וואָס איז זויערשטאָף? זויערשטאָף קאַמפּאַונדז

אָקסיגען (אָ) איז אַ ניט-מעטאַלליק כעמישער עלעמענט פון גרופּע 16 (וויאַ) פון די פּעריאָדיש טיש. עס איז אַ בלאַס, אָנ אַ טאַם און אָודערלאַס גאַז required פֿאַר לעבעדיק אָרגאַניזאַמז - חיות וואָס גער עס אין טשאַד דייאַקסייד, און געוויקסן אַז אויסצונוצן גלויבנס ₂ ווי אַ טשאַד מקור, און אָ ₂ איז אומגעקערט צו די אַטמאָספער. זויערשטאָף פארמען קאַמפּאַונדז רעאַגירן מיט כמעט קיין אנדערע עלעמענט, און אויך דיספּלייס כעמישער עלעמענטן פון באַנדינג מיט יעדער אנדערע. אין פילע פאלן, די פּראַסעסאַז זענען באגלייט דורך די מעלדונג פון היץ און ליכט. די מערסט וויכטיק זויערשטאָף קאַמפּאַונד איז וואַסער.

געשיכטע פון די ופדעקונג

אין 1772, די שוועדיש כעמיקער קאַרל ווילהעלם סטשעעלע ערשטער דעמאַנסטרייטיד אַז אַזאַ זויערשטאָף באקומען עס דורך באַהיצונג נייטרייט פּאַטאַסיאַם אַקסייד, קוועקזילבער, ווי געזונט ווי פילע אנדערע סאַבסטאַנסאַז. קודם פון אים אין 1774, דער ענגליש טשעמיסט יוסף פּריעסטליי געפונען דעם כעמישער עלעמענט דורך טערמאַל דיקאַמפּאָוזישאַן פון קוועקזילבער אַקסייד און פארעפנטלעכט זייַן פיינדינגז די זעלבע יאָר, דרייַ יאר איידער די ויסזאָגונג פון שעסעל. אין 1775-1780 דער פראנצויזיש כעמישער אַנטאָניאָ לאַוואָיסיער ינטערפּראַטאַד די ראָלע פון זויערשטאָף אין ברידינג און ברענען, רידזשעקטינג די טעאָריע פון פאָגיסטיסטאָן, בכלל אנגענומען אין אַז צייַט. ער האט אנגעוויזן זייַן פּראַפּענסיטי צו פאָרעם אַסאַדז ווען קאַמביינד מיט פארשידענע סאַבסטאַנסיז און גערופן די עלעמענט אָקסיגען, וואָס אין גריכיש מיטל "געבן געבורט צו זויער".

פּרעוואַלאַנס

וואָס איז זויערשטאָף? מאכן אַרויף 46% פון די מאַסע פון די ערד ס סקאָרינקע, דאָס איז די מערסט פּראָסט עלעמענט פון עס. דער זויער פון זויערשטאָף אין דער אַטמאָספער איז 21% דורך באַנד, און דורך וואָג אין ים וואַסער עס איז 89%.

אין ראַקס, די עלעמענט קאַמביינז מיט מעטאַלס און ניט-מעטאַלס אין די פאָרעם פון אַקסיידז, וואָס זענען זויער (אַזאַ ווי שוועבל, טשאַד, אַלומינום און פאָספאָר) אָדער יקערדיק (קאַלסיום, מאַגניזיאַם און אייַזן סאָלץ), און ווי סאַלין קאַמפּאַונדז וואָס קענען זיין געדאַנק פון אַ פאַרשיידנקייַט פון אַסידיק און יקערדיק אַקסיידז, אַזאַ ווי סולפאַטעס, קאַרבאָנאַטעס, סיליקאַטעס, אַלומינאַטעס און פאָספאַטעס. כאָטש זיי זענען סך, אָבער די סאָלידס קענען נישט דינען ווי זויערשטאָף קוואלן, ווי בונד קליוואַדזש מיט מעטאַל עלעמענט אַטאָמס ענערגיע קאַנסאַמשאַן אויך.

פֿעיִקייטן

אויב די טעמפּעראַטור פון זויערשטאָף איז ונטער -183 ° C, עס ווערט אַ בלאַס בלוי פליסיק, און בייַ -218 ° C עס איז האַרט. ריין אָ ₂ איז 1.1 מאל כעוויער ווי לופט.

בעת ברידינג, אַנימאַלס און עטלעכע באַקטיריאַ קאַנסומד זויערשטאָף פון דער אַטמאָספער און צוריקקומען טשאַד דייאַקסייד, אָבער אין דעם פּראָצעס פון פאָטאָסינטהעסיס גרין געוויקסן אַרייַנציען טשאַד דייאַקסייד אין דעם בייַזייַן פון זונשייַן און מעלדונג פֿרייַ זויערשטאָף. קימאַט די גאנצע אָ ₂ אין די אַטמאָספער איז Produced by פאָטאָסינטהעסיס.

בייַ 20 ° C, וועגן 3 טיילן דורך באַנד פון זויערשטאָף צעלאָזן אין 100 טיילן פון פריש וואַסער, אַ ביסל ווייניקער אין סעאַוואַטער. דעם איז נייטיק פֿאַר די ברידינג פון פיש און אנדערע מאַרינע לעבן.

נאַטירלעך זויערשטאָף איז אַ געמיש פון דרייַ סטאַביל ייסאַטאָופּס ¹⁶ אָ (99,759%), ¹⁷ אָ ^(0037%), און ¹⁸ אָ (0204%). עטלעכע אַרטאַפישאַלי באקומען ראַדיאָאַקטיוו ייסאַטאָופּס זענען באקאנט. רובֿ פון זיי זענען לאַנג-געלעבט איז ¹⁵ אָ (האַלב-לעבן 124) וואָס איז געניצט פֿאַר געלערנט ברידינג אין מאַמאַלז.

Allotropes

אַ קלירער געדאַנק פון וואָס זויערשטאָף, לאָזן צו קריגן זייַן צוויי אַללאָטראָפּיק Forms, דיאַטאָמיק (אָ ₂₎ און טריאַטאָמיק (אָ _3, אָזאָנע). די פּראָפּערטיעס פון די דיאַטאָמיק פאָרעם פֿאָרשלאָגן אַז זעקס עלעקטראָניקס בינדן אַטאָמס און צוויי בלייַבן אַנפּעריידיד, וואָס קאַמאַטאַגניזאַם פון זויערשטאָף. דרייַ אַטאָמס אין אָזאָנע מאָלעקולאַ זענען ניט גלייַך אויף די זעלבע גלייַך שורה.

אָזאָנע קענען זיין Produced אין לויט מיט די יקווייזשאַן: 3אָ ₂ → 2אָ _3.

דער פּראָצעס איז ענדאָוטערמיק (ריקווייערז ענערגיע עקספּרעס); די קאַנווענשאַן פון אָזאָנע צוריק צו דיאַטאָמיק זויערשטאָף איז פאַסילאַטייטיד דורך דעם בייַזייַן פון יבערגאַנג מעטאַלס אָדער זייער אַקסיידז. ריין זויערשטאָף איז קאָנווערטעד צו אָזאָנע אונטער דער ווירקונג פון אַ גלאָוינג ילעקטריקאַל אָפּזאָגן. דער אָפּרוף אויך אַקערז ווען די אַלטראַווייאַליט איז אַבזאָרבד מיט אַ ווייוולענגטה פון וועגן 250 נם. די ימערדזשאַנס פון דעם פּראָצעס אין דער אויבערשטער לייַערס פון דער אַטמאָספער ילימאַנייץ ראַדיאַציע אַז קען שעדיקן לעבן אויף די ייבערפלאַך פון דער ערד. דער שמעקן פון אָזאָנע איז פאָרשטעלן אין ענקלאָוזד ספּייסאַז מיט גאַזירטע עלעקטריקאַל עקוויפּמענט, אַזאַ ווי גענעראַטאָרס. דעם גאַז איז ליכט בלוי. זייַן געדיכטקייַט איז 1.658 מאל פון לופט, און עס האט אַ בוילינג פונט פון -112 ° C בייַ אַטמאַספעריק דרוק.

