Кислород-15

Кислород-15 Кислород
На чтение 22 мин. Просмотров 80 Опубликовано
Содержание
  1. Аллотропия и аллотропные модификации кислорода
  2. Атом и молекула кислорода. формула кислорода. строение кислорода:
  3. Атомная и молекулярная масса кислорода
  4. Биологическая роль кислорода
  5. В медицине
  6. В металлургии
  7. В пищевой промышленности
  8. Изотопы кислорода
  9. Ионы кислорода
  10. История открытия
  11. Кислород, свойства атома, химические и физические свойства.
  12. Кислород-13
  13. Кислород-15
  14. Кислород-18
  15. Молекула и атом кислорода
  16. Общая характеристика кислорода
  17. Получение
  18. Пояснения к таблице
  19. Применение кислорода
  20. Применение кислорода:
  21. Примечания
  22. Происхождение названия
  23. Радиоизотопы
  24. Ракетное топливо
  25. Рекомендации
  26. Сварка и резка металлов
  27. Список изотопов
  28. Стабильные изотопы
  29. Таблица изотопов
  30. Токсические производные кислорода
  31. Физические свойства
  32. Химические свойства

Аллотропия и аллотропные модификации кислорода

Кислород может существовать в виде двух аллотропных модификаций – кислорода О2 и озона О3 (физические свойства кислорода описаны выше).

При обычных условиях озон – газ. От кислорода его можно отделить сильным охлаждением; озон конденсируется в синюю жидкость, кипящую при (-111,9oС).

Растворимость озона в воде значительно больше, чем кислорода: 100 объемов воды при 0oС растворяют 49 объемов озона.

Образование озона из кислорода можно выразить уравнением:

3O2 = 2O3 – 285 кДж.

Атом и молекула кислорода. формула кислорода. строение кислорода:

Кислород – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением О и атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Кислород самый лёгкий элемент периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева из группы халькогенов.

Кислород – химически активный неметалл.

Кислород обозначается символом О.

Как простое вещество кислород (химическая формула O2) при нормальных условиях представляет собой двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха. В жидком состоянии кислород имеет светло-голубой цвет, а в твёрдом – представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Молекула кислорода двухатомна. Также встречается аллотропная модификация кислорода – озон, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Химическая формула кислорода O2 (или O3 – озон).

Электронная конфигурация атома кислорода 1s2 2s2 2p4. Потенциал ионизации (первый электрон) атома кислорода равен 1313,94 кДж/моль (13,618055(7) эВ).

Строение атома кислорода. Атом кислорода (наиболее распространенный из трех изотопов кислорода (99,757 %) – 168О) состоит из положительно заряженного ядра ( 8), вокруг которого по атомным оболочкам движутся восемь электронов.

При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 6 электронов – на внешнем. Поскольку кислород расположен во втором периоде, оболочки всего две. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями.

Два спаренных электрона находится на 1s-орбитали, вторая пара электронов – на 2s-орбитали. На 2р-орбитали находится два спаренных и два неспаренных электрона. Поэтому во всех своих соединениях кислород проявляет валентность II. В свою очередь ядро атома кислорода состоит из восьми протонов и восьми нейтронов. Кислород относится к элементам p-семейства.

Радиус атома кислорода (вычисленный) составляет 48 пм.

Атомная масса атома кислорода составляет 15,99903-15,99977 а. е. м.

Кислород – самый распространённый химический элемент на Земле. В земной коре на его долю в составе различных соединений приходится около 46 % массы. Морские и пресные воды содержат по массе 86 % кислорода (если быть точнее – 85,82 %). В человеке его содержание составляет по массе 61 %.

При высокой температуре молекула кислорода О2 обратимо диссоциирует на атомарный кислород. При 2000 °C на атомарный кислород диссоциирует 0,03 % молекулярного кислорода, при 2600 °C – 1 %, при 4000 °C – 59 %, при 6000 °C — 99,5 %.

Атомная и молекулярная масса кислорода

Относительная атомная масса атомарного кислорода равна 15,999 а.е.м.

Это безразмерная величина.Известно, что молекула кислорода двухатомна – О2. Относительная молекулярная масса молекулы кислорода будет равна:

Mr(О2) = 15,999 × 2 ≈32.

Биологическая роль кислорода

Живые существа дышат кислородом воздуха. 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


Кислород используется для обогащения дыхательных газовых смесей при нарушении дыхания, для лечения астмы, в виде кислородных коктейлей, кислородных подушек и т. д.

В металлургии

Конвертерный способ производства стали связан с применением кислорода.

В пищевой промышленности

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

Изотопы кислорода

Кислород имеет три устойчивых изотопа: 16О, 17О и 18О, 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 легкого из них 16О связано с тем, что ядро атома 16О состоит из 8 протонов и 8 нейтронов. А такие ядра, как следует из теории строения атомного ядра, обладают особой устойчивостью.

Имеются радиоактивные изотопы 11О, 13О, 14О (период полураспада 74 сек), 15О (Т1/2=2,1 мин), 19О (Т1/2=29,4 сек), 20О (противоречивые данные по периоду полураспада от 10 мин до 150 лет).

Ионы кислорода

На внешнем энергетическом уровне атома кислорода имеется шесть электронов, которые являются валентными:

1s22s22p4.

Схема строения атома кислорода представлена ниже:

В результате химического взаимодействия кислород может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженные ионы или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженные ионы:

О0 2e → О2-;

О0-1e → О1 .

История открытия

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли первого августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

2HgO (t) → 2Hg  O2↑

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория.

Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Про кислород:  Бактериальные фильтры для кислородных концентраторов, купить сменные бактерицидные, антибактериальные фильтры для концентраторов кислорода в Москве, низкие цены

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Кислород, свойства атома, химические и физические свойства.

О 8  Кислород

15,99903-15,99977*     1s2 2s2 2p4

Кислород — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Атом и молекула кислорода. Формула кислорода. Строение кислорода

Изотопы и модификации кислорода

Свойства кислорода (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства кислорода

Химические свойства кислорода. Взаимодействие кислорода. Реакции с кислородом

Получение кислорода

Применение кислорода

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Кислород-13

Кислород-13 — нестабильный изотоп кислорода, ядро которого состоит из 8 протонов и 5 нейтронов. Спин ядра 3/2, период полураспада 8,58 мс. Атомная масса 13,0248 а. е. м. Он превращается в 13N путём электронного захвата с выделением энергии распада 17,765 МэВ[11].

Кислород-15

Кислород-15 — это изотоп кислорода, часто используемого в позитронно-эмиссионная томография, или ПЭТ визуализация. Его можно использовать, среди других приложений, в воды для ПЭТ визуализация перфузии миокарда и для мозг визуализация.[18][19] Он имеет 8 протонов, 7 нейтронов и 8 электронов.

Полная атомная масса 15,0030654 а.е.м. Оно имеет период полураспада 122,24 секунды.[20] Кислород-15 синтезируется через дейтрон бомбардировка азот-14 используя циклотрон.[21]

Кислород-15 и азот-13 образуются в атмосфере при гамма излучение (например из молния) выбить нейтроны из кислорода-16 и азота-14:[22]

16O γ → 15O n
14N γ → 13N n

Изотоп кислорода-15 распадается с периодом полураспада около двух минут до азота-15, выделяя позитрон. Позитрон быстро аннигилирует с электроном, производя два гамма-излучения с энергией около 511 кэВ. После удара молнии это гамма-излучение затухает с периодом полураспада в две минуты, но эти низкоэнергетические гамма-лучи проходят в среднем только около 90 метров по воздуху.

