ردود الفعل مع إطلاق كبير للأكسجين. الأكسجين وإنتاجه

سنقوي أنبوب اختبار الزجاج المقاوم للحرارة على حامل ثلاثي القوائم ونضيف إليه 5 جم من نترات البوتاسيوم (نترات البوتاسيوم KNO 3 أو نترات الصوديوم NaNO 3). دعونا نضع كوبًا من مادة مقاومة للصهر مملوءة بالرمل تحت أنبوب الاختبار ، حيث أنه في هذه التجربة غالبًا ما يذوب الزجاج وتتدفق كتلة ساخنة إلى الخارج. لذلك ، عند التسخين ، سنبقي الموقد على الجانب. عندما نقوم بتسخين الملح الصخري بقوة ، فإنه سوف يذوب وسيتم إطلاق الأكسجين منه (سنكتشف ذلك بمساعدة شعلة مشتعلة - سوف تشتعل في أنبوب اختبار). في هذه الحالة ، ستتحول نترات البوتاسيوم إلى نتريت KNO2. ثم ، باستخدام ملقط بوتقة أو ملاقط ، نرمي قطعة من الكبريت المقطوع في المصهور (لا تضع وجهك على أنبوب الاختبار أبدًا).

سوف يشتعل الكبريت ويحترق مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. يجب إجراء التجربة بنوافذ مفتوحة (بسبب أكاسيد الكبريت الناتجة). سيتم حفظ نتريت الصوديوم الناتج للتجارب اللاحقة.

تتم العملية على النحو التالي (من خلال التسخين):

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

يمكنك الحصول على الأكسجين بطرق أخرى.

برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 (ملح البوتاسيوم لحمض المنغنيز) يعطي الأكسجين عند تسخينه ويتحول إلى أكسيد المنغنيز (IV):

4KMnO 4 → 4Mn 2 + 2K 2 O + 3O 2

أو 4KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 + O 2

من 10 جرام من برمنجنات البوتاسيوم ، يمكنك الحصول على حوالي لتر من الأكسجين ، لذا فإن جرامين يكفي لملء خمسة أنابيب اختبار بالحجم الطبيعي بالأكسجين. يمكن شراء برمنجنات البوتاسيوم من أي صيدلية إذا لم تكن متوفرة في مجموعة الإسعافات الأولية المنزلية.

نقوم بتسخين كمية معينة من برمنجنات البوتاسيوم في أنبوب اختبار مقاوم للصهر ونلتقط الأكسجين المنطلق في أنابيب الاختبار باستخدام حمام هوائي. تتشقق البلورات وتتلف ، وغالبًا ما يتم حبس كمية معينة من البرمنجنات المغبرة مع الغاز. سيتحول لون الماء في الحمام الهوائي وأنبوب المخرج إلى اللون الأحمر في هذه الحالة. بعد انتهاء التجربة ، نقوم بتنظيف الحمام والأنبوب بمحلول من ثيوسلفات الصوديوم (هيبوسلفيت) - مثبت الصور ، والذي نقوم بتحميضه قليلاً باستخدام حمض الهيدروكلوريك المخفف.

بكميات كبيرة ، يمكن أيضًا الحصول على الأكسجين من بيروكسيد الهيدروجين (بيروكسيد) H 2 O 2. سنشتري محلولًا بنسبة ثلاثة بالمائة في صيدلية - مطهر أو مستحضر لعلاج الجروح. بيروكسيد الهيدروجين ليس مستقرًا جدًا. بالفعل عند الوقوف في الهواء ، يتحلل إلى أكسجين وماء:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

يمكن تسريع عملية التحلل بشكل كبير عن طريق إضافة القليل من ثاني أكسيد المنجنيز MnO 2 (بيرولوزيت) ، والكربون النشط ، ومسحوق المعادن ، والدم (المتخثر أو الطازج) ، واللعاب إلى البيروكسيد. تعمل هذه المواد كمحفزات.

يمكن أن نكون مقتنعين بهذا إذا وضعنا حوالي 1 مل من بيروكسيد الهيدروجين مع إحدى المواد المذكورة أعلاه في أنبوب اختبار صغير ، وقمنا بتثبيت وجود الأكسجين المنطلق باستخدام اختبار مع شظية. إذا تمت إضافة كمية متساوية من دم الحيوان إلى 5 مل من محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 3 في المائة في دورق ، فإن الخليط سيروم بقوة ، وسوف تتصلب الرغوة وتنتفخ نتيجة إطلاق فقاعات الأكسجين.

ثم نقوم باختبار التأثير الحفزي لمحلول 10٪ من كبريتات النحاس (II) مع إضافة هيدروكسيد البوتاسيوم (البوتاس الكاوي) ، محلول كبريتات الحديد (P) ، محلول من كلوريد الحديد (III) (مع وبدون إضافة مسحوق الحديد) ، كربونات الصوديوم ، كلوريد الصوديوم والمواد العضوية (الحليب ، السكر ، أوراق النباتات الخضراء المسحوقة ، إلخ). لقد رأينا الآن من التجربة أن المواد المختلفة تعمل بشكل تحفيزي على تسريع تحلل بيروكسيد الهيدروجين.

تزيد المحفزات من معدل التفاعل الكيميائي دون استهلاكها. في النهاية ، تقلل من طاقة التنشيط اللازمة لإثارة التفاعل. ولكن هناك أيضًا مواد تعمل بطريقة معاكسة. وهي تسمى المحفزات السلبية أو مضادات الحفازة أو المثبتات أو المثبطات. على سبيل المثال ، يمنع حمض الفوسفوريك تحلل بيروكسيد الهيدروجين. لذلك ، عادة ما يتم تثبيت محلول بيروكسيد الهيدروجين التجاري مع حمض الفوسفوريك أو حمض البوليك.

المحفزات ضرورية للعديد من العمليات التكنولوجية الكيميائية. ولكن حتى في الحياة البرية ، تشارك ما يسمى بالمحفزات الحيوية (الإنزيمات والإنزيمات والهرمونات) في العديد من العمليات. نظرًا لعدم استهلاك المحفزات في التفاعلات ، يمكنها العمل حتى بكميات صغيرة. غرام واحد من المنفحة يكفي لتخثر 400-800 كيلوغرام من بروتين الحليب.

تعتبر مساحة سطحها ذات أهمية خاصة لتشغيل المحفزات. لزيادة السطح ، يتم استخدام مواد مسامية ومتشققة ذات سطح داخلي متطور ، يتم رش المواد أو المعادن المدمجة على ما يسمى بالناقلات. على سبيل المثال ، يحتوي 100 جم من محفز البلاتين المدعم على حوالي 200 مجم من البلاتين فقط ؛ 1 جم من النيكل المضغوط تبلغ مساحة سطحه 0.8 سم 2 و 1 جم من مسحوق النيكل يحتوي على 10 مجم. هذا يتوافق مع نسبة 1: 100،000 ؛ تبلغ مساحة سطح 1 جرام من الألومينا النشطة 200 إلى 300 متر مربع ، وبالنسبة إلى 1 جرام من الكربون النشط ، فإن هذه القيمة تصل إلى 1000 متر مربع. في بعض تركيبات المحفز - عدة ملايين من العلامات. وبالتالي ، فإن فرن تلامس البنزين بارتفاع 18 مترًا في بيلين يحتوي على 9-10 طن من المحفز.

السؤال رقم 2 كيف يتم الحصول على الأكسجين في المختبر وفي الصناعة؟ اكتب معادلات التفاعلات المقابلة. كيف تختلف هذه الأساليب عن بعضها البعض؟

إجابه:

في المختبر ، يمكن الحصول على الأكسجين بالطرق التالية:

1) تحلل بيروكسيد الهيدروجين في وجود عامل مساعد (أكسيد المنغنيز

2) تحلل ملح Berthollet (كلورات البوتاسيوم):

3) تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء ، والذي يحتوي على حوالي 20٪ من حيث الحجم. يتم تسييل الهواء تحت الضغط وبتبريد قوي. الأكسجين والنيتروجين (المكون الرئيسي الثاني للهواء) لهما نقاط غليان مختلفة. لذلك ، يمكن فصلها عن طريق التقطير: النيتروجين لديه نقطة غليان أقل من الأكسجين ، لذلك يتبخر النيتروجين قبل الأكسجين.

