Цикл презентаций «Знакомый и незнакомый кислород». 1. «Элемент Земли — Кислород». 2. «Создание журнала неорганической химии, его английской версии «Russian journal of inorganic Chemistry и написание статьи «Знакомый и незнакомый кислород»

“а какой он?” (физические свойства кислорода)

Исследователи этой группы рассказывают о
физических свойствах кислорода (слайд 11).

Конечно вы его не видите. Ведь кислород – это
бесцветный газ, который не имеет запаха и вкуса.
Кроме того, кислород плохо растворяется в воде:
при 0?С в 100 объёмах воды растворяется 5 объёмов
кислорода, а при 20?С в 1 литре воды растворяется 31
мл кислорода.

Он немного тяжелее воздуха. Его
плотность при нормальных условиях равна 1,43г/л. А
если условия изменить, то кислород может
превратиться в бледно-синюю жидкость и даже
стать твёрдыми синими кристаллами. Но твердый
кислород крайне неустойчив, поэтому он не нашел
никакого практического применения.

А вот жидкий кислород обладает парамагнитными
свойствами, он может втягиваться в магнитное
поле.

Корреспонденты: Не могли бы вы
рассказать о парамагнитных свойствах кислорода
подробнее?

Исследователи: Мы покажем вам видео.
Смотрим! (слайд 12).

(учащиеся в тетрадях делают краткие записи).

Корреспондент 1: Интересно получается!
Газ невидимый, без запаха и цвета, в воде плохо
растворяется. А как же его получают? Какие методы
используют?

“мы сами получим кислород” (способы и методы
получения) (слайд 13)

Исследователи: Вся масса свободного
кислорода Земли возникла и сохраняется
благодаря жизнедеятельности зеленых растений
суши и Мирового океана, выделяющих кислород в
процессе фотосинтеза. За счёт фотосинтеза
кислород появляется в атмосфере.

Если кислород
составляет 47% литосферы, то логично предположить,
что можно использовать различные вещества,
находящиеся в земной коре, чтобы его получить.
Например, различные селитры – натриевая,
калиевая. Можно использовать другие вещества,
которые легко разлагаются при нагревании,
например, перекись водорода, перманганат калия (слайд
14).

Корреспондент 2: А много ли так можно
получить кислорода?

Исследователи: Из легко разлагающихся
веществ кислорода получается немного. В
промышленности источниками кислорода являются
воздух и вода.

Корреспонденты: Да, конечно, вы же
говорили, что гидросфера содержит кислорода 85,82%
по массе и в воздухе его 23,15%.

Исследователи: Предлагаем вам
посмотреть, как мы сейчас сами получим кислород.

Первый исследователь проделывает опыт
разложения перекиси водорода при нагревании;
второй — объясняет данный опыт; третий — пишет
уравнение реакции на доске, а учащиеся в
тетрадях. Для получения кислорода в лаборатории
используют два метода: вытеснения воды и
вытеснения воздуха.

Энергетически проще всего получить кислород из
воздуха, поскольку воздух – не соединение, и
разделить воздух не так уж трудно. Температуры
кипения азота и кислорода отличаются (при
атмосферном давлении) на 12,8°C., следовательно,
жидкий воздух можно разделить на компоненты в
ректификационных колоннах так же, как делят,
например, нефть.

Но чтобы превратить воздух в жидкость, его
нужно охладить до минус 196°C. Можно сказать, что
проблема получения кислорода – это проблема
получения холода.

Чтобы получать холод с помощью обыкновенного
воздуха, последний нужно сжать, а затем дать ему
расшириться и при этом заставить его производить
механическую работу. Тогда в соответствии с
законами физики воздух обязан охлаждаться.
Машины, в которых это происходит, называют
детандерами.

Современные установки для
разделения воздуха, в которых холод получают с
помощью турбодетандеров, дают промышленности,
прежде всего металлургии и химии, сотни тысяч
кубометров газообразного кислорода. Они
работают не только у нас, но и во всем мире (слайд
16).

Корреспондент 1. О, это очень
интересно. Спасибо!

