NKPI

Maraqlı Məlumatlar

Kimyadan DƏRS - Oksigen

Oksigen 1772-ci ildə İsveç alimi Karl Şeyele tərəfindən kəşf edilmişdir.

Təbiətdə tapılması. Oksigenə təbiətdə həm sərbəst halda (havanın tərkibində), həm də birləşmə şəklində rast gəlinir. O, təbiətdə ən çox yayılmış elementdir. Yer qabığını əhatə edən atmosfer, litosfer və hidrosfer qatları kütləsinin təqribən 49,4%-i oksigenin payına düşür. Birləşmə şəklində oksigen torpağın, suyun, dağ süxurlarının, filizlərin, mineralların əsas tərkib hissəsini təşkil edir. Oksigen bütün canlı orqanizmlərin (bitkilər, heyvanlar və s.) tərkibinə daxildir. İnsan bədəninin kütləcə 65%-i oksigendir. Təbii birləşmələrdə oksigen elementinin üç izotopuna (168O, 178O, 188O) rast gəlinir. Bunlardan ən çox yayılanı nisbi atom kütləsi 16 olan izotopdur (~99,99%).

Oksigen havanın həcmcə təqribən 21%-ni, kütləcə 23%-ni təşkil edir. Oksigenlə yanaşı havada həcmcə 78%, (kütləcə 25,5%) azot, təqribən 1% nəcib qazlar (arqon və başqaları), çox az miqdarda (0,03%) karbon qazı (CO2) vardır. Atmosferin ümumi kütləsinin təxminən 1/5 hissəsi (~5,15×1015 ton) oksigendən ibartdir. 1m3 suda təqribən 40q oksigen qazı (O2) həll olur. Yəni oksigen suda pis (az) həll olan qazdır. Bu qədər oksigenin suda həll olması orada yaşayan canlıların həyatını təmin edir.

Oksigenin iki allotropik şəkildəyişməsi vardır: oksigen (O2) və ozon (O3). Ozon yerin səthindən 25-30 km yuxarıda günəş şüalarının oksigen (O2) qazına təsirindən əmələ gəlir:

Ozon qatı yer səthində yaşayan canlıları yandırıcı ultrabənövşəyi şüalardan qoruyur. Ozon və oksigen qazları bir-birindən tərkibinə və fiziki xassələrinə görə fərqlənir.

Havadan ağır olduğu üçün (M(O2)>29) oksigen alınması zamanı onu toplamaq üçün sınaq şüşəsini ağzı yuxarı tutmaq lazımdır. Ümumiyyətlə havadakı qazlarla adi şəraitdə reaksiyaya daxil olmayan və havadan ağır qazları (N2O, CO2, SO2, C2H6, C3H8, O2 və s.) qazları toplamaq üçün sınaq şüşəsini ağzı yuxarı tutmaq lazımdır.

Oksigen birləşmələrində –2-dən +2-dək oksidləşmə drəcəsi (yəni –2, –1, 0, +1, +2) göstərə bilər. Bütün oksidlərdə, əsaslarda, duzlarda oksigen –2 oksidləşmə dərəcəsi göstərir, peroksidlərdə –1, superoksidlərdə –1/2, ozonidlərdə –1/3, flüorlu birləşmələrində isə +1 və +2 oksidləşmə dərəcəsi göstərir.

Məsələn:

Alınması üsulları.

Laboratoriyada alınması.

1) Oksigeni ilk dəfə 1772-ci ildə Şeyele kalium-nitratın parçalanması reaksiyası nəticəsində kəşf etmişdir.    

Oksigeni laboratoriyada alarkən onu suyu sıxışdırıb çıxarma üsulu ilə sınaq şüşəsinə topalamaq üçün su ilə doldurulmuş sınaq şüşəsini içərisi su ilə dolu olan qaba ağzı aşağı çevrilmiş vəziyyətdə tutmaq lazımdır. Ümumiyyətlə su ilə adi şəraitdə reaksiyaya girməyən qazları (H2, N2, O2, CO, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, C3H8 və s.) toplamaq üçün bu üsuldan istifadə edilir.

Sənayedə alınması.

