Презентация к уроку "Роль кислорода в природе и жизни человека" | Методическая разработка по химии (8 класс) по теме: | Образовательная социальная сеть

Презентация к уроку "Роль кислорода в природе и жизни человека" | Методическая разработка по химии (8 класс) по теме:  | Образовательная социальная сеть Кислород
Содержание
  1. Биологическая роль кислорода
  2. В медицине
  3. В металлургии
  4. В пищевой промышленности
  5. В химической промышленности
  6. Видео
  7. Вредность и опасность кислорода
  8. Значение в природе
  9. Изотопы
  10. Использование в промышленности
  11. История открытия
  12. История открытия кислорода
  13. Как безопасно обращаться с газовыми баллонами?
  14. Какое применение кислорода в машиностроении?
  15. Кислород в баллоне
  16. Коэффициент перевода объема и массы o2 при т=15°с и р=0,1 мпа
  17. Коэффициенты перевода объема и массы o2 при т=0°с и р=0,1 мпа
  18. Область применения кислорода
  19. Получение
  20. Презентация к уроку "роль кислорода в природе и жизни человека" | методическая разработка по химии (8 класс) по теме: | образовательная социальная сеть
  21. Применение кислорода
  22. Применение кислорода в авиации
  23. Применение кислорода в жизни
  24. Применение кислорода в медицине
  25. Применение кислорода в природе
  26. Применение кислорода в сварке
  27. Применение кислорода в стекольной промышленности
  28. Применение кислорода в целлюлозно–бумажной промышленности
  29. Применение кислорода человеком в электроэнергии
  30. Применение]
  31. Происхождение названия
  32. Ракетное топливо
  33. Реакция перекисных соединений с углекислым газом
  34. Сжатый кислород в баллонах
  35. Сообщение о применении кислорода
  36. Способы получения кислорода
  37. Строение молекулы
  38. Токсические производные кислорода
  39. Токсичность кислорода
  40. Физические свойства
  41. Фториды кислорода
  42. Характеристики кислорода
  43. Химические свойства
  44. Хранение и транспортировка кислорода
  45. Электролиз водных растворов

Биологическая роль кислорода

Большинство живых существ (аэробы) дышат кислородом. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях.

В медицине

Основная статья: Кислородная терапия

Медицинский кислород хранится в металлических газовых баллонах высокого давления голубого цвета различной ёмкости от 1,2 до 10,0 литров под давлением до 15 МПа (150 атм) и используется для обогащения дыхательных газовых смесей в наркозной аппаратуре, при нарушении дыхания, для купирования приступа бронхиальной астмы, устранения гипоксии любого генеза, при декомпрессионной болезни, для лечения патологии желудочно-кишечного тракта в виде кислородных коктейлей.

Крупные медицинские учреждения могут использовать не сжатый кислород в баллонах, а сжиженный в сосуде Дьюара большой ёмкости. Для индивидуального применения медицинским кислородом из баллонов заполняют специальные прорезиненные ёмкости — кислородные подушки.

Для подачи кислорода или кислородо-воздушной смеси одновременно одному или двум пострадавшим в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций. Достоинством кислородного ингалятора является наличие конденсатора-увлажнителя газовой смеси, использующего влагу выдыхаемого воздуха.

Для расчёта оставшегося в баллоне количества кислорода в литрах обычно величину давления в баллоне в атмосферах (по манометру редуктора) умножают на величину ёмкости баллона в литрах. Например, в баллоне вместимостью 2 литра манометр показывает давление кислорода 100 атм. Объём кислорода в этом случае равен 100 × 2 = 200 литров.

В металлургии

Конвертерный способ производства стали или переработки штейнов связан с применением кислорода. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.

В пищевой промышленности


В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ.

В химической промышленности

В химической промышленности кислород используют как реактив-окислитель в многочисленных синтезах, например, — окисления углеводородов в кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кислоты), диоксид серы в триоксид серы, аммиака в оксиды азота в производстве азотной кислоты. Вследствие высоких температур, развивающихся при окислении, последние часто проводят в режиме горения.

Видео

И в завершение образовательное видео про кислород.

Эта статья доступна на английском языке – Oxygen.

Вредность и опасность кислорода

За внешней безобидностью скрывается очень опасный газ, но об этом на нашем сайте опубликована статья про маслоопасность и взрывоопасность кислорода и мы не будем здесь дублировать информацию.

Значение в природе

Именно наличие кислорода, в сочетании с водой привело к тому, что на нашей планете стало возможным возникновение жизни. Как мы заметили выше, основными поставщиками этого уникального газа являются различные растения, в том числе наибольшее количество выделяемого кислорода приходится на подводные водоросли.

Изотопы

Основная статья: Изотопы кислорода

Кислород имеет три устойчивых изотопа: 16O, 17O и 18O, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759 %, 0,037 % и 0,204 % от общего числа атомов кислорода на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее лёгкого из них 16O связано с тем, что ядро атома 16O состоит из 8 протонов и 8 нейтронов (дважды магическое ядро с заполненными нейтронной и протонной оболочками). А такие ядра, как следует из теории строения атомного ядра, обладают особой устойчивостью.

Также известны радиоактивные изотопы кислорода с массовыми числами от 12O до 28O. Все радиоактивные изотопы кислорода имеют малый период полураспада, наиболее долгоживущий из них 15O с периодом полураспада ~120 секунд. Наиболее краткоживущий изотоп 12O имеет период полураспада 5,8⋅10−22 секунд.

Использование в промышленности

В промышленности кислород активно применяется в таких сферах как:

  • Металлургия (при сварке и вырезке металлов).
  • Медицина.
  • Сельское хозяйство.
  • Как ракетное топливо.
  • Для очищения и обеззараживания воды.
  • Синтеза некоторых химических соединений, включая взрывчатые вещества.

История открытия

Люди далеко не сразу постигли природу кислорода, хотя первые догадки о том, что в основе воздуха лежит некий химический элемент, появились еще в VIII веке. Однако в то далекое время не было ни подходящих технических инструментов для его изучения, ни возможности доказать существования кислорода, как газа, отвечающего в том числе за процессы горения.

Открытие кислорода состоялось лишь спустя тысячелетие, в ХVIII веке, благодаря совместной работе нескольких ученых.

  • В 1771 шведский химик Карл Шееле опытным путем исследовал состав воздуха, и определил, что воздух состоит из двух основных газов: одним из этих газов был азот, а вторым, собственно кислород, правда на то время само название «кислород» еще не появилось в науке.
  • В 1775 году французский ученый А. Лувазье дал название открытому Шееле газу – кислород, он же оксиген в латыни, само слово «оксиген» означает «рождающий кислоты».
  • За год до официальных «именин кислорода», в 1774 году английский химик Пристли путем разложение ртутного оксида впервые получает чистый кислород. Его опыты подкрепляют открытие Шееле. К слову сам Шееле также пытался получить кислород в чистом виде путем нагревания селитры, но у него не получилось.
  • Более чем через столетия в 1898 году английский физик Джозеф Томпсон впервые заставил общественность задуматься, о том, что запасы кислорода могут закончиться вследствие интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу.
  • В этом же году русский биолог Климент Тимирязев, исследователь фотосинтеза, открывает свойство растений выделять кислород.

Хотя растения и выделяют кислород в атмосферу, но проблема поставленная Томпсоном о возможной нехватки кислорода в будущем, остается актуальной и в наше время, особенно в связи с интенсивной вырубкой лесов (поставщиков кислорода), загрязнением окружающей среды, сжиганием отходов и прочая. Больше об этом мы писали в прошлой статье об экологических проблемах современности.

История открытия кислорода

Открытие кислорода приписывают Джозефу Пристли (Joseph Priestley). У него была лаборатория, оборудованная приборами для собирания газов. Он испытывал его физиологическое действие на себе и на мышах. Пристли установил, что после вдыхания газа некоторое время ощущается приятная легкость.

Мыши в герметически закрытой банке с воздухом задыхаются быстрей, чем в банке с O2. Поскольку Пристли был приверженцем флогистонной теории он так и не узнал, что оказалось у него в руках. Он только описал этот газ, даже не догадываясь, что он описал. А вот лавры открытия кислорода принадлежат Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent de Lavoisier), который и дал ему имя.

Лавуазье, поставил свой знаменитый опыт, продолжавшийся 12 дней. Он нагревал ртуть в реторте. При кипении образовывалась ее красная окись. Когда реторту охладили, оказалось, что воздуха в ней убыло почти на 1/6 его объема, а остаток ртути весил меньше, чем перед нагревом. Но когда разложили окись ртути сильным прокаливанием, все вернулось: и недостача ртути, и «исчезнувший» кислород.

