Какие газы легче воздуха? - FAQ | Урал-Тест в Перми

Содержание

Что тяжелее — кислород, углекислый газ или угарный газ?
10 самых тяжёлых газов
Биологическая роль
Где используется разница массы?
Из чего состоит углекислый газ?
Историческая справка
Какие газы легче воздуха? — faq | урал-тест в перми
Какой газ легче воздуха
Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене — газресурс
Получение
Применение
Распространённость в природе.
Свойства
Сравнение
Сравнение плотности
Таблица. относительные плотности газов по воздуху по возрастанию в т.ч. горючих и опасных плотности газов, химические формулы газов и молекулярные веса. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)
Физические свойства
Характеристика углекислого газа
Химические свойства

Что тяжелее — кислород, углекислый газ или угарный газ?

Молярную массу газов можно подсчитать, исходя их их зимической формулы.

Кислород — О2 имеет молярную массу 2 х 16 = 32.

Углекислый газ СО2 имеет молярную массу 2 х 16 12 = 44.

Угарный газ СО имеет молярную массу 16 12 = 28.

То есть при нормальных условиях — температуре 0 оС (273 K) и давление 1 атм (760 мм ртутного столба или 101 325 Па) 22,4 литра газа весят именно столько грамм, как указано выше.

22,4 литра кислорода 32 грамма

22,4 литра углекислого газа 44 грамма 22,4 литра угарного газа 28 грамм.

И углекислый газ и угарный газ распространяются в обычном воздухе. Вдухая вместе с воздухом угарный газ, человек можен значительно ухуджить способность гемоглобина переносить кислород.

10 самых тяжёлых газов

Что-то последнее время я одни только серьёзные вещи делаю. Так устал от этого, что решил, для отдыха, фигнёй вчера вечером позаниматься. Составить, скажем, топ-лист самых тяжёлых газов. Если кому интересно — вот результаты.

Точнее, сначала несколько замечаний.

Замечание №1. Список, особенно в лёгкой своей части, наверняка неполон. Веществ всяких синтезировано до чёрта, и мои тыканья вряд ли покрыли всё поле.

Замечение №2. «Тяжёлый» определялось по молекулярной массе. На самом деле, для достаточно сложных молекул, да ещё вблизи температуры кипения, простая линейная связь между плотностью газа и его молекулярной массой может нарушаться (в тяжёлых случаях, как, например, у HF, процентов аж на 30). Но ясно же, что никто никогда не набирал литр какого-нибудь TeClF5 только чтобы его точно взвесить. Да кой-каких из этих веществ, вероятно, и литра-то за всю историю не произведено! Поэтому, за неимением лучшей линейки, будет всё-таки молекулярный вес. Делим его на 29 — и получаем, в первом приближении, во сколько раз газ тяжелее воздуха.

Замечание №3. «Газом» полагается субстанция, кипящая или полностью сублимирующая при температуре ниже 20 Цельсия и давлении в 1 атмосферу.

Ну вот. Теперь, наконец, ~~слайды~~ наш хит-парад:

10. N(CF₃)₃. Взяли аммиак и заменили водороды на метиловые группы, в каждой из которых заменили водороды на фтор. Получился perfluorotrimethylamine. Масса: 221, температура кипения -6 C. Источник 1, Источник 2.

9.5. Мне тут радон Rn подсказали, с массой в 222 и температурой кипения в -62 C.

9. C₄F₁₀. Обычный бутан, в котором весь водород поменяли на фтор. Так и называется: perfluorobutane. Масса: 238, температура кипения -1.7 C. Источник. Вещество, кстати, весьма химически стойкое, первым никого не атакующее, физиологически инертное, а потому используется как наполнитель некоторых огнетушителей и контрастный агент для УЗИ в медицине.

8. TeF₆. Теллур, обвешанный со всех сторон фтором, т.е. теллура гексафторид (tellurium hexafluoride). Масса: 241.6, температура кипения -37.6 C. Источник. В отличие от предыдущего газа, правда, очень токсичен и обладает чрезвычайно неприятным запахом, как и большинство летучих соединений теллура. Реагирует с водой.

7. CF₃CF₂I. Взяли этан, заменили весь водород фтором и одним атомом иода. В комментариях подсказали, что это называется перфторэтил иодид. Или 1,1,1,2,2-pentafluoro-2-iodoethane, если по IUPAC (ссылка). Масса: 245.9, температура кипения 13 C. Источник (если промотать на страницу 424) сообщает, что вещество является анестетиком, пригодным для наркоза. Так что вряд ли оно совсем уж «злое» по своим свойствам.

6. C₄F₁₀O. Это, в общем, эфир, но тоже со фтором везде вместо водорода. Называется decafluorodiethyl ether. Масса: 254, температура кипения 0 C. Источник тот же и указывает, что вещество является физиологически инертным, но тоже потенцально применимым для наркоза.

5. TeClF₅. Масса: 258, температура кипения 13.5 C. Источник. По аналогии с родственником №8 наверняка тоже гадость страшная.

4. F₅TeOF. Масса: 259.6, температура кипения 0.6 C. Называется, предположительно, tellurium hypofluorite, если я правильно проинтерпретировал источник. И это наверняка тоже не мёд.

3. IF₇. Масса: 259.6, температура кипения 4.8 C. Гептафторид иода (iodine heptafluoride). Источник. Раздражитель, сильный окисилитель, в контакте с органическими материалами может вызвать пожар. При взгляде на это вещество тут же возникает соблазн «сконструировать» что-нибудь ещё потяжелее, заменив фтор на хлор — скажем, IClF₆. Увы, оказывается, соединений между галогенами, в которых бы участвовало более двух их видов, практически не бывает. То есть, здесь тупик.

2. W(CH₃)₆. Атом вольфрама, облепленный метиловыми группами. Hexamethyltungsten, гексаметилвольфрам; тетраэтилсвинец помните? Та же порода. Масса: 274.05, температура кипения -30 C (сублимирует). Источник сообщает, что при комнатной температуре соединение разлагается, так что работать с ним надо очень быстро, и вообще помещение его в этот список — некоторая натяжка. Но пусть будет.

Ну и, наконец, победитель:

1. WF₆. Гексафторид вольфрама, tungsten hexafluoride. Масса: 297.3 (в 10 раз тяжелее воздуха, 12.4 грамма на литр), температура кипения 17.1 C. На грани, но всё-таки газ. Источник. Вещество это довольно стабильно, хорошо изучено и применяется в производстве полупроводников. Правда, вдыхать его не советую: это яд, плюс коррозионно очень активный.

Википедия однако, осторожно именует его лишь «одним из самых тяжёлых газов». Почему? Во-первых, поди перебери всю химию, чтобы проверить. Кто знает, не таятся ли среди многочисленных галогенооргаников какие-нибудь ещё более тяжёлые газы, ведомые только паре экспертов?

А во-вторых, у WF₆ имеется несколько и вполне конкретных конкурентов, способных изменить его статус в будущем. Например:

1. WClF₅ с молекулярной массой в 314.2. Вещество это точно существует (например, и есть ещё много указаний), достаточно стабильно, чтобы его «добавлять» к другим реагентам в каких-то эзотерических фокусах, и достоверно летучее. Но найти его точную температуру кипения мне так и не удалось. Сильно подозреваю, что она попросту неведома никому за её полной практической ненадобностью.

2. PoF₆ (323) (источник), OsF₈ (342) (источник), AmF₆ (357) (источник). Все эти вещества считаются теоретически возможными, (в частности, гексафторид полония PoF₆, предположительно, должен быть газом с т. кип. -40 C). Всех их пытались синтезировать — но удача пока никому не улыбнулась.

Так что вопрос «самого тяжёлого газа» остаётся открытым.

И на закуску. Полученные результаты наводят на мысль о следующем «рецепте» построения тяжёлых газов:

1. Взять что-то симметричное потяжелее. Атом или функциональную группу.
2. Обвесить симметрично со всех сторон фтором. Это уже даёт результат, но затем:
3. Заменить один фтор другим галогеном, если получится.

Так я нашёл почти все газы в этом списке. Возможны ли другие пути? Я видел кое-какие вариации, но все они, похоже, менее перспективны:

а) Хлор, а не фтор? Гораздо худшая летучесть. Правда, PbCl₄ выступает любопытным исключением, но даже его температура кипения — 50 C.

б) Кислород, при той же почти массе, что у фтора, связывает вдвое больше электронов и соединение получается легче. Вероятно, вершина на этом пути — Mn₂O₇, нестойкий, взрывоопасный, но чисто формально вроде как сублимирующий при -10 C. Из более стабильных соединений стоит отметить, пожалуй, OsO₄ с температурой кипения аж в 130 градусов.

в) Карбонилы, в том числе тяжёлых металлов, существуют, стойки, хорошо изучены. Но, хоть и летучи, при комнатной температуре в большинстве своём тверды. Самые летучие из них — никелевый Ni(CO)₄ (кипит при 43) и кобальтовый Co₂(CO)₈ ( 52). Оба — ядовитейшие соединения, которых, по возможности, лучше избегать.

с) Метиловые группы и металлорганика в целом. Уже упомянутый тетраэтилсвинец, хоть и жидкий при комнатной температуре, выглядит многообещающе. Особенно если в метиловые группы галогенов добавить. Увы, толком рассмотреть это поле мне не удалось. Может, из экспертов кто чего подскажет.

Спасибо за внимание. Всё.

Биологическая роль

К. как в свободном виде, так и в составе разл. веществ (напр., ферментов оксидаз и оксидоредуктаз) принимает участие во всех окислит. процессах, протекающих в живых организмах. В результате выделяется большое количество энергии, расходуемой в процессе жизнедеятельности.

Где используется разница массы?

Зная, что тяжелее – воздух или углекислый газ, можно предположить, что последний всегда стремится вниз. И это можно использовать на практике. Например, применяется данный эффект водолазами при погружении с колпаком. Запас воздуха здесь ограничен, и, если бы углекислый газ смешивался с ним равномерно, дыхание было бы затруднено. Но его избыток преимущественно выделяется и опускается ниже, позволяя человеку легко дышать.

Применяется этот эффект и при пожаротушении. Углекислым газом заправляют специальные огнетушители – углекислотные. Когда сжиженный газ вырывается из раструба, он тут же расширяется примерно в 400-500 раз, заодно охлаждаясь на 72 градуса. Уже этого достаточно, чтобы многие горящие предметы потухли.

Из чего состоит углекислый газ?

Углекислый газ же представляет собой отдельное вещество. Его формула – СО2. Что интересно, в отличие от большинства химических смесей, в природе он совершенно не существует в жидком состоянии. Встречается только в газообразном и твердом, постепенно переходя из одного состояния в другое при определенных условиях.

Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, позволяя Солнцу обогревать Землю. А вот инфракрасное тепло, исходящее от поверхности планеты, не пропускает. Из-за этого оно накапливается, и постепенно температура во всем мире повышается. Это и называется парниковым эффектом, из-за которого экологи всего мира бьют тревогу.

Историческая справка

К. получили в 1774 независимо К. Шееле (путём прокаливания нитратов калия KNO₃ и натрия NaNO₃, диоксида марганца MnO₂ и др. веществ) и Дж. Пристли (при нагревании тетраоксида свинца Pb₃О₄ и оксида ртути HgО). Позднее, когда было установлено, что К. входит в состав кислот, А. Лавуазье предложил назв. oxygène (от греч. ὀχύς – кислый и γεννάω – рождаю, отсюда и рус. назв. «К.»).

Какие газы легче воздуха? — faq | урал-тест в перми

Количество газов, которые легче воздуха, невелико.

Про кислород: Как спустить газ из баллона и Как очистить от газа ГБО

Способ определения того, какие газы легче или тяжелее воздуха, заключается в сравнении их молекулярного веса (который вы можете найти в списке обнаруживаемых газов). Вы даже можете вычислить молекулярный вес M вещества, если вам известна химическая формула, установив H = 1, C = 12, N = 14, и O = 16 г/моль.

Пример:

Этанол, химическая формула C2H5OH, содержит 2 C, 6 H, и 1 O,

отсюда M = 2∗12 6∗1 1∗16 =46 г/моль.

Метан, химическая формула CH4, содержит 1 C и 4 H,

отсюда M = 1∗12 4∗1 = 16 г/моль.

Молекулярный вес воздуха, состоящего из 20,9 объемн. % O2 (M = 2∗16 = 32 г/моль) и 79,1 объемн. % N2 (M = 2∗14 = 28 г/моль), составляет 0,209∗32 0,791∗28 = 28,836 г/моль.

Вывод: любое вещество с молекулярным весом менее 28,836 г/моль легче воздуха.

Удивительно, что существует лишь 12 газов легче воздуха:

ГАЗ	ФОРМУЛА	МОЛ.ВЕС	ОТН.ВЕС (Воздух=1)	ТОЧКА КИПЕНИЯ	ГОРЮЧЕСТЬ
Водород	Н2	2	0,069	— 252.8 °C	Да
Гелий	He	4	0,139	— 268.9 °C	Нет
Метан	СН4	16	0,560	— 161.5 °C	Да
Аммиак	NH3	17	0,589	— 33.4 °C	Да
Фтористый водород	HF	20	0,694	19.5 °C	Нет
Неон	Ne	20	0,694	— 246.1 °C	Нет
Ацетилен	С2Н2	26	0,902	— 84.0 °C	Да
Диборан	В2Н6	27	0,936	— 92.5 °C	Да
Синильная кислота	HCN	27	0,936	25.7 °C *)	Да
Угарный газ	СО	28	0,971	— 191.6 °C	Да
Азот	N2	28	0,971	— 195.8 °C	Нет
Этилен(Этен)	С2Н4	28	0,971	— 103.8 °C	Да

*) На самом деле синильная кислота в большей степени жидкость, нежели газ, давление ее паров составляет 817 мбар при 20 °C (по определению, газы имеют точку кипения ниже 20°C).

Кстати: пары еще одного, крайне важного негорючего вещества легче воздуха: H2O, молярный вес — 18 г/моль. Вывод: сухой воздух тяжелее влажного, который поднимается и конденсируется наверху в облаках.

Что касается размещения сенсоров на горючие газы, то это необходимо учитывать лишь для метана, водорода и аммиака. Эти газы поднимаются вверх до потолка, где и следует устанавливать сенсоры.

Помните, что любые горючие пары тяжелее воздуха!

Какой газ легче воздуха

Газы, которые легче воздуха, располагаются в начале периодической таблицы Д. И. Менделеева. Например, молекулярная масса водорода равна:

Mr (H2) = 2 * 1 = 2

Гелий также легче воздуха.

Mr (Hе) = 4

Диоксид углерода иногда оседает в нижних слоях атмосферы из-за того, что углекислый газ тяжелее воздуха. Существует эффект «собачьей пещеры», при котором диоксид углерод оседает на высоте полутора метров от поверхности земли. Взрослый человек не почувствует избыток углекислого газа в воздухе, а собаки из-за своего небольшого роста оказываются в слое диоксида углерода и, таким образом, отравляются.

Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене — газресурс

Кислород — это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.

В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации.

Технический кислород для газопламенных работ получают в специальных установках из атмосферного воздуха в жидком состоянии. Жидкий кислород — это легко подвижная, голубоватая жидкость. Температура кипения (начало испарения) жидкого кислорода минус 183° С.

При нормальных условиях и температуре минус 183° С. легко испаряется, превращаясь в газообразное состояние. При повышении температуры интенсивность испарении увеличивается. Из 1 литра жидкого кислорода, образуется около 860 литров газообразного.

Кислород обладает большой химической активностью. Реакция соединения его с маслами, жирами, угольной пылью, ворсинками ткани и т.д., приводит их к мгновенному окислению, самовоспламенению и взрыву при обычных температурах.

Кислород в смеси с горючими газами и парами горючих жидкостей образует в широких пределах взрывчатые смеси.

