Кислород: опасность, получение, сферы применения

Кислород: опасность, получение, сферы применения Кислород
Содержание
  1. Значение кислорода
  2. Характеристика кислорода как химического элемента
  3. Характеристика кислорода как простого вещества
  4. Физические свойства кислорода
  5. Получение в промышленности
  6. Химические свойства кислорода
  7. Закрепление изученного материала
  8. В каких случаях человеку нужен концентрированный кислород
  9. Для чего нужен кислород в экстренных случаях
  10. Иные способы применения в медицине
  11. История открытия
  12. Кислород как простое вещество
  13. Кислород может быть опасен
  14. Кислородные концентраторы для медицинских учреждений
  15. Меры предосторожности
  16. Методы получения
  17. Не только для легких
  18. Некоторые виды применения кислорода
  19. Положение в периодической системе химических элементов
  20. Применение
  21. Применение кислорода
  22. Происхождение названия
  23. Свойства
  24. Соединения кислорода
  25. Способы получения кислорода
  26. Физические свойства и нахождение в природе
  27. Химические свойства
  28. Электронное строение кислорода
  29. Подводя итоги

Значение кислорода

(слайды 3-4)

Кислород – это сознание человека. Он особенно необходим мозгу. Клетки мозга разлагаются и умирают без кислорода гораздо быстрее других клеток организма.

62% массы человека – это масса всех атомов кислорода, входящих в состав тела.

Кислород входит в состав органических соединений: белков, жиров, углеводов, витаминов, ферментов, гормонов.

Высокая окислительная способность кислорода лежит в основе горения всех видов топлива.

Характеристика кислорода как химического элемента

(слайды 5-8)

  • Химический знак – О,
  • латинское название – Оxygenium,
  • Аr(O) = 16;
  • валентность – II,
  • степень окисления в соединениях: – 2;
  • содержание в земной коре – I место – более 49% ,
  • самые распространённые оксиды: оксид водорода (вода) – H2O, оксид кремния – SiO2 , оксид алюминия – Al2O3 .

Демонстрация минералов:

  • кварцSiO2 эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем; происхождение названия остается неизвестным. Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре.
  • аметистSiO2
  • горный хрусталь – SiO2
  • агат – SiO2
  • рубин – Аl2О3 – одна из разновидностей корунда
  • изумруд – Be3Al2[Si6O18] – одна из разновидностей берилла. Химический состав:SiO2 66,9%.Al2O3 19,0 %, BeO 14,1%, в виде примесей содержатся Na2O, K2O, Li2O, иногда Rb2O, Cs2O.
  • александрит – BeAl2O4 – разновидность хризоберилла «хризос» по гречески – золото. Химический состав. Al2O380,2 %. BeO 19,8 %, Всегда присутствуют примеси: FeO (3,5-6%), иногда TiO2 (до 3%) и Cr2O3 (до 0,4%), с чем связана окраска александрита. Цветалександрита изумрудно-зеленый, а при электрическом освещении – фиолетово-красный.

Характеристика кислорода как простого вещества

(слайд 9)

  • Химическая формула – О2 , Mr =32; М = 32 г / моль.
  • В составе атмосферы около 21 % кислорода, (1/5 часть).
  • Ежегодно в результате фотосинтеза в атмосферу Земли поступает 3000 млрд. тонн кислорода.
  • Основные поставщики кислорода – тропические леса и фитопланктон океана.
  • Человек в сутки вдыхает примерно 750 литров кислорода.
  • Полное прохождение атмосферного кислорода через систему биологического круговорота составляет 2000 лет!

Физические свойства кислорода

(слайд 10)

  • бесцветный газ, без вкуса, без запаха,
  • малорастворим в воде,
  • немного тяжелее воздуха, (Мвозд.= 29 г/моль)
  • tсжижения = -183°C, голубая жидкость,
  • tзамерзания= -218,8°C, синие кристаллы,

Получение в промышленности

сжижение воздуха.

