Para obteniendo oxigeno, necesitarás sustancias ricas en él. Estos son peróxidos, nitratos, cloratos. Usaremos aquellos que se puedan conseguir sin mucha dificultad.
Hay varias formas de obtener oxígeno en casa, veámoslas en orden.
El más simple y manera asequible para obtener oxígeno: use permanganato de potasio (o más nombre correcto- permanganato de potasio). Todo el mundo sabe que el permanganato de potasio es un excelente antiséptico y se utiliza como desinfectante. Si no lo tienes, puedes comprarlo en la farmacia.
Hagámoslo. Vierta un poco de permanganato de potasio en el tubo de ensayo, ciérrelo con un tubo de ensayo con un orificio e instale un tubo de salida de gas en el orificio (el oxígeno fluirá a través de él). Coloca el otro extremo del tubo en otro tubo de ensayo (debe colocarse boca abajo, ya que el oxígeno liberado es más ligero que el aire y subirá hacia arriba. Cerramos el segundo tubo de ensayo con el mismo tapón.
Como resultado, deberíamos tener dos tubos de ensayo conectados entre sí mediante un tubo de salida de gas mediante tapones. En un tubo de ensayo (no invertido) hay permanganato de potasio. Calentaremos un tubo de ensayo con permanganato de potasio. El color cereza púrpura oscuro de los cristales de permanganato de potasio desaparecerá y se convertirá en cristales de manganato de potasio de color verde oscuro.
La reacción procede así:
2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2
Entonces, de 10 gramos de permanganato de potasio se puede obtener casi 1 litro de oxígeno. Después de un par de minutos, puedes retirar el matraz con permanganato de potasio de la llama. Recibimos oxígeno en un tubo de ensayo invertido. Podemos comprobarlo. Para ello, desconecte con cuidado el segundo tubo (con oxígeno) del tubo de salida de gas, tapando el orificio con el dedo. Ahora, si pones una cerilla que arde débilmente en un matraz con oxígeno, ¡ardirá intensamente!
Obteniendo oxígeno También es posible utilizar nitrato de sodio o potasio (las correspondientes sales de sodio y potasio del ácido nítrico).
(Los nitratos de potasio y sodio -también conocidos como nitratos- se venden en las tiendas de fertilizantes).
Entonces, para obtener oxígeno del salitre, se toma un tubo de ensayo de vidrio refractario sobre un soporte, se coloca allí polvo de salitre (5 gramos serán suficientes), debajo del tubo de ensayo será necesario colocar una taza de cerámica con arena, ya que el vidrio Puede derretirse debido a la temperatura y el flujo. Por lo tanto, será necesario mantener el quemador ligeramente hacia un lado y el tubo de ensayo con salitre, en ángulo.
Cuando el nitrato se calienta fuertemente, comienza a derretirse, liberando oxígeno. La reacción es la siguiente:
2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2
La sustancia resultante es nitrito de potasio (o nitrito de sodio, según el tipo de salitre que se utilice), una sal de ácido nitroso.
De otra manera obteniendo oxigeno– utilizar peróxido de hidrógeno. El peróxido y la hidroperita son todos la misma sustancia. El peróxido de hidrógeno se vende en tabletas y en forma de soluciones (3%, 5%, 10%), que se pueden adquirir en la farmacia.
A diferencia de las sustancias anteriores, el salitre o el permanganato de potasio, el peróxido de hidrógeno es una sustancia inestable. Ya en presencia de luz, comienza a descomponerse en oxígeno y agua. Por eso, en las farmacias el peróxido se vende en frascos de vidrio oscuro.
Además, la rápida descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno se ve facilitada por catalizadores, por ejemplo, óxido de manganeso, Carbón activado, polvo de acero (virutas finas) e incluso saliva. Por lo tanto, no es necesario calentar peróxido de hidrógeno, ¡un catalizador es suficiente!
Hola.. Hoy les hablaré sobre el oxígeno y cómo obtenerlo. Déjame recordarte que si tienes preguntas para mí, puedes escribirlas en los comentarios del artículo. Si necesita ayuda en química, . Estaré encantado de ayudarle.
El oxígeno se distribuye en la naturaleza en forma de isótopos 16 O, 17 O, 18 O, que en la Tierra tienen los siguientes porcentajes: 99,76%, 0,048%, 0,192%, respectivamente.
En estado libre, el oxígeno se encuentra en la forma de tres modificaciones alotrópicas : oxígeno atómico - O o, dioxígeno - O 2 y ozono - O 3. Además, el oxígeno atómico se puede obtener de la siguiente manera:
KClO 3 = KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
El oxígeno se encuentra en más de 1.400 minerales diferentes y materia orgánica, en la atmósfera su contenido es del 21% en volumen. Y en cuerpo humano Contiene hasta un 65% de oxígeno. El oxígeno es un gas incoloro e inodoro, ligeramente soluble en agua (3 volúmenes de oxígeno se disuelven en 100 volúmenes de agua a 20 o C).
En el laboratorio, el oxígeno se obtiene calentando moderadamente determinadas sustancias:
1) Al descomponer compuestos de manganeso (+7) y (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
manganato de permanganato
potasio potasio
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) Al descomponer los percloratos:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perclorato
potasio
3) Durante la descomposición de la sal de Berthollet (clorato de potasio).
En este caso, se forma oxígeno atómico:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
clorato
potasio
4) Durante la descomposición de las sales de ácido hipocloroso a la luz.- hipocloritos:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) Al calentar nitratos.
En este caso, se forma oxígeno atómico. Dependiendo de la posición del nitrato metálico en la serie de actividad, se forman diferentes productos de reacción:
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
6) Durante la descomposición de los peróxidos:
2H2O2 ↔ 2H2O + O2
7) Al calentar óxidos de metales inactivos:
2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2
Este proceso es relevante en la vida cotidiana. El hecho es que los platos hechos de cobre o plata, que tienen una capa natural de película de óxido, forman oxígeno activo cuando se calientan, lo que tiene un efecto antibacteriano. La disolución de sales de metales inactivos, especialmente nitratos, también conduce a la formación de oxígeno. Por ejemplo, el proceso general de disolución del nitrato de plata se puede representar en etapas:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag2O → 4Ag + O2
o en forma resumida:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) Al calentar sales de cromo. el grado más alto oxidación:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
cromato bicromato
potasio potasio
En la industria el oxígeno se obtiene:
1) Descomposición electrolítica del agua:
2H2O → 2H2 + O2
2) Interacción del dióxido de carbono con los peróxidos:
CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2
Este método es indispensable solución técnica Problemas respiratorios en sistemas aislados: submarinos, minas, naves espaciales.
3) Cuando el ozono interactúa con agentes reductores:
O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
De particular importancia es la producción de oxígeno durante el proceso de fotosíntesis. ocurriendo en las plantas. Toda la vida en la Tierra depende fundamentalmente de este proceso. La fotosíntesis es un proceso complejo de varios pasos. La luz le da su comienzo. La fotosíntesis en sí consta de dos fases: luminosa y oscura. EN fase de luz El pigmento de clorofila contenido en las hojas de las plantas forma el llamado complejo “absorbente de luz”, que toma electrones del agua y, por lo tanto, la divide en iones de hidrógeno y oxígeno:
2H2O = 4e + 4H + O2
Los protones acumulados contribuyen a la síntesis de ATP:
ADP + P = ATP
Durante la fase oscura, el dióxido de carbono y el agua se convierten en glucosa. Y el oxígeno se libera como subproducto:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
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El oxígeno es uno de los gases más utilizados por la humanidad, es muy utilizado en casi todos los ámbitos de nuestra vida. Metalurgia, industria química, medicina, economía nacional, aviación, eso es solo lista cortaáreas donde esta sustancia no se puede evitar.
El oxígeno se produce mediante dos tecnologías: de laboratorio e industrial. Los primeros métodos para producir gas incoloro se basaron en reacciones químicas. El oxígeno se produce por la descomposición de permanganato de potasio, sal de Berthollet o peróxido de hidrógeno en presencia de un catalizador. Sin embargo técnicas de laboratorio no puede satisfacer plenamente las necesidades de este elemento químico único.
El segundo método de producir oxígeno es la rectificación criogénica, ya sea mediante adsorción o tecnologías de membrana. El primer método garantiza una alta pureza de los productos de separación, pero tiene un período de inicio más largo (en comparación con los segundos métodos).
Las plantas de adsorción de oxígeno han demostrado ser uno de los mejores sistemas de alto rendimiento para la producción de aire enriquecido con oxígeno. Permiten obtener gas incoloro con una pureza de hasta el 95% (hasta el 99% con el uso de una etapa de purificación adicional). Su uso está justificado en económicamente, especialmente en situaciones en las que no se necesita oxígeno de alta pureza, por el que habría que pagar de más.
Principales características de los sistemas criogénicos.
¿Está interesado en producir oxígeno con una pureza de hasta el 99,9%? Luego preste atención a las instalaciones que funcionan con tecnología criogénica. Ventajas de los sistemas para la producción de oxígeno de alta pureza:
- larga vida útil de la instalación;
- alto rendimiento;
- la capacidad de obtener oxígeno con una pureza del 95 al 99,9%.
Pero debido a las grandes dimensiones de los sistemas criogénicos, la imposibilidad de arrancar y detener rápidamente y otros factores, no siempre es recomendable utilizar equipos criogénicos.
Principio de funcionamiento de las unidades de adsorción.
El diagrama de funcionamiento de los sistemas de oxígeno que utilizan tecnología de adsorción se puede presentar de la siguiente manera:
- el aire comprimido pasa al receptor, al sistema de tratamiento de aire para eliminar las impurezas mecánicas y filtrar la humedad del goteo;
- el aire purificado se envía a la unidad de separación de aire por adsorción, que incluye adsorbentes con adsorbente;
- durante la operación, los adsorbentes se encuentran en dos estados: absorción y regeneración; en la etapa de absorción, el oxígeno ingresa al receptor de oxígeno y el nitrógeno en la etapa de generación se descarga a la atmósfera; después de lo cual el oxígeno se envía al consumidor;
- si es necesario, la presión del gas se puede aumentar utilizando un compresor de refuerzo de oxígeno y luego rellenar los cilindros.
Los complejos de adsorción se distinguen por un alto nivel de confiabilidad, automatización total, facilidad de mantenimiento, tamaño y peso reducidos.
Ventajas de los sistemas de separación de gases.
Las instalaciones y estaciones que utilizan tecnología de adsorción para producir oxígeno son ampliamente utilizadas en la mayoría Diferentes areas: al soldar y cortar metales, en la construcción, en la piscicultura, en el cultivo de mejillones, camarones, etc.
Ventajas de los sistemas de separación de gases:
- la capacidad de automatizar el proceso de producción de oxígeno;
- sin requisitos especiales para las instalaciones;
- inicio y parada rápidos;
- alta fiabilidad;
- Bajo costo del oxígeno producido.
Ventajas de las instalaciones de adsorción de NPK Grasys
¿Está interesado en producir oxígeno mediante métodos industriales? ¿Le gustaría recibir oxígeno a un costo financiero mínimo? La empresa de investigación y producción "Grasys" le ayudará a resolver su problema. nivel alto. Ofrecemos confiable y sistemas eficientes para obtener oxígeno del aire. Aquí están los principales. características distintivas productos que producimos:
- automatización total;
- diseños pensados hasta el más mínimo detalle;
- sistemas modernos control y gestión.
El oxígeno producido por nuestras unidades de adsorción y separación de aire tiene una pureza de hasta el 95% (con opción de postratamiento hasta el 99%). El gas con estas características se utiliza ampliamente en metalurgia para soldar y cortar metales, en economía nacional. El equipo que producimos utiliza tecnologías modernas, que proporcionan capacidades únicas en el campo de la separación de gases.
Características de nuestras plantas de adsorción de oxígeno:
- alta fiabilidad;
- bajo costo del oxígeno producido;
- innovador sistema de monitoreo y control altamente inteligente;
- facilidad de mantenimiento;
- la capacidad de producir oxígeno con una pureza de hasta el 95% (con la opción de purificación adicional hasta el 99%);
- La productividad es de hasta 6000 m³/h.
Instalaciones de adsorción de oxígeno de NPK Grasys – combinación única Experiencia en diseño mundial en la producción de equipos de separación de gases y tecnologías innovadoras nacionales.
Los principales motivos de la cooperación con NPK Grasys
El método industrial de producción de oxígeno mediante instalaciones basadas en tecnología de adsorción es uno de los más prometedores en la actualidad. Permite obtener un gas incoloro con mínimos costes energéticos y de la pureza requerida. Una sustancia con estos parámetros tiene demanda en la metalurgia, la ingeniería mecánica, la industria química y la medicina.
Método de rectificación criogénica – solucion optima si es necesario, producir oxígeno de alta pureza (hasta 99,9%).
La empresa líder nacional Grasys ofrece sistemas altamente eficientes para la producción de oxígeno mediante tecnología de adsorción en condiciones favorables. Tenemos una amplia experiencia en la implementación de una variedad de proyectos llave en mano, por lo que no tememos ni siquiera las tareas más complejas.
Ventajas de trabajar con un proveedor responsable de equipos NPK Grasys:
- nuestra empresa es fabricante directo, por lo que el coste de las instalaciones vendidas no se ve incrementado por comisiones adicionales de intermediarios;
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Llame a nuestros gerentes para aclarar los matices de la cooperación.
Puede familiarizarse con más detalle con los equipos de oxígeno (generadores de oxígeno, instalaciones de oxígeno, estaciones de oxígeno) en la página
En la lección 17 " Obteniendo oxígeno"del curso" Química para tontos» averiguar cómo se produce el oxígeno en el laboratorio; Aprenderemos qué es un catalizador y cómo influyen las plantas en la producción de oxígeno en nuestro planeta.
La sustancia más importante del aire para los seres humanos y otros organismos vivos es el oxígeno. En la industria se utilizan grandes cantidades de oxígeno, por lo que es importante saber cómo obtenerlo.
En un laboratorio de química, se puede producir oxígeno calentando algunos sustancias complejas, que contienen átomos de oxígeno. Estas sustancias incluyen la sustancia KMnO 4, que se encuentra en su botiquín casero llamado "permanganato de potasio".
Está familiarizado con los dispositivos más sencillos para producir gases. Si colocas un poco de polvo de KMnO 4 en uno de estos aparatos y lo calientas, se liberará oxígeno (Fig. 76):
El oxígeno también se puede obtener descomponiendo el peróxido de hidrógeno H 2 O 2 . Para hacer esto, agregue una cantidad muy pequeña de una sustancia especial a un tubo de ensayo con H 2 O 2 - Catalizador- y cerrar el tubo de ensayo con un tapón con tubo de salida de gas (Fig. 77).
Para esta reacción, el catalizador es una sustancia cuya fórmula es MnO 2. En este caso, se produce la siguiente reacción química:
Tenga en cuenta que no existe una fórmula del catalizador ni en el lado izquierdo ni en el derecho de la ecuación. Su fórmula suele escribirse en la ecuación de reacción encima del signo igual. ¿Por qué se agrega un catalizador? El proceso de descomposición de H 2 O 2 en condiciones de la habitación avanza muy lentamente. Por lo tanto, se necesita mucho tiempo para obtener cantidades apreciables de oxígeno. Sin embargo, esta reacción se puede acelerar drásticamente añadiendo un catalizador.
Catalizador Es una sustancia que acelera una reacción química, pero no se consume en ella misma.
Precisamente porque el catalizador no se consume en la reacción, no escribimos su fórmula en ninguna parte de la ecuación de reacción.
Otra forma de obtener oxígeno es la descomposición del agua bajo la influencia de constantes. corriente eléctrica. Este proceso se llama electrólisis agua. El oxígeno se puede obtener en un dispositivo que se muestra esquemáticamente en la Figura 78.
En este caso, se produce la siguiente reacción química:
Oxígeno en la naturaleza
Una gran cantidad de oxígeno gaseoso está contenido en la atmósfera y disuelto en las aguas de los mares y océanos. El oxígeno es necesario para que todos los organismos vivos respiren. Sin oxígeno sería imposible obtener energía mediante la combustión varios tipos combustible. Aproximadamente el 2% del oxígeno atmosférico se consume anualmente para estas necesidades.
¿De dónde viene el oxígeno en la Tierra y por qué su cantidad permanece aproximadamente constante, a pesar de tal consumo? La única fuente de oxígeno en nuestro planeta son las plantas verdes, que lo producen bajo la influencia de luz de sol durante el proceso de fotosíntesis. Este es un proceso muy complejo que incluye muchas etapas. Como resultado de la fotosíntesis en las partes verdes de las plantas. dióxido de carbono y el agua se convierten en glucosa C 6 H 12 O 6 y oxígeno. Total
La ecuación de reacciones que ocurren en el proceso de fotosíntesis se puede representar de la siguiente manera:
Se ha descubierto que aproximadamente una décima parte (11%) del oxígeno producido por las plantas verdes proviene de plantas terrestres, y las nueve décimas partes restantes (89%) de plantas acuáticas.
Obtención de oxígeno y nitrógeno del aire.
Las enormes reservas de oxígeno en la atmósfera permiten obtenerlo y utilizarlo en diversas industrias. EN condiciones industriales El oxígeno, el nitrógeno y algunos otros gases (argón, neón) se obtienen del aire.
Para hacer esto, primero el aire se convierte en líquido (Fig. 79) enfriándolo a una temperatura tan baja a la que todos sus componentes se transforman en un estado líquido de agregación.
Luego, este líquido se calienta lentamente, lo que resulta en una ebullición secuencial a diferentes temperaturas (es decir, transición a estado gaseoso) sustancias contenidas en el aire. Al recolectar gases que se evaporan a diferentes temperaturas, se obtienen por separado nitrógeno, oxígeno y otras sustancias.
Breves conclusiones de la lección:
- En condiciones de laboratorio, el oxígeno se obtiene mediante la descomposición de determinadas sustancias complejas que contienen átomos de oxígeno.
- Un catalizador es una sustancia que acelera el flujo de reacción química, pero él mismo no se consume.
- La fuente de oxígeno en nuestro planeta son las plantas verdes en las que se produce el proceso de fotosíntesis.
- En la industria, el oxígeno se obtiene del aire.
Espero la lección 17 " Obteniendo oxígeno"fue claro e informativo. Si tienes alguna pregunta, escríbela en los comentarios.
Esta lección está dedicada al aprendizaje. métodos modernos obtención de oxígeno. Aprenderá mediante qué métodos y de qué sustancias se obtiene el oxígeno en el laboratorio y la industria.
Tema: Sustancias y sus transformaciones.
Lección:Obteniendo oxígeno
Para fines industriales, el oxígeno debe obtenerse de grandes volúmenes y de la forma más barata posible. Este método de producción de oxígeno fue propuesto por el laureado. premio Nobel Piotr Leonidovich Kapitsa. Inventó un dispositivo para licuar aire. Como sabes, el aire contiene aproximadamente un 21% de oxígeno en volumen. El oxígeno se puede separar del aire líquido mediante destilación, porque todas las sustancias que componen el aire tienen diferentes temperaturas hirviendo. El punto de ebullición del oxígeno es de -183°C y el del nitrógeno es de -196°C. Esto significa que al destilar aire licuado, el nitrógeno hervirá y se evaporará primero, seguido del oxígeno.
En el laboratorio, no se requiere oxígeno en tales grandes cantidades, como en la industria. Suele entregarse en cilindros de acero azul en los que está presurizado. En algunos casos, todavía es necesario obtener oxígeno químicamente. Para ello se utilizan reacciones de descomposición.
EXPERIMENTO 1. Vierta una solución de peróxido de hidrógeno en una placa de Petri. En temperatura ambiente El peróxido de hidrógeno se descompone lentamente (no vemos signos de reacción), pero este proceso se puede acelerar agregando algunos granos de óxido de manganeso (IV) a la solución. Inmediatamente comienzan a aparecer burbujas de gas alrededor de los granos de óxido negro. Esto es oxígeno. No importa cuánto tiempo dure la reacción, los granos de óxido de manganeso (IV) no se disuelven en la solución. Es decir, el óxido de manganeso(IV) participa en la reacción, la acelera, pero no se consume en ella.
Las sustancias que aceleran una reacción pero no se consumen en la reacción se llaman catalizadores.
Las reacciones aceleradas por catalizadores se llaman catalítico.
La aceleración de una reacción por un catalizador se llama catálisis.
Así, el óxido de manganeso (IV) sirve como catalizador en la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno. En la ecuación de reacción, la fórmula del catalizador está escrita encima del signo igual. Anotemos la ecuación de la reacción. Cuando el peróxido de hidrógeno se descompone, se libera oxígeno y se forma agua. La liberación de oxígeno de una solución se muestra mediante una flecha que apunta hacia arriba:
2. Colección unificada de recursos educativos digitales ().
3. Versión electrónica de la revista “Química y Vida” ().
Tarea
Con. 66-67 N° 2 – 5 de Libro de trabajo en química: 8vo grado: al libro de texto P.A. Orzhekovsky y otros: “Química. 8vo grado” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; bajo. ed. profe. PENSILVANIA. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
