Neljä kalkogeenielementtiä (ts."Kuparin synnyttäminen") on jaksollisen järjestelmän VI-ryhmän (uuden luokituksen mukaan - 16. ryhmä) pääalaryhmä. Rikin, telluurin ja seleenin lisäksi ne sisältävät myös happea. Katsotaanpa tarkemmin tämän maan yleisimmän elementin ominaisuuksia sekä hapen käyttöä ja tuotantoa.
Elementin esiintyvyys
Hiilipitoisuus maankuoressa on lähes 50%. Sitä löytyy useista mineraaleista oksideina ja suoloina.
Sitoutuneessa muodossa happi sisältyy veden kemialliseen koostumukseen - sen prosenttiosuus on noin 89%, samoin kuin kaikkien elävien - kasvien ja eläinten - solujen koostumukseen.
Ilmassa happi on vapaassa tilassa O2: n muodossa, joka vie viidesosan sen koostumuksesta, ja otsonin muodossa - O3.
Fysikaaliset ominaisuudet
Happi O2 on kaasu, joka eiomistaa väriä, makua ja hajua. Se liukenee hieman veteen. Kiehumispiste on 183 astetta alle nollan celsiusastetta. Happi on nestemäisessä muodossa sininen ja kiinteässä muodossa sinisiä kiteitä. Happikiteiden sulamispiste on 218,7 astetta alle nollan celsiusastetta.
Kemialliset ominaisuudet
Kuumennettuna tämä elementti reagoi monien kanssayksinkertaiset aineet, sekä metallit että ei-metallit, muodostaen samalla ns oksideja - alkuaineyhdisteitä hapen kanssa. Kemiallista reaktiota, jossa alkuaineet sitoutuvat hapen kanssa, kutsutaan hapetukseksi.
Esimerkiksi
4Na + О2 = 2Na2O
S + O2 = SO2
Jotkut monimutkaisista aineista reagoivat myös hapen kanssa muodostaen myös oksideja:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H20
2CO + O2 = 2CO2
Jos aine reagoi hitaasti hapen kanssa, tätä hapetusta kutsutaan hitaaksi. Esimerkiksi nämä ovat elintarvikkeiden hajoamisprosesseja, hajoamista.
Hapen tuotanto
Tämä kemiallinen alkuaine voidaan saada sekä laboratoriosta että teollisuusyrityksestä.
Hapen tuotanto laboratoriossa tapahtuu useilla tavoilla:
1.Bertholletin suolan (kaliumkloraatti) hajoamisreaktiolla.
2. Hajoamalla vetyperoksidia kuumennettaessa katalysaattorina toimivan mangaanioksidin läsnä ollessa.
3. Kaliumpermanganaatin hajoamisen kautta.
Hapen tuotanto teollisuudessa tapahtuu seuraavilla tavoilla:
yksi.Teknisiin tarkoituksiin happea saadaan ilmasta, jossa sen tavanomainen pitoisuus on noin 20%, ts. viides osa. Tätä varten ilma ensin poltetaan, jolloin saadaan seos, jonka nestemäinen happipitoisuus on noin 54%, nestemäinen typpi - 44% ja nestemäinen argoni - 2%. Sitten nämä kaasut erotetaan tislausmenetelmällä käyttäen suhteellisen pientä väliä nestemäisen hapen ja nestemäisen typen kiehumispisteiden välillä - miinus 183 ja vastaavasti miinus 198,5 astetta. On käynyt ilmi, että typpi haihtuu aikaisemmin kuin happi.
Nykyaikaiset laitteet takaavat kaiken puhtauden hapen tuotannon. Typpiä, joka saadaan nestemäisen ilman erottamisen aikana, käytetään raaka-aineena sen johdannaisten synteesissä.
2. Veden elektrolyysi tuottaa myös erittäin puhdasta happea. Tämä menetelmä on yleistynyt maissa, joissa on runsaasti resursseja ja halpaa sähköä.
Hapen käyttö
Happi on planeettamme elämän pääelementti. Tätä ilmakehässä olevaa kaasua kuluttavat kasvit, eläimet ja ihmiset hengityksen aikana.
Hapen saaminen on erittäin tärkeää sellaisille ihmisen toiminnan aloille kuin lääketiede, metallien hitsaus ja leikkaus, räjäytystoiminta, ilmailu (ihmisten hengittämiseen ja moottoreiden käyttöön), metallurgia.
Ihmisen taloudellisen toiminnan prosessissahappea kulutetaan suurina määrinä - esimerkiksi poltettaessa erityyppisiä polttoaineita: maakaasua, metaania, hiiltä, puuta. Kaikissa näissä prosesseissa muodostuu hiilimonoksidia. Samaan aikaan luonto on tarjonnut tämän yhdisteen luonnollisen sitoutumisprosessin fotosynteesin avulla, joka tapahtuu vihreissä kasveissa auringonvalon vaikutuksesta. Tämän prosessin seurauksena muodostuu glukoosi, jota kasvi käyttää sitten kudostensa rakentamiseen.
