Прочетете онлайн Популярна библиотека за химични елементи
И така, способността на кислородните молекули да бъдат привлечени в магнитно поле показва, че те имат несдвоени електрони. На пръв поглед това не е изненадващо: отдавна е установено, че всеки кислороден атом има два несдвоени електрона на външната си обвивка. Но могат ли да останат несдвоени, когато два кислородни атома се комбинират в молекула?
Очевидно всяка молекула O2 трябва да бъде образувана с помощта на две ковалентни връзки O=O. Но в този случай всичките четири несдвоени електрона ще бъдат изразходвани за изграждането на молекулата. И тогава молекулата на кислорода не би могла да има парамагнитни свойства. Но парамагнетизмът на елемент No8 е многократно експериментално потвърден факт.
Предполага се, че всеки кислороден атом изразходва само един несдвоен електрон за образуването на двуатомна молекула, докато другият остава "бездействащ" и тези електрони правят молекулата парамагнитна. Това обяснение обаче противоречи на експерименталните данни. Ще са необходими около 50 kcal, за да се разрушат единичните връзки в грам-молекула кислород; в действителност трябва да изразходвате повече от два пъти повече енергия.
Оказва се, че в молекулата на кислорода не може да има нито двойна, нито единична връзка. Тогава каква е тази връзка?
Учените все още нямат единно мнение по този въпрос и много подробности за структурата на молекулата на кислорода все още не са напълно изяснени. Доста задоволително обаче е обяснението на свойствата на кислородната молекула с помощта на метода на молекулярните орбити, предложен от квантовата химия. Това обяснение обаче е твърде сложно, за да бъде обсъдено мимоходом в популярна статия.
Сега за други - по-разбираеми и по-лесни за обяснение свойства на елемент № 8.
Както трябва да бъде за елемент, заемащ място в горния десен ъгълпериодична таблица, кислородът има изразени окислителни свойства. Външната електронна обвивка на кислородния атом се състои от шест електрона и кислородният атом може да достигне напълно запълнената обвивка (условието на максимална химическа стабилност) по два начина: или чрез улавяне на два „чужди“ електрона, или чрез отказ от шест. Първият начин, разбира се, е по-прост, изисква по-малко енергия. Следователно, при реакции с по-голямата част от атомите, кислородът действа като окислител. Ако мога така да се изразя, само един елемент е по-окислителен от кислорода - флуорът. Само при реакции с флуор окислителят не е елемент No8, а негов партньор.
За развитието на активна реакция на кислорода с повечето прости и сложни вещества е необходимо нагряване - за да се преодолее потенциалната бариера, която възпрепятства химичния процес. Енергийната "добавка" (енергия на активиране) в различните реакции се нуждае от различни. Кислородът реагира активно с фосфора, когато последният се нагрее до 60, със сярата - до 250, с водорода - над 300, с въглерода (под формата на графит) - при 700 - 800 ° C. Вярно е, че има вещества като азотен оксид, едновалентни медни съединения и, за щастие, хемоглобин в кръвта, способни да реагират с кислород дори при стайна температура. С помощта на катализатори, които намаляват енергията на активиране, други процеси също могат да протичат без нагряване, по-специално комбинацията от кислород с водород.
Обикновено тази реакция протича при повишени температури и протича много бързо - дори може да се превърне в експлозия. Такъв процес протича в схема на разклонена верижна реакция. (Теорията на ценните реакции е създадена в резултат на работата на много учени и на първо място на носителя на Нобелова награда академик Н. Н. Семенов.) Ценните реакции започват с образуването на нестабилни активни частици - свободнирадикали, "носители" на несдвоени електрони (в схемата са означени със звездички). Те водят реакцията "по веригата":
Високата окислителна способност на кислорода е в основата на изгарянето на всички видове гориво, включително барут, които не изискват атмосферен кислород за изгаряне: в процеса на изгаряне на такива вещества кислородът се отделя от самите тях.
Кислородът е един от най-силните окислители. Това може да се прецени дори само защото резервоарите за течен кислород са необходим аксесоар за повечето течни ракетни двигатели.