Бид бүгд азот, хүчилтөрөгчийн молекулуудаас бүрдэх агаараар амьсгалдаг. Тиймээс хүчилтөрөгч нь хамгийн чухал химийн элементүүдийн нэг юм. Үүнээс гадна түүний молекулууд нь өдөр тутмын амьдралд хэрэглэгддэг асар олон төрлийн химийн нэгдлүүдэд байдаг. Энэ элементийн бүх шинж чанарыг тодорхойлоход зуун хуудас хангалттай биш тул бид түүхийн үндсэн баримтууд, түүнчлэн элементийн үндсэн шинж чанарууд - хүчилтөрөгчийн валент ба исэлдэлтийн төлөв, хувийн жин, хэрэглээ, үндсэн физик шинж чанарууд.
Химийн элемент нээсэн түүх
"Хүчилтөрөгч" химийн элементийг нээсэн албан ёсны огноо нь 1774 оны 8-р сарын 1. Яг энэ өдөр Британийн химич Ж. Престли герметик битүүмжилсэн саванд мөнгөн усны ислийг задлах туршилтаа хийж дуусгажээ. Туршилтын төгсгөлд эрдэмтэн шаталтыг дэмждэг хий хүлээн авсан. Гэсэн хэдий ч энэ нээлтийг эрдэмтэд өөрсдөө ч анзаарсангүй. Ноён Пристли шинэ элемент биш, харин тусгаарлаж чадсан гэж бодсонагаарын бүрдэл хэсэг. Жозеф Пристли үр дүнгээ Францын нэрт эрдэмтэн, химич Антуан Лавуазьетэй хуваалцсан бөгөөд тэрээр англи хүний хийж чадахгүй зүйлийг ойлгож чадсан юм. 1775 онд Лавуазье үүссэн "агаарын бүрдэл хэсэг" нь үнэн хэрэгтээ бие даасан химийн элемент болохыг тогтоож чадсан бөгөөд тэрээр үүнийг хүчилтөрөгч гэж нэрлэсэн бөгөөд энэ нь грекээр "хүчил үүсгэх" гэсэн утгатай юм. Дараа нь Лавуазье хүчилтөрөгч нь бүх хүчилд байдаг гэж үздэг. Дараа нь хүчилтөрөгчийн атом агуулаагүй хүчлүүдийн томъёог гаргаж авсан боловч нэр нь гацсан.
Хүчилтөрөгч - молекулын бүтцийн онцлог
Энэ химийн элемент нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Химийн томъёо нь O2. Химичид энгийн хоёр атомт хүчилтөрөгчийг "агаар мандлын хүчилтөрөгч" эсвэл "дихүчилтөрөгч" гэж нэрлэдэг.
Бодисын молекул нь хүчилтөрөгчийн хоёр атомаас тогтдог. Мөн гурван атомаас бүрдсэн молекул байдаг - O3. Энэ бодисыг озон гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ тухай дэлгэрэнгүй мэдээллийг доор бичих болно. Хоёр атом бүхий молекул нь ковалент холбоо үүсгэх чадвартай хосгүй хоёр электронтой тул хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -2 байна. Хүчилтөрөгчийн молекулыг атом болгон задлах (диссоциаци) үед ялгарах энерги нь 493.57 кЖ / моль юм. Энэ бол маш том үнэ цэнэ.
Хүчилтөрөгчийн валент ба исэлдэлтийн төлөв
Химийн элементийн валентийн дор тэдгээр нь тодорхой тооны атомыг өөртөө нэгтгэх чадварыг илэрхийлдэг.өөр нэг химийн элемент. Хүчилтөрөгчийн атомын валент нь хоёр байна. Хүчилтөрөгчийн молекулын валент нь мөн хоёртой тэнцүү байна, учир нь хоёр атом нь хоорондоо холбогдож, өөр нэгдлийн нэг атомыг бүтэцдээ хавсаргах, өөрөөр хэлбэл түүнтэй ковалент холбоо үүсгэх чадвартай байдаг. Жишээлбэл, H2O нь нэг хүчилтөрөгч ба хоёр устөрөгчийн атомын хооронд ковалент холбоо үүссэний үр дүнд усны молекул үүссэн.
