ रहा है। तांबे की वेल्डिंग करते समय नाइट्रोजन का उपयोग परिरक्षण गैस के रूप में किया जाता है।

ऑक्सीजन रासायनिक रूप से या पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त की जा सकती है। रासायनिक तरीकेअनुत्पादक और गैर-आर्थिक। पर पानी इलेक्ट्रोलिसिसप्रत्यक्ष वर्तमान ऑक्सीजन शुद्ध हाइड्रोजन के उत्पादन में उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त की जाती है।

उद्योग में ऑक्सीजन का उत्पादन होता हैवायुमंडलीय हवा से गहरी शीतलन और सुधार द्वारा। हवा से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के उत्पादन के लिए प्रतिष्ठानों में, बाद वाले को हानिकारक अशुद्धियों से साफ किया जाता है, एक कंप्रेसर में 0.6-20 एमपीए के प्रशीतन चक्र के उचित दबाव में संपीड़ित किया जाता है और हीट एक्सचेंजर्स में एक द्रवीकरण तापमान में ठंडा किया जाता है, अंतर में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन द्रवीकरण का तापमान 13 डिग्री सेल्सियस है, जो तरल चरण में उनके पूर्ण पृथक्करण के लिए पर्याप्त है।

तरल शुद्ध ऑक्सीजन वायु पृथक्करण तंत्र में जमा हो जाती है, वाष्पित हो जाती है और गैस धारक में एकत्रित हो जाती है, जहां से इसे 20 एमपीए तक के दबाव में एक कंप्रेसर द्वारा सिलेंडर में पंप किया जाता है।

तकनीकी ऑक्सीजन भी पाइपलाइन के माध्यम से ले जाया जाता है। पाइपलाइन के माध्यम से ले जाने वाले ऑक्सीजन के दबाव को निर्माता और उपभोक्ता के बीच सहमत होना चाहिए। ऑक्सीजन को ऑक्सीजन सिलेंडर में और तरल रूप में - अच्छे थर्मल इन्सुलेशन वाले विशेष जहाजों में पहुंचाया जाता है।

तरल ऑक्सीजन को गैस में बदलने के लिए, गैसीफायर या तरल ऑक्सीजन बाष्पीकरण वाले पंपों का उपयोग किया जाता है। सामान्य वायुमंडलीय दबाव और 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, वाष्पीकरण के दौरान तरल ऑक्सीजन का 1 डीएम 3 गैसीय ऑक्सीजन का 860 डीएम 3 देता है। इसलिए, वेल्डिंग साइट को तरल अवस्था में ऑक्सीजन पहुंचाने की सलाह दी जाती है, क्योंकि इससे तारे का वजन 10 गुना कम हो जाता है, जिससे सिलेंडर के निर्माण के लिए धातु की बचत होती है, और सिलेंडर के परिवहन और भंडारण की लागत कम हो जाती है।

वेल्डिंग और काटने के लिए-78 के अनुसार तकनीकी ऑक्सीजन का उत्पादन तीन ग्रेडों में होता है:

• पहला - शुद्धता 99.7% से कम नहीं
• दूसरा - 99.5% से कम नहीं
• तीसरा - मात्रा के हिसाब से 99.2% से कम नहीं

ऑक्सीफ्यूल काटने के लिए ऑक्सीजन की शुद्धता का बहुत महत्व है। इसमें जितनी कम गैस अशुद्धियाँ होती हैं, काटने की गति उतनी ही अधिक होती है, क्लीनर और कम ऑक्सीजन की खपत होती है।

लेख की सामग्री

ऑक्सीजन,ओ (ऑक्सीजेनियम), तत्वों की आवर्त सारणी के वीआईए उपसमूह का एक रासायनिक तत्व: ओ, एस, से, ते, पो, चाकोजेन परिवार का सदस्य है। यह प्रकृति में सबसे आम तत्व है, पृथ्वी के वायुमंडल में इसकी सामग्री 21% (वॉल्यूम) है, पृथ्वी की पपड़ी में लगभग यौगिकों के रूप में। 50% (wt।) और जलमंडल में 88.8% (wt।)।

पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है: पशु और पौधे श्वसन की प्रक्रिया में ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं, और पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन छोड़ते हैं। जीवित पदार्थ में न केवल शरीर के तरल पदार्थ (रक्त कोशिकाओं, आदि) में बाध्य ऑक्सीजन होता है, बल्कि कार्बोहाइड्रेट (चीनी, सेल्युलोज, स्टार्च, ग्लाइकोजन), वसा और प्रोटीन में भी होता है। मिट्टी, चट्टानें सिलिकेट और अन्य ऑक्सीजन युक्त अकार्बनिक यौगिकों जैसे ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, कार्बोनेट, सल्फेट्स और नाइट्रेट्स से बनी होती हैं।