Химические свойства кислорода

( слайд 16)

  • облегчает дыхание;
  • поддерживает горение;
  • повышает температуру пламени;
  • ускоряет химические реакции;

Где и как человек использует эти свойства кислорода?

  • взаимодействует с металлами (слайды 17-19)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества. Что такое оксиды?

Оксиды – бинарные соединения металлов и неметаллов с кислородом. На первом месте в формуле оксида пишут химический знак элемента, на втором – химический знак кислорода.

4Fe 3O2=2Fe2O3

2Fe O2 =2FeO

3Fe 2O2 =Fe3O4

2Mg O2 = 2MgO

Fe2O3 – оксид железа (III), FeO — оксид железа (II), (Fe2O3 и FeO) – Fe3O4 – железная окалина, MgO – оксид магния.

  • взаимодействует с неметаллами; (слайды 20-21)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества

4P 5O2 = 2 P2O5

2H2 O2 = 2H2O

  • взаимодействует со сложными веществами, (слайд 22) демонстрационный опыт: «несгораемый платок»:

C2H6O 3O2 = 2CO2 3H2O

Реакции взаимодействия простых и сложных веществ с кислородом называются реакциями окисления.

Закрепление изученного материала

(слайды 23-25)

(химический тест):

  1. Кто назвал кислород «огненным», а азот « испорченным» воздухом?
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  2. Какие вещества образует химический элемент кислород?
    А) только простые вещества, В) простые и сложные вещества, С) только сложные вещества.

  3. Как называются бинарные соединения, молекулы которых образованы атомами какого-либо химического элемента и кислорода:
    А) сульфиды, В) хлориды, С) оксиды.

  4. В 1774 году один учёный после проведённого эксперимента написал: «Но что поразило меня больше всего – это то, что свеча горела в этом воздухе удивительно блестящим пламенем…» Это был:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  5. Название «Оxygenium» предложил:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  6. Кислород в воде:
    А) хорошо растворим, В)малорастворим, С)вообще не растворяется.

  7. При вдувании кислорода в пламя температура пламени:
    А) не изменяется, В) понижается, С) повышается.

  8. Оксид железа (III) имеет формулу:
    А) Fe2O3, В) FeO, С) FeO2.

  9. В каком уравнении коэффициенты расставлены правильно:
    А) 2P O2 = P2O5; В) 2P 5O2 = P2O5, С) 4P 5O2 = 2P2O5

  10. В каком ряду все три формулы написаны правильно:
    А) P2O5, Al2O, H2O; В) MgO, Al2O3 , CO2; С) CO2, FeO2, P2O5

Проверка диктанта. (слайд 26-27)

Номер вопросаБуква ответаПравильно
Неправильно —
1С 
2В 
3С 
4В 
5А 
6В 
7С 
8А 
9С 
10В 

Итого:Оценка:

Критерии оценки:

  • «5» – 10-9 правильных ответов
  • «4» – 8-7 правильных ответов
  • «3» – 6-5 правильных ответов

В каких случаях человеку нужен концентрированный кислород

Показания следующие:

Воздух в городах часто содержит большие примеси углекислого газа, оксидов азота и серы, сажи и пыли. Все это вытесняет кислород из воздуха и оседает в легких. Разумеется, на здоровье это сказывается не лучшим образом, если учесть, что весьма малый процент людей занимается спортом и ведет активный образ жизни: из-за нехватки кислорода городской житель быстрее стареет, становится раздражительнее и хуже высыпается, появляются отеки, снижаются умственные способности – ведь именно мозг наиболее чувствителен к колебаниям химического состава внешней среды.

Особенно остро это касается жителей промышленных, засушливых (или наоборот излишне влажных) районов, работников заводов, шахт или химических производств, людей с врожденными болезнями легких и сердца, офисных сотрудников (работа в душном помещении тоже не сказывается благоприятным образом на здоровье).

