Methoden zur Herstellung von Sauerstoffreaktionen. Industrielle Produktion von Sauerstoff. In der Natur sein

Sauerstoff erschien in Erdatmosphäre mit der Entstehung grüner Pflanzen und photosynthetischer Bakterien. Dank Sauerstoff führen aerobe Organismen eine Atmung oder Oxidation durch. Die Gewinnung von Sauerstoff ist in der Industrie wichtig – er wird in der Metallurgie, Medizin, Luftfahrt, nationale Wirtschaft und andere Branchen.

Eigenschaften

Sauerstoff – das achte Element Periodensystem Mendelejew. Es ist ein Gas, das die Verbrennung unterstützt und Stoffe oxidiert.

Reis. 1. Sauerstoff im Periodensystem.

Sauerstoff wurde 1774 offiziell entdeckt. Der englische Chemiker Joseph Priestley isolierte das Element aus Quecksilberoxid:

2HgO → 2Hg + O 2 .

Priestley wusste jedoch nicht, dass Sauerstoff Teil der Luft ist. Die Eigenschaften und das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre wurden später von Priestleys Kollegen, dem französischen Chemiker Antoine Lavoisier, bestimmt.

Allgemeine Eigenschaften von Sauerstoff:

farbloses Gas;
hat keinen Geruch oder Geschmack;
schwerer als Luft;
das Molekül besteht aus zwei Sauerstoffatomen (O 2);
im flüssigen Zustand hat es eine blassblaue Farbe;
schlecht wasserlöslich;
ist ein starkes Oxidationsmittel.

Reis. 2. Flüssiger Sauerstoff.

Das Vorhandensein von Sauerstoff lässt sich leicht überprüfen, indem man einen glimmenden Splitter in ein Gefäß mit Gas senkt. In Gegenwart von Sauerstoff geht die Fackel in Flammen auf.

Wie bekommst du es?

Es gibt mehrere bekannte Methoden zur Herstellung von Sauerstoff aus verschiedenen Verbindungen in der Industrie und Laborbedingungen. In der Industrie wird Sauerstoff aus Luft durch Verflüssigung unter Druck und bei einer Temperatur von -183 °C gewonnen. Flüssige Luft unterliegt der Verdunstung, d.h. nach und nach aufheizen. Bei -196 °C beginnt Stickstoff zu verdampfen und Sauerstoff bleibt flüssig.

Im Labor entsteht Sauerstoff aus Salzen, Wasserstoffperoxid und durch Elektrolyse. Beim Erhitzen kommt es zur Zersetzung von Salzen. Beispielsweise wird Kaliumchlorat oder Bertholitsalz auf 500 °C erhitzt, und Kaliumpermanganat oder Kaliumpermanganat wird auf 240 °C erhitzt:

2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .

Reis. 3. Berthollet-Salz erhitzen.

Sie können Sauerstoff auch durch Erhitzen von Nitrat oder Kaliumnitrat gewinnen:

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .

Bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid wird Mangan(IV)-oxid - MnO 2, Kohlenstoff oder Eisenpulver als Katalysator verwendet. Allgemeine Gleichung wie folgt:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.

Eine Natriumhydroxidlösung wird einer Elektrolyse unterzogen. Dabei entstehen Wasser und Sauerstoff:

4NaOH → (Elektrolyse) 4Na + 2H 2 O + O 2 .

Sauerstoff wird auch durch Elektrolyse aus Wasser isoliert und in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt:

2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Auf Atom-U-Booten wurde Sauerstoff aus Natriumperoxid gewonnen – 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Das Interessante an der Methode ist, dass neben der Freisetzung von Sauerstoff auch Kohlendioxid absorbiert wird.

Wie benutzt man

Sammlung und Erkennung sind notwendig, um reinen Sauerstoff freizusetzen, der in der Industrie zur Oxidation von Stoffen verwendet wird, sowie um die Atmung im Weltraum, unter Wasser und in verrauchten Räumen aufrechtzuerhalten (Sauerstoff ist für Feuerwehrleute notwendig). In der Medizin helfen Sauerstoffflaschen Patienten mit Atembeschwerden beim Atmen. Sauerstoff wird auch zur Behandlung von Atemwegserkrankungen eingesetzt.