Корреспондент 2. Да, мы много
узнали о кислороде. Совершенно необычное
вещество этот кислород. Скажите, для чего здесь
лучинка, свечка, красивая серебристая лента и ещё
много всего непонятного?

“о кислороде одной строкой” (интересный
кислород)

• Вся зелень планеты за один только год образует
  приблизительно 3 триллиона тонн кислорода.
• В год одно дерево может вырабатывать до 125 кг.
  кислорода.
• Содержание кислорода в атмосфере составляет в
  городах-мегаполисах 18%.
• Несколько миллионов лет назад концентрация
  была почти в 2 раза выше – 37 — 40%.
• Количество кислорода в воздухе ниже 8% считается
  угрозой для жизни.
• Рыбам не требуется большого количества
  кислорода.
• А вот карпу нужна кислородная концентрация
  минимум 4 мг/л.
• Кислород поступает в органы через кровеносную
  систему.
• Основной переносчик кислорода в организме –
  гемоглобин, который находится в эритроцитах.
• А вот роговицы глаз получают кислород
  непосредственно из воздуха.
• Северное сияние можно наблюдать благодаря
  кислороду.
• В небольших количествах кислород можно
  получить из оксидов золота Au₂O₃ и Au₂O.

Корреспонденты. Да действительно,
вездесущий и всемогущий кислород везде и всюду!
Теперь мы действительно узнали о кислороде всё!

Исследователи.Нет, уважаемые
корреспонденты, вы ещё не всё узнали. Кислород
нам открывает новые неизвестные страницы о себе.

“он везде и всюду” (кислород в природе)

Исследователи данной группы рассказывают о
нахождении кислорода в природе (слайд 10).

“он дружит со всеми” (химические свойства
кислорода)

Исследователи.

Кислород активный очень, компанию любит,
с простыми и сложными веществами дружит,
своим присутствием радует всех,
хотите на это посмотреть?

Корреспонденты: Конечно хотим!
Покажите, пожалуйста, интересные опыты и
расскажите о дружбе кислорода с другими
веществами.

Исследователи данной группы рассказывают о
химических свойствах кислорода и демонстрируют
опыты. (Можно показать видео опыты слайды 17, 18, 19,
20).

• Опыт 1: Горение магния: 2Mg O₂ = 2MgO (в
  вытяжном шкафу)
• Опыт 2: Горение угля: С О₂— > СО₂
• Опыт 3: Горение свечи: парафин О₂
  —> СО₂ Н₂О (парафин имеет формулу С₁₈Н₃₈)

(исследователь на доске, а учащиеся в тетрадях
пишут уравнения реакций).

Корреспонденты. Уважаемые
исследователи, знаете ли вы, почему горит вечный
огонь?

Исследователи.Потому что
происходит горение метана в кислороде. Метан –
это сложное вещество. При горении сложных
веществ всегда образуются оксиды тех элементов,
из которых состоит сложное вещество.

СН₄ 2О₂ = СО₂ 2Н₂О

Исследователи. Реакции с участием
кислорода называют реакциями горения. Они всегда
сопровождаются выделением теплоты. Однако в
природе происходит ещё один процесс, в котором
тоже участвует кислород. Его называют медленное
окисление.

Процессы медленного окисления мы
наблюдаем при дыхании аэробных существ, т. е.
дышащих кислородом организмов, при окислении
органических удобрений (торф, навоз), это
процессы гниения, а также прогоркание сливочного
масла, ржавление чугуна, стали. Они также
сопровождаются выделением теплоты.

Корреспондент 1. Однако о кислороде
можно сказать – “кислород всемогущий”.

Исследователи. Да именно так! Ведь
кислород поддерживает и горение, и дыхание!

Корреспондент 2.Я уже так много
узнал о кислороде, что у меня в голове сложилась о
нём фраза: “Кислород — это вещество, вокруг
которого вращается земная химия”, которая
станет эпиграфом к нашей статье.

Исследователи. Совершенно верно!

Кислород везде и всюду.
Он нужен всем, всем, всем.
Без него нет жизни, это знают все! (слайд 21)
“Кислород нужен всем” (применение кислорода)

Исследователи данной группы рассказывают о
применении кислорода (слайд 22).

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

Кислород используют:

• в металлургии
• для производства стали конвертерным способом.
• во многих металлургических агрегатах для более
  эффективного сжигания топлива вместо
• воздуха в горелках используют
  кислородно-воздушную смесь. Обогащение воздуха
  кислородом делает эффективнее, быстрее,
  экономичнее многие технологические процессы,
  основа которых – процесс окисления. Эти процессы
  являются основой тепловой энергетики.
• превращение чугуна в сталь тоже невозможно без
  кислорода. Именно кислород “изымает”
• из чугуна избыток углерода. Одновременно
  улучшается и качество стали.
• нужен кислород и в цветной металлургии.
• кислород в баллонах широко используется для
  газопламенной резки и сварки металлов

Кстати, ацетилен все в больших масштабах
получают именно с помощью кислорода, в процессах
термоокислительного крекинга:

6СН₄ 4O₂ = С₂Н₂ 8Н₂
ЗСО СO₂ ЗН₂O.

• как ракетное топливо
• в качестве окислителя для ракетного топлива
  применяется жидкий кислород, а также другие
  богатые кислородом соединения.

Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один
из самых мощных окислителей ракетного топлива.
При сжигании водорода в токе кислорода
образуется весьма обыкновенное вещество – Н2O.
Конечно, ради получения этого вещества не
следовало бы заниматься сжиганием водорода
(который, кстати, часто именно из воды получают).

Почти семьдесят больших калорий на один моль
воды! Так можно получить не только, “море воды”,
но и “море энергии”. Для этого и получают воду в
реактивных двигателях, работающих на водороде и
кислороде.

• в химической промышленности
• как реактив-окислитель в многочисленных
  синтезах, например, – окисления углеводородов
• в кислородсодержащие соединения, окисления
  аммиака в оксиды азота в производстве азотной
  кислоты. Кислород нужен для производства многих
  других веществ, для газификации углей, нефти,
  мазута…

Любое пористое горючее вещество, например,
опилки, будучи пропитанными голубоватой
холодной жидкостью — жидким кислородом,
становится взрывчатым веществом. Такие вещества
называются оксиликвитами и в случае
необходимости могут заменить динамит при
разработке рудных месторождений.

в медицине

• кислород используется для обогащения
  дыхательных газовых смесей при нарушении
  дыхания.
• для лечения астмы.
• декомпрессионной болезни.
• профилактики гипоксии в виде кислородных
  коктейлей, кислородных подушек.
• подкожное введение кислорода является
  эффективным средством лечения таких тяжелых
  заболеваний, как гангрена, тромбофлебит,
  слоновость, трофические язвы.

в пищевой промышленности

• кислород зарегистрирован в качестве пищевой
  добавки E948.
• как пропеллент.
• упаковочный газ.

в сельском хозяйстве

• для прибавки в весе у животных.
• для обогащения кислородом водной среды в
  рыбоводстве.

Ежегодное мировое производство (и потребление)
кислорода измеряется миллионами тонн. Не считая
кислорода, которым мы дышим.

Корреспонденты. Очень важная и нужная
информация!

Корреспонденты подходят к столу “Источник
знаний”.

Корреспонденты: О, смотрите! Какая
интересная брошюра – “О кислороде одной
строкой”! Что это? (слайд 23).

Исследователи. Это интересные факты о
кислороде. Почитайте!

“чего мы ещё не знаем о кислороде?”
(неизвестный кислород)

Исследователи.Мы исследуем
кислород с совершенно неизвестной стороны. В
старых научных журналах, а также на просторах
Интернета мы нашли интересные сведения о
кислороде и хотим, чтобы об этом узнали все (слайд
24).

