Хімія. 7 клас. Буринська

§ 15. Хімічні властивості кисню

Опрацювавши текст параграфа, ти будеш
знати: хімічні властивості кисню; умови виникнення і припинення горіння;	розуміти зміст понять: реакція сполучення, оксид; окиснення; горіння;	уміти: визначати наявність кисню; складати формули оксидів за валентністю елементів; складати рівняння реакцій горіння простих і складних речовин.

Відомо, що хімічні властивості речовин виявляються у процесі їх взаємодії з іншими речовинами, тобто під час хімічних реакцій, в яких речовина може брати участь. При цьому важливо знати, за яких умов відбуваються ці реакції, як саме вони відбуваються і які речовини при цьому утворюються.

Спостерігай за дослідами.

Дослід 1. У посудину, заповнену киснем, вносимо залізну ложечку зі запаленим фосфором. Що спостерігається? Утворюється густий білий дим (мал. 58). Це тверді частинки нової речовини — фосфор(V) оксиду Р₂О₅. Якщо після закінчення досліду в посудину внести тліючу скіпку, то виявиться, що кисню в ній більше немає. Отже, кисень не просто підтримує горіння, а й бере участь у реакції як вихідна речовина. Цю реакцію можна виразити хімічним рівнянням:

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

Відбулася реакція сполучення фосфору з киснем.

Мал. 58. Горіння фосфору в кисні

Дослід 2. Покладемо в залізну ложечку шматочок деревного вугілля і внесемо у полум’я пальника. Вуглинка розжариться. Якщо цю вуглинку внести в посудину з киснем (мал. 59), то вона розжариться ще сильніше і швидко згорить без полум’я й диму, але з виділенням теплоти. Щоб дізнатися, яка речовина при цьому утворилася, наллємо в посудину трохи вапняної води. Вона стає каламутною. Як ти знаєш з курсу природознавства, це ознака того, що під час горіння вуглинки утворився вуглекислий газ, або карбон(ІV) оксид СO₂:

C + O₂ = CO₂

Відбулася реакція сполучення вуглецю з киснем.

Мал. 59. Горіння вуглецю в кисні

Мал. 60. Горіння сірки в кисні

Дослід 3. Внесемо залізну ложечку з сіркою в полум’я пальника. Сірка спочатку плавиться, а потім починає горіти. Спостерігаємо слабке синювате полум’я. Якщо тепер запалену сірку внести в посудину з киснем (мал. 60), то горіння посилюється, синювате полум’я стає яскравим. При цьому утворюється безбарвний газ із різким запахом — сульфур(ІV) оксид SO₂.

Відбулася реакція сполучення сірки з киснем.

Дослід 4. Якщо до тонкого стального дроту прикріпити сірник, запалити його і швидко занурити в посудину з киснем, то від сірника займеться й дріт (мал. 61). Він згоряє, розкидаючи яскраві іскри залізної ожарини Fe₃O₄:

Залізну ожарину Fe₃O₄ розглядають як подвійний оксид Феруму(ІІ) і Феруму(ІІІ), або

де валентність одного атома Феруму — 2, а двох інших атомів Феруму — 3.

3Fe + 2О₂ = Fe₃O₄

Відбулася реакція сполучення заліза з киснем.

Який висновок можна зробити із дослідів, що спостерігалися? Досліди показали, що кисень може взаємодіяти як з металами, так і з неметалами. В усіх випадках відбувається реакція сполучення атомів Оксигену з атомами металу або неметалу.

Мал. 61. Горіння заліза в кисні

Реакція сполучення — це така реакція, в результаті якої з двох або більше вихідних речовин утворюється одна нова сполука.

Унаслідок взаємодії фосфору, вуглецю, сірки, заліза з киснем відбувається процес окиснення й утворюються нові речовини — оксиди Р₂О₅, СО₂, SO₂, Fe₃O₄.

Оксиди — це складні речовини, утворені двома елементами, одним з яких обов’язково є Оксиген.

ГОРІННЯ. Подібно до фосфору, сірки, вуглецю й заліза з киснем сполучається більшість металів і неметалів. При цьому завжди виділяється теплота, а реакції часто супроводжуються горінням (мал. 62).

Горіння — це хімічна реакція, під час якої відбувається окиснення речовин із виділенням теплоти і світла.

Мал. 62. Пожежа

Мал. 63. Горіння метану

• Пригадай, як називаються реакції, що супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти.

У разі потреби звернись до § 10.

Горіти в кисні можуть не тільки прості, а й складні речовини. Так, у газовій плиті згоряє природний газ, основна складова якого метан СН₄ (мал. 63):

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

Процеси горіння складних речовин, наприклад метану СН₄, ацетилену С₂Н₂, мають велике практичне значення (вивчатимемо пізніше). В результаті таких реакцій утворюються оксиди тих елементів, які входять до складу складної речовини.

ПОВІЛЬНЕ ОКИСНЕННЯ. Проте не завжди взаємодія речовин із киснем супроводжується горінням, але при цьому завжди виділяється теплота. Такі процеси називаються повільним окисненням. У кам’яновугільних шахтах, незважаючи на посилену вентиляцію, завжди спостерігається підвищений вміст вуглекислого газу СО₂, який утворюється там за рахунок повільного окиснення вугілля.

Металеві вироби з часом темнішають, оскільки більшість металів повільно окиснюється на повітрі навіть за стандартних умов.

У парниках як джерело теплоти використовується повільне окиснення гною.

В живих організмах також відбуваються процеси повільного окиснення. Теплота, що при цьому виділяється, розсіюється у довкілля. А якщо теплота не відводиться, то організм хворіє і може навіть загинути.

У разі повільного окиснення речовин і матеріалів на виробництві, якщо теплота не відводиться, температура підвищується так, що може трапитися самозаймання — повільне окиснення переходить у горіння. Тому на заводах, автобазах забороняється збирати в купу промаслене ганчір’я після витирання машин, щоб не виникла пожежа.

УМОВИ ВИНИКНЕННЯ І ПРИПИНЕННЯ ГОРІННЯ. Щоб запалити речовину в повітрі, треба спочатку її нагріти до певної температури — температури займання. У різних речовин вона різна. Деревина займається за температури майже 270°С, вугілля — близько 350°С, а білий фосфор — близько 40°С. Якщо кисень має доступ до речовини, що загорілася, то вона продовжуватиме горіти, оскільки теплота, що виділяється, підтримує температуру речовини, вищу від температури її займання.

Відповідно, для припинення горіння треба або охолодити речовину до температури, нижчої від температури займання, або припинити доступ до неї кисню. Обидва ці пособи використовуються під час гасіння пожежі водою. Коли вода випаровується, вона відбирає теплоту від предметів, що горять, і температура різко знижується, а водяна пара утруднює доступ до них повітря.

Крім того, для гасіння пожежі використовують вогнегасники. Під час їх роботи виділяється вуглекислий газ СО₂, який змішується зі спеціальною рідиною, утворюючи піну. Насичена вуглекислим газом піна перешкоджає доступу кисню з повітря, і горіння припиняється.

У лабораторії або в домашніх умовах для припинення горіння, якщо полум’я невелике, достатньо засипати предмет, що горить, піском або накрити його ковдрою.

Важливо пам’ятати, що легше запобігти пожежі, ніж її погасити. Тому під час роботи з вогнем і вогненебезпечними речовинами та матеріалами треба дотримуватися правил пожежної безпеки, бути особливо обережним.

Висновки

Кисень енергійно реагує з багатьма речовинами — простими і складними.

Під час взаємодії речовин із киснем утворюються оксиди тих елементів, які входили до складу речовини.

Хімічна взаємодія речовин з киснем називається реакцією окиснення.

Кисень забезпечує перебіг у повітрі багатьох хімічних процесів. Найбільш відомий з них — горіння, тобто така реакція окиснення, яка супроводжується виділенням теплоти і світла.

Суть реакції горіння і повільного окиснення одна й та сама, а зовнішні вияви різні, оскільки різняться умови перебігу цих реакцій.

Щоб почалося горіння, необхідні дві умови: нагрівання речовини до температури займання і доступ кисню. Відповідно, щоб припинити горіння, треба охолодити речовину або припинити доступ кисню.

• Завдання для самоконтролю

• 1. Схарактеризуй хімічні властивості кисню. Відповідь ілюструй рівняннями реакцій.
• 2. Напиши формули оксидів металічних елементів, які мають валентність 1, 2, 3. Зазнач назви цих сполук.
• 3. Напиши рівняння реакцій окиснення простих речовин з утворенням оксидів таких елементів: Купруму(ІІ), Вольфраму(VІ), Літію(І), Селену(ІV), Ванадію(V).
• 4. Чим відрізняється горіння речовин на повітрі та в кисні? Чому?
• 5. Порівняй швидке й повільне окиснення. Що спільного й відмінного між ними? Наведи приклади.
• 6. У яких випадках процеси повільного окиснення корисні, а в яких — небажані, а то й шкідливі? Наведи приклади.

• Додаткові завдання

• 8. Обчисли масові частки елементів у бор(ІІІ) оксиді.
• 9*. Аналізом установлено, що в цинковій руді масова частка цинк сульфіду ZnS становить 38,8%. Яку масу цинку можна добути з 1 т руди (втратами виробництва знехтувати)?
• 10*. Ферум оксид масою 40 г містить 28 г Феруму і 12 г Оксигену. Яка формула цього оксиду?
• 11*. Унаслідок спалювання в кисні невідомого тривалентного металу масою 5,4 г утворився його оксид масою 10,2 г. Визнач металічний елемент.