Для лечения таких состояний лучше всего подойдут небольшие кислородные аппараты. По сравнению с большим и тяжелым больничным оборудованием компактные приборы имеют много преимуществ:

Аппарат любого размера в своей конструкции имеет фильтр, пропускающий воздух из окружающей среды, но задерживающий молекулы азота и создающий кислородную смесь (его концентрация составляет 95 %). Такой прибор самостоятельно получает кислород из воздуха.

Существуют, впрочем, и аппараты, заправляющиеся от баллонов со сжатым кислородом (не являются концентраторами), но это несет как свои преимущества (в масштабах больницы можно быстро обеспечить газом большое количество больных), так и очень существенные недостатки (баллоны – весьма непростая вещь в обращении, придется особо тщательно следить за противопожарной безопасностью и условиями транспортировки, хранения и использования).

Кроме того, при отсутствии снаряженных баллонов такие устройства окажутся бесполезными. Применение компактного аппарата-концентратора может стать хорошим способом поправить здоровье при недугах дыхательной и сердечно-сосудистой системы, к тому же некоторые модели позволяют в домашних условиях получить кислородный коктейль, которым можно в профилактических целях угостить детей и гостей.

Тем не менее есть состояния здоровья гораздо тяжелее, чем отеки, сонливость и снижение когнитивных функций. Такие случаи требуют более серьезного подхода, а значит, более серьезных технических средств.

Для чего нужен кислород в экстренных случаях

Повышенная концентрация кислорода ускоряет обменные процессы в организме, а в составе смеси помогает растворить легочную пену, возникающую при определенных болезнях, облегчить затрудненное дыхание. Более того, кислород может помочь в лечении определенных инфекционных заболеваний – некоторые болезнетворные микроорганизмы не выдерживают его воздействия и погибают при больших концентрациях.

Иные способы применения в медицине

Кислород применяется не только для лечения болезней и спасения жизней, но и в косметологии. В частности, помимо вышеупомянутых коктейлей, в санаториях иногда предлагают принять кислородные ванны и барокамеры, и, разумеется, прогуляться по лесу. Эффект от ванн и барокамер прост: через кожу кислород поступает в нервные клетки, стимулируя их работу и нормализуя обмен веществ, а значит, оказывая благоприятное воздействие на организм.

Более того, созданы специальные кремы и маски, улучшающие питание кожи, а значит, позволяющие клеткам эпителия дольше и лучше жить. Это сделает кожу здоровой, снизит риск возникновения злокачественных новообразований, а также придаст ей эластичность, красивый и молодой вид.

Кислородные капсулы помогают бороться с целлюлитом, а также с преждевременным старением кожных покровов. Шампуни с повышенным содержанием этого бесценного вещества способны остановить выпадение волос, сделать их мягче, придать приятный блеск и красивый цвет.

История открытия

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 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.

В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.
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 провёл 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.
Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Кислород как простое вещество

Простое вещество кислород существует в виде молекул. Молекула кислорода состоит из двух атомов химического элемента кислорода (рис. 73), поэтому химическая формула кислорода как простого вещества — O2.

Поскольку относительная атомная масса кислорода равна 16, то относительная молекулярная масса простого вещества кислорода равна:

Следовательно, молярная масса кислорода равна:

Как у всех газов, молярный объем кислорода при нормальных условиях равен:

Когда говорят о кислороде как о простом веществе, то подразумевают вещество, имеющее формулу О2. Например: «Железные изделия быстро ржавеют в атмосфере влажного кислорода», «Для горения древесины необходим кислород». В этих примерах речь идет о веществе, имеющем формулу О2.

Кислород может быть опасен

Озон, модификация кислорода, очень токсичен — он считается более ядовитым, чем сероводород. Токсичны также:• синглетный кислород (молекулы кислорода с более высокой энергией), • пероксид водорода (Н2О2), • супероксиды (активная форма кислорода), • гидроксильный радикал (активная форма кислорода).

Кислородные концентраторы для медицинских учреждений

При угрожающих жизни состояниях, как, например, черепно-мозговая травма, двусторонняя пневмония, отек легких, удушье, незаменимы аппараты, выдающие большие объемы смеси. Более мощные приборы часто выбирают для комплектации машин скорой медицинской помощи – в экстренных ситуациях необходимо быстро и своевременно дать кислород попавшему в беду человеку, что и удается сделать благодаря аппаратам с производительностью свыше пяти литров смеси в минуту.

Меры предосторожности

Гидроксид бария относится к веществам 2-го класса опасности. Разрушает органические ткани, поэтому опасен для кожи, глаз, слизистых оболочек и внутренних органов. Опасны также пыль, туман, испарения. Симптомы отравления: головная боль, одышка, тошнота, кашель, диарея, желудочные боли.

В серьезных случаях наблюдается повышение давления, нарушения сердечного ритма, сосудистая недостаточность, вялость мышц и шоковое состояние. При нарушениях техники безопасности и превышении в воздухе ПДК гидроокиси бария у людей могут наблюдаться изменения в составе крови, иногда развиваются заболевания головного мозга, ЖКТ, сердца.

Гидроокись бария средств защиты (толстые резиновые перчатки, спецкостюм, респиратор, защитные очки). Если реактив попал на кожу или в глаза, пораженные участки нужно сразу же хорошо промыть водой и обратиться к врачу.

Хранят гидроокись бария в герметичной таре (влагонепроницаемые мешки), отдельно от кислот и других сильных окислителей, воды. Помещение должно быть хорошо вентилируемым, крытым, сухим. Наилучший температурный диапазон: от 15 до 25 °С.

Перевозить вещество можно всеми видами транспорта с маркировкой «Опасно».

Методы получения

О2 получают несколькими способами:
• В результате химических реакций, например, из бертолетовой соли, перманганата калия, дихромата калия, оксида бария. Этот способ обычно используется для нужд лабораторий.
• Электролитическим разложением воды на Н и О2. Обычно главная цель этого процесса —получение водорода. Кислород извлекают как побочный продукт.
Сосуд Дьюара2. Воздух сжимают и охлаждают до жидкого состояния, потом его многократно подвергают ректификационной перегонке, используя разность в температурах кипения азота и кислорода. Таким способом получают кислород разной степени чистоты, вплоть до концентрации 99,9%.
• Выделение кислорода из воздуха мембранным методом. Воздух под высоким давлением пропускают через специальные фторопластовые, стеклянные или иные мембраны, способные пропускать только молекулы кислорода.

Реагент в форме газа хранят и перевозят в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет. На баллоне размещается надпись крупными буквами черного цвета «Кислород». Жидкий О2 хранят в сосудах Дьюара или в специально приспособленных цистернах.

Активное применение кислорода началось только после того, как был освоен промышленный способ его получения из воздуха.

Не только для легких

Недостаток кислорода не лучшим образом сказывается и на функционировании сердечно-сосудистой системы. Так как ткани не получают должного количества необходимого им газа, значительно возрастает нагрузка на сердце. Оно начинает усиленно перекачивать бедную кислородом кровь по организму, чтобы «взять не качеством, так хотя бы количеством».

Если рассматривать хронические случаи, а не экстренные, то это чревато тем, что сердце будет работать напряженнее, быстрее и сильнее. Ничего хорошего в этом нет – оно и так трудится без устали, зачем же нагружать его сверх меры? Такое развитие событий приведет к постоянному повышению артериального давления и частоты сердечных сокращений, а также к головным болям.

Человеку с уже имеющимися недугами со стороны сердечно-сосудистой системы врачи неспроста рекомендуют почаще гулять и проводить больше времени на свежем воздухе – как раз чтобы снизить нагрузку на перенапрягающееся сердце. Поэтому домашний кислородный аппарат станет очень полезным подспорьем для каждого городского жителя, а люди с сердечно-сосудистыми и дыхательными заболеваниями при регулярном использовании аппарата в соответствии с рекомендациями специалиста, несомненно, заметят в своем самочувствии изменения в лучшую сторону.

