Formula oksigen. Tabel periodik Mendeleev - oksigen

Elemen kimia oksigen berada pada periode kedua dari kelompok utama VI dari tabel pendek usang dari tabel periodik. Menurut standar penomoran yang baru, ini adalah kelompok ke-16. Keputusan yang sesuai dibuat oleh IUPAC pada tahun 1988. Rumus untuk oksigen sebagai zat sederhana adalah O ₂ . Mari kita pertimbangkan sifat dasarnya, perannya dalam alam dan ekonomi. Mari kita mulai dengan karakteristik seluruh kelompok sistem periodik, yang dipimpin oleh oksigen. Elemennya berbeda dari chalcogenesnya yang terkait, dan air berbeda dari senyawa hidrogen belerang, selenium dan telurium. Penjelasan semua ciri khas hanya bisa ditemukan setelah mengetahui tentang struktur dan sifat atom.

Chalcogenes adalah unsur oksigen yang terkait

Atom serupa pada sifat membentuk satu kelompok dalam sistem periodik. Oksigen menyebabkan keluarga chalcogenes, namun berbeda dari mereka di sejumlah properti.

Massa atom oksigen - pendiri kelompok - adalah 16 a. Para chalcogenes dalam pembentukan senyawa dengan hidrogen dan logam menunjukkan keadaan oksidasi biasa: -2. Misalnya, di dalam air (H ₂ O), jumlah oksidasi oksigen adalah -2.

Komposisi senyawa hidrogen khas dari chalcogenes sesuai dengan rumus umum: H ₂ R. Bila zat ini dilarutkan, asam terbentuk. Hanya senyawa hidrogen air oksigen-yang memiliki khasiat khusus. Menurut para ilmuwan, zat yang tidak biasa ini adalah asam yang sangat lemah, dan basisnya sangat lemah.

Sulfur, selenium dan tellurium memiliki keadaan oksidasi positif yang khas (+4, +6) pada senyawa dengan oksigen dan non logam lainnya yang memiliki elektronegativitas tinggi (EO). Komposisi oksida chalcogen mencerminkan rumus umum: RO ₂ , RO ₃ . Asam yang sesuai memiliki komposisi: H ₂ RO ₃ , H ₂ RO ₄ .

Elemen sesuai dengan zat sederhana: oksigen, sulfur, selenium, telurium dan polonium. Tiga perwakilan pertama menunjukkan sifat non-logam. Formula oksigen adalah O ₂ . Modifikasi allotropik unsur yang sama adalah ozon (O ₃₎ . Kedua modifikasi tersebut adalah gas. Sulfur dan selenium adalah non logam padat. Tellurium adalah zat metaloid, konduktor arus listrik, polonium adalah logam.

Oksigen adalah unsur yang paling umum

Kandungan total atom unsur di kerak bumi sekitar 47% (berat). Oksigen ditemukan baik dalam bentuk bebas, dan dalam komposisi banyak senyawa. Zat sederhana, rumusnya adalah O ₂ , terkandung di atmosfer, sebesar 21% udara (berdasarkan volume). Oksigen molekul dilarutkan dalam air, terletak di antara partikel tanah.

Kita sudah tahu bahwa ada lagi jenis lain dari unsur kimia yang sama dalam bentuk zat sederhana. Ozon ini adalah gas yang terbentuk pada ketinggian sekitar 30 km dari permukaan bumi yang lapisannya, sering disebut layar ozon. Oksigen terikat masuk ke molekul air, ke banyak batuan dan mineral, senyawa organik.

Struktur atom oksigen

Tabel Periodik Mendeleev berisi informasi lengkap tentang oksigen:

1. Nomor seri dari elemen tersebut adalah 8.
2. Biaya inti adalah +8.
3. Jumlah elektron adalah 8.
4. Formula oksigen elektronik adalah 1s ² 2s ² 2p ⁴ .