Хүчилтөрөгч нь мэдэгдэж байгаа олон химийн нэгдлүүдэд агуулагддаг. Химийн нэгдлүүдийн тусдаа төрөл байдаг - исэлүүд. Эдгээр нь бараг бүх химийн элементийг хүчилтөрөгчтэй хослуулан гаргаж авсан бодисууд юм. Исэлд агуулагдах хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -2 байна. Гэсэн хэдий ч зарим нэгдлүүдэд энэ үзүүлэлт өөр байж болно. Үүнийг доор дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.
Хүчилтөрөгчийн физик шинж чанар
Энгийн хоёр атомт хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Хэвийн төлөвт түүний нягт нь 1.42897 кг/м3 байна. 1 литр бодисын жин нь 1.5 граммаас арай бага, өөрөөр хэлбэл цэвэр хэлбэрээр хүчилтөрөгч агаараас хүнд байдаг. Халах үед молекул атомуудад хуваагдана.
Дундны температур -189.2 хүртэл буурахад оС хүчилтөрөгч нь хий хэлбэрээс шингэн болж бүтцээ өөрчилдөг. Энэ нь буцалгах газар юм. Температур нь -218, 35 оС хүртэл буурахад бүтэц нь шингэнээс талст хэлбэрт шилждэг. Энэ температурт хүчилтөрөгч хөхөвтөр талст хэлбэртэй байна.
Тасалгааны температурт хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг - нэг литрт нь 31 миллилитр хүчилтөрөгч байдаг. Бусад бодисуудтай уусах чадвар: 1 литр этанолд 220 мл, 1 литр ацетонд 231 мл.
Хүчилтөрөгчийн химийн шинж чанар
Хүчилтөрөгчийн химийн шинж чанарын талаар бүхэл бүтэн Талмуд бичиж болно. Хүчилтөрөгчийн хамгийн чухал шинж чанар бол исэлдэлт юм. Энэ бодис нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Хүчилтөрөгч нь үелэх системийн бараг бүх мэдэгдэж буй элементүүдтэй харилцан үйлчлэх чадвартай. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд өмнө дурьдсанчлан оксидууд үүсдэг. Бусад элементүүдтэй нэгдлүүд дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь үндсэндээ -2 байна. Ийм нэгдлүүдийн жишээ нь ус (H2O), нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2), кальцийн исэл, литийн исэл гэх мэт. Гэхдээ тэнд Энэ нь хэт исэл эсвэл хэт исэл гэж нэрлэгддэг тодорхой ангиллын исэл юм. Тэдний онцлог нь эдгээр нэгдлүүдэд "-О-О-" хэт ислийн бүлэг байдаг. Энэ бүлэг нь O2-ийн исэлдүүлэх шинж чанарыг бууруулдаг тул хэт исэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -1 байна.
Хүчилтөрөгч нь идэвхтэй шүлтлэг металлуудтай хослуулан хэт исэл эсвэл хэт исэл үүсгэдэг. Ийм формацийн жишээ нь:
- калийн хэт исэл (KO2);
- рубидийн хэт исэл (RbO2).
Тэдний онцлог нь хэт исэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -1/2.
Хамгийн идэвхтэй химийн элемент болох фтортой хослуулан фторыг авдаг. Тэдний тухайдоор тайлбарласан.
Нэгдэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн хамгийн өндөр төлөв
Хүчилтөрөгч ямар бодистой харилцан үйлчлэхээс хамаарч хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн долоон төлөв байдаг:
- -2 - исэл ба органик нэгдлүүдэд.
- -1 - хэт исэлд.
- -1/2 - хэт исэлд.
- -1/3 - органик бус озонидод (гурвалсан атомт хүчилтөрөгч - озоны хувьд үнэн).
- +1/2 - хүчилтөрөгчийн катионын давсанд.
- +1 – хүчилтөрөгчийн монофторид.
- +2 – хүчилтөрөгчийн дифторид дахь.