Падение концентрации кислорода в крови негативно влияет также на органы выделительной и половой системы. Люди, страдающие от кислородного голодания, чаще обращаются в больницы по поводу почечных отеков, а также из-за замедленного обмена веществ становятся более склонными к излишней полноте и сонливости.

Помимо этого пострадает еще, например, мышечная активность – мускулы будут быстрее уставать и болеть, так как из-за недостатка кислорода мышцы начнут выделять молочную кислоту, организм станет испытывать недостаток сил после небольшой физической нагрузки.

Подъем по лестнице выше пятого этажа будет даваться не так-то просто. Неизбежно скажется недостаток кислорода и на гормональной системе, а в особенности – на деятельности поджелудочной (а значит, повышается риск развития сахарного диабета) и щитовидной железы.

Можно совершенно точно сказать, что пониженный уровень кислорода скажется на всем организме не самым лучшим образом. Какие-то органы и системы пострадают первыми и напрямую, а какие-то будут затронуты вторично и не сразу.

Некоторые виды применения кислорода

• В черной и цветной металлургии используется для более полного сжигания топлива и для его экономии, а также в сварке, резке, обработке металлов.
• В ракетной области жидкий кислород, часто в смеси с жидким озоном — окислитель и компонент ракетного топлива.
• Для синтеза различных органических и неорганических веществ, например, пероксидов металлов, серной, азотной кислоты и других кислот, метанола и других спиртов, альдегидов, смазочных масел, аммиака, аммиачных удобрений, искусственного топлива.
• В медицине — как компонент воздушных смесей для наркоза. Для лечения болезней, связанных с нарушением дыхания, декомпрессионной болезни, гипоксии, бронхиальной астмы, патологий ЖКТ и др. Подкожные инъекции кислородом применяются при лечении таких тяжелых заболеваний, как гангрена, трофические язвы, слоновость.
• В пищепроме — как газ для упаковки, газ для создания давления в аэрозольных баллончиках. Обогащение воды кислородом
• В сельском хозяйстве — обогащение воды в рыбоводстве; кислородные коктейли для животных; в теплицах.
• Во взрывных работах.
• Как хладагент.
• Озон применяется для обеззараживания воды, очистки сточных вод, отбеливания тканей.
• Радиоактивный изотоп О-15 используется для медицинских обследований.

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы  (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Применение

• В химпроме как сырье для производства солей бария, Едкий барит
• Для очистки пищевых масел и жиров от сульфатов, для выделения белого сахара из мелассы (густой сиропообразной темной жидкости при производстве тростникового сахара).
• В нефтедобыче для приготовления и очистки буровых растворов.
• В лабораторной практике для титрования органических кислот; как индикатор сульфат-ионов SO42−, карбонат-ионов CO32−, диоксида углерода.
• Для производства смазок, добавок к техническим маслам.
• Для очистки промышленных растворов от сульфат-ионов.
• В цветной металлургии.

Применение кислорода

Кислород очень широко применяется в народном хозяйстве. На рисунке 75 приведены основные области применения кислорода. Главными потребителями кислорода являются металлургическая промышленность (выплавка стали), космическая техника (окислитель ракетного топлива), процессы обработки металлов (сварка и резка металлов).

Краткие выводы урока:

  1. Химический элемент кислород образует два простых вещества — кислород О2 и озон О3.
  2. Когда говорят о кислороде как о химическом элементе, подразумевают атомы кислорода О.
  3. Когда говорят о кислороде как о простом веществе, подразумевают вещество, состоящее из молекул и имеющее формулу О2.

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» (фр. oxygène), предложенного А.

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

Свойства

Едкий барит представляет собой твердое белое Гидроксид бариящелочи, вызывает химические ожоги.