Впоследствии Лавуазье установил, что этот газ входит в состав азотной, серной, фосфорной кислот. Он ошибочно полагал, что O2 обязательно входит в состав кислот, и поэтому назвал его «оксигениум», что значит «рождающий кислоты». Теперь хорошо известны кислоты, лишенные «оксигениума» (например: соляная, сероводородная, синильная и др.).

Как безопасно обращаться с газовыми баллонами?

Газовые баллоны выглядят очень прочными. Тем не менее, с ними нужно обращаться как с яйцом. Во-первых, из-за их веса. Во-вторых, газ всегда находится под высоким давлением. Когда с цилиндра оторвется клапан, он буквально улетит, как ракета. Кроме того, содержимое кислородного баллона разжигает огонь, а СУГ и ацетилен воспламеняются и образуют взрывоопасную смесь с воздухом.

Какое применение кислорода в машиностроении?

В строительстве и машиностроении он используется для резки и сварки металлов. Данные процессы осуществляются при высоких температурах.

Кислород в баллоне

Благодаря этой таблице теперь можно легко дать ответы на вопросы, которые очень часто задают сварщики:

Для того, чтобы приблизительно узнать сколько кислорода в баллоне, нужно вместимость баллона (м3) умножить на давление (МПа). Например, если вместимость баллона 40 литров (0,04 м3), а давление газа 15 МПа, то объем кислорода в баллоне равен 0,04×15=6 м3.

Коэффициент перевода объема и массы o2 при т=15°с и р=0,1 мпа

Масса, кг Объем
Газ, м3 Жидкость, л
1,337 1 1,172
1,141 0,853 1
1 0,748 0,876

Коэффициенты перевода объема и массы o2 при т=0°с и р=0,1 мпа

Масса, кг Объем
Газ, м3 Жидкость, л
1,429 1 1,252
1,141 0,799 1
1 0,700 0,876

Область применения кислорода

Существуют разные области применения:

  1. Медицина: в поликлиниках пациенты получают дополнительный кислород, а в авиации пассажиры получают необходимый дополнительный кислород. Использование его в медицине регулируется отдельными специальными правилами.
  2. Пищевая промышленность: упаковка в защитной атмосфере для увеличения срока хранения пищевых продуктов.
  3. Сварка, металлообработка и химия: чистый кислород используется для оптимизации процессов горения, повышения эффективности процесса и снижения выбросов углекислого газа. Он производится в криогенных воздухоразделительных установках, где атмосферный воздух «разделяется» на составные части, то есть сжиженный азот и кислород, а также благородные газы. Затем чистота газов анализируется на предмет качества.

Получение

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 МПа. Важнейшим лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей.

Небольшие количества кислорода можно также получать взаимодействием раствора перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода. Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной и азотной технологий.

2KMnO4 → K2MnO4  MnO2  O2↑

В лабораторных условиях получают также каталитическим разложением пероксида водорода Н2О2:

2Н2О2 → 2Н2О  О2↑


Катализатором является диоксид марганца (MnO2) или кусочек сырых овощей (в них содержатся ферменты, ускоряющие разложение пероксида водорода).

Кислород можно также получить каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:

2KClO3 → 2KCl  3O2↑


Катализатором также выступает MnO2.

Презентация к уроку "роль кислорода в природе и жизни человека" | методическая разработка по химии (8 класс) по теме: | образовательная социальная сеть

Слайд 1

Роль кислорода в природе и жизни человека. Автор презентации: учитель химии МБОУ СОШ № 131 Цирина Т.А.

Слайд 2

Дыхание Кислород необходим практически всем живым существам. С помощью дыхания живые существа вырабатывают энергию, необходимую для поддержания жизни.

Слайд 4

Входит в состав воды Кислород входит в состав воды , которая составляет большую часть массы живых организмов и является внутренней средой жизнедеятельности клеток и тканей.

Слайд 5

Входит в состав молекул Кислород входит в состав биологически важных молекул , образующих живую материю (белки , углеводы , жиры , гормоны , ферменты и т.д.)

Слайд 6

Дыхание Вне земной атмосферы человек вынужден брать с собой запас кислорода. Полученный искусственно кислород используют для дыхания в любой чуждой среде, где приходится работать людям: в авиации при полетах на больших высотах.

Слайд 7

(фото с Международной космической станции) В пилотируемых космических аппаратах. Работа в открытом космосе.

Слайд 8

При восхождении на высокие горные вершины.

Слайд 9

В экипировке пожарных, которым часто приходится действовать в задымленной и ядовитой атмосфере. Пожарный с автономным дыхательным аппаратом.

Слайд 10

На подводных лодках

Слайд 11

Снаряжение водолаза Во всех этих устройствах есть источники кислорода для автономного дыхания.

Слайд 12

Как жидкий окислитель для ракет.

Слайд 13

В медицине Кислород используют для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием и для лечения некоторых заболеваний, в кислородных подушках.

Слайд 14

Однако чистым кислородом при нормальном давлении долго дышать нельзя – это опасно для здоровья.

Слайд 15

В медицине для приготовления лечебных водных и воздушных ванн , лечебных коктейлей.

Слайд 16

В медицине Больной находится в специальном аппарате в кислородной атмосфере при пониженном давлении. Врач беседует с больным по телефону.

Слайд 17

Но главными потребителями кислорода, конечно, являются энергетика, металлургия и химическая промышленность .

Слайд 18

Электрические и тепловые станции, работающие на угле, нефти или природном газе используют атмосферный кислород для сжигания топлива.

Слайд 19

Даже небольшой автомобиль является настоящим «пожирателем» кислорода .

Слайд 20

Гигантские тепловые и электрические станции расходуют кислорода неизмеримо больше. До сих пор они вырабатывают около 80 % всего электричества в нашей стране и только остальные 20 % электроэнергии дают гидростанции и атомные станции, не расходующие атмосферного кислорода.

Слайд 21

Химическая промышленность Для металлургической и химической промышленности нужен уже не атмосферный, а чистый кислород.

Слайд 22

Ежегодно во всем мире получают свыше 80 млн. тонн кислорода. Для его производства требуется огромное количество электроэнергии, получение которой, как мы уже знаем, тоже связано с расходованием кислорода.

Слайд 23

Чистый кислород расходуется главным образом на получение стали из чугуна и металлолома.

Слайд 24

Сварка и резка металлов В машиностроении, в строительстве кислород используют для сварки и резки металлов. Горючий газ ацетилен, сгорая в токе кислорода, позволяет получить температуру выше 3000° С! Это приблизительно вдвое больше температуры плавления железа .

Слайд 25

Сварка и резка металла под водой Электрическая дуга, горящая под водой, находится в газовом пузыре, возникающем из-за испарения и разложения воды. Для устойчивого горения дуги на электрод наносят толстый слой покрытия. При горении дуги выступающий слой покрытия образует козырек, способствующий удержанию газового пузыря вокруг дуги и устойчивому ее горению.

Применение кислорода

Помимо того, что все живые существам в природе, за исключением немногих микроорганизмов, при дыхании потребляют кислород, он широко применяется во многих отраслях промышленности: металлургической, химической, машиностроении, авиации, ракетостроении и даже в медицине.

В химической промышленности его применяет:

В металлургии его используют:

В медицинских целях больным, у которых нарушена нормальная деятельность органов дыхания или кровообращения, искусственно увеличивают содержание O2 в воздухе или дают дышать непродолжительное время чистым O2. Медицинский кислород, выпускаемый ГОСТ 5583, особенно тщательно очищают от всех примесей.

Применение кислорода в авиации

Поскольку человек не может дышать вне атмосферы без кислорода, то ему необходимо брать запас данного полезного элемента с собой. Искусственно полученный кислород используется людьми для дыхания в чуждой среде: в авиации при полетах, в космических аппаратах.

Применение кислорода в жизни

В жизни человек использует кислород в различных сферах, таких как:

  1. Выращивание рыбы в прудовых хозяйствах (вода насыщается кислородом).
  2. Обработка воды во время изготовления пищевых продуктов.
  3. Обеззараживание хранилищ и производственных помещений кислородом.
  4. Разработка кислородных коктейлей для животных, чтобы те прибавляли в весе.

Применение кислорода в медицине

В данной области он чрезвычайно важен: химический элемент используется для жизненного поддержания людей, страдающих на затрудненное дыхание и для лечения некоторых недугов. Примечательно, что при нормальном давлении чистым кислородом дышать долго нельзя. Это небезопасно для здоровья.

Применение кислорода в природе

В природе существует круговорот кислорода: в процессе фотосинтеза растения на свету превращают углекислый газ и воду в органические соединения. Данный процесс характеризуется выделением кислорода. Как человек и животные, растения в темное время суток потребляют кислород из атмосферы.

Для химической и металлургической промышленности нужен чистый кислород, а не атмосферный. В мире каждый год предприятия получают больше 80 млн. тонн данного химического элемента. Он израсходуется в процессе получения стали из металлолома и чугуна.

Применение кислорода в сварке

Сам по себе O2 является негорючим газом, но из-за свойства активно поддерживать горение и увеличения интенсивности (интенсификации) горения газов и жидкого топлива его используют в ракетных энергетических установках и во всех процессах газопламенной обработки.

В таких процессах газопламенной обработки, как газовая сварка, поверхностная закалка высокая температура пламени достигается путем сжигания горючих газов в O2, а при газовой резке благодаря ему происходит окисление и сгорание разрезаемого металла.

При полуавтоматической сварке (MIG/MAG) кислород O2 используют как компонент защитных газовых смесей с аргоном (Ar) или углекислым газом (CO2).

Кислород добавляют в аргон при полуавтоматической сварке легированных сталей для обеспечения устойчивости горения дуги и струйного переноса расплавленного металла в сварочную ванну. Дело в том, что как поверхностно активный элемент он уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, способствуя образованию на конце электрода более мелких капель.

При сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей полуавтоматом O2 добавляют в углекислый газ для обеспечения глубокого проплавления и хорошего формирования сварного шва, а также для уменьшения разбрызгивания.

Чаще всего кислород используют в газообразном виде, а в виде жидкости используют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.

Применение кислорода в стекольной промышленности

Данный химический элемент в стекловаренных печах используется в качестве компонента, улучшающего горение в них. Также благодаря кислороду промышленность уменьшает выбросы оксидов азота до уровня безопасных для жизни.

Применение кислорода в целлюлозно–бумажной промышленности

Данный химический элемент используется при спиртовании, делигнификации и в других процессах, таких как:

  1. Отбеливание бумаги
  2. Очистка сточных вод
  3. Подготовка питьевой воды
  4. Интенсификация горения мусоросжигательных печей
  5. Переработка покрышек

Применение кислорода человеком в электроэнергии

Тепловые и электрические станции, которые работают на нефти, природном газе или угле, для сжигания топлива используют кислород. Без него все производственные промышленные заводы просто бы не работали.

Надеемся, что сообщение на тему «Применение кислорода» помогло Вам подготовиться к занятию. А рассказ о применении кислорода Вы можете дополнить через форму комментариев ниже.

Применение]

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.

Происхождение названия

Слово кислород (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке до какой-то степени обязано М. В. Ломоносову, который ввёл в употребление, наряду с другими неологизмами, слово «кислота»; таким образом слово «кислород», в свою очередь, явилось калькой термина «оксиген» (l’oxygène), предложенного А.

Лавуазье (греческое όξύγενναω от ὀξύς — «кислый» и γενναω — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим окислы, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.

Ракетное топливо

В качестве окислителя для ракетного топлива применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения. Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары водород-фтор и водород-фторид кислорода).

Реакция перекисных соединений с углекислым газом

На подводных лодках и орбитальных станциях обычно получается реакцией пероксида натрия и углекислого газа, выдыхаемого человеком:

 2Na2O2 2CO2 → 2Na2CO3 O2

Для соблюдения баланса объёмов поглощённого углекислого газа и выделившегося кислорода, к нему добавляют надпероксид калия. В космических кораблях для уменьшения веса иногда используется пероксид лития.

Сжатый кислород в баллонах

Стальные баллоны бывают разных размеров и наполняются газом под разным давлением. В зависимости от типа газа в баллоне он имеет разный цвет. В случае технического кислорода цвет кожуха белый, остальная часть — синяя, а баллон с медицинским кислородом полностью белый.

Кислородный баллон с давлением 300 бар содержит на 50% больше газа, чем баллон с давлением 200 бар. Это максимально возможное сжатие. Из-за высокого риска наполнения этим сильно окисляющим газом предпочтительны группы баллонов с давлением 300 бар (системы из 8–12 связанных баллонов).

Как и все установки под давлением для газов, баллоны должным образом подготавливаются и проходят техническое обслуживание перед заполнением, чтобы гарантировать надлежащую чистоту газа и, прежде всего, чтобы персонал не подвергался возможным рискам, связанным с их использованием.

Поскольку баллоны бывают разных вариантов, важно подбирать их правильно. Таким образом, газ можно использовать при разных давлениях и расходах.

Сообщение о применении кислорода

Кислород является неотъемлемой частью жизнедеятельности всех живых организмов и химических процессов на планете. В этой статье мы рассмотрим наиболее частые области применения кислорода:

Способы получения кислорода

В основном кислород получают тремя способами:

Из атмосферного воздуха его получают методом глубокого охлаждения, как побочный продукт при получении азота.