Кислород-18

Используется при синтезе 18F методом бомбардировки протонами мишеней с 18O в ускорителях. Для этого природный кислород обогащают по 18O до 95%. Разделение изотопов производится методом дистилляции и/или центрифугированием[5][6].

Молекула и атом кислорода

Молекула кислорода состоит из двух атомов – О2. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу кислорода:

Энергия ионизации атома, эВ

13,41

Относительная электроотрицательность

3,44

Радиус атома, нм

0,060

Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль

498

Общая характеристика кислорода

Кислород – самый распространенный элемент земной коры. В свободном состоянии он находится в атмосферном воздухе, в связанном виде входит в состав воды, минералов, горных пород и всех веществ, из которых построены организмы растений и животных. Массовая доля кислорода в земной коре составляет около 47%.

В виде простого вещества кислород представляет собой бесцветный газ, не имеющий запаха. Он немного тяжелее воздуха: масса 1 л кислорода при нормальных условиях равна 1,43 г, а 1 л воздуха 1,293г. Кислород растворяется в воде, хотя и в небольших количествах: 100 объемов воды при 0oС растворяют 4,9, а при 20oС – 3,1 объема кислорода.

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.

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами ‘m’, ‘n’, ‘p’ (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Применение кислорода

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

Применение кислорода:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Примечания

  1. ↑ 1234K. L. Barbalace.Periodic Table of Elements: O — Oxygen (неопр.). EnvironmentalChemistry.com. Дата обращения: 17 декабря 2007.
  2. ↑ 1234B. S. Meyer (September 19–21, 2005). «Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen» in Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. 
  3. ↑Emsley, 2001, p. 297.
  4. ↑Cook, 1968, p. 500.
  5. ↑Способ обогащения изотопа кислорода
  6. ↑способ разделения изотопов кислорода
  7. ↑Oxygen-24 (неопр.). WWW Table of Radioactive Isotopes. LUNDS Universitet, LBNL Isotopes Project (28 февраля 1999). Дата обращения: 8 июня 2009.Архивировано 28 июля 2022 года.
  8. ↑NUDAT (неопр.). Дата обращения: 6 июля 2009.Архивировано 28 июля 2022 года.
  9. ↑NUDAT (неопр.). Дата обращения: 6 июля 2009.Архивировано 28 июля 2022 года.
  10. ↑NUDAT (неопр.). Дата обращения: 6 июля 2009.Архивировано 28 июля 2022 года.
  11. ↑Periodic Table of Elements: O — Oxygen (EnvironmentalChemistry.com)
  12. ↑Periodic Table of Elements: F — Fluorine (EnvironmentalChemistry.com)
  13. ↑oxygen 15 — definition of oxygen 15 in the Medical dictionary — by the Free Online Medical Dictionary, Thesaurus and Encyclopedia
  14. ↑Данные приведены по Huang W. J., Meng Wang, Kondev F. G., Audi G., Naimi S.The Ame2020 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data, and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030002-1—030002-342. — doi:10.1088/1674-1137/abddb0.
  15. ↑ 12Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G.The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.Открытый доступ
Про кислород:  Кислородный баллон и масло взрыв

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.

Радиоизотопы

Известны также искусственные изотопы кислорода в диапазоне массовых чисел от 12 до 24[1]. Наиболее стабильны 15O с периодом полураспада 122,24 с и 14O с периодом полураспада 70,606 с[1].

Все остальные радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 27 с, большинство из них имеют периоды полураспада менее 83 миллисекунд[1]. Например, 24O имеет период полураспада 61 мс[7].

Наиболее распространенные пути распада для лёгких изотопов является β -распад (с образованием изотопов азота)[8][9][10], а для тяжелых изотопов — β- распад (с образованием изотопов фтора).

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).

Рекомендации

  1. ^Мейя, Юрис; и другие. (2022). «Атомный вес элементов 2022 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2022-0305.
  2. ^Период полураспада, мода распада, ядерный спин и изотопный состав происходят из:
    Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2022). «Оценка ядерных свойств NUBASE2022»(PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2022ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  3. ^Wang, M .; Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Huang, W. J .; Naimi, S .; Сюй, X. (2022). «Оценка атомной массы AME2022 (II). Таблицы, графики и ссылки»(PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030003-1–030003-442. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  4. ^Webb, T. B .; и другие. (2022). «Первое наблюдение несвязанного 11О, зеркало ядра гало 11Ли «. Письма с физическими проверками. 122 (12): 122501-1–122501-7. arXiv:1812.08880. Дои:10.1103 / PhysRevLett.122.122501.
  5. ^ абcdБ. С. Мейер (19–21 сентября 2005 г.). «Нуклеосинтез и галактическая химическая эволюция изотопов кислорода»(PDF). Труды программы НАСА по космохимии и Лунно-планетного института. Рабочая группа по кислороду в древнейшей солнечной системе. Гатлинбург, Теннесси. 9022.
  6. ^Дансгаард, W (1964). «Стабильные изотопы в осадках»(PDF). Скажи нам. 16 (4): 436–468. Bibcode:1964TellA..16..436D. Дои:10.1111 / j.2153-3490.1964.tb00181.x.
  7. ^ абЦанг, Ман-Инь; Яо, Вэйци; Це, Кевин (2020). Ким, Иль-Нам (ред.). «Чашки из оксидированного серебра могут исказить результаты измерения изотопов кислорода малых образцов». Результаты экспериментов. 1: e12. Дои:10.1017 / эксп.2020.15. ISSN 2516-712X.
  8. ^ абК. Л. Барбалас. «Периодическая таблица элементов: O — кислород». EnvironmentalChemistry.com. Получено 2007-12-17.
  9. ^Ekström, L.P .; Файерстоун, Р. Б. (28 февраля 1999 г.). «Кислород-24». WWW Таблица радиоактивных изотопов. LUNDS Universitet, Проект изотопов LBNL. Архивировано из оригинал 13 августа 2009 г.. Получено 2009-06-08.
  10. ^«НУДАТ». Получено 2009-07-06.
  11. ^«НУДАТ». Получено 2009-07-06.
  12. ^«НУДАТ». Получено 2009-07-06.
  13. ^«Периодическая таблица элементов: O — кислород». EnvironmentalChemistry.com. 1995-10-22. Получено 2022-12-02.
  14. ^«Периодическая таблица элементов: F — фтор». EnvironmentalChemistry.com. 1995-10-22. Получено 2022-12-02.
  15. ^Ришплер, Кристоф; Хигучи, Такахиро; Неколла, Стефан Г. (22 ноября 2022 г.). «Текущее и будущее состояние ПЭТ-индикаторов перфузии миокарда». Текущие отчеты о сердечно-сосудистой визуализации. 8 (1): 333–343. Дои:10.1007 / s12410-014-9303-z.
  16. ^Ким, Э. Эдмунд; Ли, Мён-Чул; Иноуэ, Томио; Вонг, Вай-Хой (2022). Клиническая ПЭТ и ПЭТ / КТ: принципы и применение. Springer. п. 182. ISBN 9781441908025.
  17. ^«Кислород 15 — определение кислорода 15 по Медицинскому словарю». Medical-dictionary.thefreedictionary.com. Получено 2022-12-02.
  18. ^«Производство радионуклидов ПЭТ». Больница Остина, Austin Health. Архивировано из оригинал 15 января 2022 г.. Получено 6 декабря 2022.
  19. ^Тиммер, Джон (25 ноября 2022 г.). «Удары молнии оставляют после себя радиоактивное облако». Ars Technica.
  20. ^Теруаки Эното; и другие. (23 ноября, 2022). «Фотоядерные реакции, вызванные разрядом молнии». Природа. 551 (7681): 481–484. arXiv:1711.08044. Bibcode:2022Натура.551..481E. Дои:10.1038 / природа24630. PMID 29168803.