Sauerstoff wird zur Verbrennung von Brennstoffen verwendet – Kohle, Öl, Erdgas. Sauerstoff wird in der Metallurgie und im Maschinenbau häufig verwendet, beispielsweise zum Schmelzen, Schneiden und Schweißen von Metall.

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Luft ist eine unerschöpfliche Sauerstoffquelle. Um daraus Sauerstoff zu gewinnen, muss dieses Gas von Stickstoff und anderen Gasen getrennt werden. Auf dieser Idee basiert die industrielle Methode zur Herstellung von Sauerstoff. Die Umsetzung erfolgt mit speziellen, eher umständlichen Geräten. Zunächst wird die Luft stark abgekühlt, bis sie flüssig wird. Anschließend wird die Temperatur der verflüssigten Luft schrittweise erhöht. Daraus wird zunächst Stickstoffgas freigesetzt (der Siedepunkt von flüssigem Stickstoff liegt bei -196 °C) und die Flüssigkeit wird mit Sauerstoff angereichert.

Sauerstoffgewinnung im Labor. Labormethoden zur Herstellung von Sauerstoff basieren auf chemischen Reaktionen.

J. Priestley gewann dieses Gas aus einer Verbindung namens Quecksilber(II)-oxid. Der Wissenschaftler nutzte eine Glaslinse, mit der er das Sonnenlicht auf die Substanz fokussierte.

In einer modernen Version ist dieses Experiment in Abbildung 54 dargestellt. Beim Erhitzen entsteht Quecksilber(||)oxid (Pulver). gelbe Farbe) wird zu Quecksilber und Sauerstoff. Quecksilber wird freigesetzt Gaszustand und kondensiert in Form silbriger Tropfen an den Wänden des Reagenzglases. Im zweiten Reagenzglas wird Sauerstoff über dem Wasser gesammelt.

Priestleys Methode wird nicht mehr angewendet, da Quecksilberdampf giftig ist. Sauerstoff wird durch andere Reaktionen erzeugt, die der besprochenen ähneln. Sie treten meist beim Erhitzen auf.

Reaktionen, bei denen aus einem Stoff mehrere andere entstehen, nennt man Zersetzungsreaktionen.

Zur Sauerstoffgewinnung im Labor werden folgende sauerstoffhaltige Verbindungen verwendet:

Kaliumpermanganat KMnO4 (gebräuchlicher Name Kaliumpermanganat; die Substanz ist ein gängiges Desinfektionsmittel)

Kaliumchlorat KClO3 (Trivialname – Bertholet-Salz, zu Ehren des französischen Chemikers spätes XVIII - Anfang des 19. Jahrhunderts V. K.-L. Berthollet)

Dem Kaliumchlorat wird eine kleine Menge eines Katalysators – Mangan(IV)-oxid MnO2 – zugesetzt, so dass die Zersetzung der Verbindung unter Freisetzung von Sauerstoff erfolgt1.

Struktur der Moleküle der Chalkogenhydride H2E kann mit der Molekülorbital-Methode (MO) analysiert werden. Betrachten Sie als Beispiel das Diagramm der Molekülorbitale eines Wassermoleküls (Abb. 3).

