Movatterモバイル変換

[0]ホーム
URL:

Jump to content
Վիքիպեդիա
Որոնել

Թթվածին

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
8Ազոտ

←Թթվածին →Ֆտոր

O
↓
S
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Անգույն, անհամ, անհոտ գազ, իսկ -183 աստիճանից ցածր հեղուկ է
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվԹթվածին / Oxygeyium (O),O, 8
Խումբ,պարբերություն, բլոկ6, A,
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)		[15,99903; 15,99977][1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա[He] 2s2 2p4
Ատոմի շառավիղ60 (48)պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ73 պմ
Իոնի շառավիղ132 (-2e) պմ
Էլեկտրաբացասականություն3,44 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ0
Օքսիդացման աստիճաններ-2, -1, 0, +1, +2
Իոնացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)		 1313,1 (13,61) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Մոլյար ջերմունակություն29,4[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ14,0 սմ³/մոլ
Պարզ նյութիբյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի տվյալներa=5,403 b=3,429 c=5,086 β=135,53
Դեբայի ջերմաստիճան155 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն(300 Կ) 0,027 Վտ/(մ·Կ)
CAS համարCAS գրանցման համար?
8
Թթվածին
15,999
2s22p4
Թթվածնի ատոմի կառուցվածքը

Թթվածին (լատին․՝ Oxygenium),պարբերական համակարգի 2-րդ պարբերության, 6-րդ խմբիքիմիական տարր, կարգահամարը՝ 8, ատոմական զանգվածը՝ 15,9994։ Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը 1s22s22p4 է։ Սովորական պայմաններում (0 °C, 760 մմ սնդիկի սյուն) թթվածինը անգույն, անհոտ և անհամ գազ է։

Թթվածինը ամենատարածված քիմիական տարրն է Երկրի վրա։ Կապված թթվածինը կազմում է Երկրի ջրային շերտի զանգվածի 6/7 մասը (85,82 % ըստ զանգվածի),մթնոլորտում, որտեղ նա գտնվում է ազատ վիճակում, պարունակությամբ երկրորդն է (23,15 % ըստ զանգվածի)ազոտից հետո։ Փոփոխությունը օդում 0,1 % -ից չի անցնում։ Մթնոլորտում թթվածնի կորուստը օքսիդացման, այրման, նեխման և շնչառության պատճառով լրացվում էֆոտոսինթեզով։ Թթվածինը առաջին տեղն է առաջացրած միներալների թվով (1364), որոնց մեջ թթվածնի պարունակությամբ գերակշռում ենսիլիկատները,քվարցը,երկաթի օքսիդները,կարբոնատները ևսուլֆատները։

Թթվածինը մտնում է բոլոր այն նյութերի բաղադրության մեջ, որոնցից կազմված են կենդանի օրգանիզմները, օրինակ, մարդու օրգանիզմը պարունակում է մոտավորապես 65 % թթվածին։ Ունի երեք կայուն իզոտոպ՝ Օ16 (99,75 %), Օ17 (0,037 %) և Օ18 (0,204 %)։ Արհեստականորեն ստացվել են 14, 15 և 19 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվիզոտոպներ։ Թթվածնի բոլոր իզոտոպների միջուկները կազմված են 8պրոտոնից և համապատասխանաբար 6, 7, 8, 9, 10 և 11նեյտրոնից, իսկ էլեկտրոնային թաղանթը՝ երկու ներքին և վեց արտաքինէլեկտրոններից։

Նախկինում թթվածնի ատոմին միացություններում վերագրվում էր բացասական 2 լիցք։ Սակայն, ինչպես ցույց տվեցին փորձնական տվյալները, Օ−2 իոն գոյություն չունի ազատ վիճակում։

Հանդես է գալիս երկուալոտրոպ ձևափոխությունների տեսքով՝ թթվածին (O2) ևօզոն (O3)։

Բացահայտման պատմություն

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]

Առաջին անգամ միմյանցից անկախ թթվածինը ստացել են շվեդ, գիտնական Շեելեն (1769-1970 թվականին՝մագնեզիումի նիտրատի, թորակների ջերմային քայքայումից) և անգլիացի գիտնական Պրիստելին (1774 թվականին՝սնդիկի օքսիդի և սուսրի տաքացումից).

2HgO →ot 2Hg+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2HgO\ {\xrightarrow {^{o}t}}\ 2Hg+O_{2}\uparrow }}}

Անվան ծագում

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]

1775 թվականին Ա. Լավուազիեն հաստատեց օդի բաղադրությունը, ցույց տվեց, որ թթվածինը համարվում էթթուների բաղադրիչ մասը և անվանեց այնoxygene - «թթու առաջացնող» (հին հունարեն՝ὀξύς - «թթու» ևγεννάω — «ծնում եմ»), այստեղից էլ հայերեն «թթվածին» անվանումը։

Բնության մեջ

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]
Թթվածինը բնության մեջ

Թթվածինը Երկրի կեղևի ամենատարածված էլեմենտն է։ Ազատ վիճակում գտնվում է մթնոլորտային օդում, կապված ձևով մտնում է ջրի, միներալների, լեռնային ապարների, և բոլոր այն բույսերի, որոնցից կազմված են բուսական և կենդանական օրգանիզմները։ Երկիրմոլորակի օդային մթնոլորտը կազմված է հիմնականում երկու գազից՝ թթվածնից (O2) և ազոտից (N2)։Օդի բաղադրությունում թթվածնի ծավալային բաժինը 20,93 % է, իսկ զանգվածայինը՝ 23,15 %։ Սակայն թթվածնի հիմնական զանգվածը մեր մոլորակում պարունակվում է տարբեր միացությունների (բարդ նյութերի) բաղադրությունում։ Երկրագնդի ջրապաշարներում թթվածնի զանգվածային բաժինը 85,82 % է,ավազում՝ 53 %,կավերում, լեռնային ապարներում ու հանքերում՝ մոտավորապես 56 %։ Բոլոր կենդանի օրգանիզմներում պարունակվող նյութերի (ճարպ,շաքար,սպիտակուց և այլն) բաղադրությունում առկա հիմնական տարրերից մեկը թթվածինն է։ Օրինակ՝ մարդու օրգանիզմում թթվածնի զանգվածային բաժինը 65 % է(իսկ ըստ ատոմների՝ 26 %)։

Օդում թթվածնի ծախսը հիմնականում պայմանավորված է նյութերի օքսիդացմամբ, այրմամբ, օրգանական նյութերի նեխմամբ ու կենդանի օրգանիզմներիշնչառությամբ։ Սակայն ծախսված թթվածինը վերականգնվում էլուսասինթեզի միջոցով, որը հիմնականում կատարվում էբույսերում։ Կանաչ բույսերում արևի լուսային էներգիան խթանում էածխաթթու գազի (CO2) և ջրի (H2O) մոլեկուլների միջև քիմիական փոխազդեցություն, որի հետևանքով ածխաթթու գազի ծավալին հավասար թթվածին է անջատվում։ Այդ գործընթացում նաև մի շարք օրգանական միացություններ են առաջանում։ Թթվածինը բնության մեջ յուրօրինակ շրջապտույտ է կատարում։

Ստացում

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]

Բնության մեջ թթվածնի ահռելի ծախսը լրացնում էֆոտոսինթեզի ռեակցիան, որը ընթանում է լույսի և քլորոֆիլի պայմաններում.

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2↑{\displaystyle {\mathsf {6CO_{2}+6H_{2}O\rightarrow C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}\uparrow }}}

Արտադրության մեջ թթվածինը ստացվում էօդից։ Օդը սովորական ճնշման տակ -200°С սառեցնելիս՝ վեր է ածվում բաց երկնագույն հեղուկի, ապա զգույշ տաքացնում են -195°С-ում անջատվում էազոտը, իսկ -183°С-ում անջատվում է թթվածինը։ Գազային թթվածինը պահում են պողպատե գլանանոթներում (բալոններում) 10-15 ՄՊԱ ճնշման տակ 1 մմսնդիկի սյան, որը հավասար է 133,3 Պա։

Մաքուր թթվածին ստանում են նաև ջրիէլեկտրոլիզի (էլեկտրատարրալուծման) միջոցով.

Լաբորատորիայում թթվածինը ստանում են թթվածին պարունակող բարդ նյութերի քայքայումից.

2H2O2 →MnO2 2H2O+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O_{2}\ {\xrightarrow {MnO_{2}}}\ 2H_{2}O+O_{2}\uparrow }}}
2BaO2 →700∘C 2BaO+O2{\displaystyle \mathrm {2\,BaO_{2}\ {\xrightarrow {700\,^{\circ }C}}\ 2\,BaO+O_{2}} }
 2H2O→NaOH∘ 2H2+O2↑{\displaystyle ~\mathrm {2H_{2}O{\xrightarrow {NaOH^{\circ }}}\ 2H_{2}+O_{2}\uparrow } }

Կալիումի պերմանգանատը (KMnO4) տաքացնելիս քայքայվում է՝ անգույն գազի (թթվածնի) անջատմամբ.

2KMnO4→K2MnO4+MnO2+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2KMnO_{4}\rightarrow K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}

Ստացված թթվածինը կարելի է հավաքել օդը դուրս մղելու եղանակով, քանի որ թթվածնի խտությունը մեծ է օդի խտությունից։

Ջրածնի պերօքսիդով (H2O2) լցված փորձանոթը նույնիսկ ձեռքով տաքացնելիս այդ նյութը քայքայվում է.

2HgO→2Hg+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2HgO\rightarrow 2Hg+O_{2}\uparrow }}}

Այս ռեակցիան ավելի արագ է ընթանում մանգանի (IV) օքսիդ (MnO2) նյութի ներկայությամբ, որն անվանվում է կատալիզատոր (կատալիզորդ)։

Ֆիզիկական հատկություններ

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]
Համաշխարհային օվկիանոսում պարունակվում է առավել շատ սառը ջրում, իսկ ամենիչ քիչ տաք ջրում

Թթվածնին (երկթթվածնին)՝ որպես պարզ նյութի, ծանոթ չլինել չեք կարող, քանի որ բոլորս ենք այդ նյութը շնչում։ Հայտնի է, որ թթվածինը.

  • սովորական պայմաններում գազ է,
  • հոտ չունի,
  • անգույն է,
  • համ չունի,
  • եռում է 90,19 Կ (-182,96 °C) ջերմաստիճանում,
  • գոլորշիանում է 54,8 Կ (-218,35 °C) ջերմաստիճանում,
  • հեղուկ և պինդ վիճակում երկնագույն է,
  • հեղուկ վիճակում դեպի մագնիսն է ձգվում

Թթվածնի խտությունը 0 °C ջերմաստիճանում և 101 կՊա ճնշման տակ հավասար է 1,43 գ/լ, ինչը 1,11 անգամ մեծ է օդի խտությունից։ Թթվածինը ջրում քիչ է լուծվում. 20 °C ջերմաստիճանում 100 ծավալ ջրում լուծվում է 3 ծավալ թթվածին, որն էլ, ապահովում է ջրային կենդանիների ու բույսերիշնչառությունը։

Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս թթվածնի, ինչպես և՝ ցանկացած այլ գազի,լուծելիությունը ջրում նվազում է, իսկ իջեցնելիս՝ աճում։ Օրինակ՝ 0 °C ջերմաստիճանում թթվածնի լուծելիությունը 100 ծավալ ջրում 5 ծավալ է, և այդ հանգամանքի հետ է մասամբ կապված հյուսիսային ծովերի ձկնառատությունը։ Թթվածնի հատկություններն ուսումնասիրելու համար այն պետք է ստանալ մաքուր վիճակում: Շվեդացի գիտնական Կարլ Շելեն 1771թ. առաջին անգամ անգամ թթվածին ստացել, ապա անգլիացի քիմիկոս Ջոզեֆ Փրիսթլին 1774թ. կարմիր սնդիկի օքսիդի HgO քայքայումից։

Քիմիական հատկություններ

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]

Թթվածինն ազատ վիճակում քիմիապես ակտիվ պարզ նյութերից է ու հեշտությամբ փոխազդում է մեծ թվով պարզ և բարդ նյութերի հետ։

Թթվածնի հետ անմիջականորեն փոխազդում են գրեթե բոլոր ոչ մետաղները՝ֆտորից (F2),քլորից (Cl2),բրոմից (Br2) ևյոդից (J2) բացի։

Փոխազդում է ածխի հետ։

C+O2→CO2↑{\displaystyle {\mathsf {C+O_{2}\rightarrow CO_{2}\uparrow }}}

Կարևոր է նշել, որ թթվածնի պակասի դեպքում ածխի այրումից առաջանում է խիստ վտանգավոր գազ՝ ածխածնի (II) օքսիդ (CO՝ շմոլ գազ).

2C+O2→2CO↑{\displaystyle {\mathsf {2C+O_{2}\rightarrow 2CO\uparrow }}}

Սենյակային ջերմաստիճանումծծումբը նույնիսկ մաքուր թթվածնում չի փոփոխվում, բայց օդում տաքացնելիս այրվում է թույլ երկնագույն բոցով։

S+O2→SO2↑{\displaystyle {\mathsf {S+O_{2}\rightarrow SO_{2}\uparrow }}}

Փոխազդում էֆոսֆորի հետ.

4P+5O2→2P2O5{\displaystyle {\mathsf {4P+5O_{2}\rightarrow 2P_{2}O_{5}}}}

Այս ռեակցիան սկսելու համար անհրաժեշտ է բարձր ջերմաստիճան ռեակցիան ընթանում է ինքնաբերաբար՝ լույսի ու ջերմության անջատմամբ։

Թթվածնի հետ անմիջականորեն փոխազդում են նաև գրեթե բոլոր մետաղները, օրինակ՝ոսկին (Au)։ Այդպիսի ռեակցիաներն սկսելու համար սովորաբար տաքացում է պահանջվում.

2Na+O2→Na2O2{\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2}}}}

Օդումմագնեզիումը (Mg) այրվում է շլացուցիչ բոցով, ռեակցիայի հետևանքով առաջանում է սպիտակ փոշի՝ մագնեզիումի օքսիդ.

2Mg+O2→2MgO{\displaystyle {\mathsf {2Mg+O_{2}\rightarrow 2MgO}}}
3Fe+2O2→Fe3O4{\displaystyle {\mathsf {3Fe+2O_{2}\rightarrow Fe_{3}O_{4}}}}

Պղինձը (Cu) միանում է թթվածնին՝ առաջացնելով սև փոշի՝ պղնձի (II) օքսիդ (CuO).

2Cu+O2→2CuO{\displaystyle {\mathsf {2Cu+O_{2}\rightarrow 2CuO}}}
  • Թթվածնով օքսիդանում են նաև բարդ նյութերը.
2SO2+O2→2SO3{\displaystyle {\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3}}}}
CH4+2O2→CO2+2H2O{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O}}}

Կիրառություն

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]
Բալոններում խտացված մաքուր թթվածինը օգտագործվում է մեծ բարձրություններում և ստորգետնյա աշխատանքներում

Բազմազան են թթվածնի կիրառման բնագավառները. տեխնիկայում գործընթացների գրեթե 80 %-ն այս նյութի կիրառման վրա է հիմնված։

  • Մետաղների արտադրություն.

Դոմենային վառարանումթուջի ստացման գործընթացն արագացնելու նպատակով հաճախ թթվածնով հարստացված օդ է կիրառվում։ Մաքուր թթվածնում այրումն ընթանում է մոտ հինգ անգամ արագ, քան օդում։ Մեծ քանակությամբ թթվածին է օգտագործվում նաև պողպատահալման գործընթացում։

  • Մետաղների կտրում, զոդում ու եռակցում.

Ջրածինը (H2) թթվածնի հետ հատուկ այրիչներում այրելիս բոցի ջերմաստիճանը հասնում է մինչև 3200 °C, իսկացետիլեն (C2H2) օգտագործելիս՝ նույնիսկ մինչև 3500 °C։ Ացետիլենի այրման ռեակցիայի հավասարումն է.

C2H2+5O2→4CO2+2H2O{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}+5O_{2}\rightarrow 4CO_{2}+2H_{2}O}}}

Այդպիսի բոցն օգտագործվում է մետաղների կտրման (թթվածնի ավելցուկի պայմաններում), զոդման ու եռակցման նպատակներով։

  • Պայթեցումների իրականացում (օգտագործվում է հեղուկ թթվածին),
  • Շնչառության ապահովում (տիեզերանավերում, ինքնաթիռներում, սուզանավերում, բժշկության մեջ),
  • Բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների իրագործում,
  • Ազոտական ուծծմբական թթուների,պարարտանյութերի և այլ նյութերի արտադրում,
  • Հրթիռային շարժիչների գործարկում (այստեղ ևս օգտագործվում է հեղուկ թթվածին),
  • Վառելանյութերի այրում (օգտագործվում է հատկապես մեծ քանակություններով թթվածին)։

Ամենակարևորը թթվածինը նպաստում է այրմանը և շնչառությանը։ Այն մեծ չափով նպաստում է մետալուրգիական գործընթացներին՝ թուջի, պողպատի, ինչպես նաև գունավոր մետաղների (Cu, Zn, Sn, Au) արտադրության համար։ Բժշկության մեջ ծանր հիվանդներին տալիս են թթվածին։ Թթվածին ծախսվում է մետաղների կտրման և եռակցման ժամանակ, սուզանավերում, տիեզերանավերում, ջրի տակ աշխատող մարդկանց համար։

Տես նաև

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]
  1. ↑Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)(անգլ.) //Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. —ISSN0033-4545. —doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. ↑Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 387. — 671 с. —100 000 экз.

Արտաքին հղումներ

[խմբագրել |խմբագրել կոդը]
Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են«Թթվածին» հոդվածին։
 ⛭ 
  Թեմատիկ կայքեր
Բառարաններ և հանրագիտարաններ
 
BNE: XX534245 ·BNF: 11977353d ·GND: 4051803-6 ·LCCN: sh85096329 ·Microsoft: 540031477 ·NDL: 00570181 ·NKC: ph122069
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկվածՀայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 183)։
 Պարբերական աղյուսակ
H He
LiBe BCNOFNe
NaMg AlSiPSClAr
KCa ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=Թթվածին&oldid=10372214» էջից
Կատեգորիաներ:
Թաքցված կատեգորիաներ:
[8]ページ先頭
©2009-2025 Movatter.jp