Četri halkogēna elementi (t.i."Dzemdēt varu") ir galvenā periodiskās sistēmas VI grupas apakšgrupa (saskaņā ar jauno klasifikāciju - 16. grupa). Papildus sēram, telūram un selēnam tie ietver arī skābekli. Apskatīsim tuvāk šī uz Zemes visizplatītākā elementa īpašības, kā arī skābekļa izmantošanu un ražošanu.
Elementu izplatība
Skābekļa saturs zemes garozā ir gandrīz 50%. Tas ir atrodams dažādos minerālos kā oksīdi un sāļi.
Saistītā veidā skābeklis tiek iekļauts ūdens ķīmiskajā sastāvā - tā procentuālais daudzums ir aptuveni 89%, kā arī visu dzīvo būtņu - augu un dzīvnieku - šūnu sastāvā.
Gaisā skābeklis ir brīvā stāvoklī O2 formā, aizņemot piekto daļu no tā sastāva, un ozona formā - O3.
Fizikālās īpašības
Skābeklis O2 ir gāze, kas to nedarapiemīt krāsa, garša un smarža. Tas nedaudz izšķīst ūdenī. Viršanas temperatūra ir 183 grādi zem nulles Celsija. Skābeklis šķidrā veidā ir zils, bet cietā formā - zili kristāli. Skābekļa kristālu kušanas temperatūra ir 218,7 grādi zem nulles Celsija.
Ķīmiskās īpašības
Sildot, šis elements reaģē ar daudziemvienkāršas vielas, gan metālus, gan nemetālus, vienlaikus veidojot tā sauktos oksīdus - elementu savienojumus ar skābekli. Ķīmisko reakciju, kurā elementi nonāk ar skābekli, sauc par oksidāciju.
Piemēram,
4Na + О2 = 2Na2O
S + O2 = SO2
Dažas no kompleksajām vielām reaģē arī ar skābekli, veidojot arī oksīdus:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2CO + O2 = 2CO2
Ja viela lēni reaģē ar skābekli, tad šo oksidāciju sauc par lēnu. Piemēram, tie ir pārtikas produktu sadalīšanās, sabrukšanas procesi.
Skābekļa ražošana
Šo ķīmisko elementu var iegūt gan laboratorijā, gan rūpniecības uzņēmumā.
Skābekļa ražošana laboratorijā tiek veikta vairākos veidos:
1. Ar Bertolē sāls (kālija hlorāta) sadalīšanās reakciju.
2. Sadaloties ūdeņraža peroksīdam, karsējot mangāna oksīda klātbūtnē, kas darbojas kā katalizators.
3. Caur kālija permanganāta sadalīšanos.
Skābekļa ražošana rūpniecībā notiek šādos veidos:
viens.Tehniskiem nolūkiem skābekli iegūst no gaisa, kurā tā parastais saturs ir aptuveni 20%, t.i. piektā daļa. Šim nolūkam vispirms tiek sadedzināts gaiss, iegūstot maisījumu ar šķidrā skābekļa saturu aptuveni 54%, šķidrā slāpekļa - 44% un šķidrā argona - 2%. Tad šīs gāzes tiek atdalītas, izmantojot destilācijas procesu, izmantojot salīdzinoši nelielu intervālu starp šķidrā skābekļa un šķidrā slāpekļa viršanas temperatūru - attiecīgi mīnus 183 un mīnus 198,5 grādi. Izrādās, ka slāpeklis iztvaiko agrāk nekā skābeklis.
Mūsdienu aprīkojums nodrošina jebkuras tīrības pakāpes skābekļa ražošanu. Slāpekli, ko iegūst, atdalot šķidru gaisu, izmanto kā izejvielu tā atvasinājumu sintēzei.
2. Ūdens elektrolīze rada arī ļoti tīra skābekļa daudzumu. Šī metode ir kļuvusi plaši izplatīta valstīs ar bagātīgiem resursiem un lētu elektrību.
Skābekļa lietošana
Skābeklis ir galvenais elements mūsu planētas dzīvē. Šo gāzi, kas atrodas atmosfērā, augi, dzīvnieki un cilvēki patērē elpošanas laikā.
Skābekļa iegūšana ir ļoti svarīga tādām cilvēka darbības jomām kā medicīna, metināšana un metālu griešana, spridzināšanas darbi, aviācija (cilvēku elpošanai un motoru darbināšanai), metalurģija.
Cilvēka ekonomiskās darbības procesāskābeklis tiek patērēts lielos daudzumos - piemēram, sadedzinot dažāda veida degvielu: dabasgāzi, metānu, ogles, koksni. Visos šajos procesos veidojas oglekļa monoksīds. Tajā pašā laikā daba ir nodrošinājusi šī savienojuma dabiskās saistīšanās procesu, izmantojot fotosintēzi, kas notiek zaļajos augos saules gaismas ietekmē. Šī procesa rezultātā veidojas glikoze, kuru augs pēc tam izmanto, lai izveidotu savus audus.
