Նախագծի անվանումը՝ <<Թթվածին, օզոն, օքսիդներ, այրում>>
Նախագծի բովանդակությունը.
1.-Թթվածնի տարածվածությունը երկրագնդի վրա
Երկրագնդի ջրապաշարներում թթվածնի զանգվածային բաժինը 85,82 % է, ավազում՝ 53 %, կավերում, լեռնային ապարներում ու հանքերում՝ մոտավորապես 56 %։
2. -Թթվածնի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները
Ֆիզիկական հատկություններ
Թթվածնին (երկթթվածնին)՝ որպես պարզ նյութի, ծանոթ չլինել չեք կարող, քանի որ բոլորս ենք այդ նյութը շնչում։ Հայտնի է, որ թթվածինը.
- սովորական պայմաններում գազ է,
- հոտ չունի,
- անգույն է,
- համ չունի,
- եռում է 90,19 Կ (-182,96 °C) ջերմաստիճանում,
- գոլորշիանում է 54,8 Կ (-218,35 °C) ջերմաստիճանում,
- հեղուկ և պինդ վիճակում երկնագույն է,
- հեղուկ վիճակում դեպի մագնիսն է ձգվում
Թթվածնի խտությունը 0 °C ջերմաստիճանում և 101 կՊա ճնշման տակ հավասար է 1,43 գ/լ, ինչը 1,11 անգամ մեծ է օդի խտությունից։ Թթվածինը ջրում քիչ է լուծվում. 20 °C ջերմաստիճանում 100 ծավալ ջրում լուծվում է 3 ծավալ թթվածին, որն էլ, ապահովում է ջրային կենդանիների ու բույսերի շնչառությունը։
Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս թթվածնի, ինչպես և՝ ցանկացած այլ գազի, լուծելիությունը ջրում նվազում է, իսկ իջեցնելիս՝ աճում։ Օրինակ՝ 0 °C ջերմաստիճանում թթվածնի լուծելիությունը 100 ծավալ ջրում 5 ծավալ է, և այդ հանգամանքի հետ է մասամբ կապված հյուսիսային ծովերի ձկնառատությունը։Թթվածնի հատկություններն ուսումնասիրելու համար այն պետք է ստանալ մաքուր վիճակում:Շվեդացի գիտնական Կարլ Շելեն 1771թ.առաջին անգամ անգամ թթվածին ստացել,ապա անգլիացի քիմիկոս Ջոզեֆ Փրիսթլին1774թ. կարմիր սնդիկի օքսիդի HgO քայքայումից.
Քիմիական հատկույթուններ
Թթվածինն ազատ վիճակում քիմիապես ակտիվ պարզ նյութերից է ու հեշտությամբ փոխազդում է մեծ թվով պարզ և բարդ նյութերի հետ։
- Թթվածնի փոխազդեցությունը ոչ մետաղների հետ.
Թթվածնի հետ անմիջականորեն փոխազդում են գրեթե բոլոր ոչ մետաղները՝ ֆտորից (F2), քլորից (Cl2), բրոմից (Br2) և յոդից (J2) բացի։
Փոխազդում է ածխի հետ։{\displaystyle {\mathsf {C+O_{2}\rightarrow CO_{2}\uparrow }}}
Կարևոր է նշել, որ թթվածնի պակասի դեպքում ածխի այրումից առաջանում է խիստ վտանգավոր գազ՝ ածխածնի (II) օքսիդ (CO՝ շմոլ գազ).{\displaystyle {\mathsf {2C+O_{2}\rightarrow 2CO\uparrow }}}
Սենյակային ջերմաստիճանում ծծումբը նույնիսկ մաքուր թթվածնում չի փոփոխվում, բայց օդում տաքացնելիս այրվում է թույլ երկնագույն բոցով։{\displaystyle {\mathsf {S+O_{2}\rightarrow SO_{2}\uparrow }}}
Փոխազդում է ֆոսֆորի հետ.{\displaystyle {\mathsf {4P+5O_{2}\rightarrow 2P_{2}O_{5}}}}
Այս ռեակցիան սկսելու համար անհրաժեշտ է բարձր ջերմաստիճան ռեակցիան ընթանում է ինքնաբերաբար՝ լույսի ու ջերմության անջատմամբ։
- Փոխազդեցությունը մետաղների հետ.
