Хімічні властивості кисню. Теорія
Опрацюйте теоретичний матеріал Загальна характеристика хімічних властивостей кисню Кисень — одна з найактивніших речовин. Із простих речовин за активністю він поступається лише фтору. Ви вже знаєте, що кисень підтримує дихання і горіння. У чистому кисні яскраво спалахує тліюча скіпка і можуть займатися деякі речовини, такі як бензин, спирт, мастило. При взаємодії речовин з киснем утворюються оксиди. Такі реакції називають окисненням. Взаємодія кисню з простими речовинами Більшість реакцій взаємодії з киснем відбуваються бурхливо, із виділенням великої кількості теплоти і світла. Зазвичай ми називаємо такі реакції горінням. Швидкий процес окиснення речовини, що супроводжується виділенням великої кількості теплоти і, здебільшого, світла, називають горінням. Розжаримо в полум’ї спиртівки шматочок деревного вугілля до почервоніння та внесемо до посудини з киснем. Вугілля продовжує горіти, не утворюючи полум’я, але набагато яскравіше, ніж у повітрі (мал. 1 а). Продуктом згоряння вугілля є карбон(ІV) оксид — вуглекислий газ: C + O2 = CO2↑ Помістимо в сталеву ложечку для спалювання невеликий шматочок сірки й нагріватимемо на спиртівці. Сірка спочатку плавиться, а потім спалахує тьмяним синім полум’ям. У випадку внесення ложечки до посудини з киснем полум’я стає набагато яскравішим (мал. 1 б). Унаслідок згоряння сірки утворюється задушливий сульфур(ІV) оксид — сірчистий газ: S + O2 = SO2↑Мал. 1. Горіння різних речовин у кисні: а — вугілля; б — сірки; в — фосфору; г — заліза Так само зробимо з фосфором. Фосфор на повітрі горить відносно активно, але без полум’я, утворюючи густі клуби білого задушливого диму. У чистому кисні фосфор згоряє сліпучо-білим полум’ям (мал. 1 в). Дим, що виділяється під час згоряння фосфору, складається з найдрібніших частинок твердого фосфор(V) оксиду: 4Р + 5O2 = 2Р2O5 Кисень дуже активно взаємодіє з багатьма речовинами. Причому, чим вищий уміст кисню в суміші газів, тим активніше відбувається горіння. За звичайних умов залізо в повітрі не горить, але в атмосфері чистого кисню воно активно взаємодіє з киснем. Якщо сильно нагріти кінчик тонкого залізного дроту й опустити його в посудину з киснем, то залізо займеться, розкидаючи яскраві іскри — частинки розжареного ферум(ІІІ) оксиду (мал. 1 г): 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 Деякі метали взаємодіють з киснем набагато активніше, наприклад, магній. Якщо підпалити магнієву стрічку в повітрі, то відбудеться реакція з утворенням білого порошку магній оксиду з виділенням великої кількості енергії у вигляді світла (мал. 2): 2Mg + O2 = 2MgOМал. 2. Горіння магнієвої стрічки Менш активні метали взаємодіють з киснем не так бурхливо, тобто вони не здатні горіти. Наприклад, мідь і ртуть взаємодіють з киснем лише при сильному нагріванні. Так, при нагріванні в полум’ї пальника міді — металу червоного кольору — утворюється купрум(ІІ) оксид чорного кольору: Є деякі метали, наприклад, золото або платина, які взагалі не взаємодіють з киснем. Зверніть увагу на рівняння реакцій взаємодії простих речовин із киснем. У всіх цих рівняннях у лівій частині записані формули двох речовин, а в правій частині — однієї речовини. Тобто в процесі реакції з двох речовин утворюється одна. Такі реакції називають реакціями сполучення.Реакції, у яких із двох простих або складних речовин утворюється одна речовина, називають реакціями сполучення. У загальному вигляді рівняння реакції сполучення можна записати в такий спосіб:А + В = С Взаємодія кисню зі складними речовинами Велика кількість складних речовин також здатна горіти в кисні. Під час горіння складної речовини утворюються оксиди всіх елементів, з яких складається ця речовина. Наприклад, у результаті горіння метану СН4 утворюються два оксиди: карбон(ІV) оксид і гідроген оксид (вода) (мал. 3): СН4 + 2O2 = СO2↑ + 2Н2OМал. 3. Горіння метану на нафтовидобувній платформі Сірководень H2S — газ із запахом тухлих яєць — згоряє в кисні також з утворенням двох оксидів: сульфур(ІV) оксиду та гідроген оксиду: 2H2S + 3O2 = 2SO2↑ + 2Н2O За певних умов із киснем може взаємодіяти глюкоза С6Н12O6 — це цукор, що міститься у винограді й у деяких інших плодах. У цій реакції також утворюється суміш оксидів: C6H12O6 + 6O2 = 6СO2↑ + 6H2O Наведені реакції не відображають усього різноманіття хімічних властивостей кисню, ми розглянули лише найважливіші з них. Дізнайтеся більше Із киснем можуть взаємодіяти також деякі оксиди. Елементи зі змінною валентністю здатні утворювати декілька оксидів. У цьому випадку оксид із нижчою валентністю елемента може взаємодіяти з киснем з утворенням оксиду з вищою валентністю. Наприклад, Карбон здатний утворювати карбон(ІІ) оксид і карбон(ІV) оксид. У цьому випадку чадний газ СО здатний взаємодіяти з киснем з утворенням вуглекислого газу СO2: 2СО + O2 = 2СO2Аналогічно нітроген(ІІ) оксид може взаємодіяти з киснем з утворенням нітроген(ІV) оксиду: 2NO + O2 = 2NO2↑ Нітроген(ІV) оксид під час утворення виділяється у вигляді густого бурого газу, що нагадує хвіст лисиці, тому його іноді називають «лисячий хвіст».