урок 18
В уроці 18 «Фізичні та хімічні властивості кисню» з курсу «Хімія для чайників» з'ясуємо, які фізичні та хімічні властивості має кисень і дізнаємося про реакції горіння.
Як у будь-якого хімічного речовини, у кисню є свій набір фізичних і хімічних властивостей, за якими його можна відрізнити від інших речовин.
Фізичні властивості
За своїми фізичними властивостями проста речовина кисень відноситься до неметалів. При нормальних умовах він знаходиться в газоподібному агрегатному стані. Кисень не має кольору, запаху і смаку. Маса кисню об'ємом 1 дм 3 при н. у. дорівнює приблизно 1,43 м
При температурі нижче -183 ° С кисень перетворюється в блакитну рідину, а при -219 ° С ця рідина переходить в тверду речовину. Це означає, що температура кипіння кисню дорівнює: t кип. = -183 ° С, а температура плавлення становить: t пл. = -219 ° С. Кисень погано розчиняється у воді.
Хімічні властивості
Кисень є хімічно активною речовиною. Він здатний вступати в реакції з безліччю інших речовин, однак для протікання більшості цих реакцій необхідна більш висока, ніж кімнатна, температура. При нагріванні кисень реагує з неметалами і металами.
Якщо скляну колбу наповнити киснем і внести в неї ложечку з палаючої сіркою, то сірка спалахує з утворенням яскравого полум'я і швидко згоряє (рис. 80).
Хімічну реакцію, що протікає в цьому випадку, можна описати наступним рівнянням:
В результаті реакції утворюється речовина SO2. яке називається сірчистим газом. Сірчистий газ має різкий запах, який ви відчуваєте при запалюванні звичайної сірники. Це говорить про те, що до складу головки сірника входить сірка, при горінні якої і утворюється сірчистий газ.
Підпалений червоний фосфор в колбі з киснем спалахує ще яскравіше і швидко згоряє, утворюючи густий білий дим (рис. 81).
При цьому протікає хімічна реакція:
Білий дим складається з маленьких твердих частинок продукту реакції - P2 O5.
Якщо в колбу з киснем внести тліюче вугіллячко, що складається в основному з вуглецю, то він також спалахує і згорає яскравим полум'ям (рис. 82).
Яка хімічну реакцію можна представити таким рівнянням:
Продуктом реакції є CO2. або вуглекислий газ, з яким ви вже знайомі. Довести утворення вуглекислого газу можна, додавши в колбу трохи вапняної води. Помутніння свідчить про присутність CO2 в колбі.
Займання вуглинки можна використовувати для відмінності кисню від інших газів. Якщо в посудину (колбу, пробірку) з газом внести тліюче вугіллячко і він спалахне, то це вказує на наявність в посудині кисню.
Крім неметалів, з киснем реагують і багато метали. Внесемо в колбу з киснем розпечену сталевий дріт, що складається в основному із заліза. Дріт починає яскраво світитися і розкидати в різні боки розпечені іскри, як при горінні бенгальського вогню (рис. 83).
При цьому протікає наступна хімічна реакція:
В результаті реакції утворюється речовина Fe3 O4 (залізна окалина). До складу формульної одиниці цієї речовини входять три атома заліза, причому один з них має валентність II, а два інших атома мають валентність III. Тому формулу цієї речовини можна представити у вигляді FeO * Fe2 O3.
На замітку: Реакцію заліза з киснем використовують для різання сталевих виробів. Для цього певну ділянку деталі спочатку нагрівають за допомогою кіслородногазовой пальника. Потім направляють на нагріте місце струмінь чистого кисню, для чого перекривають кран надходження пального газу в пальник. Нагріте до високої температури залізо вступає в хімічну реакцію з киснем і перетворюється в окалину. Так можна розрізати дуже товсті залізні деталі.
реакції горіння
Загальним для розглянутих нами реакцій є те, що при їх протіканні виділяється багато світла і теплоти. Дуже багато речовини саме так взаємодіють між собою.
Розглянуті вище реакції простих речовин сірки, фосфору, вуглецю і заліза з киснем є реакціями горіння.
Реакціями горіння називаються хімічні реакції, що протікають з виділенням великої кількості теплоти і світла.
Крім простих речовин, в кисні горять і багато складних речовини, наприклад метан CH4. При горінні метану утворюються вуглекислий газ і вода:
В результаті цієї реакції виділяється дуже багато теплоти. Ось чому до багатьох домівках підведений природний газ, основним компонентом якого є метан. Теплота, що виділяється при горінні метану, використовується для приготування їжі та інших цілей.
На замітку: Деякі хімічні реакції протікають дуже швидко. Такі реакції називають вибуховими або просто вибухами. Наприклад, взаємодія кисню з воднем може протікати у формі вибуху.
Горіння може протікати не тільки в кисні, але і в інших газах. Про цих процесах ви дізнаєтеся при подальшому вивченні хімії.
Горіння речовин на повітрі і в кисні
Ви вже знаєте, що до складу навколишнього нас повітря входить кисень. Тому багато речовини горять не тільки в чистому кисні, але і на повітрі.
Горіння на повітрі протікає найчастіше набагато повільніше, ніж в чистому кисні. Відбувається це тому, що в повітрі лише одна п'ята частина за обсягом припадає на кисень. Якщо зменшити доступ повітря до палаючого предмету (а отже, зменшити доступ кисню), горіння сповільнюється або припиняється. Звідси зрозуміло, чому для гасіння загорівся предмета на нього слід накинути, наприклад, ковдру або щільну ганчірку.
На замітку: При пожежах для гасіння палаючих предметів часто використовують піну (рис. 84). Вона обволікає палаючий предмет і припиняє доступ до нього кисню. Горіння спочатку сповільнюється, а потім припиняється зовсім.
Деякі речовини, швидко згоряють в кисні, на повітрі не горять взагалі. Так, якщо нагріти залізну дріт на повітрі навіть до сказу, вона все одно не стане горіти, тоді як в чистому кисні швидко згоряє з утворенням розжарених іскор.
Короткі висновки уроку:
- При звичайних умовах кисень - газ, який не має кольору, запаху і смаку, погано розчинний у воді.
- Кисень має високу хімічну активність. Він вступає в хімічні реакції з багатьма простими і складними речовинами.
- Хімічні реакції, що протікають з виділенням великої кількості теплоти і світла, називають реакціями горіння.
- У чистому кисні речовини горять набагато швидше, ніж на повітрі.