Урок 22. Свойства кислорода Что представляет кислород по своим физическим свойствам? Я полагаю, что большинство из вас уже знают, что кислород – это газ. Это газ прозрачный, который не имеет ни запаха, ни вкуса. Кроме того, это газ, который мало растворим в воде. Обычное состояние является газом, но если снижать его температуру, и температура дойдет до значения 𝑡 = −183 °𝐶 . то газообразный кислород начнет сжижаться, т.е. переходить в жидкое состояние. Эта температура при которой кислород может из газообразного состояния переходить в жидкое. Но верно и обратное, что при этой же температуре 𝑡 = −183 °𝐶 кислород переходит из жидкого состояния в газообразное, поэтому эту температуру называют температурой кипения 𝑡кип . Если эту температуру снижать еще, а именно до значения 𝑡 = −219 °𝐶 , то этот кислород перейдет из жидкого в кристаллический, т.е. станет твердое вещество. Но при этой же температуре кислород из твердого состояния кислород может расплавиться, т.е. перейти в жидкое состояние. И эту температуру принято называть температурой плавления 𝑡пл . это основные характеристики физических свойств кислорода. Хочу сказать, когда кислород переходит в жидкое или твердое состояние, то его цвет приобретает слегка голубой оттенок, поэтому если этот газ где-то используется человеком, то его обычно заполняют в баллоны, окрашенные в голубой или синий цвет, что соответствует его природному цвету в жидком или твёрдом состоянии. Химические свойства кислорода. Кислород – это вещество, которое является достаточно активным. И я полагаю, что в своей жизни вы достаточно часто слышали выражения, что это вещество окисляется, другое вещество окисляется. Так вот эти вещества, которые нас окружают, могут окисляться потому, что кислород, находящийся в воздухе, является окислителем, т.е. как раствор окисляет другие вещества. Взаимодействие кислорода с другими веществами, называется реакциями окисления. Но эти реакции окисления могут протекать либо медленно, спокойно, не заметно для глаза, т.е. на протяжении некоторого времени (ржавление железа), либо эти реакции могут протекать с выделением тепла и света и тогда мы их видим. И вот такие реакции, которые протекают с выделением света и тепла, называются реакциями горения. Мы рассмотрим химические свойства кислорода, которые характерны как для простых веществ, так и для сложных. 1. Взаимодействие кислорода с простыми веществами. Соответственно с металлами и неметаллами. Что это за реакции? а) с неметаллами (фосфор, сера, углерод и т.д.): если фосфор буде взаимодействовать с кислородом, и это взаимодействие будет протекать медленно, то в результате этого окисления будет образовываться соединение, имеющее формулу 𝑃2 𝑂3 𝑃 + 𝑂2 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ (медл. ) 𝑃2 𝑂3 4𝑃 + 3𝑂2 ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ (медл. ) 2𝑃2 𝑂3 Чтобы реакция проходила правильно её надо уравнять, и рассмотреть, что для этой реакции возможен ещё другой вариант. Если фосфор будет реагировать с кислородом быстро, с выделение света и тепла – т.е. такую реакцию называем горение – то получится в результате реакции горения 𝑃2 𝑂5 . 𝑃 + 𝑂2 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ (быстр. ) 𝑃2 𝑂5 4𝑃 + 5𝑂2 ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ (быстр. ) 2𝑃2 𝑂5 Это уравнение продукт другой реакции. Для того чтобы уравнять реакцию расставим коэффициенты и, соответственно схемы превратятся в уравнения (заменить знак → стрелочки на знак равно =). Кроме Фосфора такие реакции можно написать для Серы, Углерода и для много других соединений неметаллов. б) с металлами: если Алюминий взаимодействует с кислородом и эта реакция протекает постоянно, то в результате этой реакции образуется 𝐴𝑙2 𝑂3 . 𝐴𝑙 + 𝑂2 → 𝐴𝑙2 𝑂3 4𝐴𝑙 + 3𝑂2 = 2𝐴𝑙2 𝑂3 Уравняем это уравнение. Посмотрели каким образом оно протекает. Таким образом уравниваем наше уравнение (заменить знак → стрелочки на знак равно =). Можно написать реакцию с металлом 𝑀𝑔. 