Кислород, оксиды

Горение магния в кислороде

Гореть могут многие металлы. Но активные металлы, например магний, загораются при относительно низких температурах. Подожжем кусочек магния на пламени спиртовки.

В воздухе металл горит. В атмосфере кислорода магний вспыхивает ослепительным белым пламенем.При горении магния выделяются ультрафиолетовые лучи.

Продукт горения магния – белый порошкообразный оксид.

2Mg + O₂= 2MgO

При горении магния выделяется большое количество теплоты, поэтому магний может сам себя разогреть до высоких температур. Для этого необходимо только достаточное количество металла. Свойство магния ярко гореть используется в пиротехнике. Измельченный магний - составляющая смесей для фейерверков. Вспышку магния использовали фотографы 100 лет назад для освещения моделей. Осветительный прибор представлял собой полочку с зеркалом-отражателем, на полочке сгорал порошок магния. Пока магний горел - открывали затвор. Ярко освещенный объект получался контрастным на фотографии. Магний - очень легкий металл, в 1,5 раза легче алюминия и в 4,5 раза легче железа.

Горение угля в кислороде

Кислород активно взаимодействует со многими веществами. Посмотрим, как реагирует кислород с углем. Для этого раскалим кусочек угля на пламени спиртовки. На воздухе уголь едва тлеет, потому что кислорода в атмосфере около двадцати процентов по объему. В колбе с кислородом уголь раскаляется. Горение углерода становится интенсивным. При сгорании углерода образуется углекислый газ:

С+О₂= СО₂

Добавим в колбу с газом известковую воду – она мутнеет. Известковая вода обнаруживает углекислый газ. Вспомните, как разжигают гаснущий костер. Дуют на угли или интенсивно обмахивают их для того, чтобы увеличить подачу кислорода в зону горения.

Получение кислорода

Кислород (O₂) в лаборатории получают разложением перманганата калия KMnO₄ (марганцовки). Для опыта понадобится пробирка с газоотводной трубкой. В пробирку насыпаем кристаллический перманганат калия. Для сбора кислорода приготовим колбу. При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха, поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает в колбе: значит нам удалось собрать кислород.

2 KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ ↑

Чистый кислород впервые получили независимо друг от друга шведский химик Шееле (при прокаливании селитры) и английский ученый Пристли (при разложении оксидов ртути и свинца). До их открытия ученые считали, что воздух ‑ однородная субстанция. После открытия Шееле и Пристли Лавуазье создал теорию горения и назвал новый элемент Oxygenium (лат.) – рождающий кислоту, кислород. Кислород - необходим для поддержания жизни. Человек может выдержать без кислорода всего несколько минут.

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂↑

Состав воздуха

Сделать приблизительную оценку, сколько кислорода (O₂) по объему содержится в воздухе, можно с помощью несложного опыта. Опускаем в сосуд с водой плавающую свечу. Поджигаем ее и накрываем цилиндром. Цилиндр размечен на пять равных частей. Пока в цилиндре есть кислород ‑ свеча горит. При горении кислород расходуется, и вода в цилиндре поднимается. Свеча гаснет, когда кислорода в цилиндре не остается. Уменьшился ли объем воздуха в цилиндре? Вода поднялась примерно на одно деление, то есть объем воздуха сократился примерно на одну пятую часть*. Мы увидели, что одна пятая часть воздуха – кислород.

*Следует учесть, что воздух внутри сосуда при сгорании свечи нагревается. Кроме того, выделившийся при горении кислорода углекислый газ имеет некоторый объем. Убыль объема при горении кислорода в некоторой степени компенсируется этими факторами. Поэтому наблюдается несколько меньшее изменение объема.