Թթվածնի հետ անմիջականորեն փոխազդում են նաև գրեթե բոլոր մետաղները, օրինակ՝ ոսկին (Au)։ Այդպիսի ռեակցիաներն սկսելու համար սովորաբար տաքացում է պահանջվում.{\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2}}}}
Օդում մագնեզիումը (Mg) այրվում է շլացուցիչ բոցով, ռեակցիայի հետևանքով առաջանում է սպիտակ փոշի՝ մագնեզիումի օքսիդ.{\displaystyle {\mathsf {2Mg+O_{2}\rightarrow 2MgO}}}{\displaystyle {\mathsf {3Fe+2O_{2}\rightarrow Fe_{3}O_{4}}}}
Պղինձը (Cu) միանում է թթվածնին՝ առաջացնելով սև փոշի՝ պղնձի (II) օքսիդ (CuO).{\displaystyle {\mathsf {2Cu+O_{2}\rightarrow 2CuO}}}
- Թթվածնով օքսիդանում են նաև բարդ նյութերը.
{\displaystyle {\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3}}}}{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O}}}
3.-Թթվածնի կիրառումը
Բազմազան են թթվածնի կիրառման բնագավառները. տեխնիկայում գործընթացների գրեթե 80 %-ն այս նյութի կիրառման վրա է հիմնված։
Դոմենային վառարանում թուջի ստացման գործընթացն արագացնելու նպատակով հաճախ թթվածնով հարստացված օդ է կիրառվում։ Մաքուր թթվածնում այրումն ընթանում է մոտ հինգ անգամ արագ, քան օդում։ Մեծ քանակությամբ թթվածին է օգտագործվում նաև պողպատահալման գործընթացում։
- Մետաղների կտրում, զոդում ու եռակցում.
Ջրածինը (H2) թթվածնի հետ հատուկ այրիչներում այրելիս բոցի ջերմաստիճանը հասնում է մինչև 3200 °C, իսկ ացետիլեն (C2H2) օգտագործելիս՝ նույնիսկ մինչև 3500 °C։ Ացետիլենի այրման ռեակցիայի հավասարումն է.{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}+5O_{2}\rightarrow 4CO_{2}+2H_{2}O}}}
Այդպիսի բոցն օգտագործվում է մետաղների կտրման (թթվածնի ավելցուկի պայմաններում), զոդման ու եռակցման նպատակներով։
- Պայթեցումների իրականացում (օգտագործվում է հեղուկ թթվածին),
- Շնչառության ապահովում (տիեզերանավերում, ինքնաթիռներում, սուզանավերում, բժշկության մեջ),
- Բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների իրագործում,
- Ազոտական ու ծծմբական թթուների, պարարտանյութերի և այլ նյութերի արտադրում,
- Հրթիռային շարժիչների գործարկում (այստեղ ևս օգտագործվում է հեղուկ թթվածին),
- Վառելանյութերի այրում (օգտագործվում է հատկապես մեծ քանակություններով թթվածին)։
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։
4.-Օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ
Կարողանալ հաշվել տարրերի օքսիդացման աստիճանը միացությունների մոլեկուլներում և դրա հիման վրա առանձնացնել օքսիդավերականգնման ռեակցիաները: Ընկալել օքսիդիչ-օքսիդացում, վերականգնիչ-վերականգնում, էլեկտրոնային հաշվեկշիռ հասկացությունները։
5.- Լաբորատոր փորձ՝ <<Օդի բաղադրությունը>>
Փորձի համար անհրժաեշտ է՝ մոմ, լուցկի, գլան, մարկեր, ջրով լիտարա
Տեղադրեցինք մոմը, մոմը վառեցինք, ապակե գլանով փակեցինք մոմը, որպեսզի փակենք օդի հոսքը և մոմը հանգեց ջուրը բարձրացավ անոթի 1/5 մասը: Մոմը հանգեց, որովհետև ապակե միջի գլանը փակվեց:
Պայմանի չնպաստող գազերը՝ 79%, Az, N2, և 1% 0, 3% CO2:
