Хүчилтөрөгч нь Хүчилтөрөгчийн томьёо. хүчилтөрөгчийн молекул

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 05:36

Дэлхий дээрх бүх бодисуудын дотроос амьдралыг тэтгэгч хүчилтөрөгчийн хий онцгой байр эзэлдэг. Түүний оршихуй нь манай гарагийг бусад бүх хүмүүсийн дунд онцгой, онцгой болгодог. Энэ бодисын ачаар дэлхий дээр маш олон сайхан амьтад амьдардаг: ургамал, амьтан, хүмүүс. Хүчилтөрөгч бол юугаар ч орлуулшгүй, өвөрмөц, онцгой чухал нэгдэл юм. Тиймээс бид энэ нь юу вэ, ямар шинж чанартай болохыг олж мэдэхийг хичээх болно.

Химийн элемент хүчилтөрөгч: шинж чанар

Эхлээд энэ элементийн үечилсэн систем дэх байршлыг тодорхойлъё. Үүнийг хэд хэдэн алхамаар хийж болно.

1. Эхлэх дугаар - 8.
2. Атомын масс - 15, 99903.
3. Системийн хоёр дахь үеийн үндсэн дэд бүлгийн зургаа дахь бүлэгт байрладаг.
4. Цөмийн цэнэг - +8, протоны тоо - 8, электрон - 8, нейтрон - 8. Ийнхүү хоёр дахин их шидэт тоог гаргаж, үндсэн изотоп хэлбэрийн тогтвортой байдал ажиглагдаж байна ¹⁶ О.
5. Элементийн латин нэр нь хүчилтөрөгч юм. Орос хэл - хүчилтөрөгч, энэ нэр нь хэллэгээс үүссэн"хүчил үйлдвэрлэгч". Заримдаа хүчилтөрөгч гэж нэрлэгддэг ижил утгатай үг байдаг.

Молекулын тогтвортой байдал, илрэх физик, химийн шинж чанарыг тайлбарладаг тул атомын электрон бүтцийн шинжилгээнд онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй.

Молекулын бүтэц

Атомын электрон тохиргоог 1s²2s²2p^{4 томъёогоор илэрхийлнэ.. Энэ бичлэгээс харахад энергийн түвшин дуусч, хүсэн хүлээсэн октет үүсэхээс өмнө хүчилтөрөгч хоёр электрон дутагдалтай байгаа нь илт харагдаж байна. Энэ нь дараах шинж чанаруудыг тайлбарлаж байна:}

• хоёр атомт хүчилтөрөгчийн молекул;
• элементийн исэлдэлтийн төлөв үргэлж -2 байна (хэт исэл ба фторын ислийг эс тооцвол -1 ба +2 болж өөрчлөгддөг);
• хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодис;
• хэвийн нөхцөлд ч амархан хариу үйлдэл үзүүлдэг;
• тэсрэх бодис үүсгэх чадвартай.

Одоо бүтцийн асуудлыг авч үзье. Хүчилтөрөгчийн молекул хэрхэн үүсдэг вэ? Нэгдүгээрт, үүсэх механизм нь ковалентын туйлшралгүй, өөрөөр хэлбэл атом бүрийн электроныг нийгэмшүүлэхтэй холбоотой юм. Тиймээс бонд нь ковалент туйлшралгүй байдаг. Түүгээр ч зогсохгүй атом бүр гаднах түвшинд хоёр хосгүй электронтой байдаг тул энэ нь давхар юм. Хүчилтөрөгч ямар харагддагийг дүрслэх нь маш энгийн. Томъёо нь: O₂ эсвэл O=O.

Ийм холбоо байгаа тул молекул маш тогтвортой байдаг. Түүнтэй холбоотой олон урвал нь тусгай нөхцөл шаарддаг: даралт ихсэх, халаах, катализатор ашиглах.

Химийн элемент шигХүчилтөрөгч нь байгальд гурван тогтвортой изотоптой атом юм. Тэдний массын тоо нь 16, 17, 18-тай тэнцүү байна. Гэхдээ ¹⁶О 99.759%, бусад нь 0.5% -иас бага тул хувь нь маш өөр байна. Тиймээс хамгийн түгээмэл бөгөөд тогтвортой изотоп бол массын тоо нь 16 юм.

Энгийн бодис хүчилтөрөгч

Хэрэв бид энэ элементийг энгийн нэгдэл гэж ярих юм бол ердийн нөхцөлд нэгтгэх төлөвийг нэн даруй тодорхойлох хэрэгтэй. Хүчилтөрөгч нь амт, өнгө, үнэргүй хий юм. Хоёр атомт молекул нь манай гараг дээр устөрөгч болон язгуур хийн гелийн дараа ордог хамгийн элбэг бодис юм.

Энэ бодисыг нэгтгэх бусад төлөвүүд байдаг. Тэгэхээр -183⁰С сөрөг температурт хүчилтөрөгч өтгөрч, үзэсгэлэнтэй цэнхэр шингэн болж хувирдаг. Хэрэв та -200⁰С-ийн босгыг давсан бол шингэн нь моноклин зүү хэлбэртэй тод цэнхэр талст болж ургах болно.

Хүчилтөрөгчийн хатуу төлөвт нийт гурван үндсэн төрөл байдаг.

1. Альфа хэлбэр (α-O₂). 200-аас доош ⁰C.
2. Бета хэлбэр (β-O₂). Температурын хүрээ -200-400⁰С.
3. Гамма хэлбэр (γ-O₂). -400-аас -500⁰C.

хүртэлх интервал

Хүчилтөрөгч нь хамгийн чухал бөгөөд чухал хийнүүдийн нэг юм. Зөвхөн дэлхий дээрх амьд биетүүдийн амьдралд төдийгүй ерөнхийдөө байгальд зориулагдсан. Байгалийн ашигт малтмал, нэгдлүүдийг нэрлэх нь хэцүү байдагзүйл.

Нээлтийн түүх

Агаарт шаталтын процессыг дэмждэг ямар нэгэн хий агуулагддаг тухай анх дурдсан нь 8-р зуунд гарч ирсэн. Гэхдээ тэр үед үүнийг судалж, оршин байгааг нотлох, нээх техникийн боломж байгаагүй. Бараг мянган жилийн дараа буюу XVIII зуунд энэ нь хэд хэдэн эрдэмтдийн ажлын ачаар хийгдсэн юм.

1. 1771 Карл Шееле туршилтаар агаарын найрлагыг тогтоож, үндсэн хоёр хий нь хүчилтөрөгч ба азот болохыг олж мэдсэн.
2. Пьер Байен мөнгөн ус болон түүний ислийг задлах туршилт хийж, үр дүнг албан ёсоор бүртгэж байна.
3. 1773 Scheele хүчилтөрөгчийн элементийг албан ёсоор нээсэн боловч түүнийг цэвэр хэлбэрээр нь авдаггүй.
4. 1774 Пристли Шеелегээс үл хамааран өөртэй нь адилхан нээлт хийж, мөнгөн усны ислийг задлах замаар цэвэр хүчилтөрөгч олж авдаг.
5. 1775 Антуан Лавуазье энэ элементийг нэрлэж, олон зуун жилийн турш оршин тогтнож ирсэн шаталтын онолыг бий болгосон.
6. 1898 Томпсон агаар мандалд их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарснаас болж агаар дахь хүчилтөрөгч шавхагдаж магадгүй гэж нийгэмд ойлгуулсан.
7. Тэр онд Тимирязев эсрэгээр нь нотолж, манай гаригийн ногоон ургамлууд хүчилтөрөгчийн нийлүүлэгч гэж тайлбарлав.

Тиймээс хүчилтөрөгч гэж юу болох, амьдралд ямар чухал, ач холбогдолтой хий болох нь тодорхой болсон. Үүний дараагаар тухайн бодисын бүх физик, химийн шинж чанарыг судалж, гаргаж авах аргуудыг авч үзэж, ус, дэлхийн царцдас, агаар мандал болон манай гаригийн бусад газруудын ойролцоо агууламжийг тооцоолсон.

Физик шинж чанар

Хариулж буй нэгдлийг тодорхойлж чадах үндсэн физик үзүүлэлтүүдийг өгье.

1. Хүчилтөрөгч нь ердийн нөхцөлд хий бөгөөд агаарын салшгүй хэсэг (21%). Энэ нь өнгө, амт, үнэргүй. Агаараас хөнгөн, усанд муу уусдаг.
2. Нүүрс болон металлын нунтагт идэвхтэй шингэдэг, органик бодист уусдаг.
3. Буцлах цэг нь -183⁰C.
4. Хайлах -218, 35⁰C.
5. Нягт 0.0014г/см³.
6. Болор тор нь молекул юм.

Хүчилтөрөгч нь шингэн төлөвт парамагнит юм.