Также O2 добывают путем пропускания электрического тока через воду (электролиз воды) с попутным получением водорода.

Химические способ получения малопроизводителен, а, следовательно, и неэкономичен, он не нашел широкого применения и используются в лабораторной практике.

Наверно многие помнят химический опыт, когда в колбе нагревают марганцовку (перманганат калия KMnO4), а потом выделяющийся в процессе нагрева газ собирают в другую колбу?

2KMnO4 = K2MnO4 MnO2 O2 ↑

Строение молекулы

Молекула кислорода состоит из двух атомов, химическая формула имеет вид О2. Как образуется молекула кислорода? Механизм ее образования ковалентный неполярный, другими словами за счет обобществления электроном каждого атома. Связь между молекулами кислорода также ковалентная и неполярная, при этом она двойная, ведь у каждого из атомов кислорода есть по два неспаренных электрона на внешнем уровне.

молекула кислорода

Так выглядит молекула кислорода, благодаря своим характеристикам она весьма устойчива. Для многих химических реакций с ее участием нужны специальные условия: нагревание, повышенное давление, применение катализаторов.

Токсические производные кислорода

Некоторые производные кислорода (т. н. реактивные формы кислорода), такие как синглетный кислород, перекись водорода, супероксид, озон и гидроксильный радикал, являются высокотоксичными продуктами. Они образуются в процессе активирования или частичного восстановления кислорода.

Токсичность кислорода

Длительное вдыхание чистого кислорода может иметь опасные последствия для организма. Безопасно длительно дышать при обычном давлении смесями, содержащими до 60 % кислорода. Дыхание 90 % кислородом в течение 3 суток приводит к тахикардии, рвоте, пневмонии, судорогам.

Физические свойства

При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (темп. кипения −182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Твердый кислород (темп. плавления −218,79 °C) — синие кристаллы. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 К; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53° .β-О2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Å, α=46,25°.

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:δ-О2 интервал температур до 300 К и давление 6-10 ГПа, оранжевые кристаллы;ε-О2 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от темно красного до чёрного, моноклинная сингония;

Фториды кислорода

 2F2 2NaOH → 2NaF H2O OF2
 F2 O2 → O2F2

Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.

В свободном виде элемент существует в двух аллотропных модификациях: O2 и O3 (озон). Как установили в 1899 году Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри, под воздействием ионизирующего излучения O2 переходит в O3.

Характеристики кислорода

Характеристики O2 представлены в таблицах ниже:

Химические свойства

Сильный окислитель, самый активный неметалл после фтора, образует бинарные соединения (оксиды) со всеми элементами, кроме гелия, неона, аргона. Наиболее распространённая степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры (см. Горение). Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:

 4Li O2 → 2Li2O
 2Sr O2 → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:

 2NO O2 → 2NO2

Окисляет большинство органических соединений в реакциях горения:

 2C6H6 15O2 → 12CO2 6H2O
 CH3CH2OH 3O2 → 2CO2 3H2O

При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:

 CH3CH2OH O2 → CH3COOH H2O

Кислород реагирует непосредственно (при нормальных условиях, при нагревании и/или в присутствии катализаторов) со всеми простыми веществами, кроме Au и инертных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); реакции с галогенами происходят под воздействием электрического разряда или ультрафиолета.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.

 2Na O2 → Na2O2
 2BaO O2 → 2BaO2
 H2 O2 → H2O2
 Na2O2 O2 → 2NaO2
 K O2 → KO2
 3KOH 3O3 → 2KO3 KOH ∗ H2O 2O2
 PtF6 O2 → O2PtF6

В этой реакции, кислород проявляет восстановительные свойства.

Хранение и транспортировка кислорода

Кислород газообразный технический и медицинский выпускают по ГОСТ 5583.

Хранят и транспортируют его в стальных баллонах ГОСТ 949 под давлением 15 МПа. Кислородные баллоны окрашены в синий цвет с надписью черными буквами «КИСЛОРОД».

Жидкий кислород выпускается по ГОСТ 6331. O2 находится в жидком состоянии только при получении, хранении и транспортировке. Для газовой сварки или газовой резки его необходимо снова превратить в газообразное состояние.

Электролиз водных растворов

К лабораторным способам получения кислорода относится метод электролиза разбавленных водных растворов щелочей, кислот и некоторых солей (сульфатов, нитратов щелочных металлов):

 2H2O →e− 2H2 O2
Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий