Оксиген та кисень

Оксиген та кисень

Горіння

Горіння

Кисень.Озон.Цікава інформація

Кисень. Озон. Цікава інформація

Фізичні властивості речовин, утворених елементом Оксигеном

Атоми Оксигену можуть утворювати два типи молекул: O₂ — кисень та O₃ — озон.

Явище існування кількох простих речовин, утворених атомами одного хімічного елемента, називається алотропією. А прості речовини, утворені одним елементом, називають алотропними модифікаціями.

Отже, озон і кисень — це алотропні модифікації елемента Оксигену.

Властивості	Кисень	Озон
Формула сполуки	O2	O3
Зовнішній вигляд у звичайних умовах	Газ	Газ
Колір	У парах кисень безбарвний. Рідкий — блідо-блакитного кольору, а твердий — синього	Пари озону світло-синього кольору. Рідкий — синього кольору, а твердий являє собою темно-фіолетові кристали
Запах і смак	Без запаху й смаку	Різкий характерний запах (у малих концентраціях надає повітрю запаху свіжості)
Температура плавлення	-219 °С	-192 °С
Температура кипіння	-183 °С	-112 °С
Густина при н. у.	1,43 г/л	2,14 г/л
Розчинність уводі	4 об’єми кисню в 100 об’ємах води	45 об’ємів озону в 100 об’ємах води
Магнітні властивості	Рідкий і твердий кисень — парамагнітні речовини, тобто втягуються в магнітне поле	Має діамагнітні властивості, тобто не взаємодіє з магнітним полем
Біологічна роль	Необхідний для дихання рослин і тварин (у суміші з азотом або інертним газом). Вдихання чистого кисню призводить до сильного отруєння	В атмосфері утворює так званий озоновий шар, який захищає біосферу від шкідливого впливу ультрафіолетового випромінювання. Отруйний

Хімічні властивості кисню й озону

Взаємодія кисню з металами

Молекулярний кисень — досить сильний окисник. Він окислює практично всі метали (окрім золота й платини). Багато металів повільно окислюються на повітрі, але в атмосфері чистого кисню згорають дуже швидко, при цьому утворюється оксид:

Однак деякі метали при горінні утворюють не оксиди, а пероксиди (у таких сполуках ступінь окиснення Оксигену дорівнює -1) або надпероксиди (ступінь окиснення атома Оксигену — дробова). Прикладом таких металів можуть бути барій, натрій та калій:

Взаємодія кисню з неметалами

Оксиген проявляє ступінь окиснення -2 в сполуках, які утворені з усіма неметалами, окрім Флуору, Гелію, Неону та Аргону. Молекули кисню при нагріванні безпосередньо вступають у взаємодію з усіма неметалами, окрім галогенів та інертних газів. В атмосфері кисню самозаймається фосфор та деякі інші неметали:

При взаємодії кисню із фтором утворюється оксиген фторид, а не фтор оксид, оскільки атом Фтору має більшу електронегативність, аніж атом Оксигену. Оксиген фторид — це газ блідо-жовтого кольору. Його використовують як дуже сильний окисник та фторувальний агент. У цій сполуці ступінь окиснення Оксигену дорівнює +2.

У надлишку фтору може утворюватися диоксиген дифторид, в якому ступінь окиснення Оксигену дорівнює +1. За будовою така молекула схожа на молекулу гідроген пероксиду.

Взаємодія кисню зі складними речовинами

За певних умов кисень вступає у взаємодію з багатьма складними речовинами. При цьому утворюються оксиди елементів або прості речовини, утворені цими елементами:

Кисень може вступати у взаємодію з оксидами, в яких елементи перебувають не у вищих ступенях окиснення:

Хімічні властивості озону

Озон є більш сильним окисником, аніж молекулярний кисень. Майже всі реакції, які проходять під дією кисню, проходять також з озоном, але при цьому реакція протікає швидше й виділяється більша кількість енергії. Багато речовин під дією озону займаються:

При взаємодії калію з озоном утворюється озонід (сполука іонного типу):

Виявлення домішок озону в газах

Озон виявляють у лабораторних умовах пропусканням досліджуваної суміші через розчин калій йодиду з невеликою кількістю крохмалю:

Якщо в пропущеній газовій суміші присутній озон, то розчин забарвлюється в інтенсивно-синій колір, за рахунок утворення комплексної сполуки йоду з крохмалем. Цю реакцію називають якісною реакцією на озон.