Химийн шинж чанар

Энэ хий хэр идэвхтэй байдаг, бусад бодисуудтай харьцахдаа хэрхэн ажилладаг талаар хими дэлгэрэнгүй өгүүлдэг. Хүчилтөрөгч нь хэд хэдэн исэлдэлтийн төлөвийг харуулах чадвартай боловч хамгийн түгээмэл нь -2 бөгөөд энэ нь тогтмол гэж тооцогддог. Үүнээс гадна дараах утгатай нэгдлүүд байдаг:

• -1;
• -0, 5;
• -1/3;
• +0, 5;
• +1;
• +2.

Санал асуулгын цахилгаан сөрөг байдлын утга нь 3.44 тул химийн идэвхжил нь электронтой холбоотой өндөр хамааралтайгаар тайлбарлагдана. Зөвхөн фтор (4) илүү өндөр байдаг. Тиймээс хүчилтөрөгч нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Үүний зэрэгцээ, илүү хүчтэй исэлдүүлэгч бодисуудтай урвалд ороход энэ нь эерэг исэлдэлтийн төлөвийг харуулсан бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, фторын исэлд O⁺² F₂^-.

Хүчилтөрөгч агуулсан асар олон тооны нэгдлүүд байдаг. Эдгээр нь:

зэрэг бодисуудын ангилал юм.

• оксид;
• хэт исэл;
• озонидууд;
• супероксид;
• хүчил;
• үндэслэл;
• давс;
• органик молекулууд.

Хүчилтөрөгч нь үнэт металл, гели, неон, аргон, галогенээс бусад бүх элементүүдтэй хэвийн нөхцөлд урвалд орох чадвартай. Энэ нь ямар ч нөхцөлд идэвхгүй хийтэй харьцдаггүй.

Салбараас авсан

Агаар ба усан дахь хүчилтөрөгчийн агууламж маш өндөр (21 ба 88% тус тус) тул түүнийг нийлэгжүүлэх үйлдвэрлэлийн гол арга нь шингэн агаарыг фракц нэрэх, усны электролиз юм.

Эхний аргыг ялангуяа ихэвчлэн ашигладаг. Эцсийн эцэст, энэ хий агаараас их хэмжээгээр ялгарч болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь бүрэн цэвэр биш байх болно. Хэрэв өндөр чанартай бүтээгдэхүүн шаардлагатай бол электролизийн процессыг ашигладаг. Үүний түүхий эд нь ус эсвэл шүлт юм. Уусмалын цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд натри эсвэл калийн гидроксидыг ашигладаг. Ерөнхийдөө процессын мөн чанар нь ус задрах хүртэл буурдаг.

Лабораторийн олж авах

Лабораторийн аргуудын дотроос дулааны боловсруулалтын аргыг өргөн ашигладаг:

• хэт исэл;
• хүчилтөрөгч агуулсан хүчлүүдийн давс.

Өндөр температурт тэдгээр нь задарч хүчилтөрөгчийн хий ялгаруулдаг. Үйл явцыг хамгийн олон удаа хурдасгахманганы (IV) исэл. Тэд усыг нүүлгэн шилжүүлэх замаар хүчилтөрөгч цуглуулдаг бөгөөд тэд үүнийг галд автсан хэлтэрхийгээр олдог. Таны мэдэж байгаагаар хүчилтөрөгчийн уур амьсгалд дөл маш тод дүрэлздэг.

Сургуулийн химийн хичээлд хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх өөр нэг бодис бол устөрөгчийн хэт исэл юм. Катализаторын нөлөөн дор 3% -ийн уусмал хүртэл цэвэр хий ялгарснаар шууд задардаг. Үүнийг зөвхөн цуглуулах хэрэгтэй. Катализатор нь адилхан - манганы исэл MnO₂.

Хамгийн их хэрэглэдэг давсны дунд:

• Бертолегийн давс буюу калийн хлорат;
• калийн перманганат эсвэл калийн перманганат.

Үйл явцыг тайлбарлахын тулд та тэгшитгэл өгч болно. Лабораторийн болон судалгааны хэрэгцээнд хангалттай хэмжээний хүчилтөрөгч ялгардаг:

2KClO₃=2KCl + 3O₂↑.