इतिहास संदर्भ।

यूरोप में ऑक्सीजन के बारे में पहली जानकारी आठवीं शताब्दी की चीनी पांडुलिपियों से ज्ञात हुई। 16वीं शताब्दी की शुरुआत में लियोनार्डो दा विंची ने ऑक्सीजन के रसायन विज्ञान से संबंधित डेटा प्रकाशित किया, अभी तक यह नहीं पता था कि ऑक्सीजन एक तत्व था। एस. गैल्स (1731) और पी. बेयेन (1774) के वैज्ञानिक कार्यों में ऑक्सीजन जोड़ प्रतिक्रियाओं का वर्णन किया गया है। ऑक्सीजन के साथ धातुओं और फास्फोरस की बातचीत के 1771-1773 में के। शीले के अध्ययन पर विशेष ध्यान देने योग्य है। जे. प्रीस्टले ने 1774 में एक तत्व के रूप में ऑक्सीजन की खोज की सूचना दी, इसके कुछ महीने बाद बायन ने हवा के साथ प्रतिक्रियाओं पर रिपोर्ट की। प्रीस्टली की खोज के तुरंत बाद इस तत्व को ऑक्सीजनियम ("ऑक्सीजन") नाम दिया गया था और यह "एसिड-उत्पादक" के लिए ग्रीक शब्दों से आया है; यह इस गलत धारणा के कारण है कि सभी अम्लों में ऑक्सीजन मौजूद होती है। हालांकि, श्वसन और दहन की प्रक्रियाओं में ऑक्सीजन की भूमिका की व्याख्या ए. लैवोजियर (1777) से संबंधित है।

परमाणु की संरचना।

किसी भी प्राकृतिक ऑक्सीजन परमाणु में नाभिक में 8 प्रोटॉन होते हैं, लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या 8, 9 या 10 हो सकती है। तीन ऑक्सीजन समस्थानिकों (99.76%) में सबसे आम 16 8 O (8 प्रोटॉन और 8 न्यूट्रॉन) हैं। एक अन्य समस्थानिक, 18 8 O (8 प्रोटॉन और 10 न्यूट्रॉन) की सामग्री केवल 0.2% है। इस आइसोटोप का उपयोग एक लेबल के रूप में या कुछ अणुओं की पहचान के लिए, साथ ही साथ जैव रासायनिक और चिकित्सा-रासायनिक अध्ययन (गैर-रेडियोधर्मी निशान का अध्ययन करने के लिए एक विधि) के लिए किया जाता है। तीसरे गैर-रेडियोधर्मी ऑक्सीजन समस्थानिक 17 8 O (0.04%) में 9 न्यूट्रॉन होते हैं और इसकी द्रव्यमान संख्या 17 होती है। कार्बन समस्थानिक के द्रव्यमान के बाद 12 6 C को अंतर्राष्ट्रीय आयोग द्वारा 1961 में मानक परमाणु द्रव्यमान के रूप में स्वीकार किया गया था, ऑक्सीजन का भारित औसत परमाणु द्रव्यमान 15, 9994 हो गया। 1961 तक, रसायनज्ञ परमाणु द्रव्यमान की मानक इकाई को ऑक्सीजन का परमाणु द्रव्यमान मानते थे, जिसे तीन प्राकृतिक ऑक्सीजन समस्थानिकों के मिश्रण के लिए 16,000 माना जाता था। भौतिकविदों ने ऑक्सीजन आइसोटोप की द्रव्यमान संख्या 16 8 O को परमाणु द्रव्यमान की मानक इकाई के रूप में लिया, इसलिए, भौतिक पैमाने के अनुसार, ऑक्सीजन का औसत परमाणु द्रव्यमान 16.0044 था।

एक ऑक्सीजन परमाणु में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसमें 2 इलेक्ट्रॉन आंतरिक स्तर पर और 6 इलेक्ट्रॉन बाहरी स्तर पर होते हैं। इसलिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, ऑक्सीजन दाताओं से दो इलेक्ट्रॉनों तक स्वीकार कर सकती है, इसके बाहरी आवरण को 8 इलेक्ट्रॉनों तक पूरा कर सकती है और एक अतिरिक्त नकारात्मक चार्ज बना सकती है।

आणविक ऑक्सीजन।

अधिकांश अन्य तत्वों की तरह, जिनके परमाणुओं में 8 इलेक्ट्रॉनों के बाहरी आवरण को पूरा करने के लिए 1-2 इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है, ऑक्सीजन एक द्विपरमाणुक अणु बनाता है। इस प्रक्रिया से बहुत अधिक ऊर्जा (~490 kJ/mol) निकलती है और, तदनुसार, अणुओं के परमाणुओं में वियोजन की विपरीत प्रक्रिया के लिए उतनी ही ऊर्जा खर्च की जानी चाहिए। ओ-ओ बांड की ताकत इतनी अधिक है कि 2300 डिग्री सेल्सियस पर केवल 1% ऑक्सीजन अणु परमाणुओं में अलग हो जाते हैं। (यह उल्लेखनीय है कि नाइट्रोजन अणु एन 2 के निर्माण में एन-एन बंधन की ताकत और भी अधिक है, ~ 710 kJ/mol।)