Zur Konstruktion (Weitere Einzelheiten siehe G. Gray „Electrons and Chemical Bonding“, M., Verlag „Mir“, 1967, S. 155–62 und G. L. Miessier, D. A. Tarr, „Inorganic Chemistry“, Prantice Hall Int. Inc., 1991, S. 153-57) Diagramme des MO des H2O-Moleküls kombinieren wir den Koordinatenursprung mit dem Sauerstoffatom und platzieren die Wasserstoffatome in der xz-Ebene (Abb. 3). Die Überlappung von 2s- und 2p-AOs von Sauerstoff mit 1s-AOs von Wasserstoff ist in Abb. 4 dargestellt. An der Bildung von MOs sind AOs aus Wasserstoff und Sauerstoff beteiligt, die die gleiche Symmetrie und ähnliche Energien aufweisen. Allerdings ist der Beitrag von AO zur Bildung von Mikroorganismen unterschiedlich, was sich in unterschiedlichen Werten der Koeffizienten in den entsprechenden widerspiegelt Linearkombinationen JSC. Die Wechselwirkung (Überlappung) von 1s-AO von Wasserstoff und 2s- und 2pz-AO von Sauerstoff führt zur Bildung von 2a1-bindenden und 4a1-antibindenden MOs.

Vier „Chalkogen“-Elemente (d. h. „Kupfer hervorbringend“) führen die Hauptuntergruppe der Gruppe VI an (nach der neuen Klassifikation die 16. Gruppe). Periodensystem. Dazu gehört neben Schwefel, Tellur und Selen auch Sauerstoff. Schauen wir uns die Eigenschaften dieses auf der Erde am häufigsten vorkommenden Elements sowie die Nutzung und Produktion von Sauerstoff genauer an.

Elementprävalenz

In gebundener Form tritt Sauerstoff ein chemische Zusammensetzung Wasser - sein Anteil beträgt etwa 89 %, ebenso wie in der Zusammensetzung der Zellen aller Lebewesen - Pflanzen und Tiere.

In der Luft liegt Sauerstoff in freiem Zustand in Form von O2 vor, das ein Fünftel seiner Zusammensetzung einnimmt, und in Form von Ozon – O3.

Physikalische Eigenschaften

Sauerstoff O2 ist ein farb-, geschmacks- und geruchloses Gas. In Wasser schwer löslich. Der Siedepunkt liegt bei 183 Grad unter Null Celsius. In flüssiger Form hat Sauerstoff eine blaue Farbe und in fester Form bildet er sich blaue Kristalle. Der Schmelzpunkt von Sauerstoffkristallen liegt bei 218,7 Grad unter Null Grad Celsius.

Chemische Eigenschaften

Beim Erhitzen reagiert dieses Element mit vielen einfache Substanzen, sowohl Metalle als auch Nichtmetalle, die sogenannte Oxide bilden – Verbindungen von Elementen mit Sauerstoff. bei dem Elemente mit Sauerstoff eintreten, nennt man Oxidation.

Zum Beispiel,

4Na + O2= 2Na2O

2. Durch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid beim Erhitzen in Gegenwart von Manganoxid, das als Katalysator wirkt.

3. Durch die Zersetzung von Kaliumpermanganat.

Sauerstoff wird in der Industrie auf folgende Weise hergestellt:

1. Für technische Zwecke wird Sauerstoff aus Luft gewonnen, deren Gehalt üblicherweise etwa 20 % beträgt, d. h. fünfter Teil. Dazu wird die Luft zunächst verbrannt, wobei ein Gemisch aus etwa 54 % flüssigem Sauerstoff, 44 % flüssigem Stickstoff und 2 % flüssigem Argon entsteht. Diese Gase werden dann mithilfe eines Destillationsverfahrens getrennt, wobei der relativ kleine Bereich zwischen den Siedepunkten von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff – minus 183 bzw. minus 198,5 Grad – genutzt wird. Es stellt sich heraus, dass Stickstoff früher verdampft als Sauerstoff.

Moderne Anlagen gewährleisten die Produktion von Sauerstoff in jedem Reinheitsgrad. Der bei der Trennung gewonnene Stickstoff wird als Rohstoff für die Synthese seiner Derivate verwendet.

2. Produziert auch sehr reinen Sauerstoff. Diese Methode hat sich in Ländern mit reichen Ressourcen und billigem Strom weit verbreitet.

