Войти
Вода (H2O) является наиболее известным кислородным соединением степень окисления кислород равен -2 почти во всех известных соединениях кислорода . Степень окисления -1 встречается у некоторых соединений, таких как пероксиды. Соединения, содержащие кислород в других состояниях окисления, встречаются очень редко: - ⁄ 2(супероксиды ), - ⁄ 3(озониды ), 0 (элементарная, гипофтористая кислота ), + ⁄ 2(диоксигенил ), +1 (дифторид кислорода ) и +2 (дифторид кислорода ).
Кислород реакционноспособен и образует оксиды со всеми другими элементами, кроме благородных газов гелия, неона, аргона, и криптон.
Вода (H. 2O) представляет собой оксид из водорода и наиболее известное соединение кислорода. Его объемные свойства частично являются результатом взаимодействия составляющих его атомов, кислорода и водорода, с атомами соседних молекул воды. Атомы водорода ковалентно связаны с кислородом в молекуле воды, но также обладают дополнительным притяжением (около 23,3 кДж · моль на атом водорода) к соседнему атому кислорода в отдельной молекуле. Эти водородные связи между молекулами воды удерживают их примерно на 15% ближе, чем можно было бы ожидать в простой жидкости с помощью всего сил Ван-дер-Ваальса.
Оксидов, таких как оксид железа или ржавчина, Fe. 2O. 3, образуются при соединении кислорода с другими элементами Из-за своей электроотрицательности кислород образует химические связи почти со всеми другими элементами. свободные элементы при повышенных температурах с образованием соответствующих оксидов. Однако некоторые элементы, такие как железо, которое окисляется до оксида железа, или ржавчина, Fe. 2O. 3, легко окисляются при стандартных условиях для температуры и давления ( СТП). Поверхность металлов, таких как алюминий и титан, окисляется в присутствии воздуха и покрывается тонкой пленкой оксида, которая пассивирует металл и дополнительно замедляет коррозия. Так называемые благородные металлы, такие как золото и платина, сопротивляются прямому химическому соединению с кислородом, а такие вещества, как оксид золота (III) (Au. 2O. 3) должен формироваться непрямым путем.
Все щелочные металлы и щелочноземельные металлы все самопроизвольно реагируют с кислородом при воздействии сухого воздуха с образованием оксидов и образования гидроксидов в присутствии кислорода и воды. В результате ни один из этих элементов не встречается в природе как свободный металл. Цезий настолько реактивен с кислородом, что он используется в качестве геттера в вакуумных трубках. Хотя твердый магний медленно реагирует с кислородом в STP, он способен гореть на воздухе, создавая очень высокие температуры, а его металлический порошок может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом.
Кислород присутствует в атмосфере в виде соединений в следовых количествах в форме диоксида углерода (CO. 2) и оксидов азота (NO х). земная кора порода состоит в значительной части из оксидов кремния (кремнезема SiO. 2, обнаруженного в граните и песок ), алюминий (оксид алюминия Al. 2O. 3, в боксите и корунд ), железо (оксид железа (III) Fe. 2O. 3, в гематите и ржавчина ) и другие оксиды металлов.
Кварц - это обычный кристаллический минерал, состоящий из кремнезема или диоксида кремния (SiO. 2)Остальная часть земной коры также образована кислородными соединениями, что наиболее важно карбонат кальция (в известняке ) и силикаты (в полевых шпатах ). Водные растворимые силикаты в форме Na. 4SiO. 4, Na. 2SiO. 3и Na. 2Si. 2O. 5используются в качестве детергентов и адгезивов.
Пероксиды сохраняют часть кислорода исходная молекулярная структура ((OO). Белый или светло-желтый пероксид натрия (Na. 2O. 2) образуется, когда металлический так Дий сжигается в кислороде. Каждый атом кислорода в своем пероксидном ионе может иметь полный октет из 4 пар электронов. Супероксиды - это класс соединений, которые очень похоже на пероксиды, но только с одним неспаренным электроном на каждую пару атомов кислорода (O. 2). Эти соединения образуются при окислении щелочных металлов с большими ионными радиусами (K, Rb, Cs). Например, супероксид калия (KO. 2) представляет собой оранжево-желтое твердое вещество, образующееся, когда калий реагирует с кислородом.
Пероксид водорода (H. 2O. 2) можно получить, пропуская от 96% до 98% водорода и от 2 до 4% кислорода через электрический разряд. Более коммерчески жизнеспособным методом является обеспечение возможности автоокисления органического промежуточного продукта, 2-этилантрагидрохинона, растворенного в органическом растворителе, до окисления до H. 2O. 2и 2-этилантрахинона. Затем 2-этилантрахинон восстанавливается и возвращается обратно в процесс.
При растворении в воде многие оксиды металлов образуют щелочные растворы, тогда как многие оксиды неметаллов образуют кислые растворы. Например, оксид натрия в растворе образует сильное основание гидроксид натрия, а пентоксид фосфора в растворе образует фосфорную кислоту.
оксигенированную анионы, такие как хлораты (ClO. 3), перхлораты (ClO. 4), хроматы (CrO. 4), дихроматы (Cr. 2O. 7), перманганаты (MnO. 4) и нитраты (NO. 3) являются сильными окислителями. Кислород образует ионы гетерополикислот и полиоксометаллат с вольфрамом, молибденом и некоторыми другими переходными металлами, такими как фосфорновольфрамовая кислота (H. 3PW. 12O. 40) и октадекамолибдофосфорная кислота (H. 6P. 2Mo. 18O. 62).
Одним из неожиданных кислородных соединений является диоксигенилгексафтороплатинат, O. 2PtF. 6, обнаруженный при изучении свойств гексафторида платины (PtF. 6). Изменение цвета, когда это соединение подвергалось воздействию атмосферного воздуха, предполагало, что кислород окисляется (в свою очередь, сложность окисления кислорода привела к гипотезе о том, что ксенон мог быть окислен PtF. 6, что привело к открытию первого соединения ксенона гексафтороплатинат ксенона Xe. PtF. 6). Катионы кислорода образуются только в присутствии более сильных окислителей, чем кислород, что ограничивает их действие фтором и некоторыми соединениями фтора. Известны простые фториды кислорода.
Ацетон является важным сырьевым материалом в химической промышленности.. (кислород - красный, углерод - - черный, водород - белый) Среди наиболее важных классов органических соединений, содержащих кислород (где «R» - органическая группа): спирт (R-OH); простые эфиры (R-O-R); кетоны (R-CO-R); альдегиды (R-CO-H); карбоновые кислоты (R-COOH); сложные эфиры (R-COO-R); ангидриды кислот (R-CO-O-CO-R); амиды (R-C (O) -NR 2). Существует много важных органических растворителей, содержащих кислород, среди которых: ацетон, метанол, этанол, изопропанол, фуран, THF, диэтиловый эфир, диоксан, этилацетат, DMF, ДМСО, уксусная кислота, муравьиная кислота. Ацетон ((CH. 3). 2CO) и фенол (C. 6H. 5OH) используются в качестве питательных материалов при синтезе многих различных веществ. К другим важным органическим соединениям, содержащим кислород, относятся: глицерин, формальдегид, глутаральдегид, лимонная кислота, уксусный ангидрид, ацетамид и т.д. Эпоксиды представляют собой простые эфиры, в которых атом кислорода является частью кольца из трех атомов.
Кислород самопроизвольно реагирует со многими органическими соединениями при комнатной температуре или ниже в процессе, называемом автоокислением. Щелочные растворы пирогаллола, бензол-1,2,3-триола поглощают кислород из воздуха и используются для определения концентрации кислорода в атмосфере. Большинство органических соединений, содержащих кислород, не образуются под прямым действием кислорода. Органические соединения, важные для промышленности и торговли, получают путем прямого окисления прекурсора, включая:
Кислород составляет более 40% от молекулярной массы ATP молекула Этот элемент содержится почти во всех биомолекулах, которые важны для жизни или генерируются ею. Лишь некоторые распространенные сложные биомолекулы, такие как сквален и каротины, не содержат кислорода. Из органических соединений, имеющих биологическое значение, углеводы содержат наибольшую массовую долю кислорода (около 50%). Все жиры, жирные кислоты, аминокислоты и белки содержат кислород (из-за присутствия карбонила группы в этих кислотах и их сложноэфирные остатки). Более того, семь аминокислот, которые включены в белки, также имеют кислород, включенный в их боковые цепи. Кислород также присутствует в фосфатных (PO 4) группах в биологически важных молекулах, несущих энергию АТФ и ADP, в основной цепи и пурины (кроме аденина ) и пиримидины из РНК и ДНК, а также в костях как фосфат кальция и гидроксилапатит.