इलेक्ट्रॉनिक संरचना।

ऑक्सीजन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना में, जैसा कि उम्मीद की जा सकती है, प्रत्येक परमाणु के चारों ओर एक ऑक्टेट द्वारा इलेक्ट्रॉनों का वितरण महसूस नहीं किया जाता है, लेकिन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, और ऑक्सीजन ऐसी संरचना के विशिष्ट गुणों को प्रदर्शित करता है (उदाहरण के लिए, यह इसके साथ बातचीत करता है) एक चुंबकीय क्षेत्र, एक पैरामैग्नेट होने के नाते)।

प्रतिक्रियाएं।

उपयुक्त परिस्थितियों में, आणविक ऑक्सीजन महान गैसों को छोड़कर लगभग किसी भी तत्व के साथ प्रतिक्रिया करती है। हालांकि, कमरे की परिस्थितियों में, केवल सबसे सक्रिय तत्व ऑक्सीजन के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं। यह संभावना है कि अधिकांश प्रतिक्रियाएं ऑक्सीजन के परमाणुओं में वियोजन के बाद ही आगे बढ़ती हैं, और पृथक्करण केवल बहुत उच्च तापमान पर होता है। हालांकि, प्रतिक्रिया प्रणाली में उत्प्रेरक या अन्य पदार्थ ओ 2 के पृथक्करण को बढ़ावा दे सकते हैं। यह ज्ञात है कि क्षार (Li, Na, K) और क्षारीय पृथ्वी (Ca, Sr, Ba) धातुएँ परॉक्साइड बनाने के लिए आणविक ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं:

रसीद और आवेदन।

वायुमण्डल में मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति के कारण इसके निष्कर्षण की सबसे प्रभावी विधि वायु का द्रवीकरण है, जिससे अशुद्धियाँ, CO,, धूल आदि दूर हो जाती हैं। रासायनिक और भौतिक तरीके। चक्रीय प्रक्रिया में संपीड़न, शीतलन और विस्तार शामिल है, जिससे हवा का द्रवीकरण होता है। तापमान में धीमी वृद्धि (आंशिक आसवन) के साथ, तरल हवा पहले उत्कृष्ट गैसों (द्रवीकरण के लिए सबसे कठिन) का वाष्पीकरण करती है, फिर नाइट्रोजन और तरल ऑक्सीजन बनी रहती है। नतीजतन, तरल ऑक्सीजन में महान गैसों के निशान और नाइट्रोजन का अपेक्षाकृत उच्च प्रतिशत होता है। कई अनुप्रयोगों के लिए, ये अशुद्धियाँ हस्तक्षेप नहीं करती हैं। हालांकि, उच्च शुद्धता की ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए, आसवन प्रक्रिया को दोहराया जाना चाहिए। ऑक्सीजन को टैंकों और सिलेंडरों में संग्रहित किया जाता है। यह रॉकेट और अंतरिक्ष यान में मिट्टी के तेल और अन्य ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में बड़ी मात्रा में उपयोग किया जाता है। इस्पात उद्योग बेसेमर प्रक्रिया के माध्यम से लोहे को उड़ाने के लिए ऑक्सीजन गैस का उपयोग करता है ताकि सी, एस और पी अशुद्धियों को जल्दी और कुशलता से हटाया जा सके। ऑक्सीजन विस्फोट से स्टील तेजी से और वायु विस्फोट से बेहतर होता है। ऑक्सीजन का उपयोग धातुओं (ऑक्सी-एसिटिलीन लौ) को वेल्डिंग और काटने के लिए भी किया जाता है। ऑक्सीजन का उपयोग दवा में भी किया जाता है, उदाहरण के लिए, सांस लेने में कठिनाई वाले रोगियों के श्वसन वातावरण को समृद्ध करने के लिए। ऑक्सीजन विभिन्न रासायनिक विधियों द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, और उनमें से कुछ का उपयोग प्रयोगशाला अभ्यास में शुद्ध ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस।

ऑक्सीजन प्राप्त करने के तरीकों में से एक उत्प्रेरक के रूप में NaOH या H 2 SO 4 के छोटे परिवर्धन वाले पानी का इलेक्ट्रोलिसिस है: 2H 2 O ® 2H 2 + O 2। इस मामले में, हाइड्रोजन की छोटी अशुद्धियाँ बनती हैं। डिस्चार्ज डिवाइस की मदद से, गैस मिश्रण में हाइड्रोजन के निशान फिर से पानी में बदल जाते हैं, जिसके वाष्प जमने या सोखने से हटा दिए जाते हैं।