«Кислород газообразный технический» согласно ГОСТ 5583- 78 выпускается для сварки и резки трех сортов: 1-й — чистотой не менее 99,7%, 2-й — не менее 99,5%, 3-й — не менее 99,2% по объёму. Чем меньше в кислороде газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода. На предприятие поставляется в газообразном состоянии, в стальных кислородных баллонах «голубого» цвета ёмкостью 40 дм. куб. и давлением 150 кгс/см2. Сжатый кислород хранят и транспортируют в баллонах по ГОСТ 949-73.

Пропан — технический, бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н6, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. Пропанобутановая смесь – это смесь газов главным образом технического пропана и бутана. Эти газы относятся к группе тяжёлых углеводородов. Сырьём для их получения являются природные нефтяные газы, отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов. Эти газы в чистом виде или в виде смесей при нормальной температуре и на большом повышении давления могут быть переведены из газообразного состояния в жидкое состояние.Хранится и транспортируется пропанобутановая смесь в жидком состоянии, а используется в газообразном.

Газообразная пропанобутановая смесь — это горючий газ без вкуса, запаха и цвета, тяжелее воздуха в 2 раза, поэтому при утечке газа он не рассеивается в атмосфере, а опускается вниз и заполняет углубления пола или местности.

При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде до нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня происходит горение газа вокруг источника открытого огня.

При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде свыше нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня или искры происходит пожар, т.е. интенсивное горение газа.

Газообразная пропанобутановая смесь при атмосферном давлении не обладает токсичным (отравляющим) воздействием на организм человека, так как мало растворяется в крови. Но, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся, а такой атмосфере испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.

Предельно допустимая концентрация пропан-бутана в воздухе рабочей зоны должна быть не более 300 мг/м³(в пересчёте на углерод).При попадании жидкого пропан-бутана на кожные покровы тела, нормальная температура которого 36,6 град. С, происходит быстрое его испарение и интенсивный отбор тепла с поверхности тела, затем наступает обморожение.

По ГОСТ 20448-80 промышленность выпускает пропанобутановую смесь 3 марок:

пропан технический, с содержанием пропана более 93%, бутана — менее 3 процентов;
бутан технический, с содержанием бутана менее 93%, пропана не более 4 процентов;
пропанобутановая смесь, 2-х типов: зимняя и летняя.

На предприятия для газопламенной обработки металлов поставляется пропанобутановая смесь в стальных баллонах зимняя и летняя.

Зимняя пропанобутановая смесь содержит 15% пропана, 25% бутана и прочих компонентов.

Летняя пропанобутановая смесь содержит 60% бутана, 40% пропана и прочих компонентов.

Для сжигания I куб. м газообразной пропано-бутановой смеси требуется 25-27 куб. м воздуха или 3,58 — 3,63 кг кислорода.

Температура воспламенения с воздухом:

пропана — 510 град. С;
бутана — 540 град. С

Температура воспламенения пропанобутановой смеси:

с воздухом 490-510 град. С;
с кислородом — 465-480 град. С.

Температура пламени пропанобутановой смеси с кислородом зависит от её состава и равна 2200-2680 град. С. При окислительном пламени (избыток кислорода) температура повышается.

Теплотворная способность пропанобутановой смеси равна 93000 Дж/м куб. (22000 ккал/м куб.).

Скорость горения пропанобутановой смеси:

при обычном горении 0,8 – 1,5 м/сек.;
при дистанционном (со взрывом) 1,5 — 3,5 км/сек.

Пределы взрывоопасности пропан-бутана при нормальном давлении составляют:

нижний – 1,5%;
верхний – 9,5%.нижний – 2%;
верхний – 46%.

Пропанобутановые смеси в жидком виде разрушают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в газопламенной аппаратуре, и в случае необходимости производить их своевременную замену.

Наибольшая опасность разрушения резины существует зимой, вследствие большей вероятности попадания жидкой фазы пропанобутановой смеси в рукава.

Ацетилен — это горючий газ, без цвета, вкуса, с резким специфическим чесночным запахом, он легче воздуха. Его плотность по отношению к воздуху 0,9.

При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) и температуре плюс 20 град. С 1 м куб. имеет массу 1,09 кг, воздух 1,20 кг.

При нормальном атмосферном давлении и температуре от — 82,4 градуса до — 84 градусов С ацетилен переходит из газообразного в жидкое состояние, а при температуре минус 85 град. С затвердевает.

Ацетилен — единственный широко применяемый в промышленности газ, горение и взрыв которого возможны в отсутствии кислорода или других окислителей.

При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии, получая его в передвижных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо растворённым в ацетиленовых баллонах. Растворенный ацетилен по ГОСТ 5457-75 представляет собой раствор газообразного ацетилена в ацетоне, распределённый в пористом наполнителе под давлением до 1,9 МПА (19 кгс/см²). В качестве пористых наполнителей используются насыпные – берёзовый активированный уголь (БАЦ) и литые пористые массы.

Основным сырьём для получения ацетилена является карбид кальция. Это твёрдое вещество тёмно-серого или коричневатого цвета. Ацетилен получается в результате разложения (гидролиза) кусков, карбида кальция водой. Выход ацетилена на 1 кг карбида кальция составляет 250 дм куб. Для разложения 1 кг карбида кальция требуется от 5 до 20 дм куб. воды. Карбид кальция транспортируется в герметически закрытых барабанах. Масса карбида в одном барабане от 50 до 130 кг.

При нормальном атмосферном давлении ацетилен с воздухом и кислородом образуют взрывоопасные смеси. Пределы взрывоопасности ацетилена с воздухом:

нижний – 2,2%;
верхний – 81%.