Таны харж байгаачлан хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн хамгийн дээд зэрэг нь исэл ба органик нэгдлүүдэд хүрдэг бөгөөд фторын хувьд эерэг зэрэгтэй байдаг. Бүх төрлийн харилцан үйлчлэлийг байгалийн жамаар хийх боломжгүй. Зарим нэгдлүүд үүсэхийн тулд тусгай нөхцөл шаарддаг, жишээлбэл: өндөр даралт, өндөр температур, байгальд бараг байдаггүй ховор нэгдлүүдэд өртөх. Хүчилтөрөгчийн бусад химийн элементүүдтэй үндсэн нэгдлүүдийг авч үзье: исэл, хэт исэл ба фтор.
Оксидыг хүчил-суурь шинж чанараар нь ангилах
Дөрвөн төрлийн исэл байдаг:
- үндсэн;
- хүчил;
- төвийг сахисан;
- амфотерик.
Эдгээр зүйлийн нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -2.
- Үндсэн исэл нь исэлдэлтийн түвшин багатай металлуудтай нэгдлүүд юм. Ихэвчлэн хүчилтэй урвалд ороход тохирох давс, усыг авдаг.
- Хүчиллэг исэл - исэлдэлтийн түвшин өндөртэй металл бус исэл. -д нэмэхэдус хүчил үүсгэдэг.
- Төвийг сахисан исэл нь хүчил ба суурьтай урвалд ордоггүй нэгдлүүд юм.
- Амфотерийн исэл нь цахилгаан сөрөг утгатай металуудтай нэгдлүүд юм. Тэд нөхцөл байдлаас шалтгаалан хүчиллэг болон үндсэн ислийн шинж чанарыг харуулдаг.
Хэт исэл, устөрөгчийн хэт исэл болон бусад нэгдлүүд дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв
Хэт исэл нь шүлтлэг металлтай хүчилтөрөгчийн нэгдэл юм. Эдгээр металуудыг хүчилтөрөгчөөр шатаах замаар олж авдаг. Органик нэгдлүүдийн хэт исэл нь маш тэсрэх чадвартай. Тэдгээрийг хүчилтөрөгчийн исэлд шингээх замаар олж авч болно. Хэт ислийн жишээ:
- устөрөгчийн хэт исэл (H2O2);
- барийн хэт исэл (BaO2);
- натрийн хэт исэл (Na2O2).
Бүгд нь хүчилтөрөгчийн бүлэг -O-O- агуулагддагаараа нэгддэг. Үүний үр дүнд хэт исэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -1 байна.
-O-O- бүлэгтэй хамгийн алдартай нэгдлүүдийн нэг бол устөрөгчийн хэт исэл юм. Хэвийн нөхцөлд энэ нэгдэл нь цайвар цэнхэр шингэн юм. Химийн шинж чанараараа устөрөгчийн хэт исэл нь сул хүчилтэй ойр байдаг. Нэгдэл дэх -O-O- холбоо нь тасалгааны температурт ч сул тогтвортой байдаг тул устөрөгчийн хэт ислийн уусмалыг ус, хүчилтөрөгч болгон задалж болно. Энэ нь илүү хүчтэй исэлдүүлэгч шинж чанартай харилцан үйлчлэхэд хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юмБууруулах бодис нь зөвхөн устөрөгчийн хэт ислийг агуулдаг. Бусад хэт ислийн нэгэн адил устөрөгчийн хэт исэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -1 байна.
Бусад төрлийн хэт исэл нь:
- хэт исэл (хүчилтөрөгч нь -1/2 исэлдэлттэй хэт исэл);
- органик бус озонидууд (бүтэцдээ озоны анион агуулсан хэт тогтворгүй нэгдлүүд);
- органик озонидууд (бүтэцдээ -O-O-O- холбоо бүхий нэгдлүүд).