𝑀𝑔 + 𝑂2 → 𝑀𝑔𝑂 2𝑀𝑔 + 𝑂2 = 2𝑀𝑔𝑂 Чтобы наше уравнение было записано до конца, уравниваем его с помощью коэффициентов, и схема превратятся в соответствующее уравнение (заменить знак → стрелочки на знак равно =). Это мы рассмотрели как взаимодействуют с кислородом простые вещества. Но кроме с простыми веществами кислород может взаимодействовать и со сложными веществами. Итак вторе свойство. 2. Взаимодействие кислорода со сложными веществами. В качестве сложных веществ можно взять такой природный газ как метан. Метан – многие из вас видели, как он горит на газовых плитах. В результате реакции, которая происходит между метаном и кислородом образуется не одно вещество, а два вещества. При чем они образуются таким образом, как будто у нас отдельно горит углерод и отдельно горит Водород. И в результате образуется два вещества. 𝐶𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 𝐶𝐻4 + 2𝑂2 = 𝐶𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 Чтобы реакция была написана правильна, вы понимаете, что её тоже надо уравнять. С точки зрения написания реакции, мы с вами должны обратить внимание на то, что эти реакции чем-то похожи, а чем-то отличаются. Если мы посмотрим на реакции, характерные при взаимодействии кислорода с простыми веществами, то их всех объединяет очень важное свойство. В первых четырех уравнения у нас исходных веществ два в каждой реакции, а продуктов реакции везде получается один. Существует такой тип реакций в которых исходных веществ два, их может быть и три, а продукт реакции – один. Такие реакции называются реакциями соединения. Т.е., мы видим, что исходные вещества между собой, что делают? – соединяются и образуют одно сложное вещество. Вот это объединяет все эти реакции по типу реакции соединение. Что мы еще можем увидеть из написанных уравнений на доске? Обратите внимание на продукты реакции, которые характерны для каждого из уравнений. Что можно сказать по поводу этих продуктов? Похожи ли они? Отличаются ли они чемлибо? На второй доске точно так же. Ну конечно же, они имеют общую черту! Первое, в состав каждого из этих продуктов обязательно входит кислород. Второе, обратите внимание, что каждое из образованных сложных веществ состоит из двух элементов – ни больше, ни меньше, а обязательно из двух элементов. Такие вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является Кислород имеют свое название, они называются оксиды. При чем, то что касается названия оксидов, на это тоже надо обратить внимание. Почему? Потому что, для того чтобы назвать любой оксид нужно знать общую закономерность. Как его правильно называть? Для того что бы назвать оксид надо на первом месте поставить слово ОКСИД, а затем назвать тот элемент, который входит по очереди его записи ФОСФОР. Если мы говорим о первом оксиде 𝑃2 𝑂3 – это будет ОКСИД ФОСФОРА. Смотрим на вторую формулу 𝑃2 𝑂5 – это тоже будет ОКСИД ФОСФОРА. Скажите, эти формулы одинаковые? Конечно они разные! А как я могу отличить какой это оксид фосфора, а какой это оксид фосфора? Для того, что бы было такое отличие принято в названиях оксидов указывать обязательно валентность того элемента, который входит в состав данного соединения. Давайте посмотрим. В первой формуле 𝑃2 𝑂3 , если мы знаем, что Кислород всегда двухвалентный, то соответственно Фосфор будет иметь валентность III, поэтому соединение, которое мы 𝐼𝐼𝐼 𝐼𝐼 ⏞3 . Что получили в результате реакции, будет называться ОКСИД ФОСФОРА (III) 𝑃⏞2 𝑂 касается второй формулы 𝑃2 𝑂5 ! Во второй формуле посчитаем все как нужно и 𝑉 𝐼𝐼 ⏞5 . Поэтому это соединение, в отличие от увидим, что у Фосфора валентность V 𝑃⏞2 𝑂 первого, будет называться ОКСИД ФОСФОРА (V). Давайте рассмотрим следующие формулы. У нас есть ОКСИД АЛЮМИНИЯ. При чем, я напоминаю, что Алюминий это элемент, который имеет постоянную валентность, она у него всегда равна III. Поэтому если мы с вами изучаем химию, если мы это с вами знаем, тогда элемент, имеющий постоянную валентность, записываются так, что их валентность не указывается. Соединение так и называется ОКСИД АЛЮМИНИЯ 𝐴𝑙2 𝑂3 . Точно также это относится к ОКСИДУ МАГНИЯ 𝑀𝑔𝑂. Дальше. Соединение 𝐶𝑂2 – это тоже оксид, который называется ОКСИД УГЛЕРОДА (IV). Я указала валентность Углерода потому, что вы знаете, что у Углерода валентность может быть и II и IV. Так вот в этой формуле валентность Углерода 𝐼𝑉 𝐼𝐼 ⏞𝑂 ⏞2 . И формула 𝐻2 𝑂, я полагаю, никого не затруднит равна, соответственно, IV 𝐶 назвать этот оксид – это будет ОКСИД ВОДОРОДА. Потому, что Водород всегда имеет валентность I. А сейчас давайте посмотрим химические свойство взаимодействие кислорода с Серой. Как будет выглядеть эта реакция в лабораторных условиях? ДЕМОНСТРАЦИЯ ОПЫТА 1: Для того, чтобы посмотреть реакцию горения серы в кислороде, необходимо иметь следующее оборудование. Спиртовка; Колба, наполненная кислородом; Ложечка, для сжигания веществ; Вещество, которое сжигаем – сера. Для того, чтобы сжечь серу в кислороде, необходимо для начала зажечь спиртовку (чтобы она была готова к работе). В ложечку для сжигания веществ набираем небольшое количество серы, она будет иметь вот такой вот вид (беложелтый порошок). Серу мы должны очень тщательно прогреть в спиртовке, для того чтобы она загорелась. Изначально сера расплавиться, потому что это легкоплавкое вещество. Она уже видите, расплавляется, переходит в жидкое состояние. При достижении её температуры воспламенения, она сейчас загорится, и мы сможем опустить её в колбу с кислородом. Вот таким образом горит сера на воздухе, в составе которого примерно 21% кислорода. А теперь мы опустим её в колбу. Обратите внимание, как горит сера в кислороде. Видите, пламя более яркое. Это говорит о том, что содержание кислорода в колбе гораздо выше содержание кислорода в воздухе. И горение будет происходить до тех пор, пока кислород в колбе полностью не про взаимодействует и не используется по реакции. Как только это произойдет, сразу же процесс горения прекратится. Это во-первых. И во-вторых, вы видите, что колба наполняется таким мутным беловатым газом. Этим веществом является вещество, которое называется СЕРНИСТЫЙ ГАЗ. Это продукт горения серы в кислороде. А теперь мы запишем химическое уравнение для реакции, которую мы только что с вами посмотрели. Итак, сера взаимодействует с кислородом, в результате этой реакции получается соединение 𝑆𝑂2 , это тот светловатый беловатый газ, который является ядовитым соединением, поэтому колба у нас сразу же была закрыта, чтобы он не 𝐼𝑉 𝐼𝐼 ⏞2. выходил в помещение. Соединение которое мы получили ОКСИД СЕРЫ (IV) ⏞ 𝑆𝑂 𝑆 + 𝑂2 → 𝑆𝑂2 Напоминаю, что название образуется от названия элементов, входящих в состав оксида и словом, которое всегда характеризует такие соединения – оксид. Оксид серы (IV), потому что у серы может быть несколько оксидов с разной валентносью. А сейчас вспомним с вами и под итожим весь материал, с которым мы познакомились на протяжении всего урока. ВЫВОДЫ: 1. Кислород – это окислитель. 2. Реакции, в которые он вступает с простыми и сложными веществами, называются реакциями окисления. Если такие реакции протекают с выделением тепла и света, то такие реакции, называют реакции горения. 3. Продуктами реакции горения вещества в кислороде, являются оксиды. 4. Оксиды – это сложные вещества, которые всегда состоят из двух элементов, один из которых обязательно Кислород. (при чем он всегда в формуле записывается на втором месте). 5. Познакомились с реакцией, которая по типу называется реакция соединения, в которых используется два или больше исходных веществ и всегда получается одно сложное вещество. На этом урок закончен. До свидания. До новых встреч.
