Најважније из лекције
Кисеоник (\(\text{O}\)): Хемијски елемент 16. групе и 2. периоде ПСЕ (\(Z=8\), валенца II). Најраспрострањенији елемент Земљине коре и основни биогени елемент живих организама.
Алотропија: Јавља се као молекулски кисеоник (\(\text{O}_2\), без боје и мириса) и озон (\(\text{O}_3\), плавичаст гас који чини заштитни омотач од UV зрачења).
Добијање: У природи фотосинтезом (\(6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2\)), а у лабораторији електролизом воде или загревањем једињења богатих кисеоником (\(\text{HgO}, \text{KMnO}_4\)).
Својства и примена: Гас веће густине од ваздуха, слабо растворан у води; користи се у медицини, роњењу, свемирским летелицама и металургији.
Алотропија: Јавља се као молекулски кисеоник (\(\text{O}_2\), без боје и мириса) и озон (\(\text{O}_3\), плавичаст гас који чини заштитни омотач од UV зрачења).
Добијање: У природи фотосинтезом (\(6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2\)), а у лабораторији електролизом воде или загревањем једињења богатих кисеоником (\(\text{HgO}, \text{KMnO}_4\)).
Својства и примена: Гас веће густине од ваздуха, слабо растворан у води; користи се у медицини, роњењу, свемирским летелицама и металургији.
Кисеоник (\(\text{O}\)) је неметал 16. (VIa) групе и 2. периоде Периодног система елемената, са редним бројем 8 и валенцом II.
Електронски омотач атома кисеоника чине два нивоа са распоредом електрона: \(K = 2\), \(L = 6\). До стабилног октета недостају му два електрона.
| Својство | Вредност / Опис |
|---|---|
| Хемијски симбол | \(\text{O}\) |
| Положај у ПСЕ | 16. група, 2. периода |
| Распоред електрона | \(K = 2, L = 6\) |
| Валенца у једињењима | II |
| Агрегатно стање на собној температури | Гасовито |
Биогени елемент: Кисеоник чини око 65% масе ткива живих организама (саставни је део воде, протеина, масти, угљених хидрата и нуклеинских киселина).
У Земљиној кори кисеоник је најзаступљенији елемент (око 45% масе, везан у минералима и стенама), док је у свемиру трећи по заступљености, одмах иза водоника и хелијума.
Колико валентних електрона има атом кисеоника и колико му електрона недостаје до стабилне конфигурације племенитог гаса?
Атом кисеоника на спољашњем (\(L\)) нивоу има 6 електрона (то су његови валентни електрони). До стабилног октета (8 електрона) недостају му још 2 електрона.
Алотропија је појава да се исти хемијски елемент јавља у два или више различитих облика (модификација) који се разликују по броју атома у молекулу или њиховом просторном распореду.
Елемент кисеоник има две алотропске модификације:
- Дикисеоник (молекулски кисеоник, \(\text{O}_2\)): грађен од два атома кисеоника повезана двоструком неполарном ковалентном везом.
- Озон (\(\text{O}_3\)): троатомни молекул кисеоника.
Озон (\(\text{O}_3\)) је гас карактеристичног пријатног мириса и светлоплаве боје. Настаје у вишим слојевима атмосфере (стратосфери) под дејством сунчевог ултраљубичастог (UV) зрачења или при електричним пражњењима током грмљавине:
\[ 3\text{O}_2 \xrightarrow{\text{UV} / \text{муње}} 2\text{O}_3 \]
Озонски омотач штити живи свет на Земљи од штетног UV зрачења. Оштећују га синтетички гасови – фреони (коришћени у расхладним уређајима и распршивачима).
Зашто су кисеоник (\(\text{O}_2\)) и озон (\(\text{O}_3\)) алотропске модификације?
Зато што су оба облика изграђена од атома истог хемијског елемента (кисеоника), али се њихови молекули разликују по броју атома (\(\text{O}_2\) садржи два, а \(\text{O}_3\) три атома).
У природи: Кисеоник настаје процесом фотосинтезе у биљкама и алгама, где се из угљен-диоксида и воде уз помоћ светлости синтетише глукоза и ослобађа кисеоник:
\[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{светлост, хлорофил}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \]
У лабораторији: Кисеоник се најчешће добија:
Разлагање воде на елементе деловањем једносмерне електричне струје:
\[ 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{електрична струја}} 2\text{H}_2 \uparrow + \text{O}_2 \uparrow \]
Разлагање жива(II)-оксида загревањем:
\[ 2\text{HgO} \xrightarrow{\Delta} 2\text{Hg} + \text{O}_2 \uparrow \]
Загревањем калијум-перманганата (\(\text{KMnO}_4\)).
Напишите једначину хемијске реакције добијања кисеоника термичким разлагањем жива(II)-оксида.
\[ 2\text{HgO} \xrightarrow{\Delta} 2\text{Hg} + \text{O}_2 \]
Физичка својства молекулског кисеоника (\(\text{O}_2\)):
- Гас без боје, мириса и укуса.
- Има нешто већу густину од ваздуха.
- Слабо се раствара у води (неполаран молекул), али је та количина довољна за дисање водених организама.
Примена:
Пошто омогућава дисање и подржава горење, компримовани кисеоник у челичним боцама користи се у:
- медицини (за терапију пацијената са отежаним дисањем),
- роњењу и спасилачким мисијама,
- астронаутици и ваздухопловству,
- индустрији за резање и заваривање метала (ацетиленски пламеници).
Да ли би водени организми (попут риба) могли да живе ако би кисеоник био потпуно нерастворан у води?
Не, јер водени организми шкргама дишу управо кисеоник који је растворен у води. Иако је растворљивост мала, она је неопходна за њихов опстанак.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (Лак): Које су две алотропске модификације кисеоника? Наведите њихове хемијске формуле и број атома у молекулу.
То су:
1. Дикисеоник (молекулски кисеоник) – хемијска формула \(\text{O}_2\) (двоатомни молекул).
2. Озон – хемијска формула \(\text{O}_3\) (троатомни молекул).
1. Дикисеоник (молекулски кисеоник) – хемијска формула \(\text{O}_2\) (двоатомни молекул).
2. Озон – хемијска формула \(\text{O}_3\) (троатомни молекул).
Задатак 2 (Средњи): Објасните зашто се кисеоник сврстава у најважније биогене елементе и којим природним процесом се одржава његова стална концентрација у атмосфери.
Кисеоник је биогени елемент јер гради око 65% масе живих бића и саставни је део воде и свих главних органских молекула (протеина, угљених хидрата, масти, нуклеинских киселина). Његова стална концентрација у атмосфери одржава се процесом фотосинтезе коју врше биљке и алге.
Задатак 3 (Тежак): Напишите једначине хемијских реакција за следећа два начина лабораторијског добијања кисеоника:
а) електролиза воде,
б) термичко разлагање жива(II)-оксида.
Којем општем типу хемијских реакција припадају ови процеси (синтеза или анализа)?
а) електролиза воде,
б) термичко разлагање жива(II)-оксида.
Којем општем типу хемијских реакција припадају ови процеси (синтеза или анализа)?
Једначине реакција:
а) \( 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{ел. струја}} 2\text{H}_2 \uparrow + \text{O}_2 \uparrow \)
б) \( 2\text{HgO} \xrightarrow{\Delta} 2\text{Hg} + \text{O}_2 \uparrow \)
Оба процеса су реакције хемијске анализе (разлагања), јер се из једне сложене супстанце добијају две једноставније супстанце.
а) \( 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{ел. струја}} 2\text{H}_2 \uparrow + \text{O}_2 \uparrow \)
б) \( 2\text{HgO} \xrightarrow{\Delta} 2\text{Hg} + \text{O}_2 \uparrow \)
Оба процеса су реакције хемијске анализе (разлагања), јер се из једне сложене супстанце добијају две једноставније супстанце.