Кисень в аналогічну реакцію не вступає.

Методи добування кисню й озону

Методи добування кисню

Кисень зазвичай добувають у лабораторіях електролізом слабкого водного розчину натрій гідроксиду (електроди нікельовані):

Кисень можна добути термічним розкладанням багатих на Оксиген сполук (хлоратів, перманганатів, нітратів, пероксидів, оксидів):

У промисловості кисень добувають із рідкого повітря. Спочатку повітря охолоджують до -200 °С, а потім поступово нагрівають. При -196 °С випаровується азот, і залишається рідкий кисень.

Методи добування озону

Озон утворюється в атмосфері на висоті 20— 30 кілометрів з кисню під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Озон можна добути з кисню під дією тліючого електричного розряду.

Він також утворюється в різних копіювальних апаратах, при зварюванні металів, при роботі трансформаторів та при ударі блискавки.

Застосування кисню й озону. Значення озонового шару

Кисень використовують усі аеробні живі істоти для дихання. У процесі фотосинтезу рослини виділяють кисень і поглинають вуглекислий газ.

Молекулярний кисень застосовують для так званої інтенсифікації, тобто прискорення окисних процесів у металургійній промисловості. А ще кисень використовують для добування полум’я з високою температурою. При горінні ацетилену (С₂Н₂) в кисні температура полум’я сягає +3500 °С. У медицині кисень застосовують для полегшення дихання хворих. Його також використовують у дихальних апаратах для роботи людей у важкій для дихання атмосфері. Рідкий кисень застосовують як окисник ракетного палива.

Озон використовують у лабораторній практиці як дуже сильний окисник. У промисловості з його допомогою дезінфікують воду, оскільки йому притаманна сильна окисна дія, яка знищує різні мікроорганізми.

Пероксиди, надпероксиди та озоніди лужних металів застосовують для регенерації кисню в космічних кораблях та на підводних човнах, Таке застосування засноване на реакції цих речовин з вуглекислим газом СО₂:

У природі озон міститься у високих шарах атмосфери на висоті близько 20—25 км, у так званому озоновому шарі, що захищає Землю від жорсткого сонячного випромінювання. Зменшення концентрації озону в стратосфері хоча б на 1 може призвести до важких наслідків, таких зростання числа онкологічних захворювань шкіри в людей і тварин, збільшення числа захворювань, пов’язаних із пригніченням імунної системи людини, уповільнення росту наземних рослин, зниження швидкості росту фітопланктону тощо.

Без озонового шару життя на планеті було б неможливим. Тим часом забруднення атмосфери різними промисловими викидами призводять до руйнування озонового шару. Найнебезпечнішими речовинами для озону є фреони (їх використовують як холодоагенти в холодильних машинах, а також як наповнювачі для балончиків з дезодорантами) та відходи ракетного палива.

Світове співтовариство було дуже стурбоване у зв’язку з утворенням діри в озоновому шарі на полюсах нашої планети, у зв’язку із чим у 1987 р. був прийнятий «Монреальський протокол щодо речовин, які руйнують озоновий шар», котрий обмежив використання речовин, шкідливих для озонового шару.


Схема утворення озону з кисню

Озон у рідкому агрегатному стані-це фіолетова вибухонебезпечна речовина

 Кисень у рідкому агрегатному стані-це голуба рідина.

Розподіл озону на планеті.

Синій та фіолетовий колір-це низький вміст озону.

зелений-високий вміст

Кисень. Відео. Досліди.

Хімічні явища. Властивості кисню.

Розклад перманганату калію

Взаємодія кисню з залізом. Горіння заліза.

Взаємодія кисню з сіркою. Горіння сірки.

Конспект уроку.Хімічні властивості кисню: взаємодія з вугіллям, сіркою, фосфором, залізом. Реакція сполучення. Оксиди.