Di alam, ada tiga isotop stabil yang memiliki nomor ordinal yang sama di tabel periodik, komposisi proton dan elektron yang sama, namun jumlah neutronnya berbeda. Isotop dilambangkan dengan simbol yang sama, O. Sebagai perbandingan, mari kita berikan sebuah diagram yang mencerminkan komposisi dari tiga isotop oksigen:

Sifat unsur kimia - oksigen

Pada 2p-sublevel atom, ada dua elektron yang tidak berpasangan, yang menjelaskan kemunculan keadaan oksidasi -2 dan +2. Dua elektron berpasangan tidak dapat diputus, sehingga tingkat oksidasi meningkat menjadi +4, seperti pada sulfur dan chalcogenes lainnya. Alasannya adalah tidak adanya sublevel gratis. Oleh karena itu, dalam senyawa, unsur kimia oksigen tidak menunjukkan tingkat valensi dan oksidasi sama dengan jumlah kelompok dalam versi singkat sistem periodik (6). Jumlah oksidatif yang biasa adalah -2.

Hanya dalam senyawa dengan fluorin, oksigen menunjukkan keadaan oksidasi positif non-karakteristik +2. Nilai EO dari dua logam non-logam kuat berbeda: EO (O) = 3,5; EO (F) = 4. Sebagai unsur kimia yang lebih elektronegatif, fluorin mempertahankan elektron lebih banyak dan menarik partikel valensi pada tingkat energi eksternal dari atom oksigen. Oleh karena itu, dalam reaksi dengan fluorin, oksigen adalah zat pereduksi, ia mengeluarkan elektron.

Oksigen adalah zat sederhana

Penjelajah Inggris D. Priestley pada tahun 1774, selama percobaan, mengisolasi gas dalam dekomposisi oksida merkuri. Dua tahun sebelumnya, substansi yang sama diperoleh dalam bentuk murni oleh K. Scheele. Hanya beberapa tahun kemudian ahli kimia Prancis A. Lavoisier menetapkan bahwa ia adalah bagian dari udara untuk gas, ia mempelajari properti. Rumus kimia oksigen adalah O ₂ . Kita merefleksikan komposisi bahan elektron yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kovalen nonpolar - O :: O. Kami mengganti setiap pasangan elektron yang mengikat dengan satu baris: 0 = 0. Formula oksigen ini dengan jelas menunjukkan bahwa atom dalam molekul terhubung di antara dua pasang elektron yang umum.

Kami melakukan perhitungan sederhana dan menentukan berapa massa molekul molekulernya: Mr (O2) = Ar (O) x2 = 16x2 = 32. Sebagai perbandingan: Mr (udara) = 29. Rumus kimia untuk oksigen berbeda dari formula ozon. Per satu atom oksigen. Oleh karena itu, Mr (O ₃ ) = Ar (O) x 3 = 48. Ozon 1,5 kali lebih berat daripada oksigen.

Sifat fisik

Oksigen adalah gas tanpa warna, rasa dan bau (pada suhu biasa dan tekanan atmosfir). Zatnya sedikit lebih berat daripada udara; Melarutkan dalam air, namun dalam jumlah kecil. Titik leleh oksigen negatif dan adalah -218,3 ° C. Titik di mana cairan oksigen kembali berubah menjadi gas adalah titik didihnya. Untuk molekul O _2, nilai dari kuantitas fisik ini mencapai -182,96 ° C. Dalam keadaan cair dan padat, oksigen memperoleh warna biru muda.

Mendapatkan oksigen di laboratorium

Bila zat yang mengandung oksigen, seperti kalium permanganat dipanaskan, gas tak berwarna dilepaskan, yang dapat dikumpulkan dalam labu atau tabung reaksi. Jika Anda membawa ke dalam pancaran oksigen murni, maka akan menyala lebih terang daripada di udara. Dua metode laboratorium lainnya untuk mendapatkan oksigen - dekomposisi hidrogen peroksida dan kalium klorat (garam berthollet). Mari kita pertimbangkan skema perangkat, yang digunakan untuk dekomposisi termal.