Anwendung von Sauerstoff

Sauerstoff ist das wichtigste Element im Leben unseres gesamten Planeten. Dieses in der Atmosphäre enthaltene Gas wird dabei von Tieren und Menschen verbraucht.

Die Gewinnung von Sauerstoff ist für Bereiche menschlicher Tätigkeit wie die Medizin, das Schweißen und Schneiden von Metallen, das Strahlen, die Luftfahrt (für die menschliche Atmung und den Motorbetrieb) und die Metallurgie von großer Bedeutung.

Im Gange Wirtschaftstätigkeit Beim Menschen wird Sauerstoff in großen Mengen verbraucht – beispielsweise bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffe: Erdgas, Methan, Kohle, Holz. Bei all diesen Prozessen entsteht es. Gleichzeitig hat die Natur für den Prozess der natürlichen Bindung dieser Verbindung mittels Photosynthese gesorgt, der in grünen Pflanzen unter dem Einfluss von Sonnenlicht stattfindet. Durch diesen Prozess entsteht Glukose, die die Pflanze dann zum Aufbau ihres Gewebes nutzt.

Geschichte der Entdeckung des Sauerstoffs Die Entdeckung des Sauerstoffs markiert neue Periode in der Entwicklung der Chemie. Es ist seit der Antike bekannt, dass für die Verbrennung Luft erforderlich ist. Der Verbrennungsprozess von Stoffen blieb lange Zeit unklar. Im Zeitalter der Alchemie verbreitete sich die Theorie des Phlogistons, wonach Stoffe durch Wechselwirkung mit feuriger Materie, also mit Phlogiston, das in der Flamme enthalten ist, brennen. Sauerstoff wurde in den 70er Jahren des 18. Jahrhunderts vom englischen Chemiker Joseph Priestley gewonnen. Ein Chemiker erhitzte rotes Quecksilber(II)-oxid-Pulver, wodurch sich die Substanz zersetzte und metallisches Quecksilber und ein farbloses Gas entstand:

2HgO t° → 2Hg + O2

Oxide– binäre Verbindungen, die Sauerstoff enthalten Wenn ein glimmender Splitter in ein Gefäß mit Gas eingeführt wurde, flammte er hell auf. Der Wissenschaftler glaubte, dass der schwelende Splitter Phlogiston in das Gas einbrachte und es sich entzündete. D. Priestley Ich versuchte, das entstehende Gas einzuatmen und war begeistert, wie einfach und frei das Atmen war. Damals konnte sich der Wissenschaftler nicht einmal vorstellen, dass das Vergnügen, dieses Gas zu atmen, allen Menschen bereitet würde. D. Priestley teilte die Ergebnisse seiner Experimente mit dem französischen Chemiker Antoine Laurent Lavoisier. Da A. Lavoisier zu dieser Zeit über ein gut ausgestattetes Labor verfügte, wiederholte und verbesserte er die Experimente von D. Priestley. A. Lavoisier hat die Gasmenge gemessen, die bei der Zersetzung einer bestimmten Masse Quecksilberoxid freigesetzt wird. Anschließend erhitzte der Chemiker metallisches Quecksilber in einem verschlossenen Gefäß, bis es zu Quecksilber(II)-oxid wurde. Er entdeckte, dass die im ersten Experiment freigesetzte Gasmenge der im zweiten Experiment absorbierten Gasmenge entsprach. Daher reagiert Quecksilber mit bestimmten Stoffen in der Luft. Und derselbe Stoff wird bei der Zersetzung des Oxids freigesetzt. Lavoisier kam als erster zu dem Schluss, dass Phlogiston absolut nichts damit zu tun hatte und das Verbrennen eines glimmenden Splitters durch ein unbekanntes Gas verursacht wurde, das später Sauerstoff genannt wurde. Die Entdeckung des Sauerstoffs markierte den Zusammenbruch der Phlogiston-Theorie!

Methoden zur Herstellung und Sammlung von Sauerstoff im Labor

Labormethoden zur Herstellung von Sauerstoff sind sehr vielfältig. Es gibt viele Stoffe, aus denen Sauerstoff gewonnen werden kann. Schauen wir uns die gängigsten Methoden an.

1) Zersetzung von Quecksilber(II)-oxid

Eine Möglichkeit, Sauerstoff im Labor zu gewinnen, besteht darin, ihn mithilfe der oben beschriebenen Oxidzersetzungsreaktion zu gewinnen Quecksilber(II). Aufgrund der hohen Toxizität von Quecksilberverbindungen und Quecksilberdampf selbst wird diese Methode äußerst selten angewendet.

2) Zersetzung von Kaliumpermanganat

Kaliumpermanganat(im Alltag nennen wir es Kaliumpermanganat) – kristalline Substanz dunkelviolette Farbe. Beim Erhitzen von Kaliumpermanganat wird Sauerstoff freigesetzt. Geben Sie etwas Kaliumpermanganat-Pulver in das Reagenzglas und befestigen Sie es horizontal im Stativbein. Legen Sie ein Stück Watte in die Nähe des Lochs des Reagenzglases. Wir verschließen das Reagenzglas mit einem Stopfen, in den ein Gasauslassrohr eingeführt wird, dessen Ende in das Aufnahmegefäß abgesenkt wird. Das Gasauslassrohr muss bis zum Boden des Aufnahmegefäßes reichen. Um zu verhindern, dass Kaliumpermanganatpartikel in das Auffanggefäß gelangen, wird ein Wattebausch in der Nähe der Öffnung des Reagenzglases benötigt (bei der Zersetzung werden die Permanganatpartikel durch den freigesetzten Sauerstoff mitgerissen). Wenn das Gerät zusammengebaut ist, beginnen wir mit dem Erhitzen des Reagenzglases. Die Freisetzung von Sauerstoff beginnt. Reaktionsgleichung für die Zersetzung von Kaliumpermanganat:

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2

Wie erkennt man das Vorhandensein von Sauerstoff? Lassen Sie uns die Methode von Priestley verwenden. Zünden wir einen Holzsplitter an, lassen ihn ein wenig brennen und löschen ihn dann so, dass er kaum noch glimmt. Lassen Sie uns den schwelenden Splitter in ein Gefäß mit Sauerstoff senken. Die Fackel blinkt hell! Gasauslassrohr nicht versehentlich auf den Boden des Aufnahmegefäßes abgesenkt wurde. Sauerstoff ist schwerer als Luft und sammelt sich daher am Boden des Behälters, wodurch die Luft verdrängt wird. Sauerstoff kann auch durch Verdrängung von Wasser gesammelt werden. Dazu muss das Gasaustrittsrohr in ein mit Wasser gefülltes Reagenzglas und mit dem Loch nach unten in einen Kristallisator mit Wasser abgesenkt werden. Wenn Sauerstoff eindringt, verdrängt das Gas Wasser aus dem Reagenzglas.

Zersetzung von Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid- eine jedem bekannte Substanz. Es wird in Apotheken unter dem Namen „Wasserstoffperoxid“ verkauft. Dieser Name ist veraltet; korrekter ist es, den Begriff „Peroxid“ zu verwenden. Chemische Formel Wasserstoffperoxid H2O2 Wasserstoffperoxid zerfällt während der Lagerung langsam in Wasser und Sauerstoff. Um den Zersetzungsprozess zu beschleunigen, können Sie es erhitzen oder auftragen Katalysator.

Katalysator– eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beschleunigt

Gießen Sie Wasserstoffperoxid in den Kolben und fügen Sie der Flüssigkeit einen Katalysator hinzu. Der Katalysator kann Schwarzpulver – Manganoxid – sein MnO2. Durch die Freisetzung beginnt die Mischung sofort zu schäumen große Menge Sauerstoff. Bringen wir einen glimmenden Splitter in die Flasche – er flammt hell auf. Die Reaktionsgleichung für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid lautet:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

Bitte beachten Sie: Der Katalysator, der die Reaktion beschleunigt, steht über dem Pfeil oder dem Zeichen «=», denn es wird bei der Reaktion nicht verbraucht, sondern beschleunigt diese nur.

