Թթվածին

Թթվածին (լատ.՝ Oxygenium), պարբերական համակարգի 2-րդ պարբերության, 6-րդ խմբի քիմիական տարր, կարգահամարը՝ 8, ատոմական զանգվածը՝ 15,9994։ Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը 1s²2s²2p⁴ է։ Սովորական պայմաններում (0 °C, 760 մմ սնդիկի սյուն) թթվածինը անգույն, անհոտ և անհամ գազ է։

Թթվածինը ամենատարածված քիմիական տարրն է Երկրի վրա։ Կապված թթվածինը կազմում է Երկրի ջրային շերտի զանգվածի 6/7 մասը (85,82 % ըստ զանգվածի), մթնոլորտում, որտեղ նա գտնվում է ազատ վիճակում, պարունակությամբ երկրորդն է (23,15 % ըստ զանգվածի) ազոտից հետո։ Փոփոխությունը օդում 0,1 % -ից չի անցնում։ Մթնոլորտում թթվածնի կորուստը օքսիդացման, այրման, նեխման և շնչառության պատճառով լրացվում է ֆոտոսինթեզով։ Թթվածինը առաջին տեղն է առաջացրած միներալների թվով (1364), որոնց մեջ թթվածնի պարունակությամբ գերակշռում են սիլիկատները, քվարցը, երկաթի օքսիդները, կարբոնատները և սուլֆատները։

Թթվածինը մտնում է բոլոր այն նյութերի բադադրության մեջ, որոնցից կազմված են կենդանի օրգանիզմները, օրինակ, մարդու օրգանիզմը պարունակում է մոտավորապես 65 % թթվածին։ Ունի երեք կայուն իզոտոպ՝ Օ¹⁶ (99,75 %), Օ¹⁷ (0,037 %) և Օ¹⁸(0,204 %)։ Արհեստականորեն ստացվել են 14, 15 և 19 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոտոպներ։ Թթվածնի բոլոր իզոտոպների միջուկները կազմված են 8 պրոտոնից և համապատասխանաբար 6, 7, 8, 9, 10 և 11 նեյտրոնից, իսկ էլեկտրոնային թաղանթը՝ երկու ներքին և վեց արտաքին էլեկտրոններից։

Նախկինում թթվածնի ատոմին միացություններում վերագրվում էր բացասական 2 լիցք։ Սակայն, ինչպես ցույց տվեցին փորձնական տվյալները, Օ⁻² իոն գոյություն չունի ոչ ազատ վիճակում, ոչ էլ միացություններում և թթվածնի բացասական էֆեկտիվ լիցքը չի անցնում մեկից։

Հանդես է գալիս երկու ալոտրոպ ձևափոխությունների տեսքով՝ թթվածին (O₂) և օզոն (O₃)։

Անվան ծագում

1775 թվականին Ա. Լավուազիեն հաստատեց օդի բաղադրությունը, ցույց տվեց, որ թթվածինը համարվում է թթուների բաղադրիչ մասը և անվանեց այն oxygene - «թթու առաջացնող» (հին հուն․՝ ὀξύς - «թթու» և γεννάω — «ծնում եմ»), այստեղից էլ հայերեն «թթվածին» անվանումը։

Քիմիական հատկություններ

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.

${\displaystyle {\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O}}}$