Хүчилтөрөгчийн аллотропик өөрчлөлт

Хүчилтөрөгч нь нэг аллотроп өөрчлөлттэй байдаг. Энэ нэгдлийн томъёо нь O₃ бөгөөд үүнийг озон гэж нэрлэдэг. Энэ бол байгалийн нөхцөлд хэт ягаан туяанд өртөх, агаар дахь хүчилтөрөгч дээр аянга буух үед үүсдэг хий юм. O₂-ээс ялгаатай нь озон нь аянга цахилгаантай борооны дараа агаарт мэдрэгддэг сайхан шинэхэн үнэртэй.

Хүчилтөрөгч болон озоны ялгаа нь зөвхөн молекул дахь атомын тооноос гадна болор торны бүтцэд оршдог. Химийн хувьд озон нь илүү хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм.

Хүчилтөрөгч нь агаарын бүрэлдэхүүн хэсэг

Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн тархалт маш өргөн. Хүчилтөрөгч нь:

-д тохиолддог

• чулуу ба эрдэс;
• давс, цэнгэг ус;
• газар;
• ургамал болон амьтны организм;
• агаар, түүний дотор агаар мандлын дээд давхарга.

Дэлхийн бүх бүрхүүлийг литосфер, гидросфер, агаар мандал, шим мандал эзэлдэг нь ойлгомжтой. Ялангуяа агаарын найрлага дахь түүний агууламж чухал ач холбогдолтой юм. Эцсийн эцэст яг энэ хүчин зүйл нь манай гараг дээр амьд биет, тэр дундаа хүн оршин тогтнох боломжийг олгодог.

Бидний амьсгалж буй агаарын найрлага нь маш олон янз байдаг. Энэ нь тогтмол бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон хувьсагчдыг агуулдаг. Үл өөрчлөгддөг, үргэлж байдаг нь:

• нүүрстөрөгчийн давхар исэл;
• хүчилтөрөгч;
• азот;
• сайн хий.

Хувьсагчдад усны уур, тоосны тоосонцор, гадны хий (яндан, шаталтын бүтээгдэхүүн, ялзрах болон бусад), ургамлын цэцгийн тоос, бактери, мөөгөнцөр болон бусад зүйлс орно.

Байгаль дахь хүчилтөрөгчийн ач холбогдол

Байгальд хүчилтөрөгч хэр их байгаа нь маш чухал. Эцсийн эцэст энэ хийн ул мөр нь томоохон гаригуудын (Бархасбадь, Санчир) зарим дагуулаас олдсон нь мэдэгдэж байгаа боловч тэнд тодорхой амьдрал байхгүй байна. Манай Дэлхийд хангалттай хэмжээгээр агуулагддаг бөгөөд энэ нь устай хослуулан бүх амьд организм оршин тогтнох боломжийг олгодог.

Хүчилтөрөгч амьсгалын үйл ажиллагаанд идэвхтэй оролцохоос гадна тоо томшгүй олон исэлдэлтийн урвал явуулдаг ба үүний үр дүнд насан туршдаа энерги ялгардаг.

Байгаль дахь энэхүү өвөрмөц хийн гол нийлүүлэгчид нь ногоон ургамал болон заримбактерийн төрлүүд. Тэдний ачаар хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн тогтмол тэнцвэрийг хадгалж байдаг. Үүнээс гадна озон нь дэлхийг бүхэлд нь хамгаалах хамгаалалтын бамбай үүсгэдэг бөгөөд энэ нь их хэмжээний хор хөнөөлтэй хэт ягаан туяа нэвтрүүлэхийг зөвшөөрдөггүй.

Зөвхөн зарим төрлийн агааргүй организм (бактер, мөөгөнцөр) хүчилтөрөгчийн уур амьсгалаас гадуур амьдрах чадвартай. Гэсэн хэдий ч тэдний тоо үнэхээр хэрэгтэй хүмүүсээс хамаагүй цөөн байна.

Үйлдвэрт хүчилтөрөгч ба озоны хэрэглээ

Хүчилтөрөгчийн аллотропын үйлдвэрлэлд үндсэн хэрэглээ нь дараах байдалтай байна.

1. Металлурги (металлыг гагнах, зүсэх зориулалттай).
2. Анагаах ухаан.
3. Хөдөө аж ахуй.
4. Пуужингийн түлш.
5. Тэсрэх бодис зэрэг олон химийн нэгдлүүдийн нийлэгжилт.
6. Усыг цэвэршүүлэх, халдваргүйжүүлэх.

Энэ агуу хий оролцдоггүй ядаж нэг процессыг нэрлэхэд хэцүү, өвөрмөц бодис болох хүчилтөрөгч.