Сварка и резка металлов

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

Список изотопов

(Да)[3]
[n 2]

Нуклид[2]
[n 1]		ZNИзотопная масса
Период полураспада

[ширина резонанса]

Разлагаться
Режим
[n 3]		Дочь
изотоп
[n 4]		Вращение и
паритет
[n 5][n 6]		Природное изобилие(мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорцияДиапазон вариации
11О[4]83[~3.4 МэВ]2p9C3/2−, 5/2
12О8412.034262(26)> 6.3(30)×10−21 s
[0,40 (25) МэВ]		2р (60,0%)10C0
п (40.0%)11N
13О8513.024815(10)8,58 (5) мсβ (89.1%)13N(3/2−)
β , п (10,9%)12C
14О8614.008596706(27)70.620 (13) сβ 14N0
15О8715.0030656(5)122,24 (16) сβ 15N1/2−
16О[n 7]8815.99491461960(17)Стабильный00.99757(16)0.99738–0.99776
17О[n 8]8916.9991317566(7)Стабильный5/23.8(1)×10−4(3.7–4.0)×10−4
18О[n 7][n 9]81017.9991596128(8)Стабильный02.05(14)×10−3(1.88–2.22)×10−3
19О81119.0035780(28)26.470 (6) сβ−19F5/2
20О81220.0040754(9)13,51 (5) сβ−20F0
21О81321.008655(13)3,42 (10) сβ−21F(5/2 )
22О81422.00997(6)2.25 (9) сβ− (78%)22F0
β−, п (22%)21F
23О81523.01570(13)97 (8) мсβ− (93%)23F1/2
β−, п (7%)22F
24О81624.01986(18)77,4 (45) мсβ− (57%)24F0
β−, п (43%)23F
25О81725.02934(18)5.18(0.35)×10−21 sп24О3/2 #
26О81826.03721(18)4,2 (3,3) л.с.2n24О

Стабильные изотопы

Встречающийся в природе кислород состоит из трех стабильных изотопы, 16О, 17О, и 18О, с 16O — самый распространенный (99,762% природное изобилие).

Про кислород:  В органических соединениях валентность углерода, водорода и... -

В зависимости от земного источника стандартный атомный вес варьируется в пределах [15.99903, 15.99977] ( условное значение составляет 15,999).

Относительное и абсолютное обилие 16O высокий, потому что это основной продукт звездная эволюция и поскольку это первичный изотоп, то есть его можно получить звезды которые изначально были сделаны исключительно из водород.[5] Наиболее 16О это синтезированный в конце синтез гелия процесс в звезды; тройная альфа-реакция создает 12C, что захватывает дополнительный 4Он сделать 16О. процесс горения неона создает дополнительные 16О.[5]

Обе 17О и 18О являются вторичными изотопами, а это означает, что для их нуклеосинтеза необходимы зародышевые ядра. 17О в основном производится путем сжигания водорода в гелий во время Цикл CNO, что делает его обычным изотопом в зонах горения водорода в звездах.[5] Наиболее 18О производится, когда 14N (сделанное изобилием из-за горения CNO) захватывает 4Он ядро, став 18F.

Это быстро распадается на 18О что делает этот изотоп обычным явлением в богатых гелием зонах звезд.[5] Примерно миллиард градусов Цельсия требуется, чтобы два ядра кислорода прошли через термоядерная реакция сформировать более тяжелое ядро сера.

Измерения отношения кислорода-18 к кислороду-16 часто используются для интерпретации изменений в палеоклимат. Изотопный состав кислорода атомы в атмосфере Земли составляет 99,759% 16О 0,037% 17О и 0,204% 18О.

Потому что воды молекулы, содержащие более легкий изотоп, с несколько большей вероятностью испариться и упасть как осадки,[8] свежий воды а полярный лед на Земле содержит немного меньше (0,1981%) тяжелого изотопа 18О чем воздух (0,204%) или морская вода (0,1995%). Это несоответствие позволяет анализировать температурные режимы с помощью исторических ледяные керны.

Твердые образцы (органические и неорганические) для определения изотопного отношения кислорода обычно хранятся в серебряных чашках и измеряются с помощью пиролиз и масс-спектрометрии.[9] Исследователям необходимо избегать ненадлежащего или длительного хранения образцов для точных измерений.[9]

Кислороду приписывалась атомная масса 16 до определения единая атомная единица массы основанный на 12С. Поскольку физики ссылались на 16Только вот, хотя химики имели в виду смесь изотопов в изобилии в природе, это привело к немного разным масштабам масс между двумя дисциплинами.

Таблица изотопов

Символ
нуклида		Z(p)N(n)Масса изотопа[14]
(а. е. м.)		Период
полураспада[15]
(T1/2)		Канал распадаПродукт распадаСпин и чётность
ядра[15]		Распространённость
изотопа в природе		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
11O8311,051250(60)(1,98 ± (22))⋅10-22 с
[2,31 ± 0,14]		2p9C(3/2−)
12O8412,034368(13)(8,9 ± (33))⋅10-21 с2p (60,0%)10C0
13O8513,024815(10)8,58 ± (5) мсβ (89,1%)13N(3/2−)
β , p (10,9%)12C
14O8614,008596706(27)70,621 ± (11) сβ 14N0
15O8715,0030656(5)122,266 ± (43) сβ 15N1/2−
16O8815,9949146193(3)стабилен00,99757(16)0,99738–0,99776
17O8916,9991317560(7)стабилен5/23,8(1)⋅10−4(3,7–4,0)⋅10−4
18O81017,9991596121(7)стабилен02,05(14)⋅10−3(1,88–2,22)⋅10−3
19O81119,0035780(28)26,470 ± (6) сβ−19F5/2
20O81220,0040754(9)13,51 ± (5) сβ−20F0
21O81321,008655(13)3,42 ± (10) сβ−21F(5/2 )
22O81422,00997(6)2,25 ± (9) сβ− (>78%)22F0
β−, n (<22%)21F
23O81523,01570(13)97 ± (8) мсβ− (93%)23F1/2
β−, n (7%)22F
24O81624,01986(18)77,4 ± (45) мсβ− (57%)24F0
β−, n (43%)23F
25O81725,02934(18)(5,18 ± (0,35))⋅10-21 сn24O3/2 #
26O81826,03721(18)4,2(33)⋅10-12 с2n24O0
27O81927,04796(54)#<260 нсn26O3/2 #
28O82028,05591(75)#<100 нс2n26O0

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.

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;

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:4K  O2 → 2K2O2Sr  O2 → 2SrO


Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:2NO  O2 → 2NO2

Окисляет большинство органических соединений:CH3CH2OH  3O2 → 2CO2  3H2O

При определенных условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:CH3CH2OH  O2 → CH3COOH  H2O


Кислород не окисляет Au и Pt, галогены и инертные газы.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления −1.— Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:2Na  O2 → Na2O2

— Некоторые окислы поглощают кислород:2BaO  O2 → 2BaO2

— По принципам горения, разработанным А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется перекись водорода:H2  O2 → H2O2

Надпероксиды имеют степень окисления −1/2, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O2-). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре:Na2O2  O2 → 2NaO2

Озониды содержат ион O3- со степенью окисления −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:КОН(тв.)  О3 → КО3  КОН  O2

Ион диоксигенил O2 имеет степень окисления 1/2. Получают по реакции:PtF6  O2 → O2PtF6

Фториды кислородаДифторид кислорода, OF2 степень окисления 2, получают пропусканием фтора через раствор щелочи:2F2  2NaOH → OF2  2NaF  H2O

Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления 1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C.

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получаются смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2.

кислород
Оцените статью
Кислород
© 2025 Кислород