Zersetzung von Kaliumchlorat

Kaliumchlorat– kristalline Substanz Weiß. Wird bei der Herstellung von Feuerwerkskörpern und anderen verschiedenen pyrotechnischen Produkten verwendet. Für diesen Stoff gibt es einen Trivialnamen – „Berthollet-Salz“. Diesen Namen erhielt die Substanz zu Ehren des französischen Chemikers Claude Louis Berthollet, der sie als Erster synthetisierte. Die chemische Formel von Kaliumchlorat lautet KСlO3. Wenn Kaliumchlorat in Gegenwart eines Katalysators – Manganoxid – erhitzt wird MnO2, Berthollet-Salz zersetzt sich nach folgendem Schema:

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2.

Nitratabbau

Nitrate- Stoffe, die Ionen enthalten NO3⎺. Verbindungen dieser Klasse als Mineraldünger verwendet und in pyrotechnischen Produkten enthalten. Nitrate– Die Verbindungen sind thermisch instabil und zersetzen sich beim Erhitzen unter Freisetzung von Sauerstoff: Bitte beachten Sie, dass alle betrachteten Methoden zur Sauerstofferzeugung ähnlich sind. In allen Fällen wird bei der Zersetzung komplexerer Stoffe Sauerstoff freigesetzt. Zersetzungsreaktion- eine Reaktion, die dazu führt komplexe Substanzen in einfacheres B zerlegen Gesamtansicht Die Zersetzungsreaktion kann durch ein Buchstabendiagramm beschrieben werden:

AB → A + B.

Unter dem Einfluss verschiedener Faktoren kann es zu Zersetzungsreaktionen kommen. Dies kann Erwärmung oder Aktion sein elektrischer Strom, die Verwendung eines Katalysators. Es gibt Reaktionen, bei denen Stoffe spontan zerfallen.

Sauerstoffproduktion in der Industrie

In der Industrie wird Sauerstoff durch Abtrennung aus der Luft gewonnen. Luft– ein Gasgemisch, dessen Hauptbestandteile in der Tabelle aufgeführt sind. Der Kern dieser Methode besteht darin, die Luft tief abzukühlen und sie in eine Flüssigkeit umzuwandeln, die unter normalen Bedingungen Luftdruck kann bei einer Temperatur von ca. erreicht werden -192°С. Die Trennung der Flüssigkeit in Sauerstoff und Stickstoff erfolgt unter Ausnutzung der Differenz ihrer Siedetemperaturen, nämlich: Tb. O2 = -183°C; Bp.N2 = -196°С(bei normalem Atmosphärendruck). Mit der allmählichen Verdampfung einer Flüssigkeit in die gasförmige Phase entsteht Stickstoff, der mehr enthält niedrige Temperatur Siedet, und wenn es freigesetzt wird, wird die Flüssigkeit mit Sauerstoff angereichert. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs ist es möglich, Sauerstoff und Stickstoff in der erforderlichen Reinheit zu erhalten. Diese Methode zur Trennung von Flüssigkeiten in ihre Bestandteile nennt man Gleichrichtung flüssiger Luft.

Im Labor entsteht Sauerstoff durch Zersetzungsreaktionen
Zersetzungsreaktion- eine Reaktion, bei der komplexe Stoffe in einfachere zerlegt werden
Sauerstoff kann durch die Luftverdrängungsmethode oder die Wasserverdrängungsmethode gesammelt werden
Zum Nachweis von Sauerstoff wird ein glimmender Splitter verwendet, in dem er hell aufblitzt
Katalysator- eine Substanz, die beschleunigt chemische Reaktion, aber nicht darin verzehrt

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Hallo. Heute erzähle ich Ihnen etwas über Sauerstoff und wie man ihn erhält. Ich möchte Sie daran erinnern, dass Sie, wenn Sie Fragen an mich haben, diese in den Kommentaren zum Artikel schreiben können. Wenn Sie Hilfe in der Chemie benötigen, . Ich helfe Ihnen gerne weiter.

