Universitatea Dunrea de Jos din Galai

Universitatea Dunrea de Jos din Galai

Facultatea de tiine

Catedra de CHIMIE

Lucrare de laborator Chimia nemetalelor

OXIGENUL

Oxigenul este cel mai rspndit element de pe Pmnt. Se gsete att n stare liber ct i sub form de combinaii, fiind un constituent esenial al aerului i apei.

A) Metode de laborator de obinere, pe cale uscat

a) Descompunerea termic a oxizilor n care elementele se afl la valen superioar

a1) Descompunerea oxizilor de plumb, amestec de PbO2 i Pb3O4, conform reaciilor:

4+ 2+

2PbO2 = 2PbO + O2

Pb + 2e- Pb

2- 0

2Pb3O4 = 6PbO + O2

2O 4e- O2La nclzire are de fapt loc urmtoarea serie de descompuneri termice:

2PbO2 290-320 0C Pb2O3 340-420 0C Pb3O4 530-550 0C PbOnclzind puternic ntr-o eprubet, prevzut cu dop prin care se trece un tub de sticl cu furtun pentru colectarea gazelor ntr-un vas cu ap, oxid de plumb de culoare brun (PbO2) sau de culoare portocalie (Pb3O4) se poate evidenia formarea oxigenului.

a2) Descompunerea termic a dioxidului de mangan, conform reaciei de dismutaie:

3MnO2 = Mn3O4 + O2 Q

4+ 2+

Mn + 2e- Mn

2- 0

2O - 4e- O2n acest caz eprubeta cu dioxid de mangan se nclzete pn la rou deschis.

a3) Descompunerea termic a anhidridei cromice, conform reaciei de dismutaie:

4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2 Q

6+ 3+

Cr + 3e- Cr

2- 0

2O - 4e- O2La descompunerea termic a anhidridei cromice, substan solid de culoare rou nchis, dup degajarea oxigenului rezult pulberea de culoare verde care este Cr2O3.

b) Descompunerea termic a clorailor

b1) Descompunerea termic a cloratului de potasiu

Descopunerea termic a cloratului de potasiu are loc n funcie de temperatur, astfel:

nclzit la 356 0C se topete i ncepe s se descompun. Pn la 400 0C descompunerea are loc dup reacia:

2KClO3 = KClO4 + KCl + O2 2- 0

2O - 4e- O2

5+ -1

Cl + 6e- Cl

nclzit pn la 500 0C descompunerea are loc astfel:

4KClO3 = 4KCl + 6O2 +Q

ATENIE: descompunerea cloratului de potasiu are loc cu explozie. Se va folosi o retort prevzut cu tub de siguran, iar cloratul se va amesteca cu clorur de sodiu, n cazul n care se dorete un curent lent de oxigen.

Descompunerea se poate realiza uor, la temperatur relativ mic, fr a mai trece intermediar prin perclorat de potasiu i n condiii de maxim siguran n prezena catalizatorilor (MnO2, Fe2O3, Cr2O3, CuO).

Dac se lucreaz cu MnO2 ddescompunerea are loc la temperatur de 150-200 0C, cu formare de intermediari, astfel:

2KClO3 + 6MnO2 2KCl + 6MnO3 2KCl + 6MnO2 + 3O2 + Q

ntr-o eprubet se introduc aproximativ 3 grame de clorat de potasiu, bine mojarat cu MnO2, folosit drept catalizator. Eprubeta se acoper cu dop strbtut de un tub de degajare, condus ntr-un vas cu ap. nclzind eprubeta pn n jur de 200 0C se va observa degajarea puternic a gazului. Acesta este considerat cel mai bun procedeu de obinere a oxigenului pe cale uscat.

c) Descompunerea termic a azotailor

Azotaii metalelor alcaline se descompun cu formare de azotii i oxigen, dup reacia:

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

5+ 3+

N + 2e- N

2- 0

2O - 4e- O2La nclzirea azotatului de sodiu sau de potasiu ntr-o eprubet cu tub de degajare se observ topirea azotatului la 314 0C (respectiv 339 0C), apoi cnd eprubeta s-a nclzit la incandescen are loc descompunerea cu degajare de oxigen. Procesul are loc mai uor dac se mpiedic topirea azotailor prin adugarea de dioxid de mangan sau calce sodat (amestec de NaOH i CaO).

B) Metode de laborator de obinere, pe cale umed

a) Descompunerea catalitic a apei oxigenate

ntr-un balon cu tub lateral (Wurtz) se introduce dioxid de mangan peste care se picur ap oxigenat 5 %. Oxigenul degajat se culege ntr-o eprubet cu ap, prin dezlocuire. Reacia care are loc este urmtoarea:

2H2O2 = 2H2O + O2

b) Oxidarea apei oxigenate cu permanganat de potasiu

Reacia se poate realiza n mediu acid, alcalin sau neutru, conform reaciilor:

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

7+ 2+

Mn + 5e- Mn

1- 0

2O - 2e- O2

ntr-un balon Wurtz se introduc 10 mL soluie de ap oxigenat 5 %, se aciduleaz cu 2 mL H2SO4 iar n plnia picurtoare se introduce soluie de KMnO4 10 %. Oxigenul rezultat se culege ntr-o eprubet cu ap prin dezlocuire.

2KMnO4 + 3H2O2 + 2KOH = 2K2MnO4 + O2 + 2H2O

7+ 6+

Mn + e- Mn

1- 0

2O - 2e- O22KMnO4 + 3H2O2 + 2H2O = 2KOH + 2MnO2 + 3O2 + 4H2O

7+ 4+

Mn + 3e- Mn

1- 0

2O - 2e- O2