Тема. Хімічні властивості кисню: взаємодія з вугіллям, сіркою, фосфором, залізом. Реакція сполучення. Оксиди.

Мета. Узагальнити й закріпити знання учнів про хімічні властивості кисню й методи його одержання; дати уявлення про реакції сполучення, оксиди.; продовжити формування навичок складання рівнянь хімічних реакцій.

Обладнання й матеріали: Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва, випереджальне завдання учневі для складання завдань, картки із завданнями для роботи в групах, презентація засобами MS Power Point. Медіа-центр. «Досліди з хімії. Шкільний хімічний експеримент медіа-посібник з курсу неорганічної хімії для вчителів та учнів.» ЛОІППО використані у слайдах 12 та 14.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Форма уроку. Урок з використанням інформаційно-комунікаційних технологій. Робота в парах.  

Структура уроку

І. Організаційний етап.                                                                      2хв

ІІ. Перевірка домашнього завдання.                                                 4хв

ІІІ. Актуалізація опорних знань.                                                        8хв

ІV.Вивчення нового матеріалу.

1. Хімічні властивості кисню.                                                            20хв

2. Реакція сполучення. Оксиди.

V. Закріплення знань.                                                                          8хв

VІ. Домашнє завдання .

VІ І.  Підбиття підсумків уроку.                                                          2хв

Хід уроку

І. Організаційний етап.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

«Експрес-метод»(Учні на картках вказують суму коефіцієнтів рівнянь та продукти реакцій розкладу (крім кисню), які вони виконали вдома, та здають їх. Вчитель зібравши картки зачитує правильні відповіді, які є на слайді2 , а учні звіряють їх зі своїми відповідями ,котрі вони мають у зошитах. І самостійно оцінюють виконання домашнього завдання.

Під час даного методу формується соціальна компетентність та компетентність саморозвитку та самоосвіти у учнів.

ІІІ. Актуалізація опорних знань.

Розв’язання кросвордів.  Робота в парах. Слайд3,4.

 Запитання до кросвордів

1. Реакції, під час  яких із однієї  речовини утворюються кілька інших.

2. Речовини, які пришвидшують хімічні реакції, але самі при цьому не витрачаються.

3. Порядковий номер у періодичній таблиці найпоширенішого елемента у природі.

4. Проста речовина, необхідна для підтримання дихання.

5. Агрегатний стан кисню за звичайних умов.

6. Вчений. Його ім’ям названо речовину з котрої добувають кисень.

7.Проста речовина, котра  нейтралізує ультрафіолетове проміння.

1. Речовини, які пришвидшують хімічні реакції, але самі при цьому не витрачаються.

2.Хімічний елемент, яким утворена речовина потрібна для дихання.

3. Речовини, з яких шляхом реакції розкладу можна отримати кисень.

4.Шведський учений, що відкрив  кисень.

5. Газ, що входить до складу повітря.

6. Учений, що створив кисневу теорію

Бесіда.

Формуються такі компетентності: комунікативна, полікультурна, соціальна, продуктивної творчості та саморозвитку і самоосвіти.

Бесіду проводять і  як відповіді на запитання, а також додаючи нові запитання таким чином , щоб повторити попередній матеріал: історія відкриття кисню, фізичні властивості, фізіологічна дія, добування .                                                         

Які вчені ще працювали над вивченням кисню?

К.В.Шеєле. (слайд 5, 6)

У 1771 році кисень відкрив шведський учений К.В.Шеєле

 

Джозеф Прістлі.(1774р) (слайд 7)

Джозеф Прістлі добув кисень розкладом меркурій (ІІ) оксиду у 1774році.Ось так він описав своє відкриття:

«Я помістив невелику кількість порошка “меркуріус кальцинатус пер се” під перевернуту банку, та опущену в ртуть. Потім я взяв невелике запалювальне скло і спрямував промені Сонця прямо в середину банки на порошок. З порошка почало виділятися повітря, котре витіснуло ртуть з банки. Я взявся вивчати це повітря. І мене здивувало, навіть розхвилювало до глубини  моєї душі, що в цьому повітрі свічка горить краще і світліше, ніж в звичайній атмосфері.

Антуан Лавуазьє (1775р). (слайд 8)

Творець кисневої теорії (1775) Антуан Лавуазьє зі своєю дружиною, а також ваги з котрими він працював 

Чому вчені досліджували кисень, яка  його фізіологічна дія?

Яким чином поповнюється його вміст в повітрі?

Яким чином добувають його в промисловості?

 Як можна його добути в лабораторії?

Мотивація

Як бачимо кисень дуже важлива речовина, тому всі вчені досліджували ще й хімічні властивості, з якими ми познайомимось сьогодні. На цьому уроці ви повинні зрозуміти усі хімічні властивості кисню, вміти написати схеми реакцій та урівняти їх , познайомитись з продуктами взаємодії кисню з іншими речовинами, та визначити тип реакцій за яким відбувається взаємодія.

ІV.Вивчення нового матеріалу.

Отже, тема уроку…

Якщо вчені добували кисень і досліджували його у 18 ст. то учні нашого класу не забарились і вирішили зробити це також.

Демонстрація досліду (слайд 9)

Продивившись дослід учні слухаючи вчителя, який пояснює за допомогою слайдів 10,11  про взаємодію вугілля з киснем, порівнює реакцію розкладу з  реакцією сполучення, про продукти реакції-оксиди, записують в зошит.

Запишемо рівняння рекції розкладу пероксиду водню, а також взаємодію кисню з вугіллям.

2H₂O₂→2H₂O+O₂          - реакція розкладу

С+O₂→СO₂                   - реакція сполучення

_{Реакції, під час яких із кількох речовин утворюється одна, називають реакціями сполучення.}

_{У результаті реакцій сполучення речовин (простих і складних) із киснем утворюються речовини, що називаються оксиди.}

Сполука утворена двома елементами, одним із яких є Оксиген, називається оксидом.

Назва оксиду = назва елемента + оксид

Наприклад: MgO – Магній оксид

Для елементів зі змінною валентністю:

Назва оксиду = Назва елемента + Валентність елемента +

+ оксид

Наприклад: SO₂ – Сульфур (ІV) оксид; P₂O₅-Фосфор (V) оксид.

Подальше вивчення властивостей пропонується у вигляді гри  «Визнач невідому речовину». Згідно якої учні продивляються відео з дослідами (слайд12) і намагаються написати самостійно рівняння реакції та визначити  продукти реакції. Робота в парах.

 Свої дослідження учні записують на дошці де вчитель допомагає виправити помилки, та пропонує записати правильні рівняння реакції, що демонструють хімічні властивості кисню.  Слайд 13.

Хімічні властивості

1.Взаємодія кисню з вугіллям:

С+O₂→СO₂

2. Взаємодія кисню з сіркою:

S+O₂→SO₂

3. Взаємодія кисню з магнієм:

2Mg+O₂→2MgO

4. Взаємодія кисню з фосфором:

4Р + 5O₂→ 2P₂O₅

5. Взаємодія кисню з залізом:

3Fe + 2O₂→ Fe₃O₄

6. Взаємодія кисню зі складними оксидами:

СН₄+ 2O₂→ СO₂ + 2H₂O

Отже, кисень взаємодіє з металами, неметалами та складними речовинами, утворюючи при цьому нові сполуки – оксиди

Зі зразками оксидів учні ознайомлюються за допомогою відео (слайд14) та з   найпоширенішим і найважливішим оксидом на планеті зі слайду (15).

Напишіть відповідні рівняння реакцій.

V. Узагальнення й систематизація знань.


Напишіть відповідні рівняння реакцій. (слайд 16)

VІ. Домашнє завдання §18, роб.зош. ст79. «дом.завд.»

VІ І. Підбиття підсумків уроку.

Презентація до уроку

http://www.slideshare.net/HalatynOlga/1-42487337

Досліджуємо з учнями. Відео. Досліди.

Відео.Досліджують учні у 7класі.

Відео дослід "Хімічні та фізичні явища"