Концентрированный раствор гидроксида в воде называют баритовой водой. Раствор в химических реакциях проявляет сильные оснóвные свойства. Реагирует с кислотами и оксидами, образуя соли. Поглощает из воздуха СО2. Это свойство используют в аналитической химии при индикации диоксида углерода.

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород 2, 1, 0, -1 и -2.

Соединения кислорода:

Степень окисленияТипичные соединения
2Фторид кислорода OF2
1Пероксофторид кислорода O2F2
-1Пероксид водорода H2O2

Пероксид натрия Na2Oи др.

-2Вода H2O

Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др.

Кислородсодержащие кислоты

Соли кислородсодержащих кислот

Кислородсодержащие органические вещества

Основания и амфотерные гидроксиды

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

  • Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

2KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора  MnO2:

2KClO3 → 2KCl 3O2

Разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV):

2H2O2 →  2H2O O2

2HgO → 2Hg O2

2KNO3 → 2KNO2 O2

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183оС.

Озон О3 — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре —  около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %. 

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Химические свойства

При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

1. Кислород проявляет свойства окислителя(с большинством химических элементов) и свойства восстановителя(только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

O2   2F2  →  2OF2

С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

1.2. Кислород реагирует с серой и кремниемс образованием оксидов:

S O2 → SO2

  Si O2 → SiO2

1.3.Фосфоргорит в кислороде с образованием оксидов:

При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

4P      3O2  →   2P2O3

Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

4P      5O2  →   2P2O5

1.4.С азотомкислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):

    N2  O2→  2NO

1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием  и алюминием кислород  также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

2Ca       O2 → 2CaO

Однако при горении натрияв кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

    2Na O2→  Na2O2

А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

    K O2→  KO2

Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

Цинк окисляется до оксида цинка (II):

2Zn O2→  2ZnO

Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

2Fe O2→  2FeO

4Fe 3O2→  2Fe2O3

3Fe 2O2→  Fe3O4

1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит, образуя оксид углерода (IV):

C     O2  →  CO2

 при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C     O2  →  2CO

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:

4FeS 7O2→  2Fe2O3 4SO2

Al4C3 6O2→  2Al2O3 3CO2

Ca3P2 4O2→  3CaO P2O5

2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

  • летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом также образуются оксиды: 

2H2S 3O2→  2H2O 2SO2

Аммиакгорит с образованием простого вещества, азота:

4NH3 3O2→  2N2 6H2O

Аммиакокисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

4NH3 5O2→  4NO 6H2O

  • прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):

CS2 3O2→  CO2 2SO2

  • некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):

2CO O2→  2CO2

2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):

4Fe(OH)2 O2 2H2O → 4Fe(OH)3

Кислород окисляет азотистую кислоту:

2HNO2 O2 → 2HNO3

2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

CH4 2O2→  CO2 2H2O

2CH4 3O2→  2CO 4H2O

CH4 O2→  C  2H2O

Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

2CH2=CH2 O2 → 2CH3-CH=O

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация  кислорода в основном состоянии:

😯 1s22s22p4     1s Кислород: опасность, получение, сферы применения  2s Кислород: опасность, получение, сферы применения  2s Кислород: опасность, получение, сферы применения 2p Кислород: опасность, получение, сферы применения

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Подводя итоги

Суммируя все вышесказанное, можно сказать, что кислород необходим в реанимационных автомобилях скорой медицинской помощи (или для некоторых других экстренных служб, в обязанности которых входит оказание первой медицинской помощи пострадавшим), в родильных домах, стационарах, санаториях, профилакториях, а сами методики профилактики и лечения оксигенотерапией применяются не только в экстренных ситуациях, но и в более спокойной обстановке, например дома.

Портативные домашние кислородные концентраторы могут быть использованы для лечения, профилактики и снятия симптомов легочной гипертензии, сахарного диабета, эмфиземы легких. Отнюдь не лишней кислородная терапия была бы для курильщиков, работников вредных производств – для предупреждения развития легочных и сердечно-сосудистых заболеваний.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий