V1 А топша элементтері. Оттегі, озон, оның қосылыстары, химиялық қасиеттері, қолданылуы.

Оттегі (латынша Oxygenium), O – элементтердің периодты жүйесінің VI-тобындағы химиялық элемент. Реттік нөмірі 8, атом массасы 15,999. Оттегі –химияның ең маңызды элементі және Жер бетіндегі көптеген тірі ағзалардың тыныс алуын қамтамасыз етеді. Оттегісіз біз бірнеше минут қана өмір сүре аламыз. Жасушалар мен талшықтар өмір тіршілігіне қажетті өздеріндегі энергияны босата отырып, органикалық заттарды тотықтыру үшін оттегіні пайдаланады. Оттегінің физиологиялық әсері өте көп қырлы, алайда, оның емдік әсерінде маңызды рөлді ағза талшықтардағы оттегі жетіспеушілігін орнына қайта келтіру қабілеті атқарады. Адам ағзасының барлық мүшелері мен талшықтары қалыпты жұмыс істеуі үшін біздің айналамыздағы ауаның құрамында кем дегенде 21% таза оттегі болуы керек. Үлкен қала – бұл өте жылдам өмір ырғағы (біз күн сайын энергия жоғалтамыз), газдалған ауа (созылмалы гипоксия)! Ірі мегаполис тұрғындарының оттегіне мұқтаждықтары орасан зор. Экологиялық ахуалдың жалпы деңгейде нашарлауы ірі қалаларда ауадағы таза оттегі мөлшері кейде 10-12%-дан артпауына алып келді. Осының салдарынан гипоксия (оттегі жетіспеушілігі) туындайды.

Оттегінің алынуы

Оттегін өнеркәсіпте ауаны қысып сұйылтады да, азот пен оттегінің қайнау температураларының айырмашылығына қарай буландырып бөліп алады. Осылайша алынған оттегі көгілдір түсті баллондарда сақталады, себебі сұйық оттегі ашық-көгілдір түсті болады. Ал зертханалық алу әдістері кейбір оттегіге бай күрделі қосылыстарды айыруға негізделген

1. Тұрмыста жиі қолданылатын «марганцовканы» айыру. Ол үшін құрғақ сынауыққа аздаған түйірлерін салып, оның аузын газ шығатын түтігі бар тығынмен жауып қыздырамыз. Сонда мына реакция жүреді:

Шоқтанған шырпыны түтіктің аузына апарсақ, ол лап етіп жанады, себебі оттегі жануды қолдайтынын сендер бұрыннан білесіңдер.

1. Калий хлоратын айыру. Бұл реакцияның жүруін тездету үшін марганец (IV) диоксидін (өршіткі) қосамыз, сонда оттегі көп мөлшерде бөліне бастайды:

Өршіткі - реакцияның жылдамдығын өзгертетін, бірақ өзі жұмсалмайтын зат (МnO₂ — өршіткі (катализатор)).

Бөлінген оттегін екі әдіспен жинауға болады.

1. Ауадан сөл ауыр болғандықтан (М_r(O₂)=32, М_r(ауа)=29) ауаны ығыстыру арқылы

2. Суда нашар еритіндігінен суды ығыстыру арқылы жинау

Оттегін сынап (II) оксидін (HgO) айырып ағылшын ғалымы Д. Пристли алған (1774).

Оттегінің физикалық қасиеттері

Оттегі (O₂) түссіз, суда аз еритін (20°С-та судың 100 көлемінде 3,1 көлем O₂ ериді) газ күйіндегі зат. Қалыпты жағдайда (0°С, 1 атм=101,3 кПа) 1 л оттегінің салмағы 1,43 г, ал 1 л ауа - 1,29 г болады.

Оттегінің химиялық қасиеттері

Оттегі қыздырған кезде көптеген заттармен әрекеттеседі, бұл үдеріс жану деп аталады, ол жылу мен жарықты бөле жүреді.

Жай заттармен әрекеттесуі

Бейметаллдармен әрекеттесуі:

С + O₂ = СO₂

Бұдан басқа күкірт, фосфор, т.б. бейметалдар да оттегінде жанады :

S + O₂ = SO₂

4Р + 5O₂ = 2Р₂O₅

Кейбір металдар да оттегінде жанып оксидтер түзеді. Мысалы, оттегімен толтырылған сынауыққа магний ұнтақтарын сепсек, оның жарқырап жанғанын көруге болады.

2Mg + O₂ = 2МgО

ЗFе + 2O₂ = Fе₃O₄ (FеO•Fе₂O₃)

Оксидтері: SO₂ - күкірт (IV) оксиді, SО₃ күкірт (VI) оксиді. CO - кеміртек монооксиді, СО₂ - көміртек диоксиді, МnO₂ - марганец диоксиді, Мn₂O₇ - димарганец гептаоксиді т.б.

Күрделі заттармен әрекеттесуі

Кейбір күрделі заттар да оттегінде жанып оксидтер береді, мысалы, пропанның (С₃Н₈) жануы:

С₃Н₈+ 5O₂ = ЗСO₂+ 4Н₂O

Автогендік әдіспен металдарды кесу мен жалғауда мына реакция жүреді:

2С₂Н₂ + 5O₂ = 4СO₂+ 2Н₂O

Металлургия өндірісінде өртеу пештерінде күрделі заттардың тотығу реакциялары жүреді:

2ZnS+3O₂ = 2ZnO + 2SO₂

Cu₂S + 2O₂ = 2CuO + SO₂

Сонымен, оттегі жай және күрделі заттармен әрекеттескенде жану реакциялары жүріп, нәтижесінде әр түрлі оксидтер түзіледі.

Оттегінің табиғаттағы айналымы және қолданылуы

Табиғатта оттегі негізінен фотосинтез нәтижесінде түзіледі, ол жапырақтарда және теңіз балдырларында жүретін үдеріс.

6СO₂ + 6Н₂O → С₆Н₁₂O₆ + 6O₂↑

Осы оттегімен адамдар мен жануарлар тыныс алады, одан басқа жер қыртысындағы минералдар түзіледі. Табиғатта оттегінің қатысуымен тоттану, шіру, aшy сияқты бүліну үдерістері де жүріп жатады. Оттегінін, атмосферадағы қоры 1,5•10¹⁵ т, оның 1•10¹⁰ тоннасы жану үшін жұмсалады. Тыныс алу жеке ағзаның өмірі үшін, ал шіру - эволюция (даму) үшін маңызды үдерістер.
Оттегінің қолданылуы оның қасиеттеріне негізделген, ол мына 4, 5-сызбанұсқаларда көрсетілген

Оттегінің аллотропиялық түр өзгерістері. Озон

Оттегі табиғатта екі түрлі жай зат күйінде кездеседі, оның бірі O₂, екіншісі O₃, ол озон деп аталады. Енді озонмен жете таныссақ, озон найзағай ойнағанда ауада пайда болады. Сонда электр заря- дының әсерінен мына реакция жүреді:

3O₂ → 2O₃

Бір элементтің бірнеше жай зат күйінде болу құбылысы аллотропия деп аталады.

Озонның формуласы О₃, салыстырмалы молекулалық массасы 48, оттегінен 1,5 есе ауыр (48 : 32 = 1,5), суда аз еритін, -112°С-да қайнайтын, -193°С-да балқитын газ күйінде қою-көк түсті, ал қатты күйінде көктен қара-күлгін түске дейін боялады.

Озонның химиялық қасиеттері

Озон оттегіне қарағанда химиялық белсенді зат. Ол тіпті алтын, күміс, платина сияқты асыл металдарды да тотықтыра алады (7-кесте).

6Ag + O₃ = 3Ag₂O

Нөсер жаңбырдан кейін орманға барсақ, онда ауа тазарып дем алу жеңілдейді, себебі ауада пайда болған озон айырылып, ауаны тазартады. Озонның атмосферадағы мөлшері өте аз - 0,004%.

О₃ → O₂ + "О"

Озоннан молекулалық және атом күйіндегі оттек бөлінеді, соңғысы күштірек тотықтырғыш, ауадағы бактерияларды жояды. Озон осы қасиетіне қарай ауыз суды, құдыктарды, өндірістік сарқын суларды тазарту үшін (залалсыздандыру) және ағартқыш зат ретінде қолданылады. Атмосфераның жоғары қабатында, жерден 25 км биіктікте (стратосферада) күн сәулесінің әсерінен жерді қорғап тұратын өте жұқа озон қабаты әр түрлі кері әсерлердің салдарынан «тесіліп», сол жерлерден күннің ультракүлгін сәулелері жер бетіне жетіп, ондағы әр түрлі табиғи апаттарға әкеліп соғады. Олар: жер бетінің температурасының біртіндеп артуы, мәңгілік мұздақтар мен мұхиттардағы мұзтауларының еруі, терінің қауіпті ісігі көбейеді. Озонды зертханада озонатор деп аталатын құралда алуға болады.