Пределы взрывоопасности ацетилена с кислородом:

нижний – 2,3%;
верхний – 93%.

Наиболее взрывоопасные концентрации ацетилена с воздухом и кислородом составляют:

нижний – 7%;
верхний – 13%.

Получение

В пром. масштабах К. производят путём сжижения и фракционной перегонки воздуха (см. в ст. Воздуха разделение), а также электролизом воды. В лабораторных условиях К. получают разложением при нагревании пероксида водорода (2Н₂О₂= 2Н₂О О₂), оксидов металлов (напр., оксида ртути: 2HgO=2Hg O₂), солей кислородсодержащих кислот-окислителей (напр., хлората калия: 2KClO₃=2KCl 3O₂, перманганата калия: 2KMnO₄=K₂MnO₄ MnO₂ O₂), электролизом водного раствора NaOH. Газообразный К. хранят и транспортируют в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет, при давлении 15 и 42 МПа, жидкий К. – в металлич. сосудах Дьюара или в спец. цистернах-танках.

Про кислород: Учебный вопрос № 2. Равновесие между жидкостью и паром в системе «кислород-азот» и диаграммы её равновесного состояния

Применение

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

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.

Кислород в баллонах голубого цвета широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.

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).

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.

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

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

В тепличном хозяйстве, для изготовления кислородных коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.

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.

Кислород – О2 –Окисляет вещества:Железо, серу, углерод –Вот такой он Кислород!О кислороде знают все,Даже дети,Потому что дышат имВсе на свете.

Аляпкина А.

*****

Номер 8 элемента,Период которого второй.Необходим для аэроба,И для живности любой.

Молекула сим веществеДвухатомна сама.Но есть молекула одна:Озон, 3 атома в молекуле.

Мы вдыхаем кислород,А выдыхаем оксид углерода.Даже растения в полной тьмеПоглощают кислород.

Он везде, даже в земле.Даже в воде, даже в тебе.Он в спиртах, он в альдегиде,Он находится в любом оксиде.

Но если вдохнутьКислород чистейший,То тогда скажи «прощай»,Твои легкие сгорят.

Более рассказыватьЯ о нем не стану.Пропаганда, жизнь и школаСкажут больше Вам.*****

Это знают все на свете:Кислород нужен планете.Это знают даже дети:Без него не жить на свете.И животные, и люди –Все вдыхают кислород.Без него и у растенийФотосинтез не идет.И в больнице дядя доктор,Чтоб микробы одолеть,Кислород дает больному,Чтоб болезнь преодолеть.А электрогазосварщик,Чтобы трубы заварить,Кислород дает в горелку,Чтобы дырку победить.Тайны есть у кислорода,Чтобы их узнать, дружок,Ты бери скорей учебник,И в припрыжку на урок!

Березина М.

*****

От нужды, порой от скуки, были созданы науки.Век за веком пролетали — люди многое познали,Тем не менее, народ знать не знал про кислород.Да и как о том узнать, что не можешь в руки взять?!Газ без запаха, без вкуса, не заметен на просвет,На весах его не взвесить, и нужды в нем вроде нет.Были, правда, рассужденья — для дыханья нужен он,При горении, в металлах «обнаружен» ФЛОГИСТОН…Англичанин ДЖОЗЕФ ПРИСТЛИ свойства газов изучал.Взявши линзу, жаром солнца все что видел, нагревал.Над окалиною ртути ставил опыт в этот разПолучилась капля ртути, и еще какой-то газ.В нем свеча горела ярче, дольше мышь могла дышать,При нагреве в этом газе ртуть окислилась опять.Воздух, взятый для сравненья, меньше пользы принесетТак, попутно, в атмосфере обнаружили азот!Шведский химик КАРЛ ШЕЕЛЕ раньше кислород открылНо об опытах в журнале чуть позднее сообщил.Но и Пристли и Шееле оплошали в этот раз,Не сумев ни дать оценку, ни пристроить к делу газ.АНТУАН ЛАВУАЗЬЕ эти опыты проверил,Все старательно измерил и научно доказал:ФЛОГИСТОНА нет в природе, а все дело в кислороде!И дыханье, и горенье — это просто ОКИСЛЕНЬЕ!Производство кислорода возрастает каждый год.К металлургам, в газорезку, в медицину газ идет,К водолазам, космонавтам, в производство кислоты,Окислителем в ракете, словом, всюду встретишь ты.Как сильнейший окислитель часто может навредитьРядом с ним самоубийца не решится закурить!При искре, нагреве малом с ним органика горит,Кислород с обычным углем заменяет динамит.По запасам в целом Мире нет богаче никого —Газ, оксиды, руды, соли — всюду мы найдем его.Можно только удивляться, как смогла Природа — МатьИз космических просторов кислорода столько взять.В общей массе, половина оболочки кислород,А в ГАЛАКТИКЕ процента никогда не наберет.Можно нагревать селитру, марганцовку прокалить,Сунув в банку электроды воду током разложить,При реакциях обменных удается отделить,Но гораздо проще воздух охладить и разделить.Так тогда и поступали.

Сдавят воздух в сотни раз,И холодною водою охладят горячий газ.Поднимая поршень, сильно СЖАТЫЙ ВОЗДУХ охладятИ, по физики законам, в ЖИДКИЙ ВОЗДУХ превратят.Оставалось по составу жидкий воздух разделить —Кислород, кипящий позже, от азота отделить.Внешне метод прост, НО сложным получался агрегат,Здесь на литр кислорода тратим много киловатт!Академик ПЕТР КАПИЦА этот способ изменил —Сжатым воздухом ТУРБИНУ у ДЕТАНДЕРА крутил!Расширяясь, сжатый воздух ей напор свой отдавал,Охлаждался и по трубам в виде жидкости стекал.Для турбины можно воздух сжать в десятки раз слабей,Меньше станет установка и мороки меньше с ней.КПД гораздо выше, ниже уровень затрат,Золотой звездой Капицу за работу наградят.Это «море» кислорода в дело сразу же идетТратя меньше денег, газа больше стали, льет завод.Сварка стали, резка стали, лучше обжиг руд идет…С пользой в деле применяют и полученный азот.Кислород в разрядах тока превращается в ОЗОНТак за свой особый запах получил названье он.В малых дозах и приятен, и полезен нам озон,Доза больше — все живое беспощадно травит он.Это свойство эффективно удается применитьОЗОНИРУЯ квартиру можно вирусы убить.На работе, дома ставят неприметнейший прибор,Дым табачный, вирус вредный исчезают с этих пор.Если врезать озонатор в городской водопроводХЛОР становится излишним — всех врагов озон убьет.Слой озона в стратосфере поглощает вредный свет,А разрушим слои озона то и жизнь сойдет на нет!Кислород — восьмой по счету, если вес за меру брать,Если ж мера место в жизни — номер надо б поменять!

Прасолов Ю.

*****

Без молекул кислородаНе возникла бы природа!Всех веществ круговоротОбусловил кислород:Синтез и распад едины,Окисленье — их причина!

*****

Гордый важный КислородГоворит: «Живой народ –Птицы, ящерки и звери –Дышат мною, кислородом.Открывайте окна, двери,Дайте воздуху свободу!И растениям зелёным,Кактусам, цветам и клёнамТоже очень нужен яДля дыхания, друзья!А ещё не загорятсяБез меня костёр и газ!Всем теперь понятно, братцы,Как стараюсь я для вас?»

*****

В чем горят дрова и газ,Фосфор, водород, алмаз?Дышит чем любой из насКаждый миг и каждый час?Без чего мертва природа?Правильно, без…(Кислорода)

*****

Множество людейПо свету ходит,Но только с меня,Взгляд никто не сводит.Я невидим никому,Только богу одному.Без меня и жизни нетИ мне жутко много лет.

Кислород! О Кислород!При вдохе в лёгкие идёт.Пролетая через нос,Он здоровье нам донёс.Вроде бы обычный газ,Но убеждаюсь каждый раз,Самый важный он для нас!Нас пробудив, нам сил придаст!

Отблагодарить,Увы не можем.Поваленных лесов,Лишь числа множим.Если вырубим лесаИ повалим все деревья,Кислород диван не даст,Убьёт нас — Углекислый газ!!!

Кусов А.

Артем Пивоваров — Кислород текст песни

Так скованны мы в чувствах, Так тяжело проснуться нам. Засыпаю, засыпаю, засыпаю… Ты кусаешь свои губы, Ты любишь, когда грубый я. Закипаю, закипаю, закипаю…

Кругом голова, задыхаюсь я, Не хватает мне. Кругом голова, задыхаюсь я, Не хватает мне тебя, тебя!

Ты меня найди, я здесь один, И ты мой кислород, я твой кислород. Тысячи причин, я ведь здесь один, И ты мой кислород, я твой кислород.

Как? Как ты так танцуешь? Ты движениями рисуешь. Я залипаю, залипаю, залипаю… Кусаешь мои губы, Ты любишь, когда плавно я. Закипаю, закипаю, закипаю…

Кругом голова, задыхаюсь я, Не хватает мне. Кругом голова, задыхаюсь я, Не хватает мне тебя, тебя!

Найди, найди, меня найди. Ты мой кислород и всё наоборот. Найди, найди, меня найди. Ты мой кислород, весь Мир наоборот.

Ты меня найди, ты меня найди, Ты меня найди, ты меня найди.

Распространённость в природе.

К. – самый распространённый химич. элемент на Земле: содержание химически связанного К. в гидросфере составляет 85,82% (гл. обр. в виде воды), в земной коре – 49% по массе. Известно более 1400 минералов, в состав которых входит К. Среди них преобладают минералы, образованные солями кислородсодержащих кислот (важнейшие классы – карбонаты природные, силикаты природные, сульфаты природные, фосфаты природные), и горные породы на их основе (напр., известняк, мрамор), а также разл. оксиды природные, гидроксиды природные и горные породы (напр., базальт). Молекулярный К. составляет 20,95% по объёму (23,10% по массе) земной атмосферы. К. атмосферы имеет биологич. происхождение и образуется в зелёных растениях, содержащих хлорофилл, из воды и диоксида углерода при фотосинтезе. Количество К., выделяемое растениями, компенсирует количество К., расходуемое в процессах гниения, горения, дыхания. К. – биогенный элемент – входит в состав важнейших классов природных органич. соединений (белков, жиров, нуклеиновых кислот, углеводов и др.) и в состав неорганич. соединений скелета.

Свойства

Строение внешней электронной оболочки атома К. 2s²2p⁴; в соединениях проявляет степени окисления –2, –1, редко 1, 2; электроотрицательность по Полингу 3,44 (наиболее электроотрицательный элемент после фтора); атомный радиус 60 пм; радиус иона О^2– 121 пм (координац. число 2). В газообразном, жидком и твёрдом состояниях К. существует в виде двухатомных молекул О₂. Молекулы О₂ парамагнитны. Существует также аллотропная модификация К. – озон, состоящая из трёхатомных молекул О₃.

