Химические свойства кислорода
1. Тепловой эффект химической реакции
Кислород поддерживает процессы дыхания и горения. В кислороде горят многие неметаллы. Например, уголь горит на воздухе, взаимодействуя при этом с кислородом. В результате этой реакции образуется углекислый газ и выделяется теплота. Из курса физики вы знаете, что теплота обозначается буквой «Q». Если в результате реакции теплота выделяется, то в уравнении пишут «+Q», если поглощается – то «-Q».
Теплота, которая выделяется или поглощается в ходе химической реакции, называется тепловым эффектом химической реакции.
Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими.
Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими.
2. Взаимодействие кислорода с неметаллами
Запишем уравнение реакции горения угля на воздухе:
С + О2 = СО2 + Q
Если сжечь уголь в сосуде с кислородом, то в этом случае уголь сгорит быстрее, чем на воздухе. То есть, скорость горения угля в кислороде выше, чем на воздухе.
Рис. 1. Горение угля в кислороде
Сера тоже горит на воздухе, при этом также выделяется теплота. Значит, реакцию взаимодействия серы с кислородом можно назвать экзотермической. В чистом кислороде сера сгорает быстрее, чем на воздухе.
Запишем уравнение реакции горения серы в кислороде, если при этом образуется оксид серы (IV):
S + O2 = SO2 + Q
Рис. 2. Горение серы в кислороде
Аналогично, можно провести реакцию горения фосфора на воздухе или в кислороде. Эта реакция также является экзотермической. Запишем ее уравнение, если в результате образуется оксид фосфора (V):
4Р + 5О2 = 2Р2О5 + Q
Рис. 3. Горение фосфора в кислороде
3. Взаимодействие кислорода с металлами
В атмосфере кислорода могут гореть некоторые металлы. Например, железо сгорает в кислороде с образованием железной окалины:
3Fe + 2O2 = Fe3O4 +Q
Рис. 4. Горение железа в кислороде
А вот медь не горит в кислороде, а окисляется кислородом при нагревании. При этом образуется оксид меди (II):
2Cu + O2 = 2CuO
4. Взаимодействие кислорода со сложными веществами
Кислород способен реагировать не только с простыми, но и со сложными веществами.
Природный газ метан сгорает в кислороде с образованием оксида углерода (IV) и воды:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
При неполном сгорании метана (в условиях недостаточного количества кислорода) образуется не углекислый, а угарный газ СО. Угарный газ – ядовитое вещество, чрезвычайно опасное для человека, т.к. человек не ощущает его отравляющего действия, а медленно засыпает с потерей сознания.
Реакции простых и сложных веществ с кислородом называют окислением. При взаимодействии простых и сложных веществ с кислородом, как правило, образуются сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Эти вещества называются оксидами.