थर्मल पृथक्करण।

जे. प्रीस्टले द्वारा प्रस्तावित ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण प्रयोगशाला विधि, भारी धातु आक्साइड का थर्मल अपघटन है: 2HgO® 2Hg + O 2। इसके लिए प्रीस्टली ने सूर्य की किरणों को मरकरी ऑक्साइड पाउडर पर केंद्रित किया। एक प्रसिद्ध प्रयोगशाला विधि ऑक्सोसाल्ट का थर्मल पृथक्करण भी है, उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक की उपस्थिति में पोटेशियम क्लोरेट - मैंगनीज डाइऑक्साइड:

कैल्सीनेशन से पहले थोड़ी मात्रा में जोड़ा गया मैंगनीज डाइऑक्साइड, आवश्यक तापमान और पृथक्करण दर को बनाए रखना संभव बनाता है, और प्रक्रिया के दौरान एमएनओ 2 स्वयं नहीं बदलता है।

नाइट्रेट्स के ऊष्मीय अपघटन के तरीकों का भी उपयोग किया जाता है:

साथ ही कुछ सक्रिय धातुओं के पेरोक्साइड, उदाहरण के लिए:

2BaO 2 ® 2BaO + O 2

बाद की विधि एक समय में वायुमंडल से ऑक्सीजन निकालने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती थी और बाओ 2 के बनने तक हवा में बाओ को गर्म करने में शामिल थी, इसके बाद पेरोक्साइड का थर्मल अपघटन होता था। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए थर्मल अपघटन विधि अपना महत्व बरकरार रखती है।

ऑक्सीजन के कुछ भौतिक गुण
परमाणु संख्या	8
परमाणु भार	15,9994
गलनांक, °	–218,4
क्वथनांक, °C	–183,0
घनत्व
ठोस, जी / सेमी 3 (एटी .) टीकृपया)	1,27
तरल जी / सेमी 3 (एटी .) टीकिप)	1,14
गैसीय, जी / डीएम 3 (0 डिग्री सेल्सियस पर)	1,429
हवा के सापेक्ष	1,105
महत्वपूर्ण ए, जी / सेमी 3	0,430
गंभीर तापमान ए, °С	–118,8
गंभीर दबाव ए, एटीएम	49,7
घुलनशीलता, सेमी 3/100 मिलीलीटर विलायक
पानी में (0 डिग्री सेल्सियस)	4,89
पानी में (100 डिग्री सेल्सियस)	1,7
शराब में (25 डिग्री सेल्सियस)	2,78
त्रिज्या,	0,74
सहसंयोजक	0,66
आयनिक (ओ 2-)	1,40
आयनीकरण क्षमता, वी
प्रथम	13,614
दूसरा	35,146
इलेक्ट्रोनगेटिविटी (एफ = 4)	3,5
ए तापमान और दबाव जिस पर गैस और तरल का घनत्व समान होता है।

भौतिक गुण।

सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस होती है। तरल ऑक्सीजन का रंग हल्का नीला होता है। ठोस ऑक्सीजन कम से कम तीन क्रिस्टलीय संशोधनों में मौजूद है। गैसीय ऑक्सीजन पानी में घुलनशील होती है और संभवत: अस्थिर यौगिक बनाती है जैसे ओ 2 एच एच 2 ओ, और संभवत: ओ 2 एच 2 एच 2 ओ।

रासायनिक गुण।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, ऑक्सीजन की रासायनिक गतिविधि ओ परमाणुओं में अलग होने की क्षमता से निर्धारित होती है, जो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं। केवल सबसे सक्रिय धातु और खनिज निम्न तापमान पर उच्च दर पर O 2 के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। सबसे सक्रिय क्षार (IA उपसमूह) और कुछ क्षारीय पृथ्वी (IIA उपसमूह) धातुएं O 2 के साथ NaO 2 और BaO 2 जैसे पेरोक्साइड बनाती हैं। अन्य तत्व और यौगिक केवल पृथक्करण उत्पाद O 2 के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। उपयुक्त परिस्थितियों में, उत्कृष्ट गैसों और धातुओं Pt, Ag, Au को छोड़कर सभी तत्व ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। ये धातुएं ऑक्साइड भी बनाती हैं, लेकिन विशेष परिस्थितियों में।

ऑक्सीजन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना (1s 2 2s 2 2p 4) ऐसी है कि O परमाणु दो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी स्तर पर स्वीकार कर एक स्थिर बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल बनाता है, जिससे O 2-आयन बनता है। क्षार धातु के आक्साइड में, मुख्य रूप से आयनिक बंधन बनते हैं। यह माना जा सकता है कि इन धातुओं के इलेक्ट्रॉन लगभग पूरी तरह से ऑक्सीजन की ओर आकर्षित होते हैं। कम सक्रिय धातुओं और गैर-धातुओं के ऑक्साइड में, इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण अधूरा होता है, और ऑक्सीजन पर नकारात्मक चार्ज घनत्व कम स्पष्ट होता है, इसलिए बंधन कम आयनिक या अधिक सहसंयोजक होता है।

ऑक्सीजन के साथ धातुओं के ऑक्सीकरण के दौरान, गर्मी निकलती है, जिसका परिमाण एम-ओ बंधन की ताकत से संबंधित होता है। कुछ अधातुओं के ऑक्सीकरण के दौरान, ऊष्मा का अवशोषण होता है, जो ऑक्सीजन के साथ उनके कमजोर बंधन को इंगित करता है। ऐसे ऑक्साइड ऊष्मीय रूप से अस्थिर (या आयनिक रूप से बंधित ऑक्साइड की तुलना में कम स्थिर) होते हैं और अक्सर अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं। तालिका सबसे विशिष्ट धातुओं, संक्रमण धातुओं और गैर-धातुओं, ए- और बी-उपसमूहों के तत्वों (माइनस साइन का मतलब गर्मी रिलीज) के आक्साइड के गठन के उत्साह के मूल्यों की तुलना के लिए दिखाती है।

ऑक्साइड के गुणों के बारे में कई सामान्य निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1. धातु की परमाणु त्रिज्या में वृद्धि के साथ क्षार धातुओं के ऑक्साइड के गलनांक घटते हैं; इसलिए, टीपीएल (सीएस 2 ओ) टी पीएल (ना 2 ओ)। आयनिक बंधों के प्रभुत्व वाले ऑक्साइड में सहसंयोजक आक्साइड के गलनांक की तुलना में अधिक गलनांक होता है: टी pl (ना 2 ओ) > टीपीएल (एसओ 2)।

2. प्रतिक्रियाशील धातुओं के ऑक्साइड (IA-IIIA उपसमूह) संक्रमण धातुओं और अधातुओं के ऑक्साइड की तुलना में अधिक ऊष्मीय रूप से स्थिर होते हैं। थर्मल पृथक्करण के दौरान उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में भारी धातु ऑक्साइड निम्न ऑक्सीकरण अवस्था वाले ऑक्साइड बनाते हैं (उदाहरण के लिए, 2Hg 2+ O ® (Hg +) 2 O + 0.5O 2 ® 2Hg 0 + O 2)। उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं में ऐसे ऑक्साइड अच्छे ऑक्सीकारक हो सकते हैं।

3. सबसे अधिक सक्रिय धातुएं परॉक्साइड बनाने के लिए ऊंचे तापमान पर आणविक ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करती हैं:

सीनियर + ओ 2 ® सीनियर 2।

4. सक्रिय धातुओं के ऑक्साइड रंगहीन विलयन बनाते हैं, जबकि अधिकांश संक्रमण धातुओं के ऑक्साइड रंगीन और व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं। धातु आक्साइड के जलीय घोल मूल गुण प्रदर्शित करते हैं और OH समूह वाले हाइड्रॉक्साइड होते हैं, जबकि जलीय घोल में गैर-धातु ऑक्साइड एक H + आयन युक्त एसिड बनाते हैं।

5. A-उपसमूह के धातु और अधातु समूह संख्या के अनुरूप ऑक्सीकरण अवस्था के साथ ऑक्साइड बनाते हैं, उदाहरण के लिए, Na, Be और B, Na 1 2 O, Be II O और B 2 III O 3, और गैर- उपसमूहों C, N, S, Cl फॉर्म C IV O 2, N V 2 O 5, S VI O 3, Cl VII 2 O 7 के धातु IVA-VIIA। किसी तत्व की समूह संख्या केवल अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था से संबंधित होती है, क्योंकि तत्वों के निम्न ऑक्सीकरण अवस्था वाले ऑक्साइड भी संभव हैं। यौगिकों की दहन प्रक्रियाओं में, ऑक्साइड विशिष्ट उत्पाद होते हैं, उदाहरण के लिए:

2H 2 S + 3O 2 ® 2SO 2 + 2H 2 O

कार्बन युक्त पदार्थ और हाइड्रोकार्बन थोड़ा गर्म होने पर CO 2 और H 2 O में ऑक्सीकृत (जला) जाते हैं। ऐसे पदार्थों के उदाहरण ईंधन हैं - लकड़ी, तेल, अल्कोहल (साथ ही कार्बन - कोयला, कोक और चारकोल)। दहन प्रक्रिया से निकलने वाली गर्मी का उपयोग भाप के उत्पादन के लिए किया जाता है (और फिर बिजली या बिजली संयंत्रों में जाता है), साथ ही घरों को गर्म करने के लिए भी। दहन प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट समीकरण हैं:

ए) लकड़ी (सेलूलोज़):

(C6H10O5) एन + 6एनओ 2 ® 6 एन CO2+5 एनएच 2 ओ + थर्मल ऊर्जा

बी) तेल या गैस (गैसोलीन सी 8 एच 18 या प्राकृतिक गैस सीएच 4):

2सी 8 एच 18 + 25ओ 2 ® 16सीओ 2 + 18एच 2 ओ + थर्मल ऊर्जा

सीएच 4 + 2 ओ 2 ® सीओ 2 + 2 एच 2 ओ + थर्मल ऊर्जा

सी 2 एच 5 ओएच + 3 ओ 2 ® 2सीओ 2 + 3 एच 2 ओ + थर्मल ऊर्जा

डी) कार्बन (पत्थर या लकड़ी का कोयला, कोक):

2C + O 2 ® 2CO + तापीय ऊर्जा

2CO + O 2 ® 2CO 2 + तापीय ऊर्जा

उच्च ऊर्जा आरक्षित वाले कई सी-, एच-, एन-, ओ-युक्त यौगिक भी दहन के अधीन हैं। ऑक्सीकरण के लिए ऑक्सीजन का उपयोग न केवल वातावरण से (पिछली प्रतिक्रियाओं की तरह) किया जा सकता है, बल्कि पदार्थ से भी किया जा सकता है। प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, प्रतिक्रिया की थोड़ी सक्रियता, जैसे झटका या झटका, पर्याप्त है। इन प्रतिक्रियाओं में, ऑक्साइड भी दहन उत्पाद होते हैं, लेकिन वे सभी गैसीय होते हैं और प्रक्रिया के उच्च अंतिम तापमान पर तेजी से विस्तार करते हैं। इसलिए, ऐसे पदार्थ विस्फोटक होते हैं। विस्फोटकों के उदाहरण हैं ट्रिनिट्रोग्लिसरीन (या नाइट्रोग्लिसरीन) C 3 H 5 (NO 3) 3 और ट्रिनिट्रोटोल्यूइन (या TNT) C 7 H 5 (NO 2) 3।

किसी तत्व की निम्न ऑक्सीकरण अवस्था वाली धातुओं या अधातुओं के ऑक्साइड ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके इस तत्व की उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं के ऑक्साइड बनाते हैं:

अयस्कों से प्राप्त या संश्लेषित प्राकृतिक ऑक्साइड, कई महत्वपूर्ण धातुओं के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में काम करते हैं, उदाहरण के लिए, Fe 2 O 3 (हेमेटाइट) से लोहा और Fe 3 O 4 (मैग्नेटाइट), अल 2 O 3 (एल्यूमिना) से एल्यूमीनियम। ), MgO (मैग्नेशिया) से मैग्नीशियम। हल्के धातु के आक्साइड का उपयोग रासायनिक उद्योग में क्षार या क्षार बनाने के लिए किया जाता है। पोटेशियम पेरोक्साइड KO 2 एक असामान्य उपयोग पाता है, क्योंकि नमी की उपस्थिति में और इसके साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, यह ऑक्सीजन छोड़ता है। इसलिए, KO 2 का उपयोग श्वसन यंत्रों में ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। साँस छोड़ने वाली हवा से नमी श्वासयंत्र में ऑक्सीजन छोड़ती है, और KOH CO2 को अवशोषित करता है। CaO ऑक्साइड और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड Ca (OH) 2 का उत्पादन सिरेमिक और सीमेंट की तकनीक में बड़े पैमाने पर उत्पादन है।

पानी (हाइड्रोजन ऑक्साइड)।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं और जीवन प्रक्रियाओं के लिए प्रयोगशाला अभ्यास में पानी एच 2 ओ दोनों के महत्व को इस पदार्थ के पानी, बर्फ और भाप पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है)। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन की सीधी बातचीत में, उदाहरण के लिए, एक स्पार्क डिस्चार्ज, एक विस्फोट और पानी का निर्माण होता है, जिसमें 143 kJ/(mol H 2 O) निकलता है।

पानी के अणु में लगभग चतुष्फलकीय संरचना होती है, H-O-H कोण 104° 30° होता है। अणु में बंधन आंशिक रूप से आयनिक (30%) और आंशिक रूप से सहसंयोजक होते हैं जिनमें ऑक्सीजन के लिए नकारात्मक चार्ज का उच्च घनत्व होता है और तदनुसार, हाइड्रोजन के लिए सकारात्मक चार्ज होते हैं:

एच-ओ बांड की उच्च शक्ति के कारण, हाइड्रोजन शायद ही ऑक्सीजन से अलग हो जाता है, और पानी बहुत कमजोर अम्लीय गुण प्रदर्शित करता है। पानी के कई गुण आवेशों के वितरण से निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पानी का अणु धातु आयन के साथ एक हाइड्रेट बनाता है:

पानी एक स्वीकर्ता को एक इलेक्ट्रॉन युग्म देता है, जो H+ हो सकता है:

ऑक्सोअनियन और ऑक्सोकेशन

- ऑक्सीजन युक्त कण जिनमें एक अवशिष्ट ऋणात्मक (ऑक्सोअनियन) या अवशिष्ट धनात्मक (ऑक्सोकेशन) आवेश होता है। H+ प्रकार के धनावेशित कणों के लिए O2- आयन में उच्च आत्मीयता (उच्च प्रतिक्रियाशीलता) होती है। स्थिर ऑक्सोअनियन का सबसे सरल प्रतिनिधि हाइड्रॉक्साइड आयन OH - है। यह उच्च आवेश घनत्व वाले परमाणुओं की अस्थिरता और धनात्मक आवेश वाले कण के जुड़ने के परिणामस्वरूप उनके आंशिक स्थिरीकरण की व्याख्या करता है। इसलिए, जब सक्रिय धातु (या उसका ऑक्साइड) पानी पर क्रिया करती है, तो OH बनता है, न कि O 2–:

2Na + 2H 2 O ® 2Na + + 2OH - + H 2

ना 2 ओ + एच 2 ओ ® 2Na + + 2OH -

एक धातु आयन या एक गैर-धातु कण के साथ ऑक्सीजन से अधिक जटिल ऑक्सोअनियन बनते हैं, जिसमें एक बड़ा सकारात्मक चार्ज होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम-आवेशित कण अधिक स्थिर होता है, उदाहरण के लिए:

°C एक गहरे बैंगनी रंग का ठोस बनता है। तरल ओजोन तरल ऑक्सीजन में थोड़ा घुलनशील है, और 49 सेमी 3 ओ 3 0 डिग्री सेल्सियस पर 100 ग्राम पानी में घुल जाता है। रासायनिक गुणों के संदर्भ में, ओजोन ऑक्सीजन की तुलना में बहुत अधिक सक्रिय है, और ऑक्सीकरण गुणों के मामले में यह ओ, एफ 2 और ओएफ 2 (ऑक्सीजन डिफ्लुओराइड) के बाद दूसरे स्थान पर है। सामान्य ऑक्सीकरण एक ऑक्साइड और आणविक ऑक्सीजन O 2 उत्पन्न करता है। विशेष परिस्थितियों में सक्रिय धातुओं पर ओजोन की क्रिया के तहत, K + O 3 - रचना के ओजोनाइड बनते हैं। ओजोन उद्योग में विशेष प्रयोजनों के लिए प्राप्त किया जाता है, यह एक अच्छा कीटाणुनाशक है और इसका उपयोग पानी को शुद्ध करने के लिए किया जाता है और ब्लीच के रूप में, बंद प्रणालियों में वातावरण की स्थिति में सुधार करता है, वस्तुओं और भोजन कीटाणुरहित करता है, अनाज और फलों के पकने में तेजी लाता है। एक रासायनिक प्रयोगशाला में, ओजोन का उत्पादन करने के लिए अक्सर एक ओजोनेटर का उपयोग किया जाता है, जो कि रासायनिक विश्लेषण और संश्लेषण के कुछ तरीकों के लिए आवश्यक है। ओजोन की कम सांद्रता के प्रभाव में भी रबड़ आसानी से नष्ट हो जाता है। कुछ औद्योगिक शहरों में, हवा में ओजोन की एक महत्वपूर्ण सांद्रता से रबर उत्पादों में तेजी से गिरावट आती है, अगर वे एंटीऑक्सिडेंट से सुरक्षित नहीं हैं। ओजोन अत्यधिक विषैला होता है। ओजोन की बहुत कम सांद्रता के साथ भी लगातार हवा में साँस लेना सिरदर्द, मतली और अन्य अप्रिय स्थितियों का कारण बनता है।

ऑक्सीजन, ओ (ए। ऑक्सीजन; और। सॉरस्टॉफ; एफ। ऑक्सीजन; और। ऑक्सीजनो), मेंडेलीव आवधिक प्रणाली के समूह VI का एक रासायनिक तत्व है, परमाणु संख्या 8, परमाणु द्रव्यमान 15.9994। प्रकृति में, इसमें तीन स्थिर समस्थानिक होते हैं: 16 O (99.754%), 17 O (0.0374%), 18 O (0.2039%)। इसे स्वतंत्र रूप से स्वीडिश रसायनज्ञ के.वी. शीले (1770) और अंग्रेजी खोजकर्ता जे। प्रीस्टली (1774) द्वारा खोजा गया था। 1775 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लैवोसियर ने पाया कि हवा में दो गैसें, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन होती हैं, और पूर्व को इसका नाम दिया।

पृथ्वी की 99.9% से अधिक ऑक्सीजन एक बाध्य अवस्था में है। ऑक्सीजन मुख्य कारक है जो ग्रहों के पैमाने पर तत्वों के वितरण को नियंत्रित करता है। इसकी सामग्री स्वाभाविक रूप से गहराई के साथ घटती जाती है। आग्नेय चट्टानों में ऑक्सीजन की मात्रा अम्ल ज्वालामुखीय चट्टानों में 49% से लेकर ड्यूनाइट और किम्बरलाइट्स में 38-42% तक होती है। मेटामॉर्फिक चट्टानों में ऑक्सीजन की मात्रा उनके गठन की गहराई से मेल खाती है: एक्लोगाइट्स में 44% से लेकर क्रिस्टलीय विद्वानों में 48% तक। तलछटी चट्टानों में अधिकतम ऑक्सीजन 49-51% है। जब तलछट कम हो जाती है, तो उनका निर्जलीकरण और ऑक्साइड आयरन की आंशिक कमी होती है, साथ ही चट्टान में ऑक्सीजन की मात्रा में कमी आती है। जब चट्टानें गहराई से निकट-सतह की स्थितियों तक उठती हैं, तो उनके परिवर्तन की प्रक्रिया पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की शुरूआत के साथ शुरू होती है, और ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाती है। भू-रासायनिक प्रक्रियाओं में एक असाधारण भूमिका मुक्त ऑक्सीजन द्वारा निभाई जाती है, जिसका मूल्य इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि, उच्च प्रवास क्षमता और जीवमंडल में अपेक्षाकृत उच्च सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां यह न केवल खपत होता है, बल्कि पुन: उत्पन्न होता है।

मुक्त ऑक्सीजन

ऐसा माना जाता है कि प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्रोटेरोज़ोइक में मुक्त ऑक्सीजन दिखाई दी। हाइपरजीन प्रक्रियाओं में, ऑक्सीजन मुख्य एजेंटों में से एक है; यह हाइड्रोजन सल्फाइड और निचले ऑक्साइड का ऑक्सीकरण करता है। ऑक्सीजन कई तत्वों के व्यवहार को निर्धारित करता है: यह चेल्कोफाइल की प्रवास क्षमता को बढ़ाता है, सल्फाइड को मोबाइल सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करता है, लोहे की गतिशीलता को कम करता है और उन्हें हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित करता है और इस तरह उनके अलगाव का कारण बनता है, आदि। समुद्र के पानी में, ऑक्सीजन सामग्री में परिवर्तन: गर्मियों में, समुद्र वातावरण को ऑक्सीजन देता है, इसे सर्दियों में अवशोषित करता है। ध्रुवीय क्षेत्र ऑक्सीजन से समृद्ध हैं। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के यौगिक महान भू-रासायनिक महत्व के हैं।

पृथ्वी की ऑक्सीजन की प्राथमिक समस्थानिक संरचना उल्कापिंडों और अल्ट्राबेसिक चट्टानों (18O = 5.9-6.4%) की समस्थानिक संरचना के अनुरूप है। अवसादन की प्रक्रियाओं ने तलछट और पानी के बीच समस्थानिकों के विभाजन और समुद्र के पानी में भारी ऑक्सीजन की कमी को जन्म दिया। महासागरीय ऑक्सीजन की तुलना में वायुमंडलीय ऑक्सीजन में 18 O की कमी होती है, जिसे एक मानक के रूप में लिया जाता है। क्षारीय चट्टानें, ग्रेनाइट, रूपांतरित और अवसादी चट्टानें भारी ऑक्सीजन से समृद्ध होती हैं। स्थलीय वस्तुओं में समस्थानिक संरचना में बदलाव मुख्य रूप से प्रक्रिया के तापमान से निर्धारित होते हैं। यह कार्बोनेट गठन और अन्य भू-रासायनिक प्रक्रियाओं के समस्थानिक थर्मोमेट्री का आधार है।

ऑक्सीजन प्राप्त करना

ऑक्सीजन प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि गहरी शीतलन द्वारा वायु का पृथक्करण है। उप-उत्पाद के रूप में, ऑक्सीजन पानी के इलेक्ट्रोलिसिस से प्राप्त की जाती है। आणविक चलनी के माध्यम से गैसों के चयनात्मक प्रसार की विधि द्वारा ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए एक विधि विकसित की गई है।

गैसीय ऑक्सीजन

गैसीय ऑक्सीजन का उपयोग धातु विज्ञान में ब्लास्ट-फर्नेस और स्टील-स्मेल्टिंग प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए, भट्टियों में अलौह धातुओं के गलाने के लिए, मैट्स आदि को हटाने के लिए किया जाता है। (खपत ऑक्सीजन का 60% से अधिक); कई रासायनिक उद्योगों में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में; प्रौद्योगिकी में - धातुओं को वेल्डिंग और काटते समय; कोयले के भूमिगत गैसीकरण पर, आदि; ओजोन - भोजन के पानी की नसबंदी और परिसर की कीटाणुशोधन में। तरल ऑक्सीजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है।