В осн. состоянии атом К. имеет чётное число валентных электронов, два из которых не спарены. Поэтому К., не имеющий низкой по энергии вакантной d-орбитали, в большинстве химич. соединений двухвалентен. В зависимости от характера химич. связи и типа кристаллич. структуры соединения координац. число К. может быть разным: 0 (атомарный К.), 1 (напр., О₂, СО₂), 2 (напр., Н₂О, Н₂О₂), 3 (напр., Н₃О), 4 (напр., оксоацетаты Ве и Zn), 6 (напр., MgO, CdO), 8 (напр., Na₂O, Cs₂O). За счёт небольшого радиуса атома К. способен образовывать прочные π-связи с др. атомами, напр. с атомами К. (О₂, О₃), углерода, азота, серы, фосфора. Поэтому для К. одна двойная связь (494 кДж/моль) энергетически более выгодна, чем две простые (146 кДж/моль).

Про кислород: Учеными впервые выделен молекулярный кислород

Парамагнетизм молекул О₂объясняется наличием двух неспаренных электронов с параллельными спинами на дважды вырожденных разрыхляющих π*-орбиталях. Поскольку на связывающих орбиталях молекулы находится на четыре электрона больше, чем на разрыхляющих, порядок связи в О₂ равен 2, т. е. связь между атомами К. двойная. Если при фотохимич. или химич. воздействии на одной π*-орбитали оказываются два электрона с противоположными спинами, возникает первое возбуждённое состояние, по энергии расположенное на 92 кДж/моль выше основного. Если при возбуждении атома К. два электрона занимают две разные π*-орбитали и имеют противоположные спины, возникает второе возбуждённое состояние, энергия которого на 155 кДж/моль больше, чем основного. Возбуждение сопровождается увеличением межатомных расстояний О–О: от 120,74 пм в осн. состоянии до 121,55 пм для первого и до 122,77 пм для второго возбуждённого состояния, что, в свою очередь, приводит к ослаблению связи О–О и к усилению химич. активности К. Оба возбуждённых состояния молекулы О₂ играют важную роль в реакциях окисления в газовой фазе.

К. – газ без цвета, запаха и вкуса; t_пл –218,3 °C, t_кип –182,9 °C, плотность газообразного К. 1428,97 кг/дм³ (при 0 °C и нормальном давлении). Жидкий К. – бледно-голубая жидкость, твёрдый К. – синее кристаллич. вещество. При 0 °C теплопроводность 24,65·10^—3 Вт/(м·К), молярная теплоёмкость при постоянном давлении 29,27 Дж/(моль·К), диэлектрич. проницаемость газообразного К. 1,000547, жидкого 1,491. К. плохо растворим в воде (3,1% К. по объёму при 20 °C), хорошо растворим в некоторых фторорганич. растворителях, напр. перфтордекалине (4500% К. по объёму при 0 °C). Значит. количество К. растворяют благородные металлы: серебро, золото и платина. Растворимость газа в расплавленном серебре (2200% по объёму при 962 °C) резко понижается с уменьшением темп-ры, поэтому при охлаждении на воздухе расплав серебра «закипает» и разбрызгивается вследствие интенсивного выделения растворённого кислорода.

К. обладает высокой реакционной способностью, сильный окислитель: взаимодействует с большинством простых веществ при нормальных условиях, в осн. с образованием соответствующих оксидов (мн. реакции, протекающие медленно при комнатной и более низких темп-рах, при нагревании сопровождаются взрывом и выделением большого количества теплоты). К. взаимодействует при нормальных условиях с водородом (образуется вода Н₂О; смеси К. с водородом взрывоопасны – см. Гремучий газ), при нагревании – с серой (серы диоксид SO₂ и серы триоксид SO₃), углеродом (углерода оксид СО, углерода диоксид СО₂), фосфором (фосфора оксиды), мн. металлами (оксиды металлов), особенно легко со щелочными и щёлочноземельными (в осн. пероксиды и надпероксиды металлов, напр. пероксид бария BaO₂, надпероксид калия KO₂). С азотом К. взаимодействует при темп-ре выше 1200 °C или при воздействии электрич. разряда (образуется монооксид азота NO). Соединения К. с ксеноном, криптоном, галогенами, золотом и платиной получают косвенным путём. К. не образует химич. соединений с гелием, неоном и аргоном. Жидкий К. также является сильным окислителем: пропитанная им вата при поджигании мгновенно сгорает, некоторые летучие органич. вещества способны самовоспламеняться, когда находятся на расстоянии нескольких метров от открытого сосуда с жидким кислородом.

К. образует три ионные формы, каждая из которых определяет свойства отд. класса химич. соединений: $ce{O2^-}$– супероксидов (формальная степень окисления атома К. –0,5), $ce{O2^2^-}$ – пероксидных соединений (степень окисления атома К. –1, напр. водорода пероксид Н₂О₂), О^2– – оксидов (степень окисления атома К. –2). Положительные степени окисления 1 и 2 К. проявляет во фторидах O₂F₂ и ОF₂ соответственно. Фториды К. неустойчивы, являются сильными окислителями и фторирующими реагентами.

Молекулярный К. является слабым лигандом и присоединяется к некоторым комплексам Fe, Co, Mn, Cu. Среди таких комплексов наиболее важен железопорфирин, входящий в состав гемоглобина – белка, который осуществляет перенос К. в организме теплокровных.

Сравнение

Кислород – это газ, не имеющий цвета, вкуса или какого-либо запаха. Молекула кислорода состоит из двух атомов. Ее химическая формула записывается как O2. Трехатомный кислород именуется озоном. Один литр кислорода равен 1,4 граммам. Он слабо растворяется в воде и спирте. Кроме газообразного, может быть в жидком состоянии, образуя вещество бледно-голубого цвета.

Воздух – это смесь газов. 78% в нем занимает азот, 21% – кислород. Меньше одного процента припадает на аргон, углекислый газ, неон, метан, гелий, криптон, водород и ксенон. Кроме того, в воздухе находятся молекулы воды, пыль, песчинки, споры растений. Масса воздуха меньшая, чем масса кислорода того же объема.

Открыл кислород в 1774 году англичанин Джозеф Пристли, раскладывая оксид ртути в закрытом сосуде. Сам термин «кислород» был веден в обиход Ломоносовым, а поставлен «на место №8» химиком Менделеевым. Согласно его периодической системе, кислород является неметаллом и самым легким элементом группы халькогенов.

В 1754 году шотландец Джозеф Блек доказал, что воздух является не однородным веществом, а смесью газов, водяного пара и различных примесей.

Кислород считается самым распространенным на Земле химическим элементом. Во-первых, из-за его присутствия в силикатах (кремний, кварц), которые составляют 47% земной коры, и еще 1500 минералов, входящих в «земную твердь». Во-вторых, из-за его присутствия в воде, которая укрывает 2/3 поверхности планеты.

В-третьих, кислород является неизменным компонентом атмосферы, точнее, занимает 21% от ее объема и 23% от ее массы. В-четвертых, данный химический элемент входит в состав клеток всех земных живых организмов, являясь каждым четвертым атомом в любой органике.

Кислород – обязательное условие процессов дыхания, горения и гниения. Используется в металлургии, в медицине, в химической промышленности и сельском хозяйстве.

Воздух образует земную атмосферу. Он необходим для существования жизни на Земле, является обязательным условием процессов дыхания, фотосинтеза и прочих жизненных процессов всех существ-аэробов. Воздух нужен для процесса сжигания топлива; из него, путем сжижения, добывают инертные газы.

Сравнение плотности

Ученые любят все взвешивать, сравнивать и анализировать. Разумеется, этой участи не избежали и воздух с углекислым газом. Путем сложнейших вычислений с использованием современного оборудования удалось предельно точно установить плотность обоих веществ. Зная их, можно определить, что тяжелее – воздух или углекислый газ, а что – легче.

Для углекислого газа этот показатель составляет 1,977 килограмма на кубический метр. У обычного воздуха же меньше – всего 1,204 кг/м3. Однако стоит учитывать, что столь чистый воздух в природе редко встречается – обычно в нем присутствует также пыль, влага и различные примеси.

Но с научной точки зрения рассматривать следует именно эталонные показатели. Поэтому можно с уверенностью сказать, во сколько раз углекислый газ тяжелее воздуха – почти в 1,64 раза.

Таблица. относительные плотности газов по воздуху по возрастанию в т.ч. горючих и опасных плотности газов, химические формулы газов и молекулярные веса. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)

¹⁾NTP — Нормальная температура и давление (Normal Temperature and Pressure) — 20^oC (293.15 K, 68^oF) при 1 атм ( 101.325 кН/м², 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 мм.рт.ст)

²⁾STP — Стандартная температура и давление (Standard Temperature and Pressure) — 0^oC (273.15 K, 32^oF) при 1 атм (101.325 кН/м², 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 torr=мм.рт.ст)

Физические свойства

В мировом океане содержание растворённого O2 больше в холодной воде, а меньше — в тёплой.При нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха.1 л его имеет массу 1,429 г. Немного тяжелее воздуха.

Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100 г при 0 °C, 2,09 мл/100 г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100 г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C).Межатомное расстояние — 0,12074 нм.

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 (температура кипения −182,98 °C) — это бледно-голубая жидкость.Твёрдый кислород (температура плавления −218,35 °C) — синие кристаллы.

Характеристика углекислого газа

Через диоксид углерода проходят ультрафиолет и лучи видимой части спектра, с помощью которых наша планета обогревается. Он поглощает инфракрасное излучение. Он входит в состав парниковых газов, которые при большой концентрации приводят к глобальному потеплению. Повышение процента оксида углерода (IV) в воздухе связано с развитием индустриальной эпохи.

Углекислый газ участвует в обменных процессах клетки. Он образуется при окислительных реакциях животных и высвобождается при дыхании. Углекислый газ – главный источник углерода для растительных организмов. Растения при фотосинтезе поглощают диоксид углерода и выделяют кислород, которым дышат животные и человек.

Диоксид углерода не токсичен, но при высоких концентрациях приводит к удушьям. Но также он участвует в регуляции сосудистого тонуса. В промышленности углекислый газ применятся как консервант, и на упаковках обозначается как Е290.

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует со всеми элементами, кроме гелия, неона, аргона и фтора, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры.Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления.Окисляет большинство органических соединений.При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения.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.

Косвенным путём получены оксиды золота и тяжёлых инертных газов (Xe, Rn). Во всех двухэлементных соединениях кислорода с другими элементами кислород играет роль окислителя, кроме соединений со фтором.Кислород образует пероксиды со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.