Sauerstoff kommt in der Natur in Form der Isotope 16 O, 17 O, 18 O vor, die auf der Erde die folgenden Prozentsätze aufweisen: 99,76 %, 0,048 % bzw. 0,192 %.

Im freien Zustand liegt Sauerstoff vor die Form von drei allotrope Modifikationen : atomarer Sauerstoff - O o, Disauerstoff - O 2 und Ozon - O 3. Darüber hinaus kann atomarer Sauerstoff wie folgt gewonnen werden:

KClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Sauerstoff kommt in mehr als 1.400 verschiedenen Mineralien vor organische Substanz, in der Atmosphäre beträgt sein Gehalt 21 Vol.-%. Und der menschliche Körper enthält bis zu 65 % Sauerstoff. Sauerstoff ist ein farb- und geruchloses Gas, das in Wasser schwer löslich ist (3 Volumenteile Sauerstoff lösen sich in 100 Volumenteilen Wasser bei 20 °C).

Im Labor wird Sauerstoff durch mäßiges Erhitzen bestimmter Stoffe gewonnen:

1) Bei der Zersetzung von Manganverbindungen (+7) und (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Permanganat-Manganat
Kalium Kalium

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) Beim Abbau von Perchloraten:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
Perchlorat
Kalium

3) Bei der Zersetzung von Berthollet-Salz (Kaliumchlorat).
Dabei entsteht atomarer Sauerstoff:

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
Chlorat
Kalium

4) Bei der Zersetzung von Salzen der unterchlorigen Säure im Licht- Hypochlorite:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) Beim Erhitzen von Nitraten.
Dabei entsteht atomarer Sauerstoff. Abhängig von der Position des Nitratmetalls in der Aktivitätsreihe entstehen verschiedene Reaktionsprodukte:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) Bei der Zersetzung von Peroxiden:

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) Beim Erhitzen von Oxiden inaktiver Metalle:

2Àg 2 O ↔ 4Àg + O 2

Dieser Prozess ist im Alltag relevant. Tatsache ist, dass Geschirr aus Kupfer oder Silber mit einer natürlichen Oxidschicht beim Erhitzen aktiven Sauerstoff bildet, der eine antibakterielle Wirkung hat. Auch die Auflösung von Salzen inaktiver Metalle, insbesondere von Nitraten, führt zur Bildung von Sauerstoff. Beispielsweise lässt sich der Gesamtprozess des Auflösens von Silbernitrat in Etappen darstellen:

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2Ag 2 O → 4Ag + O 2

oder zusammengefasst:

4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2

8) Beim Erhitzen von Chromsalzen Höchster Abschluss Oxidation:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
Bichromatchromat
Kalium Kalium

In der Industrie wird Sauerstoff gewonnen:

1) Elektrolytische Zersetzung von Wasser:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2) Interaktion Kohlendioxid mit Peroxiden:

CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2

Diese Methode ist eine unverzichtbare technische Lösung für das Problem der Atmung in isolierten Systemen: U-Boote, Minen, Raumfahrzeuge.

3) Wenn Ozon mit Reduktionsmitteln interagiert:

O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2

Von besonderer Bedeutung ist die Produktion von Sauerstoff während der Photosynthese. kommt in Pflanzen vor. Alles Leben auf der Erde hängt grundsätzlich von diesem Prozess ab. Die Photosynthese ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess. Licht gibt ihm seinen Anfang. Die Photosynthese selbst besteht aus zwei Phasen: hell und dunkel. Während der Lichtphase bildet das in Pflanzenblättern enthaltene Chlorophyllpigment einen sogenannten „lichtabsorbierenden“ Komplex, der dem Wasser Elektronen entzieht und es dadurch in Wasserstoffionen und Sauerstoff spaltet: