Реферати українською » Биология и химия » Кисень. Його властивості й застосування їх


Реферат Кисень. Його властивості й застосування їх

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Реферат виконала: уч-ца 9класса «А» Васильєва М.

року міністерство освіти Російської Федерації

Середня загальноосвітньою школою № 34.

р. Хабаровськ

2003 р.

I. Запровадження.

Розглянувши таблицю періодичної системи Д.І. Менделєєва й зажадав побачити групу VI, можна побачити, що перебувають елементи, атоми яких мають 6 валентных електронів й вища ступінь окислення в з'єднаннях +6. VI група розділена на дві підгрупи – головну і побічну. У головну входять елементи малих великих періодів: O (кисень), P.S (сірка), Se (селен), Te (телур), Po (полоній); в побічну – елементи тільки великих періодів: Cr (хром), Mo (молібден), W (вольфрам). Таке розподіл свідчить у тому, що в навіть однієї групи є елементи, ближчі за своїми властивостями одне одному і менш подібні.

Справді, у головній підгрупі є елементи, що мають у основному неметаллический характер. Найбільше ці якості виявляються в кисню і сірки. Селен і телур займають проміжне становище між металами і неметаллами. По хімічним властивостями варті ближчі один до неметаллам. У полонію, найтяжчого елемента підгрупи, радіоактивного та порівняно коротко який живе, металевий характер виражений яскравіше, але з окремим властивостями він близький телуру. Відповідно до цим під час переходу від кисню до полонію спостерігається велика різноманітність в структурних типах кристалічних решіток, як в простих речовин, і в їхніх сполук.

Кисень, сірку, селен і телур об'єднують у групу «халькогенов», що у перекладі грецького означає «які породжують руди». Ці елементи входять до складу багатьох руд. Так, більшість металів у природі перебуває у пов'язаному стані вигляді сульфидов, оксидів, селенидов тощо. Наприклад, найважливішими рудами заліза і міді є червоний залізняк Fe2O3 , магнітний желєзняк Fe3O4, пірит FeS2, червона магнітна руда Cu2O, мідний блиск Cu2S. У складі всіх наведених руд містяться елементи VI групи.

Побочную підгрупу становлять метали: хром, молібден і вольфрам. Щодо більшості фізичних і хімічних властивостей молібден і вольфрам схожі між собою - і дещо відрізняються хрому. 

II. Характеристика елементів VI підгрупи.

Хімічні властивості елементів визначаються, передусім, будовою зовнішніх електронних верств (енергетичних рівнів). На наведеної схемою (мал.1) показано послідовне заповнення електронами верств атомів елементів VI групи.

Максимально можливу кількість електронів в шарах (Z) визначається за такою формулою: Z=2n2 , де n – номер шару.

Відповідно до цієї залежності число електронів має бути одно: у першому шарі – 2, у другому – 8, у третій – 18, у четвертому – 32 тощо. Однак ніж 32 електрона в шарі атомів будь-яких нині відомих елементів нема.

 O Cr

                  

                                                                                                                                                                        

 +8    2 6                                                    1 13 8 2   +24                                                                                                                                                                                                                                 

 

P.S Mo      

+16   2 8 6                                                 1 13 18 8 2   +42  

 

Se W                                 

+34   2 8 18 6                                            2 12 32 18 8 2   +74 

 

 

Te

+52   2 8 18 18 6

 

Po

+84   2 8 18 32 18 6

Рис. 1. Схема будівлі атомів елементів VI групи.

Електронна будова атомів елементів VI групи то, можливо представлено так (табл. 1).                                                                                   

Таблиця 1

Електронні конфігурації атомів елементів VI групи

  8O 1s2 2s2 2p4

16S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

34Se 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4

52Te 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p4

84Po 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p4

24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

42Mo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s1

74W 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d4 6s2

Якщо пригляньтеся до зображеним структурам, можна помітити, сума електронів двох останніх підрівнів в атомах всіх зазначених елементів дорівнює 6. У цьому вся – причина спільності хімічних властивостей. Але видно і різка відмінність у електронних конфігураціях між атомами елементів головної ролі і побічної підгруп.

Атоми елементів головною підгрупи на зовнішньому електронному шарі мають однакове число електронів – 6. Останні розташовані на півметровій s- і р- подуровнях (s2 p4) і беруть участь у освіті хімічних зв'язків.

Елементи, в атомах яких заповнюється електронами р- подуровень зовнішнього шару, називаються р- елементами. Такими є кисень, сірка, телур, селен і полоній: у тому атомах заповнений s- подуровень і заповнюється електронами р- подуровень зовнішнього шару. Для атомів цих елементів специфічна тенденція до важкості додаткових (двох), проти нейтральними атомами, електронів. Виявляється вона у їх з'єднаннях з неметаллами (CuS, Na2S, K2Te) й у існуванні негативних іонів в розплавах солей найактивніших металів (S2-, Se2-, Te2-). 

Слід зазначити, що з атомів телуру і полонію не добудований передостанній шар на відміну кисню, сірки і селену, де зараз його повністю заповнений. Але, попри спільність властивостей р- елементів VI групи, є і пояснюються деякі різницю між ними.

Атоми хрому, молібдену мають по 1 електрону в зовнішньому електронному прошарку й по 13 електронному - в передостанньому. У атомів вольфраму число електронів в зовнішньому шарі збільшується до 2, а передостанньому зменшується до 12. Елементи, в атомах яких заповнюється електронами d- подуровень шару, сусіднього з зовнішнім шаром, називаються d- елементами. Такими є хром, молібден і вольфрам.

Отже, зовнішнє шар елементів побічної підгрупи (d- елементів) репрезентовано лише s- подуровнем й освіті хімічного зв'язку, крім 1-2 електронів від цього подуровня, бере участь певна кількість електронів з d- подуровня передостаннього шару. Ці розбіжності позначаються хімічних властивості d- елементів. Насамперед, це – метали. Їх специфічні властивості пов'язані з гаком числом зовнішніх електронів в атомах. При певних умов, наприклад, у водних розчинах кислот, 2 чи 3 електрона повністю переходять решти атомам, і атоми металу перетворюються відповідно двох- чи трехзарядовые гидратированные катиони. Здатність атомів металів частково чи цілком зміщувати свої електрони решти атомам зумовлює освіту міцних сполук з неметаллами, витіснення водню з кислот, основний характер оксидів і гидроксидов тощо.

Отже, число і соціальне становище електронів на зовнішніх рівнях атома – одне з найважливіших ознак хімічної природи. Проте хімічна індивідуальність окремих елементів – їх металева і неметалічна активність – визначається як зовнішніми електронними структурами атомів, а й будовою їх атомів загалом: зарядом ядра, кількістю і станом електронів окремими шарах, радіусами атомів.

Количественная характеристика хімічних властивостей елементів визначається будовою зовнішнього електронного шару, до складу якої можуть входити електрони одного шару різних підрівнів чи часом і суміжних підрівнів двох сусідніх верств (наприклад, у елементів побічних підгруп).

У атомі кисню два не спарених р- електрона з чотирьох, і для освіти двох електронних пар при взаємодії з тим чи іншим атомом непотрібен енергії порушення (a). Осередки відповідає певним станам (орбиталям) електронів кожному подуровнем; подуровни характеризуються різною формою електронних хмар. Электроны на схемою показані стрілками. В усіх життєвих з'єднаннях для кисню типова ступінь окислення –2, виняток становлять лише O+2F2 і O+4O2 (озон).

У аналогів кисню (сірка, селен, телур і полоній) становище зовсім інше. Наприклад, в зовнішньому електронному шарі атома сірки також містяться 6 електронів, та на відміну від кисню там то, можливо 18, тобто. є вакантні місця (б). Отже, щоб сірка вступив у реакцію, в з'єднаннях ступінь окислення +4 чи +6, потрібно невеличке порушення атома, т.к. електрони переводяться на d- подуровень тієї самої енергетичного шару, що, безсумнівно вимагає певних витрат енергії (у і р).    

І це пояснення можна застосувати до селен, телуру, полонію і металам підгрупи хрому. Ці елементи можуть виявляти різну ступінь окислення: від —2 до +6.

Таблиця 2

Можливі ступеня окислення атомів елементів VI групи

Елемент Ступінь окислення Елемент Ступінь окислення
Кисень -2, 0, +2, +4 Хром 0,+2, +3,+4,+5,+6
Сірка -2, 0, +2, +4, +6 Молибден 0, +1, +2, +3, +4,
Селен -2, 0, +2, +4. +6 +5, +6
Теллур -2, 0, +2, +4, +6 Вольфрам 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
Полоний -2, 0, +2, +4, +6 +5, +6

 

У таблиці 2 наведено ступеня окислення атомів елементів VI групи.

У елементів головною підгрупи є широкі кордону зміни ступеня окислення: від гранично можливої негативною -2 до гранично позитивної, відповідає номера групи.

При переході від кисню до телуру і зажадав від хрому до вольфрамові температури плавлення і кипіння зростають. Найменші температури кипіння і плавлення має кисень, оскільки поляризуемость молекули його невелика. Цим самим можна пояснити і погану розчинність кисню у питній воді: 5 обсягів О2 обсягом Н2О при 0°С.

Найбільш тугоплавким і высококипящим серед усіх металів є вольфрам. Температура кипіння її майже 6000°С, як у поверхні Сонця. Плавится вольфрам при 3380°С. Під час такої температурі більшість металів перетворюється на пар.

Високі температури плавлення металів VI групи пояснюються тим, що вони велика електронна щільність, т. е. велика кількість вільних електронів в одиниці обсягу. Як відомо, металева зв'язок обумовлена взаємодією вільних електронів з ион-атомами. У металів VI групи число вільних електронів сягає шести за кожен ион-атом, тому які й тугоплавки.

Докладніше я розповім про кисні.    

III. Історія відкриття кисню.

Відкриття кисню ознаменувало початок сучасного періоду розвитку хімії. З давнину відомо, що з горіння необхідне повітря, проте сотні років процес горіння залишався незрозумілим. Кисень відкрили майже одночасно два видатні хіміки другої половини XVIII в. — швед Карл Шееле і англієць Джозеф Прістлі. Першим дістав кисень До. Шееле, але «Про повітрі й садити вогні», у якій було описаний його, з'явилася пізніше, ніж повідомлення Д. Прістлі.

K. Шееле і Д. Прістлі відкрили новий елемент, але з сприйняли це роль процесах горіння й дихання. Не варто днів своїх вони залишались захисниками теорії флогістону: горіння трактувалася розпад пального тіла із флогістону, у якому кожне пальне речовина перетворюватися на негорючее:

 цинк = флогістон + окалина цинку

(пальне) (негорючее)

Звідси метали, сірка та інші прості речовини вважалися складними і, навпаки, складні речовини — простими (вапно, кислоти тощо. буд.).

Необхідність повітря для горіння прибічники флогистонной теорії пояснювали тим, що флогістон непросто зникає при горінні, а сполучається з повітрям чи будь-якою, його частиною. Якщо повітря немає, то горіння припиняється, оскільки флогистону ні з чим з'єднуватися.

Ф. Енгельс про відкриття До. Шееле і Д. Прістлі писав: обидва «де вони знали, щоб опинився в них же в руках... Елемент, якому судилося повалити все флогистонные погляди і революціонізувати хімію, пропадав в руках цілком безплідно». Далі Ф. Енгельс писав, що відкриття кисню належить Лавуазьє, оскільки До. Шееле і Д. Прістлі навіть здогадувалися, що вони описують.

Звільнення хімії від теорії флогістону в результаті запровадження хімію точних методів дослідження, початок яким було покладено працями М. У. Ломоносова. У 1745—1748 рр. М. У. Ломоносов експериментально довів, що горіння — це реакція сполуки речовин із часточками повітря.

Упродовж десяти років (1771—1781) було витрачено французьким хіміком Антуаном Лавуазьє на підтвердження справедливості теорії горіння як хімічного взаємодії різних речовин з киснем. Приступаючи до вивчення явищ горіння і «випалювання» металів, він писав: «Я припускаю повторити все зроблене попередниками, приймаючи різноманітні запобіжники, щоб об'єднати вже відоме про пов'язаному чи освобождающемся повітрі коїться з іншими фактами і вдихнути нове теорію. Роботи згаданих авторів, якщо їх необхідно розглядати з цим погляду, дають мені окремі ланки ланцюга... Але потрібно зробити дуже багато досліди, щоб одержати повну послідовність». Відповідні досліди, розпочаті жовтні 1772 р., було поставлено А. Лавуазьє суворо кількісно, з ретельним зважуванням вихідних і кінцевих продуктів реакцій. Він нагрівав ртуть в запаяній реторті і спостерігав зменшення обсягів повітря на ній, освіту червоних лусочок «ртутній окалини». У другій реторті він розклав одержаний прибуток у попередньому досвіді «ртутну окалину», отримав ртуть та її невеличкої обсяг того газу, який Д. Прістлі назвав «дефлогистированным повітрям», і дійшов висновку: скільки витрачається повітря для перетворення ртуті в окалину, стільки й виділяється його знову при розкладанні окалини.

Залишок повітря на реторті, який брав участь у реакції, почали називати азотом, що означає неживий (у перекладі грецьк. «а» — заперечення, «зої» — життя). Газ, створений у результаті розкладання «ртутній окалини», виявляв протилежні азоту властивості — підтримував дихання і він горіння. Тому А. Лавуазьє назвав би «життєвий». Пізніше цю назву він замінив латинським словом «оксигенум», запозиченим з грецької мови, де слово «оксюс» означає кислий, а «геннао» — народжую, справляю (що породжує кислоту). Російською мову назва елемента переведено буквально — «кисень».

Отже, в 1777 р. було з'ясовано сутність горіння. І потреба у флогистоне—«огненной матерії» — відпала. Киснева теорія горіння прийшла змінюють флогистонной.

IV. Біологічна роль кисню.

Кисень — найпоширеніший Землі елемент, йому (у різних сполук, переважно силікатів), припадає близько 47,4% маси твердої земної кори. Морські і прісні води містять величезну кількість зв'язаного кисню — 88,8%

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Гербарий
    Про видах гербаріїв й засоби їх збирання.
  • Реферат на тему: Оксид азота(II): нові можливості давно відомої молекули
    Розглядаються питання хімії і практичних додатків оксиду азота(II). Обговорюються різні аспекти
  • Реферат на тему: Моющие кошти
    Походження і розпочинається історія розвитку промышленнности мийних засобів.
  • Реферат на тему: Волосся і нігті
    На погляд, волосся і нігті ростуть ми більше для краси, ніж на користь, але міцні нігті дозволяли
  • Реферат на тему: Водоросли
    Популярне опис виду та властивостей.

Навігація