Թթվածին

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Թթվածին
O

Թթվածին (Լատիներեն՝ Oxygenium), քիմիական տարր է որի նշանն է O և ատոմային թիվը՝ 8։

Թթվածինը և նրա միացություններ[խմբագրել]

Թթվածինը առաջին անգամ ստացել է շվեդ քիմիկոս Կարլ Շեելեն 1771 թ.՝ սելիտրայի քայքայումից։ 1774 թ. անգլիացի քիմիկոս Ջոզեֆ Փրիսթլին թթվածին ստացել է սնդիկի օքսիդի քայքայումից։

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):

Թթվածին[խմբագրել]

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։

Թթվածինը կարևոր է հատկապես նրանով, որ մենք շնչում ենք այն։ Շնչառությունը Երկրի կենսոլորտի, կյանքի գոյատևման ամենակարևոր նախապայմանն 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։

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։

Ստացումը[խմբագրել]

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.

\mathrm{2\,BaO_2 \ \xrightarrow{700\,^{\circ}C} \ 2\, BaO + O_2}
~\mathrm{2H_2O\xrightarrow{NaOH^\circ }\ 2H_2 +O_2\uparrow}

2HgO=2Hg+O2

2H2O2=2H2O+O2

2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2
2KClO32KCl + 3O2↑ (Բերթոլեի աղ)

4K2Cr2O7=4K2CrO4+2CrO3+3O2

2KNO3=2KNO2+O2

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

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։

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

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

Կիրառումը[խմբագրել]

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։

Այցելեք նաև[խմբագրել]