Фторууд, OF2 дахь хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв
Фтор бол одоогоор мэдэгдэж байгаа хамгийн идэвхтэй элемент юм. Тиймээс хүчилтөрөгч нь фтортой урвалд ороход исэл биш, харин фторидууд үүсдэг. Энэ нэгдэлд хүчилтөрөгч биш, харин фтор нь исэлдүүлэгч бодис байдаг тул тэдгээрийг ингэж нэрлэсэн. Фторидыг байгалиас гаргаж авах боломжгүй. Тэдгээрийг зөвхөн фторыг KOH-ийн усан уусмалтай холбон гаргаж авах замаар нийлэгжүүлдэг. Хүчилтөрөгчийн фторидууд нь:
хуваагдана.
- хүчилтөрөгчийн дифторид (OF2);
- хүчилтөрөгчийн монофторид (O2F2).
Нэгдлүүд тус бүрийг нарийвчлан авч үзье. Бүтцийн хувьд хүчилтөрөгчийн дифторид нь тод тааламжгүй үнэртэй өнгөгүй хий юм. Хөргөхдөө шаргал өнгөтэй шингэн болж өтгөрдөг. Шингэн төлөвт устай сайн холилддоггүй ч агаар, фтор, озонтой сайн холилддог. Химийн шинж чанараараа бол хүчилтөрөгчийн дифторид нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. OF2 дахь хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь +1, өөрөөр хэлбэл энэ нэгдэлд фтор нь исэлдүүлэгч бодис, хүчилтөрөгч нь бууруулагч бодис юм. OF2 маш хортой, хордлогын хувьдцэвэр фторыг давж, фосгенд ойртоно. Хүчилтөрөгчийн дифторид нь тэсрэх аюултай биш тул энэ нэгдлийн гол хэрэглээ нь пуужингийн түлшний исэлдүүлэгч бодис юм.
Хүчилтөрөгчийн монофторид нь ихэвчлэн шаргал өнгөтэй хатуу бодис юм. Хайлах үед улаан шингэн үүснэ. Энэ нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд органик нэгдлүүдтэй харьцах үед тэсрэх аюултай. Энэ нэгдэлд хүчилтөрөгч нь +2-тэй тэнцүү исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг, өөрөөр хэлбэл энэ фторын нэгдэлд хүчилтөрөгч нь бууруулагч, фтор нь исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Озон ба түүний нэгдлүүд
Озон нь хүчилтөрөгчийн гурван атомыг хооронд нь холбосон молекул юм. Хэвийн төлөвт энэ нь цэнхэр хий юм. Хөргөхдөө индиготой ойрхон гүн цэнхэр шингэн үүснэ. Хатуу төлөвт энэ нь хар хөх өнгийн талстууд юм. Озон нь хүчтэй аадар борооны дараа агаарт мэдрэгдэх хурц үнэртэй.
Озон нь энгийн хүчилтөрөгчтэй адил маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Химийн шинж чанараараа энэ нь хүчтэй хүчилд ойртдог. Оксид өртөх үед озон нь хүчилтөрөгч ялгаруулж исэлдэлтийн төлөвийг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн түвшин буурдаг. Озоны химийн холбоо нь O2-тай адил хүчтэй байдаггүй тул хэвийн нөхцөлд ямар ч хүчин чармайлтгүйгээр дулааны энерги ялгарч хүчилтөрөгч болж задардаг. Озоны молекулд үзүүлэх нөлөөллийн температур нэмэгдэж, даралт буурах үед процессдулаан ялгарснаар хоёр атомт хүчилтөрөгч болж задрах нь хурдасдаг. Үүний зэрэгцээ, хэрэв сансарт озоны агууламж өндөр байвал энэ үйл явц нь дэлбэрэлт дагалдаж болзошгүй.
Озон нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд түүний оролцоотой бараг бүх процесст их хэмжээний O2 ялгардаг тул озон нь маш хортой бодис юм. Гэсэн хэдий ч агаар мандлын дээд давхаргад озоны давхарга нарны хэт ягаан туяаг тусгах үүрэг гүйцэтгэдэг.
Озоныг лабораторийн багаж хэрэгслээр органик болон органик бус озонидыг бий болгоход ашигладаг. Эдгээр нь бүтцийн хувьд маш тогтворгүй бодис тул байгалийн нөхцөлд тэдгээрийг бий болгох боломжгүй юм. Озонидыг зөвхөн бага температурт хадгална, учир нь энгийн температурт тэдгээр нь тэсрэх аюултай, хортой байдаг.
Хүчилтөрөгч ба түүний нэгдлүүдийг үйлдвэрт ашиглах
Эрдэмтэд хүчилтөрөгч бусад элементүүдтэй харилцан үйлчлэхэд ямар исэлдэлттэй байдгийг нэгэн цагт олж мэдсэн тул түүнийг болон түүний нэгдлүүдийг үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашиглаж байна. Ялангуяа 20-р зууны дунд үед турбоэкспандеруудыг зохион бүтээсний дараа - хүчилтөрөгчийн боломжит энергийг механик энерги болгон хувиргах чадвартай нэгжүүд.
Хүчилтөрөгч нь маш шатамхай бодис тул гал, дулааныг ашиглах шаардлагатай бүх үйлдвэрт ашигладаг. Металл хайчлах, гагнах үед дөлийн гагнуурын аппаратыг бэхжүүлэхийн тулд шахсан хүчилтөрөгчийн цилиндрийг ашигладаг. ӨргөнШахсан O2 нь тэсэлгээний зууханд өндөр температурыг хадгалахад ашиглагддаг гангийн үйлдвэрт хүчилтөрөгчийн хэрэглээ. Хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн дээд түвшин -2 байна. Энэ шинж чанарыг цаашдын шаталт, дулааны энерги ялгаруулах зорилгоор исэлдүүлэхэд идэвхтэй ашигладаг. Шингэн хүчилтөрөгч, озон болон их хэмжээний O2, агуулсан бусад нэгдлүүдийг пуужингийн түлшний исэлдүүлэгч болгон ашигладаг. Хүчилтөрөгчөөр исэлдсэн зарим органик нэгдлүүдийг тэсрэх бодис болгон ашигладаг.
Химийн үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг спирт, хүчил гэх мэт хүчиллэг нэгдлүүд дэх нүүрсустөрөгчийг исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Анагаах ухаанд уушгины өвчтэй өвчтөнүүдийг эмчлэх, биеийн амин чухал үйл ажиллагаа. Хөдөө аж ахуйд бага тунгаар цэвэр хүчилтөрөгчийг цөөрөмд загас үржүүлэх, үхрийн эзлэх хувийг нэмэгдүүлэх гэх мэтээр ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд үүнгүйгээр оршин тогтнох боломжгүй
Хүчилтөрөгч нь янз бүрийн нэгдлүүд болон элементүүдтэй урвалд ороход ямар исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг, ямар төрлийн хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд байдаг, ямар төрөл нь амь насанд аюултай, аль нь байдаггүй талаар дээр маш их бичсэн. Нэг зүйл ойлгомжгүй хэвээр байж магадгүй - бүх хоруу чанар, исэлдэлтийн өндөр түвшинтэй бол хүчилтөрөгч нь дэлхий дээрх амьдралгүйгээр амьдрах боломжгүй элементүүдийн нэг юм бэ? Манай гараг бол маш тэнцвэртэй организм юм. Энэ нь атмосферийн давхаргад агуулагдах бодисуудад яг тохирсон байдаг. Энэ нь мөчлөгт оролцдог бөгөөд энэ нь иймэрхүү харагддаг: хүн болон бусад бүх амьтад хүчилтөрөгч хэрэглэж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсгэдэг, ургамал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг дийлэнх хэмжээгээр хэрэглэж, хүчилтөрөгч үүсгэдэг. Дэлхий дээрх бүх зүйл хоорондоо холбоотой бөгөөд энэ гинжин хэлхээний нэг холбоос алдагдах нь бүхэл бүтэн хэлхээ тасрахад хүргэдэг. Бид үүнийг мартаж болохгүй бөгөөд зөвхөн бие даасан төлөөлөгчдийг бус дэлхий дээрх амьдралыг бүхэлд нь хамгаалах ёстой.