الاختلافات بين الطرق الصناعية والمخبرية لإنتاج الأكسجين:

1) جميع الطرق المختبرية للحصول على الأكسجين هي طرق كيميائية ، أي في هذه الحالة يتم تحويل بعض المواد إلى مواد أخرى. عملية الحصول على الأكسجين من الهواء هي عملية فيزيائية ، حيث لا يحدث تحول بعض المواد إلى مواد أخرى.

2) يمكن الحصول على الأكسجين من الهواء بكميات أكبر بكثير.

أربعة عناصر - "الكالكوجين" (أي "ولادة النحاس") ترأس المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة (وفقًا للتصنيف الجديد - المجموعة السادسة عشر) من النظام الدوري. بالإضافة إلى الكبريت والتيلوريوم والسيلينيوم ، فإنها تحتوي أيضًا على الأكسجين. دعونا نلقي نظرة فاحصة على خصائص هذا العنصر الأكثر شيوعًا على الأرض ، بالإضافة إلى استخدام وإنتاج الأكسجين.

وفرة العنصر

في شكل مرتبط ، يتم تضمين الأكسجين في التركيب الكيميائي للماء - نسبته حوالي 89 ٪ ، وكذلك في تكوين خلايا جميع الكائنات الحية - النباتات والحيوانات.

في الهواء ، يكون الأكسجين في حالة حرة على شكل O2 ، ويحتل خُمس تكوينه ، وعلى شكل أوزون - O3.

الخصائص الفيزيائية

الأكسجين O2 غاز عديم اللون والمذاق والرائحة. قليل الذوبان في الماء. درجة الغليان 183 درجة تحت الصفر المئوي. في شكل سائل ، يكون للأكسجين لون أزرق ، وفي شكله الصلب يشكل بلورات زرقاء. درجة انصهار بلورات الأكسجين 218.7 درجة تحت الصفر المئوي.

الخواص الكيميائية

عند تسخينه ، يتفاعل هذا العنصر مع العديد من المواد البسيطة ، سواء المعدنية أو غير المعدنية ، بينما يتشكل ما يسمى بأكاسيد - مركبات العناصر مع الأكسجين. تسمى العناصر التي تدخل فيها الأكسجين بالأكسدة.

فمثلا،

4Na + O2 = 2Na2O

2. من خلال تحلل بيروكسيد الهيدروجين عند تسخينه في وجود أكسيد المنغنيز الذي يعمل كعامل مساعد.

3. من خلال تحلل برمنجنات البوتاسيوم.

يتم إنتاج الأكسجين في الصناعة بالطرق التالية:

1. للأغراض التقنية ، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء ، حيث يكون محتواه المعتاد حوالي 20٪ ، أي الجزء الخامس. للقيام بذلك ، يتم حرق الهواء أولاً ، والحصول على خليط بمحتوى أكسجين سائل يبلغ حوالي 54٪ ، نيتروجين سائل - 44٪ وأرجون سائل - 2٪. يتم بعد ذلك فصل هذه الغازات عن طريق عملية التقطير باستخدام فاصل زمني صغير نسبيًا بين نقطتي غليان الأكسجين السائل والنيتروجين السائل - ناقص 183 وسالب 198.5 درجة على التوالي. اتضح أن النيتروجين يتبخر قبل الأكسجين.

تضمن المعدات الحديثة إنتاج الأكسجين بأي درجة من النقاء. يستخدم النيتروجين ، الذي يتم الحصول عليه عن طريق فصل الهواء السائل ، كمادة خام في تصنيع مشتقاته.

2. يعطي الأكسجين أيضًا إلى درجة نقية جدًا. انتشرت هذه الطريقة في البلدان الغنية بالموارد والكهرباء الرخيصة.

استخدام الأكسجين

الأكسجين هو أهم عنصر في حياة كوكبنا بأكمله. يتم استهلاك هذا الغاز الموجود في الغلاف الجوي من قبل الحيوانات والبشر.

يعد الحصول على الأكسجين أمرًا مهمًا جدًا لمجالات النشاط البشري مثل الطب واللحام وقطع المعادن والتفجير والطيران (لتنفس الأشخاص وتشغيل المحركات) وعلم المعادن.

في عملية النشاط الاقتصادي البشري ، يتم استهلاك الأكسجين بكميات كبيرة - على سبيل المثال ، عند حرق أنواع مختلفة من الوقود: الغاز الطبيعي والميثان والفحم والخشب. في كل هذه العمليات يتشكل ، وفي الوقت نفسه ، وفرت الطبيعة عملية الارتباط الطبيعي لهذا المركب من خلال عملية التمثيل الضوئي التي تحدث في النباتات الخضراء تحت تأثير ضوء الشمس. نتيجة لهذه العملية ، يتم تكوين الجلوكوز ، والذي يستخدمه النبات بعد ذلك لبناء أنسجته.

كان اكتشاف الأكسجين بمثابة فترة جديدة في تطور الكيمياء. منذ العصور القديمة ، كان من المعروف أن الهواء ضروري للاحتراق. ظلت عملية احتراق المواد غير مفهومة لفترة طويلة. في عصر الكيمياء ، انتشرت نظرية اللاهوب ، والتي بموجبها تحترق المواد بسبب تفاعلها مع المادة النارية ، أي مع الفلوجستون الموجود في اللهب.

حصل الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي على الأكسجين في السبعينيات من القرن الثامن عشر. قام الكيميائي بتسخين المسحوق الأحمر لأكسيد الزئبق (II) ، ونتيجة لذلك ، تتحلل المادة ، مع تكوين الزئبق المعدني وغاز عديم اللون:

2HgO t ° → 2Hg + O2

أكاسيدمركبات ثنائية تحتوي على الأكسجين

عندما تم إدخال شعلة مشتعلة في وعاء به غاز ، اشتعلت بشكل ساطع.يعتقد العالم أن شعلة مشتعلة تدخل الفلوجستون في الغاز وتضيء.

دي بريستليحاولت أن أتنفس الغاز الناتج ، وسعدت بمدى سهولة وحرية التنفس. ثم لم يتخيل العالم حتى أن متعة استنشاق هذا الغاز متوفرة للجميع.

شارك د. بريستلي نتائج تجاربه مع الكيميائي الفرنسي أنطوان لوران لافوازييه.بوجود مختبر مجهز جيدًا في ذلك الوقت ، كرر A. Lavoisier وحسّن تجارب D. Priestley.

قام لافوازييه بقياس كمية الغاز المنبعثة أثناء تحلل كتلة معينة من أكسيد الزئبق.ثم قام الكيميائي بتسخين الزئبق المعدني في وعاء محكم الغلق حتى يتحول إلى أكسيد الزئبق (II). وجد أن كمية الغاز المنبعثة في التجربة الأولى كانت مساوية للغاز الممتص في التجربة الثانية. لذلك ، يتفاعل الزئبق مع بعض المواد في الهواء. ويتم إطلاق نفس المادة أثناء تحلل الأكسيد. كان لافوازييه أول من خلص إلى أن اللاهوب لا علاقة له به على الإطلاق ، وكان غازًا غير معروف على وجه التحديد هو الذي تسبب في احتراق شعلة مشتعلة ، والتي سميت فيما بعد بالأكسجين. كان اكتشاف الأكسجين علامة على انهيار نظرية اللاهوب!

طرق الحصول على الأكسجين وجمعه في المختبر

طرق المختبر للحصول على الأكسجين متنوعة للغاية. هناك العديد من المواد التي يمكن الحصول على الأكسجين منها. ضع في اعتبارك الطرق الأكثر شيوعًا.

1) تحلل أكسيد الزئبق (II)

تتمثل إحدى طرق الحصول على الأكسجين في المختبر في الحصول عليه عن طريق تفاعل تحلل الأكسيد الموضح أعلاه الزئبق (الثاني).نظرًا للسمية العالية لمركبات الزئبق وبخار الزئبق نفسه ، نادرًا ما تستخدم هذه الطريقة.

2) تحلل برمنجنات البوتاسيوم

برمنجنات البوتاسيوم(في الحياة اليومية نسميها برمنجنات البوتاسيوم) - مادة بلورية ذات لون أرجواني غامق. عندما يتم تسخين برمنجنات البوتاسيوم ، يتم إطلاق الأكسجين.

صب القليل من مسحوق برمنجنات البوتاسيوم في أنبوب اختبار وثبته أفقيًا في قاعدة الحامل ثلاثي القوائم. ضع قطعة من الصوف القطني بالقرب من فتحة أنبوب الاختبار. نغلق أنبوب الاختبار بسدادة ، يتم إدخال أنبوب مخرج الغاز فيه ، وننزل نهايته في وعاء الاستقبال. يجب أن يصل أنبوب التهوية إلى قاع وعاء الاستقبال.

هناك حاجة إلى صوف قطني يقع بالقرب من فتحة أنبوب الاختبار لمنع جزيئات برمنجنات البوتاسيوم من الدخول إلى وعاء الاستقبال (أثناء التحلل ، يحمل الأكسجين المنطلق جزيئات البرمنجنات).

عندما يتم تجميع الجهاز ، نبدأ في تسخين أنبوب الاختبار. يبدأ إطلاق الأكسجين.

معادلة تفاعل تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

2KMnO4 t ° → K2MnO4 + MnO2 + O2

كيف تكتشف وجود الأكسجين؟ دعونا نستخدم طريقة بريستلي. دعونا نشعل النار في شعلة خشبية ، ونتركها تحترق قليلاً ، ثم نطفئها ، بحيث لا تكاد تكون مشتعلة. نخفض شعلة الاحتراق في وعاء به أكسجين. الشعاع متوهج!

أنبوب غازلم يتم إنزاله عن طريق الخطأ إلى قاع وعاء الاستقبال. الأكسجين أثقل من الهواء ، لذلك سوف يتجمع في الجزء السفلي من جهاز الاستقبال ، مما يجبر الهواء على الخروج منه.

يمكن أيضًا جمع الأكسجين عن طريق إزاحة الماء. للقيام بذلك ، يجب إنزال أنبوب مخرج الغاز في أنبوب اختبار مملوء بالماء وخفضه في المبلور بالماء أسفل الحفرة. عندما يتم توفير الأكسجين ، يزيح الغاز الماء من أنبوب الاختبار.

تحلل بيروكسيد الهيدروجين

بيروكسيد الهيدروجين- مادة معروفة للجميع. في الصيدلية يباع تحت اسم "بيروكسيد الهيدروجين". هذا الاسم قديم ، فمن الأصح استخدام مصطلح "بيروكسيد". الصيغة الكيميائية لبيروكسيد الهيدروجين H2O2

يتحلل بيروكسيد الهيدروجين ببطء إلى ماء وأكسجين أثناء التخزين. لتسريع عملية التحلل ، يمكنك تسخينها أو وضعها عامل حفاز.

عامل حفاز- مادة تسرع معدل التفاعل الكيميائي

صب بيروكسيد الهيدروجين في القارورة ، أضف محفزًا إلى السائل. يمكن أن يكون المسحوق الأسود ، أكسيد المنغنيز ، بمثابة عامل مساعد. MnO2.على الفور ، سيبدأ الخليط في تكوين رغوة بسبب إطلاق كمية كبيرة من الأكسجين. دعونا نضع شعلة مشتعلة في القارورة - تشتعل بشكل ساطع. معادلة تفاعل تحلل بيروكسيد الهيدروجين:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

يرجى ملاحظة: المحفز الذي يسرع التفاعل مكتوب فوق السهم أو العلامة «=», لأنه لا يستهلك أثناء التفاعل بل يسرعه فقط.

تحلل كلورات البوتاسيوم

كلورات البوتاسيوم- مادة بلورية بيضاء. يتم استخدامه في صناعة الألعاب النارية والعديد من منتجات الألعاب النارية الأخرى. هناك اسم تافه لهذه المادة - "ملح برتوليت". تم إعطاء هذا الاسم للمادة تكريما للكيميائي الفرنسي الذي صنعها لأول مرة ، كلود لويس بيرثوليت. الصيغة الكيميائية لكلورات البوتاسيوم هي KClO3.

عندما يتم تسخين كلورات البوتاسيوم في وجود محفز - أكسيد المنغنيز MnO2يتحلل ملح برتوليه حسب المخطط التالي:

2KClO3 t ° ، MnO2 → 2KCl + 3O2.

تحلل النترات

النترات- المواد التي تحتوي على أيونات في تركيبها NO3⎺.تُستخدم مركبات هذه الفئة كأسمدة معدنية وهي جزء من منتجات الألعاب النارية. النترات- المركبات غير مستقرة حرارياً ، وعند تسخينها تتحلل مع إطلاق الأكسجين:

يرجى ملاحظة أن جميع الطرق المدروسة للحصول على الأكسجين متشابهة. في جميع الحالات ، يتم إطلاق الأكسجين أثناء تحلل المواد الأكثر تعقيدًا.

رد فعل التحلل

بشكل عام ، يمكن وصف تفاعل التحلل من خلال مخطط إلكتروني:

AB → A + B.

يمكن أن تستمر تفاعلات التحلل تحت تأثير عوامل مختلفة. قد يكون هذا هو التسخين ، عمل التيار الكهربائي ، استخدام محفز. هناك تفاعلات تتحلل فيها المواد تلقائيًا.

الحصول على الأكسجين في الصناعة

في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق فصله عن الهواء. هواء- خليط من الغازات ، يتم عرض مكوناته الرئيسية في الجدول.

يكمن جوهر هذه الطريقة في التبريد العميق للهواء مع تحوله إلى سائل ، والذي يمكن تحقيقه عند الضغط الجوي العادي عند درجة حرارة تبلغ حوالي -192 درجة مئوية. يتم فصل السائل إلى الأكسجين والنيتروجين باستخدام الفرق في نقاط الغليان الخاصة بهم ، وهي: Тbp. O2 = -183 درجة مئوية ؛ نقطة الغليان N2 = -196 درجة مئوية(عند الضغط الجوي العادي).

مع التبخر التدريجي للسائل ، فإن النيتروجين ، الذي يحتوي على نقطة غليان منخفضة ، سيمر أولاً إلى المرحلة الغازية ، وعند إطلاقه ، سيتم إثراء السائل بالأكسجين. إن تكرار هذه العملية عدة مرات يجعل من الممكن الحصول على الأكسجين والنيتروجين بالنقاء المطلوب. تسمى هذه الطريقة لفصل السوائل إلى الأجزاء المكونة لها تقطير الهواء السائل.

• في المختبر ، ينتج الأكسجين عن طريق تفاعلات التحلل
• رد فعل التحللتفاعل يتم فيه تقسيم المواد المعقدة إلى مواد أبسط
• يمكن جمع الأكسجين بطريقة إزاحة الهواء أو طريقة إزاحة الماء.
• يتم استخدام شعلة مشتعلة للكشف عن الأكسجين ، وتومض بداخلها
• عامل حفازمادة تسرع التفاعل الكيميائي ولكنها لا تستهلك فيه

في الدرس 17 " الحصول على الأكسجين»من الدورة« كيمياء الدمى»تعرف على كيفية الحصول على الأكسجين في المختبر ؛ تعرف على ما هو المحفز وكيف تؤثر النباتات على إنتاج الأكسجين على كوكبنا.

يعد الأكسجين أهم مادة للإنسان والكائنات الحية الأخرى التي تشكل جزءًا من الهواء. تُستخدم كميات كبيرة من الأكسجين في الصناعة ، لذلك من المهم معرفة كيفية الحصول عليها.

في المختبر الكيميائي ، يمكن الحصول على الأكسجين عن طريق تسخين بعض المواد المعقدة ، والتي تشمل ذرات الأكسجين. من بين هذه المواد مادة KMnO 4 المتوفرة في حقيبة الإسعافات الأولية في منزلك والتي تسمى "برمنجنات البوتاسيوم".

أنت على دراية بأبسط الأجهزة للحصول على الغازات. إذا تم وضع القليل من مسحوق KMnO 4 في أحد هذه الأجهزة وتم تسخينه ، فسيتم إطلاق الأكسجين (الشكل 76):

يمكن أيضًا الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2. للقيام بذلك ، يجب إضافة كمية صغيرة جدًا من مادة خاصة إلى أنبوب اختبار به H 2 O 2 - عامل حفاز- وإغلاق أنبوب الاختبار بسدادة مع أنبوب مخرج الغاز (الشكل 77).

بالنسبة لهذا التفاعل ، يكون المحفز عبارة عن مادة تكون صيغتها MnO 2. يحدث التفاعل الكيميائي التالي:

لاحظ أنه لا توجد صيغة محفز في الجانب الأيسر أو الأيمن من المعادلة. عادة ما تكتب صيغتها في معادلة التفاعل فوق علامة التساوي. لماذا يضاف عامل حفاز؟ تستمر عملية تحلل H 2 O 2 في ظل ظروف الغرفة ببطء شديد. لذلك ، يستغرق الحصول على كميات كبيرة من الأكسجين وقتًا طويلاً. ومع ذلك ، يمكن تسريع هذا التفاعل بشكل كبير عن طريق إضافة عامل حفاز.

عامل حفازمادة تسرع التفاعل الكيميائي ولكنها لا تستهلك في حد ذاتها.

نظرًا لأن المحفز لا يستهلك في التفاعل تحديدًا ، فإننا لا نكتب صيغته في أي جزء من أجزاء معادلة التفاعل.

هناك طريقة أخرى للحصول على الأكسجين وهي تحلل الماء تحت تأثير تيار كهربائي مباشر. هذه العملية تسمى التحليل الكهربائيماء. يمكنك الحصول على الأكسجين في الجهاز ، كما هو موضح تخطيطيًا في الشكل 78.

يحدث التفاعل الكيميائي التالي:

الأكسجين في الطبيعة

توجد كمية كبيرة من الأكسجين الغازي في الغلاف الجوي ، مذابة في مياه البحار والمحيطات. الأكسجين ضروري لجميع الكائنات الحية للتنفس. بدون الأكسجين ، سيكون من المستحيل الحصول على الطاقة عن طريق حرق أنواع مختلفة من الوقود. يتم استهلاك ما يقرب من 2٪ من الأكسجين الجوي سنويًا لتلبية هذه الاحتياجات.

من أين يأتي الأكسجين على الأرض ، ولماذا تظل كميته ثابتة تقريبًا على الرغم من هذا الاستهلاك؟ المصدر الوحيد للأكسجين على كوكبنا هو النباتات الخضراء ، التي تنتجها تحت تأثير أشعة الشمس من خلال عملية التمثيل الضوئي. هذه عملية معقدة للغاية مع العديد من الخطوات. نتيجة لعملية التمثيل الضوئي في الأجزاء الخضراء من النباتات ، يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز C 6 H 12 O 6 وأكسجين. المجموع
يمكن تمثيل معادلة التفاعلات التي تحدث في عملية التمثيل الضوئي على النحو التالي:

وقد ثبت أن حوالي عُشر (11٪) الأكسجين الذي تنتجه النباتات الخضراء يتم توفيره من النباتات الأرضية ، بينما يتم توفير التسعة أعشار المتبقية (89٪) من النباتات المائية.

الحصول على الأكسجين والنيتروجين من الهواء

تتيح الاحتياطيات الضخمة من الأكسجين في الغلاف الجوي الحصول عليه واستخدامه في مختلف الصناعات. في ظل الظروف الصناعية ، يتم الحصول على الأكسجين والنيتروجين وبعض الغازات الأخرى (الأرجون والنيون) من الهواء.

للقيام بذلك ، يتم تحويل الهواء أولاً إلى سائل (الشكل 79) عن طريق التبريد إلى درجة حرارة منخفضة حيث تنتقل جميع مكوناته إلى الحالة السائلة للتجمع.

ثم يتم تسخين هذا السائل ببطء ، ونتيجة لذلك ، في درجات حرارة مختلفة ، يتم غليان المواد الموجودة في الهواء بالتتابع بعيدًا (أي نقلها إلى الحالة الغازية). من خلال جمع الغازات المغلية عند درجات حرارة مختلفة ، يتم الحصول على النيتروجين والأكسجين والمواد الأخرى بشكل منفصل.

ملخص الدرس:

1. في ظل ظروف المختبر ، يتم الحصول على الأكسجين عن طريق تحلل بعض المواد المعقدة ، والتي تشمل ذرات الأكسجين.
2. المحفز هو مادة تسرع التفاعل الكيميائي دون أن يتم استهلاكها.
3. مصدر الأكسجين على كوكبنا هو النباتات الخضراء التي تتم فيها عملية التمثيل الضوئي.
4. في الصناعة ، يتم الحصول على الأكسجين من الهواء.

أتمنى أن يكون الدرس 17 " الحصول على الأكسجينكان واضحًا وغنيًا بالمعلومات. إذا كان لديك أي أسئلة ، فاكتبها في التعليقات.