Dalam tabung reaksi atau labu bulat-bulat, perlu menuangkan sedikit garam bertholet, untuk menutupnya dengan stopper dengan tabung gas. Ujung yang berlawanan harus diarahkan (di bawah air) ke dalam labu terbalik. Leher harus diturunkan ke dalam gelas atau kristalisasi yang lebar yang berisi air. Saat tabung reaksi dengan garam Bertolet dipanaskan, oksigen dilepaskan. Pada pipa gas ia masuk ke labu, menggeser air dari situ. Bila labu itu penuh dengan gas, tutup botol itu ditutup dengan stopper di bawah air dan dibalik. Oksigen yang diperoleh dalam percobaan laboratorium ini dapat digunakan untuk mempelajari sifat kimia suatu zat sederhana.

Pembakaran

Jika laboratorium membakar zat dalam oksigen, maka Anda perlu mengetahui dan mematuhi peraturan kebakaran. Hidrogen langsung terbakar di udara, dan dicampur dengan oksigen dengan perbandingan 2: 1, ini bersifat eksplosif. Pembakaran zat dalam oksigen murni terjadi jauh lebih intensif daripada di udara. Fenomena ini dijelaskan oleh komposisi udara. Oksigen di atmosfer sedikit lebih dari 1/5 bagian (21%). Pembakaran adalah reaksi zat dengan oksigen, akibatnya produk yang berbeda terbentuk, terutama oksida logam dan bukan logam. Campuran api O ₂ dengan zat mudah terbakar, sebagai tambahan, senyawa yang dihasilkan bisa menjadi racun.

Pembakaran lilin konvensional (atau korek api) disertai dengan pembentukan karbon dioksida. Pengalaman berikut bisa dilakukan di rumah. Jika Anda membakar substansi di bawah toples kaca atau gelas besar, pembakaran akan berhenti segera setelah semua oksigen dikonsumsi. Nitrogen tidak mendukung pernapasan dan pembakaran. Karbon dioksida, produk oksidasi, tidak lagi bereaksi dengan oksigen. Air berkapur transparan bisa mendeteksi adanya karbon dioksida setelah pembakaran lilin. Jika Anda melewati produk pembakaran melalui kalsium hidroksida, solusinya menjadi mendung. Ada reaksi kimia antara air berkapur dan karbon dioksida, menghasilkan kalsium karbonat yang tidak larut.

Produksi oksigen dalam skala industri

Proses termurah, sebagai hasil dari molekul bebas O _{2 udara} , tidak terhubung dengan reaksi kimia. Di industri, katakanlah, di pabrik metalurgi, udara pada suhu rendah dan tekanan tinggi dicairkan. Komponen penting seperti atmosfer, seperti nitrogen dan oksigen, mendidih pada suhu yang berbeda. Pisahkan campuran udara dengan pemanasan bertahap sampai suhu normal. Pertama, molekul nitrogen dipisahkan, lalu oksigen. Metode pemisahan didasarkan pada sifat fisik zat sederhana yang berbeda. Rumus untuk bahan sederhana oksigen sama seperti sebelum pendinginan dan pencairan udara, O ₂ .

Sebagai hasil dari beberapa reaksi elektrolisis, oksigen juga dilepaskan, dikumpulkan di atas elektroda yang sesuai. Gas sangat dibutuhkan oleh industri, perusahaan konstruksi dalam jumlah banyak. Kebutuhan akan oksigen terus berkembang, terutama industri kimia yang membutuhkannya. Gas yang diperoleh disimpan untuk tujuan industri dan medis di silinder baja yang dilengkapi dengan tanda. Kapasitas dengan oksigen dilukis dengan warna biru atau biru untuk membedakannya dari gas cair lainnya - nitrogen, metana, amonia.

Perhitungan kimia dengan formula dan persamaan reaksi yang melibatkan molekul O ₂

Nilai numerik massa molar oksigen bertepatan dengan nilai lain - massa molekul relatif. Hanya dalam kasus pertama ada satuan pengukuran. Secara singkat, rumus untuk zat oksigen dan massa molarnya harus dituliskan sebagai berikut: M (O ₂ ) = 32 g / mol. Dalam kondisi normal, saya berdoa untuk gas yang sesuai dengan volume 22,4 liter. Oleh karena itu, 1 mol O ₂ adalah 22,4 liter zat, 2 mol O ₂ - 44,8 liter. Dengan persamaan reaksi antara oksigen dan hidrogen, dapat dilihat bahwa 2 mol hidrogen dan 1 mol oksigen berinteraksi:

Jika 1 mol hidrogen berpartisipasi dalam reaksi, volume oksigen akan menjadi 0,5 mol • 22,4 l / mol = 11,2 l.

Peran molekul O ₂ di alam dan kehidupan manusia

Oksigen dikonsumsi oleh organisme hidup di Bumi dan berpartisipasi dalam peredaran zat lebih dari 3 miliar tahun. Ini adalah zat utama untuk respirasi dan metabolisme, ini membantu menguraikan molekul nutrisi, mensintesis energi yang diperlukan untuk organisme. Oksigen terus dikonsumsi di Bumi, namun stoknya diisi ulang berkat fotosintesis. Ilmuwan Rusia K. Timiryazev percaya bahwa berkat proses ini, masih ada kehidupan di planet kita.

Peran oksigen di alam dan ekonomi sangat bagus:

• Diserap dalam proses pernapasan oleh organisme hidup;
• Berpartisipasi dalam reaksi fotosintesis pada tanaman;
• Merupakan bagian dari molekul organik;
• Proses pembusukan, fermentasi, karat terjadi dengan partisipasi oksigen, yang bertindak sebagai pengoksidasi;
• Ini digunakan untuk mendapatkan produk sintesis organik yang berharga.

Oksigen cair dalam silinder digunakan untuk memotong dan mengelas logam pada suhu tinggi. Proses ini dilakukan di pabrik pembuat mesin, perusahaan transportasi dan konstruksi. Untuk melakukan pekerjaan di bawah air, di bawah tanah, di dataran tinggi di ruang pengap, orang juga memerlukan molekul O ₂ . Bantalan oksigen digunakan dalam pengobatan untuk memperkaya komposisi udara yang dihirup oleh orang sakit. Gas untuk tujuan medis berbeda dari teknisnya secara praktis tanpa adanya kotoran asing, bau.

Oksigen adalah oksidator yang ideal

Senyawa oksigen dengan semua unsur kimia dari tabel periodik diketahui, kecuali untuk perwakilan pertama keluarga gas mulia. Banyak zat bereaksi langsung dengan atom O, tidak termasuk halogen, emas dan platinum. Yang sangat penting adalah fenomena yang melibatkan oksigen, yang disertai pelepasan cahaya dan panas. Proses seperti itu banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, industri. Dalam metalurgi, interaksi bijih dengan oksigen disebut pemanggangan. Bijih pra-hancur dicampur dengan udara yang diperkaya dengan oksigen. Pada suhu tinggi, logam dikurangi dari sulfida menjadi zat sederhana. Jadi dapatkan zat besi dan beberapa logam non-ferrous. Kehadiran oksigen murni meningkatkan kecepatan proses teknologi di berbagai cabang kimia, teknik dan metalurgi.

Munculnya metode murah untuk mendapatkan oksigen dari udara dengan metode pemisahan menjadi komponen pada suhu rendah mendorong berkembangnya berbagai arah produksi industri. Ahli kimia menganggap molekul O ₂ dan O sebagai bahan pengoksidasi ideal. Ini adalah bahan alami, mereka terus diperbarui, tidak mencemari lingkungan. Selain itu, reaksi kimia yang melibatkan oksigen paling banyak menghasilkan sintesis produk alami dan aman lainnya - air. Peran O ₂ dalam menetralkan limbah industri beracun, pemurnian air dari polusi sangat bagus. Selain oksigen, modifikasi allotropik - ozon - digunakan untuk desinfeksi. Zat sederhana ini memiliki aktivitas oksidatif yang tinggi. Saat ozonisasi air, polutan membusuk. Ozon juga memiliki efek berbahaya pada mikroflora patogen.