Բոլոր գազերը՝ He, Ne, Az, Kz, Xe,
1.Թթվածնի ամենակարևոր հատկությունների մասին (շնչառություն, այրում)
2.Ի՞նչ է մթնոլորտը, շերտերը
Մթնոլորտը ( հուն․՝ ατμός — «գոլորշի» և σφαῖρα — «ոլորտ»), երկնային մարմնի գազային ծածկ, որը նրա շուրջը պահպանվում է ձգողականության շնորհիվ։ Քանի որ մթնոլորտի և միջմոլորակային տարածությունների միջև չկա հստակ սահման, ապա ընդունված է մթնոլորտ համարել գազային այն միջավայրը, որը պտտվում է մոլորակի հետ զուգընթաց որպես մեկ ամբողջություն։ Մի շարք մոլորակների մթնոլորտային շերտը, որը հիմնականում բաղկացած է գազերից (գազային մոլորակներ ), կարող է չափազանց հաստ լինել։ Աստղերի արտաքին միջավայրը բնութագրելու համար, որը սկսվում է ֆոտոսֆերայից, օգտագործվում է աստեղային մթնոլորտ հասկացությունը։ Երկիր մոլորակի մթնոլորտը ներառում է թթվածին, որն օգտագործվում է կենդանի օրգանիզմների շնչառության համար, և ածխածնի երկօքսիդ, որն օգտագործում են բույսերը, ջրիմուռները, բակտերիաները ֆոտոսինթեզի համար։ Մթնոլորտը հանդես է գալիս նաև որպես մոլորակը արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից պաշտպանող շերտ։ Մթնոլորտը առկա է մեծ զանգված ունեցող բոլոր մարմինների մոտ, ինչպիսիք են օրինակ երկրանման մոլորակները կամ գազային հսկաները։ Աստղերը նույնպես զուրկ չեն մթնոլորտից, օրինակ Արևը։ Այժմ պարզենք թե ինչ գազերից է բաղկացած մթնոլորտը։ Առաջինն ազոտի ատոմն է ( նշանակվում է N տառով), որի միջուկում կա 7 պրոտոն և 7 նեյտրոն։ Երկրորդը թթվածին ատոմն է (նշանակվում է O տառով)։ Թթվածնի և ջրածնի մոլեկուլներն իրար հետ փոխազդելիս առաջացնում են ջրի մոլեկուլներ: Երրորդն ածխածին ատոմն է (նշանակում են C տառով)։ Ածխածինը թթվածնի հետ փոխազդելով առաջացնում է ածխաթթու գազ։ Այժմ պատկերացնենք գազերի մի խառնուրդ, որի 78%-ը ազոտ է, 21%-ը՝ թթվածին, իսկ մնացած 1%-ում ջրային գոլորշիներ, ածխաթթու գազ, արգոն, նեոն, հելիում, մեթան, կրիպտոն և այլն։ Այժմ ուսումնասիրենք մթնոլորտի բոլոր շերտերն առանձին-առանձին։
Ջերմաստիճանի նվազման տիրույթը՝ 0-ից մինչև 8-10 կմ բարձրությամբ ընկած շերտը անվանում են տրոպոսֆերա, իսկ 12-18 կմ ընկած շերտը անվանում են տրոպոպաուզա։ Այստեղից սկսած ջերմաստիճանը սկսում է աճել։ Բանն այն է, որ 18 կմ-ից բարձր՝ Երկրի մակերևույթի ազդեցությունը, որպես ջերմության աղբյուր, արդեն աննշան է։ Ավելի զգալի է դառնում այն, որ օդն անմիջականորեն կլանում է Արեգակի ճառագայթները։ Այս նոր շերտի՝ ստրատոսֆերայի ստորին սահմանին ավելի քիչ է հասնում Արեգակի ճառագայթումից կլանվող ջերմացնող էներգիան, քանի որ մինչ այդ կլանվում է վերին շերտերի կողմից։ Ստացվում է, որ ջերմության աղբյուրն այս անգամ վերևում է։ Չնայած օդի ծայրահեղ չորությանը՝ ստրատոսֆերայում երբեմն հանդիպում են, այսպես կոչված սադափե ամպեր, որոնք գունեղ են՝ մանր սառցաբյուրեղների միջով անցնող ու ցրվող լույսի շնորհիվ։ Հասնելով 18 կմ-ին՝ աստիճանաբար զգալի է դառնում երկրային կյանքի համար ամենակարևոր, պաշտպանիչ շերտերից մեկը՝ օզոնային շերտը։ Ավելի վեր՝ 25 կմ-ի վրա օզոնի խտությունը հասնում է իր առավելագույն արժեքին։ Իսկ 10 կմ-ի վրա օդն այնքան նոսր է, որ թթվածնի ատոմներն ու մոլեկուլները շատ հազվադեպ են հանդիպում միմյանց։ Մյուս կողմից այստեղ հասնող ուժեղ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը քայքայում է թթվածնի մոլեկուլների մեծ մասը, արդյունքում օզոնի նշույլներն անհետանում են։ 55 կմ-ի վրա ջերմաստիճանը հասնում է 0 °C։ Այստեղ ավարտվում է ստրատոսֆերան և սկսվում է մեզոսֆերան՝ միջնոլորտը։ Ջերմաստիճանը կրկին սկսում է ընկնել, քանի որ նվազում է օդի խտությունը, ուստի և արգեկնային ճառագայթումից կլանվող և օդը տաքացնող էներգիան։ 80 կմ-ի վրա ջերմաստիճանը դառնում է –80 °C, սա արդեն մեզոպաուզան է։ Այստեղ հանդիպում են նոսր, թելիկավոր ամպեր։ Ենթադրվում են, որ ի տարբերություն ջրի մանրագույն կաթիլներից կազմված սովորական ամպերի՝ սրանք բաղկացած են ջրի սառցաբյուրեղներով պատված փոշու յուրահատուկ մասնիկներից, որոնց ծագումը, գուցե կապված է հրաբխային կամ արտադրական արտանետումների, ինչպես նաև տիեզերքից եկող փոքր մարմինների՝ երկնաքարերի հետ։ Այստեղից ջերմաստիճանը նորից սկսում է աճել։ Նշանակում է՝ մտնում ենք հաջորդ շերտը, որն անվանում են թերմոսֆերա (ջերմոլորտ) կամ իոնոսֆերա (իոնոլորտ)։ 150 կմ-ից սկսած հանդիպում ենք արբանյակների։ Իոնոլորտը ձգվում է մինչև 800 կմ։ Դրանից վեր էկզոսֆերան է։ Միջավայրի ծայրահեղ նոսրության պայմաններում առավել արագ ու վեր թռչող մասնիկները, առանց այլ մասնիկների հետ բախվելու, կարող են ավելի մեծ բարձրությունների հասնել, քան դանադաղ մասնիկները։ Այդ պատճառով էկզոսֆերա են թափանցում միայն մթնոլորտի ամենաթեթև ու ամենաարագ մասնիկները՝ հիմնականում ջրածնի ատոմները։ 1000 կմ-ի վրա էկզոսֆերայի և միջմոլորակային տարածության տարբերությունը դառնում է աննշմարելի։ Երկրային պայմանների համեմատ այնտեղ գրեթե դատարկություն է՝ վակուում։
Շերտ, նստվածքային և հրաբխանստվածքային ապարի մարմին, որն ունի քիչ թե շատ միատարր կազմություն, սահմանափակված է մոտավորապես զուգահեռ երկու հարթությունով։ Շերտի հաստությունն անհամեմատ փոքր է նրա երկարությունից։ Մահմանափակող հարթությունները կոչվում են՝ վերինը՝ շերտի առաստաղ, ստորինը՝ շերտի հատակ։ Նստվածքային և հրաբխանստվածքային ապարների յուրաքանչյուր հաստվածք կազմված է միմյանց վրա դարսված տարբեր կազմության շերտերի (ավազաքարեր, կրաքարեր, մերգելներ և այլն) հերթագայությունից։ Մեկ շերտի հաստությունը տատանվում է մ-ի մասերից մինչև մի քանի մ և ավելի սահմաններում; Յուրաքանչյուր վերին շերտ ստորադիրի նկատմամբ ավելի երիտասարդ է (նորմալ տեղադրման դեպքում)։ Շերտի կազմությունն ու կառուցվածքը արտացոլում է նրա կուտակման տեկտոնական և ֆիզիկաաշխարհագրական պայմանները։
3.Թունավոր նյութերը օդում
4.Օզոն, օզոնային շերտ, օզոնային ճեղքերի վտանգավորությունը և առաջացման պատճառները:
Առաջադրանքներ՝Հաստատեք կամ հերքեք պնդումների ճշմարտացիությունը օքսիդների վերաբերյալ.
- Թթվածին պարունակող երկտարր միացություններ են, որոնցում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -2 է:
- Բոլոր օքսիդները ջրում լուծելի են:
- Բոլոր օքսիդները փոխազդում են թթուների հետ:
- Հիմնային օքսիդները, փոխազդելով թթուների հետ, առաջացնում են աղ և ջուր:
- Ըստ CaCO3 → CaO + CO2 ռեակցիայի հավասարման ստացված թթվային օքսիդի զանգվածը ելային աղի զանգվածի 56 %- ն է:
- Na2O, CO2, N2O5, CaO, SO3 օքսիդների շարքում գրված է երեք հիմնային օքսիդ:
- Գիտելիքի ինքնաստուգում՝ <Ջրածին; Թթվածին>>
1. Արտահայտություններից ո՞րն է ճիշտ ջրածին տարրի մասին.
ա) ջրածինն ամենաթեթև գազն է
բ) ջրածինը մտնում է թթուների բաղադրության մեջ
գ) ջրածինը փոխազդում է թթվածնի հետ
դ) ջրածինն աստղերի մթնոլորտի հիմնական բաղադրամասն է:
2. Լաբորատորիայում ջրածին կարելի է ստանալ որոշ մետաղների և թթուների փոխազդեցությունից: Գրեք այդպիսի ռեակցիայի հավասարման օրինակ….
3. Ինչպե՞ս են անվանում երկու ծավալ ջրածնի և մեկ ծավալ թթվածնի խառնուրդը. 1) շմոլ գազ 2) շառաչող գազ 3) թունավոր գազ 4) ջրագազ 4.ա) Նշված մետաղներից ո՞րը կփոխազդի թթվի հետ. առաջացնելով ջրածին.
1) Cu 2) Ag 3) Al 4) Hg
բ) Գրեք այդ մետաղի և աղաթթվի հետ քիմիական ռեակցիայի հավասարումը:
գ)նշեքռեակցիայիտեսակը…..
5. Փականոթումպայթացրելեն10գջրածինև16գթթվածին:
ա) Ո՞րգազնէմնացելպայթունիցհետո.
1. չի մնացել
2. թթվածին
3. երկուսն էլ
4. ջրածին
բ) Գրել ռեակցիայի հավասարումը…..
գ) Քանի՞ գրամ ջուր կստացվի …..
7.Ոˆր միացության մեջ է թթվածնի պարունակությունը ամենամեծը, պատասխանը հիմնավորել հաշվարկով. 1) H2O 2) CO2 3) CuO 4) CaCO3
8. Գրեք ներքոբերյալ անօրգանական շղթաների ռեակցիաների հավասարումները, հավասարեցրեք և նշեք ռեակցիայի տեսակը.
ա) Մետաղ-հիմնային օքսիդ-հիմք-աղ` Ca→ CaO →Ca(OH)2→ CaCl2
բ) Ոչ մետաղ→ թթվային օքսիդ→ թթու→ աղ`P→P2O5→H3PO4 →Na3PO4