1) Oksigeni sənayedə maye havanın franksiyalı distilləsindən (fiziki hadisə) alırlar. Bunun üçün havanı tozdan, rütubətdən və karbon qazından təmizləyib böyük təzyiq ilə soyutmaqla mayeləşdirirlər. –200°C-dək soyudulmuş maye havanın temperaturunu tədricən artırırlar. Əvvəlcə, –196°C-də azot, sonra isə –183°C-də oksigen buxarlanaraq qaz halına keçir.

2) Oksigen həmçinin sənayedə suyun elektrolizi ilə alınır. Bunun üçün saf suya elektroliz zamanı kütləsini dəyişməyən duz və ya turşu əlavə olunur.

Kimyəvi xassələri

Saf  oksigen, eləcə də havadakı oksigen adi şəraitdə kimyəvi cəhətdən fəal deyildir. Lakin qızdırıldıqda fəallığı artır. Oksigen əksər bəsit maddələr-metallar və qeyri-metallarla, eləcə də mürəkkəb maddələrlə qarşılıqlı təsirdə olur.

1) Oksigenin metallarla qarşılıqlı təsiri.

Qiymətli metallardan (Ag, Au, Pt) başqa digər metalların əksəriyyəti oksigenlə birbaşa qarşılıqlı təsirdə olur. Metalların oksigenlə reaksiyaya girməsi üçün onları qızdırmaq lazımdır. Sonra reaksiya işıq və istilik ayırmaqla öz-özünə gedir.

NO-nu oksigenlə eyni qabda saxlamaq mümkün deyil, çünki onlar arasında reaksiya adi şəraitdə gedir.

Üzvi maddələrin əksəriyyəti oksigendə yanır. 

Molekulunda 4, 8, 12, 16 və s. sayda H atomu olan karbohidrogenlərin yanma tənliyində əmsalı həmişə 1 olur və yanma istiliyi, reaksiyanın istilik effektinə bərabər olur. Molekulunda H-nin sayı 2, 6, 10, 14, 18 və s. olan karbohidrogenlərin yanma tənliyində əmsalı həmişə 2 olur və yanma istiliyi, reaksiyanın istilik effektinin yarısına bərabər olur. Ümumiyyətlə istənilən karbohidrogenin, oksigenli üzvi birləşmələrin və s. yanması (eləcə də kömürün, qrafitin yəni karbonun yanması) zamanı istilik, işıq və qaz ayrılır.

İnsan və heyvanların orqanizmlərində qlükozanın yavaş oksidləşməsi baş verir:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Q

Bu tənlik canlı orqanizmlərdə 22-katalizatorun – fermentlərin iştirakı ilə gedən 20-dən çox kimyəvi reaksiyaların ümumiləşdirilmiş formasıdır. Tənlikdən görünür ki, insan tənəffüs zamanı 1 molekul oksigen udanda, 1 molekul karbon qazını (CO2) tənəffüslə kənar edir.

Oksigenin tətbiqi

Oksigendən metalların qaynaq edilməsində və kəsilməsində, metallurgiya və kimya sənayesində, yanacaqların yandırılmasında, tibbdə tənəffüs üzvləri xəstə olan insanların tənəffüsünü asanlaşdırmaq üçün oksigen balışlarından istifadə edilir.

Natrium-peroksid (Na2O2) və kalium-superoksidin (KO2) dimerinin (K2O4) karbon qazı ilə reaksiyasından kosmik gəmilərdə və sualtı qayıqlarda oksigenin bərpası prosesində istifadə edilir. Bunun üçün Na2O2 və K2O4-ü 1:1 mol nisbətində götürmək lazımdır ki, təzyiq dəyişməsi baş verməsin.

Əgər K2O4 artıq götürülsə (yəni 1mol Na2O2, 2mol K2O4) təzyiq artar, Na2O2 artıq götürülsə (yəni 2mol Na2O2 və 1mol K2O4) təzyiq azalması baş verər.

Oksigen çox geniş işlənən maddədir. Ondan həm saf halda, həm də hava ilə birlikdə istifadə edilir. Bu onun kimyəvi xassələri və tətbiq edildiyi sahələrlə müəyyənləşdirilir. Metalların qaynaq edilməsində aşağıdakı reaksiyalar ardıcıllığından istifadə edilir.

Metallurgiya və kimya sənayesində saf oksigen qarışdırılmış havadan daha çox istifadə olunur. Məsələn, çuqun və sulfat turşusu istehsalında oksigenlə zənginləşdirilmiş havadan daha çox istifadə olunur. Oksigen maye halda da tətbiq edilir. Yanar materiallara (ağac kəpəyi, quru torf və ya kömür) maye oksigen hopdurularaq kapsul formasında deşilmiş oyuqlara yerləşdirilir, istənilən vaxt fitilin köməyi ilə yandırılır. Yanmadan alınan sıxılmış qazlar böyük dağıdıcı qüvvəyə malik olur. Alınan partlayışdan dəmir yollarının, tunellərin çəkilişində, dağ-mədən işlərində istifadə edilir. Maye oksigen, həmçinin raket yanacaqlarının effektiv, oksidləşdiricisi kimi kosmik gəmilərdə tətbiq edilir.

Oksigenin təbiətdə dövranı. Təbiətdəki bütün canlılar oksigenlə tənəffüs etdiyi üçün hər il milyon tonlarla atmosfer oksigeni mənimsənilir. Məsələn, hesablanmışdır ki, yalnız insanlar ildə 1330 milyard kubmetrdən çox hava oksigenindən istifadə edir. Bundan başqa, yanacaqların yandırılmasında, çürümə proseslərində, vulkanik püskürmələrində külli miqdarda atmosfer oksigeni sərf olunur. Bununla belə, yer səthini örtən atmosfer havasında oksigenin miqdarı nəzərə çarpacaq dərəcədə azalmır. Oksigenin miqdarının təxminən sabit qalması yaşıl bitkilərdə işığın təsiri ilə gedən fotosintez prosesi ilə izah edilir. Fotosintez ilə təbiətdə oksigenin fasiləsiz dövranı daim gedir. Bununla da yer üzərində həyat təmin edilir.

Ozon.

Ozon qazı ozonator adlanan qurğuda alınır. Ozonatordan buraxılan hava (və ya saf oksigen) elektrodlar arasından keçərkən elektrik boşalması yaradılır, bu zaman onun təsiri ilə oksigen qazı ozona çevrilir (həcmcə 10-15%). 

Ozon atmosferin təxminən 25-30 km-də günəşin ultrabənövşəyi şüalarının təsirindən alınır. Ozon ultrabənövşəyi şüaları udduğu üçün onların yandırıcı təsirindən yer səthindəki canlıları qoruyur. Çox yüksək enerjili ultrabənövşəyi şüalar (UBŞ) atmosferdən keçdikdə oksigen molekulu atomlara parçalanır.

Alınmış oksigen atomu dərhal molekulyar oksigenlə birləşir və ozona çevrilir: O2 + O → O3. Ozonun alınmasını xoş iyin hiss olunması ilə bilirlər. Ozon açıq mavi rəngli xoş iyli qazdır. Ozon qazı oksigendən fərqli olaraq davamsızdır, saxlandıqda və qızdırıldıqda, eləcə də günəşin orta enerjili ultrabənövşəyi şüalarını udduqda yenidən oksigenə çevrilir. O3 → O2 + O.

Ozon, həmçinin laboratoriyada aşağıdakı reaksiya ilə alınır:

Sırasında oksidləşdiricilik artır.

Ozon kalium-yodid (KJ) məhlulundan yodu çıxarır.

2KJ + O3 + H2O → J2 + 2KOH + O2

Atmosfer havasında ozonun miqdarı 0,16 mq/m3-dən artıq olduqda o, zəhərli təsir göstərir. Ozon ağardıcı və dezinfeksiyaedici xassəyə malikdir.

Ozonun tətbiqi. Ozonun tədricən parçalanmasından alınan atomar oksigenin kimyəvi cəhətdən fəal olduğunu bilirik. Buna görə də suya ozon qatılmaqla oradakı zərərli mikroorqanizmlər məhv edilir və su içmək üçün daha yararlı olur. Bu məqsədlə böyük şəhərlərdə suyu zərərsizləşdirmək üçün ozon qazından istifadə edilir. Ozonla zərərsizləşdirilən suyun xoş iyi və tamı olur.

 

Tərtib edən: Mütəllim Məhərrəm oğlu Abbasov - pedaqoji elmləri doktoru, Y.H.Məmmədəliyev adına Neft-Kimya Prosesləri İnstitutunun baş elmi işçisi, Azərbaycan Respublikasının əməkdar müəllimi

2016-12-18   50120