Նախագիծ՝անհատական հետազոտական աշխատանք քիմիայից

Թթվածին: Այրման ռեակցիաներ

1.Ատոմի կառուցվածքը և դիրքը պարբերական համակարգում
Թթվածինը  քիմիական տարր է որի նշանն է O և ատոմային կարգաթիվը՝ 8։ Մենդելեևի պարբերական աղյուսակում այն գտնվում է երկրորդ պարբերության վեցերորդ խմբում: Թթվածինը առաջին անգամ ստացել է շվեդ քիմիկոս Կարլ Շեելեն 1771 թ.՝ սելիտրայի քայքայումից։
1774 թ. անգլիացի քիմիկոս Ջոզեֆ Փրիսթլին թթվածին ստացել 2.Տարածվածությունը բնության մեջ

Բնության մեջ թթվածինը գտնվում է ինչպես ազատ վիճակում (օդում՝ ծավալի 21%-ը և զանգվածի 23%-ը), այնպես էլ միացությունների ձևով (ջուր, բազմազան ապարներ)։ Այն Երկրի վրա ամենատարածված տարրն է. կազմում է նրա զանգվածի մոտ 30%-ը։ Երկրագնդի զանգվածի կեսից ավելին թթվածին է։ Թթվածինը կազմում է մարդու օրգանիզմի 65 %-ը։
Հանդես է գալիս երկու ալոտրոպ ձևափոխությունների տեսքով՝ թթվածին (O₂) և օզոն (O₃)

Թթվածինն անգույն, անհամ և անհոտ գազ է։ Այդ պատճառով մեր զգայարաններն այն չեն ընկալում։ Սակայն թթվածնի բացակայությունը կամ անբավարարությունը կզգանք անմիջապես՝ պարզապես շնչահեղձ կլինենք։

Երկրի վրա թթվածինն ամենատարածված քիմիական տարրերից է և հանդիպում է ամենուրեք, այն կազմում է օդի, ջրի, երկրակեղևի, կենդանի օրգանիզմների, բույսերի զգալի մասը։ Թթվածինը մտնում է մեր սննդամթերքի՝ ածխաջրերի, ճարպերի, սպիտակուցների բաղադրության մեջ։

3.Վալենտականությունը և օքսիդացման աստիճանը միացություններում
Միացություններում այն երկվալենտ է և օքսիդացման աստիճանը 2 է:
Թթվածինը մթնոլորտում գտնվում է ազատ վիճակում (O₂) և կազմում է նրա հինգերորդ մասը։ Մթնոլորտի վերին շերտերում թթվածինը գտնվում է օզոնի (O₃) ձևով, որը կարևոր նշանակություն ունի Երկրի վրա կյանքի պահպանության խնդրում։ Մթնոլորտում թթվածնի կորուստը՝ օքսիդացման, այրման, նեխման և շնչառության պատճառով, բույսերը վերականգնում են լուսասինթեզով։ Նրանք նույնպես շնչում են, սակայն դա տեղի է ունենում օրվա միայն մութ ժամերին՝ գիշերը։ Թթվածնի հետ նյութերի փոխազդեցությունը կոչվում է օքսիդացում։ Օքսիդացման ռեակցիաներ են այրումը, շնչառությունը, մետաղների ժանգոտումը, բույսերի մնացորդների փտումը և այլն։

4.Այրումը
Այրումն ուղեկցվում է ջերմության և լույսի անջատմամբ։ Այրվում են փայտը, ածուխը, թուղթը, բնական գազը, նավթը և այլն։ Կենսաքիմիական շարժընթացներում տեղի է ունենում դանդաղ օքսիդացում, որի ժամանակ թթվածնի հետ նյութի փոխազդեցությունն ընթանում է դանդաղ, ջերմությունն անջատվում է աստիճանաբար՝ առանց լույսի անջատման։ Դանդաղ օքսիդացում են, օրինակ, օրգանիզմում խաղողաշաքարի (գլյուկոզի) օքսիդացումը, բույսերի մնացորդների փտումը, շնչառությունը, լուսասինթեզը, երկաթի ժանգոտումը խոնավ օդում։ Տեխնիկայում թթվածինը ստանում են հեղուկ օդի կոտորակային թորմամբ և ջրի էլեկտրոլիզով։

5.Ստացումը
1. Բնության մեջ թթվածնի ահռելի ծախսը լրացնում է ֆոտոսինթեզի ռեակցիան, որը ընթանում է լույսի և քլորոֆիլի պայմաններում.

6CO₂+6H₂O=C₆H₁₂O₆+6O₂↑

2. Արտադրության մեջ թթվածինը ստացվում է օդից:Օդը սովորական ճնշման տակ -200°С սառեցնելիս՝ վեր է ածվում բաց երկնագույն հեղուկի, ապա զգույշ տաքացնում են -195°С-ում անջատվում է ազոտը, իսկ -183°С-ում անջատվում է թթվածինը: Գազային թթվածինը պահում են պողպատե գլանանոթներում (բալոններում) 10-15 ՄՊԱ ճնշման տակ 1 մմ սնդիկի սյան, որը հավասար է 133,3 Պա։

3. Լաբորատորիայում թթվածինը ստանում են թթվածին պարունակող բարդ նյութերի քայքայումից.

2HgO=2Hg+O₂↑

2H₂O₂=2H₂O+O₂↑

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑ (Բերթոլեի աղ)

4K₂Cr₂O₇=4K₂CrO₄+2CrO₃+3O₂↑

2KNO₃=2KNO₂+O₂↑

6.Ֆիզիկական հատկությունները
Թթվածինը անգույն, անհամ, անհոտ գազ է։ Եռում է -183°С, պնդանում է -219°С: Հեղուկ և պինդ վիճակում երկնագույն է, թթվածնի պարամագնիսական հատկությունը երևում է հեղուկ վիճակում։ Թթվածնի խտությունը 0°С, 101 ԿՊա ճնշման տակ հավասար է 1,43 գ/լ։ Թթվածինը ջրում վատ է լուծվում 20°С-ում 100 ծավալ ջրում լուծվում է 3 ծավալ թթվածին, 0°С-ում 5 ծավալ թթվածին։

7.Քիմիական հատկությունները
1.Մետաղները և ոչմետաղները օքսիդանում են թթվածնով.

2Na+O₂=Na₂O₂, ապա Na₂O₂+2Na=2Na₂O

2Zn+O₂=2ZnO

2Mg+O₂=2MgO

S+O₂=SO₂

4Al+3O₂=2Al₂O₃

2Cu+O₂=2CuO

C+O₂=CO₂

4P+5O₂=2P₂O₅

2.Թթվածնով օքսիդանում են նաև բարդ նյութերը.

2CO+O₂=CO₂

2SO₂+O₂=2SO₃

Cu₂O+O₂=2CuO

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

C₂H₅OH+3O₂=2CO₂+3H₂O

2C₂H₂+5O₂=4CO₂+2H₂O

4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O

4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O

4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂↑

8.Կիրառումը
Ամենակարևորը թթվածինը նպաստում է այրմանը և շնչառությանը։ Այն մեծ չափով նպաստում է մետալուրգիական գործընթացներին՝ թուջի, պողպատի, ինչպես նաև գունավոր մետաղների (Cu,Zn,Sn,Au.....) արտադրության համար։ Բժշկության մեջ ծանր հիվանդներին տալիս են թթվածին։ Թթվածին ծախսվում է մետաղների կտրման և եռակցման ժամանակ, սուզանավերում, տիեզերանավերում, ջրի տակ աշխատող մարդկանց համար։


Հետաքրքիր նորություններ թթվածնի մասին

Ինչ կլինի, եթե ամբողջ աշխարհը 5 վայրկյան զրկվի թթվածնից.

1.Նրանք ովքեր կգտնվեն ծովափին միանգամից այրվածք կստանան:
2.Մեր մաշկի միջի թթվածնի մոլեկուլները պաշտպանում են մեզ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից:
3.Ցերեկը երկինքը կմթնի:
4.Երկրագնդի կեղևը կճաքճքի:
5.Բոլորի ներքին ականջը կպայթի:
6.Մթնոլորտային ճնշումը կիջնի 25 տոկոսով:
7.Բետոնե կառույցները կփլվեն:
8.Օվկեանոսները կվերածվեին գոլորշու և կբարձրանային տիեզերք:

Ինչ կլինի, եթե թթվածինը 2 անգամ շատ լինի.

1.Թղթե ինքնաթիռները ավելի երկար կթռչեին:
2.Բենզինի ծախսը կշատանար:
3.Մենք ավելի երջանիկ կլինենք:
4.Կլավանար մեր հիշելու և ֆիզիկական կարողությունների ծավալը :
5.Բայց միջատները կդառնային ահռելի չափերի:


Շնորհակալություն քեզ թթվածին, որ դու այնպիսինն ես, ինչպիսին կաս:


  Խորհրդատու՝ Վեներա Հայկի Խառատյան