אָזאָנע - שטאַרק אַקסאַדייזינג אגענטן טויגעוודיק פון קאַנווערטינג שוועבל דייאַקסייד, טריאָקסידע, סולפידע צו סולפאַטע, ייאַדייד, ייאַדיין (אַנאַליטיקאַל אופֿן פֿאַר פּראַוויידינג זייַן אַסעסמאַנט) ווי ווויל ווי פילע זויערשטאָף-מיט אָרגאַניק קאַמפּאַונד דעריוואַטיווז אַזאַ ווי אַלדעהידעס און אַסאַדז. אָזאָנע קאַנווערזשאַן פון כיידראָוקאַרבאַנז פון ויטאָמאָביל ויסמאַטערן צו די אַסאַדז און אַלדעהידעס איז דער גרונט פון סמאָג. אין אינדוסטריע, אָזאָנע איז געניצט ווי אַ כעמישער רייידזשאַנט, דיסינפעקטאַנט, פֿאַר באַהאַנדלונג פון אָפּגאַנג, וואַסער באַהאַנדלונג און בליטשינג פון געוועבן.

מעטהאָדס פון באקומען

דער וועג אין וואָס זויערשטאָף איז געשאפן דעפּענדס אויף ווי פיל גאַז איז פארלאנגט. לאַבאָראַטאָריע מעטהאָדס זענען ווי גייט:

1. טערמאַל דיקאַמפּאָוזישאַן פון עטלעכע סאָלץ ווי פּאַטאַסיאַם טשלאָראַטע אָדער פּאַטאַסיאַם נייטרייט:

• 2קקלאָ ₃ → 2קקל, + 3אָ _2.
• 2קנאָ ₃ → 2קנאָ ₂ + אָ _2.

די דיקאַמפּאָוזישאַן פון פּאַטאַסיאַם טשלאָראַטע איז קאַטאַליסט דורך יבערגאַנג מעטאַל אַקסיידז. פֿאַר דעם אָפֿט געניצט מאַנגגאַניז דייאַקסייד (פּיראָלוסיטע, מנאָ _2). דער קאַטאַליסט ראַדוסאַז די טעמפּעראַטור פארלאנגט צו מעלדונג זויערשטאָף פון 400-250 ° סי

2. דיקאַמפּאָוזישאַן פון מעטאַל אַקסיידז אונטער טעמפּעראַטור ווירקונג:

• 2 הגאָ → 2 הג + אָ 2.
• 2אַג ₂ אָ → 4אַג, + אָ _2.

שעעלע און פּריעסטליי געניצט די קאַמפּאַונד (אַקסייד) פון זויערשטאָף און קוועקזילבער (וו) צו קריגן דעם כעמישער עלעמענט.

3. טערמאַל דיקאַמפּאָוזישאַן פון מעטאַל פּעראַקסיידז אָדער הידראָגען פּעראַקסייד:

• 2BaO + O2 → 2BaO2.
• ₂ 2באַאָ → 2באַאָ, + אָ _2.
• באַאָ ₂ + ה ₂ אַזוי ₄ → ה ₂ אָ ₂ + באַסאָ _4.
• 2 ה ₂ אָ ₂ → 2 ה ₂ אָ + אָ _2.

דער ערשטער אינדוסטריעלע מעטהאָדס פֿאַר סעפּערייטינג זויערשטאָף פון דער אַטמאָספער אָדער פֿאַר די פּראָדוקציע פון הידראָגען פּעראַקסייד דעפּענדס אויף די פאָרמירונג פון באַריום פּעראַקסייד פון די אַקסייד.

4. טאַננינג און סונבעד סאַלאָן פון וואַסער מיט קליין אַדמיקסטורעס פון סאָלץ אָדער אַסאַדז אַז צושטעלן קאַנדאַקשאַן פון עלעקטריש קראַנט:

2 ה ₂ אָ → 2 ה ₂ + אָ ₂

אינדוסטריעלע פּראָדוקציע

אויב עס איז נייטיק צו דערגרייכן גרויס אַמאַונץ אַמאָונץ, פראַקשאַנאַל דיסטאַליישאַן פון פליסיק לופט איז געניצט. פון די הויפּט קאַמפּאָונאַנץ פון לופט, עס האט די העכסטן בוילינג פונט און, דעריבער, איז ווייניקער וואַלאַטאַל ווי ניטראָגען און אַרגאַן. אין דעם פּראָצעס, די גאַז איז קולד בשעת יקספּאַנדינג. די הויפּט טריט פון די אָפּעראַציע זענען ווי גייט:

• לופט איז געפילטערט צו באַזייַטיקן די סאָלידס;
• מויסטשער און טשאַד דייאַקסייד זענען אַוועקגענומען דורך אַבזאָרפּשאַן אין אַלקאַליס;
• לופט איז קאַמפּרעסט, און די היץ פון קאַמפּרעשאַן איז אַוועקגענומען דורך קאַנווענשאַנאַל קאָאָלינג פּראָוסידזשערז;
• דערנאָך קומט דער שפּול אין דער קאַמער;
• טייל פון די קאַמפּרעסט גאַז (בייַ אַ דרוק פון וועגן 200 אַטם) יקספּאַנדז אין די קאַמער, קאָאָלינג די שפּול;
• די יקספּאַנדיד גאַז קערט צו די קאַמפּרעסער און פּאַסיז עטלעכע סטאַגעס פון סאַבסאַקוואַנט יקספּאַנשאַן און קאַמפּרעשאַן, אַזוי בייַ -196 ° C לופט ווערט פליסיק;
• די פליסיק איז העאַטעד צו דערגרייכן די ערשטער ליכט ינערט גאַסאַז, דעמאָלט ניטראָגען, און פליסיק זויערשטאָף בלייבט. מולטיפּלע בראָקאַטאַטיאָן טראגט אַ פּראָדוקט וואָס איז פערלי ריין (99.5%) פֿאַר רובֿ ינדאַסטריאַל צוועקן.

ניצן אין אינדוסטריע

מעטאַללורגי איז דער גרעסטער קאָנסומער פון ריין זויערשטאָף פֿאַר פּראָדוקציע פון הויך-טשאַד שטאָל: געטינג באַפרייַען פון טשאַד דייאַקסייד און אנדערע ימפּיוראַטיז פון ניט-מעטאַל איז פאַסטער און גרינגער ווי ניצן לופט.

ווייסטוואָטער רייניקונג דורך זויערשטאָף איז פּראַמאַסינג פֿאַר מער עפעקטיוו באַהאַנדלונג פון פליסיק עפלואַנט ווי אין אנדערע כעמיש פּראַסעסאַז. עס איז שיין ינקריסינגלי וויכטיק אין פֿאַרמאַכט וויסט ינסינעריישאַן סיסטעמס ניצן ריין אָ _2.

די אַזוי גערופענע ראַקעט אָקסידיזער איז פליסיק זויערשטאָף. פּורע אָ 2 איז געניצט אויף סאַבמערינז און אין דייווינג בעלז.

אין דער כעמישער אינדוסטריע, זויערשטאָף רינואַבאַל קאַנווענשאַנאַל לופט אין די פּראָדוקציע פון סאַבסטאַנסיז אַזאַ ווי אַסעטאַלין, עטאַלין אַקסייד און מעטאַנאַל. מעדיציניש אַפּלאַקיישאַנז אַרייַננעמען די נוצן פון גאַז אין זויערשטאָף טשיימבערז, ינכיילערז און קינדער ינגקיובייטערז. אַ זויערשטאָף-ענריטשט גאַזענאָוס אַנאַסטעטיק גיט שטיצן פֿאַר לעבן אין אַלגעמיין אַניסטיזשאַ. אָן דעם כעמישער עלעמענט, אַ נומער פון ינדאַסטריז ניצן מעלטינג פערנאַסאַז קען נישט עקסיסטירן. אַז ס וואָס זויערשטאָף איז.

כעמישער פּראָפּערטיעס און ריאַקשאַנז

גרויס וואַלועס פון עלעקטראָנעגאַטיוויטי און עלעקטראָן קירבות פון זויערשטאָף זענען טיפּיש פֿאַר עלעמענטן וואָס ויסשטעלונג ניט-מעטאַלליק פּראָפּערטיעס. אַלע זויערשטאָף קאַמפּאַונדז האָבן אַ נעגאַטיוו אַקסאַדיישאַן שטאַט. ווען צוויי עלעקטראָן אָרביטאַלס אָנגעפילט, געגרינדעט אָ ^2- יאָן. די פּעראָקסידעס (אָ ₂ ^2-) אַסומז אַז יעדער אַטאָם האט אַ אָפּצאָל פון -1. דעם פאַרמאָג אָננעמען עלעקטראָנס דורך פול אָדער פּאַרטיייש טראַנסמיסיע און דיטערמאַניז די אַקסאַדייזינג אַגענט. ווען אַזאַ אַ אַגענט ריאַקץ מיט אַ עלעקטראָן מענאַדעוו מאַטעריע, זייַן אייגן אַקסאַדיישאַן שטאַט דיקריסאַז. די ענדערונג (פאַרקלענערן) אין די שטאַט פון זויערשטאָף אַקסאַדיישאַן פון נול צו -2 איז גערופן אָפּזוך.

אונטער נאָרמאַל באדינגונגען, די עלעמענט פארמען דיאַטאָמיק און טריאַטאָמיק קאַמפּאַונדז. אין דערצו, עס זענען גאָר אַנסטייבאַל טעטראַהאַליק מאַלאַקיולז. אין אַ דיאַטאָמיק פאָרעם, צוויי ונפּאַירעד עלעקטראָנס זענען ליגן אויף ניט-באַנדינג אָרביטאַלס. דעם איז באשטעטיקט דורך די פּאַראַמאַגנעטיק נאַטור פון די גאַז.

די טיף אָפּרוף פון אָזאָנע איז מאל דערקלערט דורך די האַשאָרע אַז איינער פון די דרייַ אַטאָמס איז אין די "אַטאָמישע" שטאַט. ריאַקטינג דעם אַטאָם איז דיססאָסיאַטעד פֿון די אָ _3, געלאזן מאָלעקולאַר זויערשטאָף.

די אָ 2 מאַלאַקיולז וויקלי ריאַקטיוו אין נאָרמאַל טעמפּעראַטורעס און אַמביאַנט פּרעשערז. אַטאָמישע זויערשטאָף איז פיל מער אַקטיוו. די דיססאָסיאַטיאָן ענערגיע (אָ ₂ → 2אָ) איז באַטייַטיק און 117.2 קייקאַל מאָל.

Connections

C אַזאַ נאָנמעטאַלס ווי הידראָגען, טשאַד, שוועבל, זויערשטאָף, Forms אַ גרויס קייט פון קאָוואַלענטלי געבונדן קאַמפּאַונדז, כולל נאָנמעטאַל אַקסיידז אַזאַ ווי וואַסער (ה ₂ אָ), שוועבל דייאַקסייד (אַזוי ₂₎ און טשאַד דייאַקסייד (גלויבנס _2); אָרגאַניק קאַמפּאַונדז אַזאַ ווי אַלקאָהאָלס, אַלדעהידעס און קאַרבאָקסיליק אַסאַדז; פּראָסט אַסאַדז אַזאַ ווי קאַרבאָניק _{(ה 2 קאָ3),} סולפוריק זויער (ה ₂ אַזוי ₄₎ און ניטריק (הנאָ _3); און די קאָראַספּאַנדינג סאָלץ אַזאַ ווי סאָדיום סולפאַטע (נאַ ₂ אַזוי _4), סאָדיום קאַרבאַנייט (נאַ ₂ קאָ ₃₎ און סאָדיום נייטרייט (נאַנאָ _3). זויערשטאָף איז פאָרשטעלן אין די פאָרעם פון אָ ^2- יאָן אין די קריסטאַל סטרוקטור פון האַרט מעטאַל אַקסיידז, אַזאַ ווי קאַמפּאַונד (אַקסייד), זויערשטאָף און קאַאָ פון קאַלסיום. מעטאַל סופּעראָקסידע (קאָ ₂₎ אַנטהאַלטן יאָן אָ ₂ ^-, בשעת מעטאַל פּעראָקסידעס (באַאָ ₂₎ אַנטהאַלטן יאָן אָ ₂ ^2-. זויערשטאָף קאַמפּאַונדז בכלל האָבן אַן אַקסאַדיישאַן שטאַט -2.

באַסיק פּראָפּערטיעס

צום סוף מיר רשימה די הויפּט פּראָפּערטיעס פון זויערשטאָף:

• עלעקטראָן קאָנפיגוראַטיאָן: 1 ס 2 ס ^{2 2} 2 פּ ^4.
• אַטאָמישע נומער: 8.
• אַטאָמישע וואָג: 15,9994.
• בוילינג פונט: -183.0 ℃.
• מעלטינג פונט: -218.4 ℃.
• געדיכטקייַט (אויב די זויערשטאָף דרוק איז 1 אַטם בייַ 0 ° C): 1.429 ג / ל.
• אָקסידאַטיאָן שטאַטן: -1, -2, +2 (אין קאַמפּאַונדז מיט פלאָרין).