Исследователи сообщают интересные
сведения о кислороде:

• Кислородные инъекции в почву.
• И всё же на Марсе есть кислород.
• Всё дело в кислороде.
• Самая богатая.
• Кислород был во Вселенной с момента её
  появления.
• Кислород появился 2,5 млрд лет назад.
• Кислород появился благодаря мхам.
• Кислород в атмосфере Земли появился на 800 млн
  лет раньше, чем считалось ранее.
• Жидкий кислород в недрах Земли.
• Добавьте чуть-чуть кислорода.

Корреспонденты. Что ж, статья
получится очень интересной. Мы идём в редакцию,
писать и публиковать эту статью.

Учитель: Наша химическая лаборатория
превращается в редакцию журнала “Журнала
неорганической химии”, его английской версии
“Russian journal of inorganic Chemistry”.

В редакции кипит работа: работают
корреспонденты, редакторы, корректоры, художники
– оформители. В работе принимает участие главный
редактор (учитель).

Подготовленный материал помещается на
страницы журнала (большая раскладка из картона).

Можно сделать электронную версию журнала,
используя программу создания документов Microsoft
Publisher, программу создания электронного журнала
FlippigBook Publisher Professional.

Главный редактор (учитель). Я выношу
всем исследователям, учёным, сотрудникам
редакции большую благодарность (все
оцениваются).

Предлагаю вам домашнее задание: найдите
интересные сведения о кислороде, чтобы пополнить
страницу “Чего мы не знаем о кислороде”.

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.

В год одно дерево может вырабатывать до 125 кг. кислорода.

Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить свежим воздухом 2-х человек.

Если наша планета лишится кислорода хотя бы на несколько секунд, то произойдет множество страшных явлений:

• дневное небо сразу потемнеет;
• земная кора начнет лопаться;
• вода превратится в пар (водород попросту станет газообразным);
• бетонные сооружения превратятся в руины.

А все потому, что кислород — важная составляющая всего перечисленного.

А вот если концентрация кислорода в воздухе увеличится в разы, то все аэробные организмы, в том числе и человек, погибнут от гипервентиляции, деревья продолжат гореть, даже если будет дождь.

По мнению ученых, повышенное содержание кислорода в атмосфере способствовало в свое время (300 миллионов лет назад) увеличению в размерах земноводных и насекомых

Валентность

В природе этот газ чаще всего встречается в двухвалентной молекуле O2 и трехвалентной молекуле O3 (озон). Синглетный кислород встречается в верхних слоях атмосферы, однако его атомы быстро формируют химические связи с другими элементами.

Горение

Процесс возгорания и горения невозможен без кислорода, однако этот газ не горит сам по себе.

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.»).

Кислород получил признание в медицине и косметологии.

С ним оказывают помощь больным сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипоксией различного происхождения, бронхиальной астмой, при шоке и удушье. Также для укрепления иммунной системы и профилактики многих недугов могут применяться кислородные коктейли.

Косметическая направленность этого вещества заключается в омолаживающем эффекте, улучшении состояния кожи, повышении ее эластичности и тонуса. Достигается результат разными способами, к примеру, с использованием кремов, масок, обогащенных кислородом, мезотерапией на основе того же элемента.

Другие интересные факты о кислороде можно найти на просторах сети Интернет.

Магнетизм

Кислород является парамагнетиком, то есть он отвечает на воздействие магнитного поля (притягивается магнитом только при наличии сильного магнитного поля), обладает положительной магнитной восприимчивостью, однако очень слабой.

Молекулярная масса

До 1961 года масса атома кислорода являлась стандартом для атомной массы других элементов. После того как наука расширила свое понимание изотопов, в качестве стандарта атомной массы на место кислорода встал углерод.

Официально первооткрывателем кислорода считается британский естествоиспытатель джозев пристли, который летом 1774 г. провел эксперимент, разложив оксид ртути.

Но тремя годами ранее шведскому ученому К. Шееле удалось выделить кислород путем разложения оксида азота. О своей научной находке он всецело поведал свету, изложив всю информацию в книге. Однако бумажное издание было выпущено слишком поздно — лишь в 1777 г., и Шееле не был присвоен статус первенства открытия.

Также велика заслуга в исследовании кислорода и таких деятелей, как Пьера Байена, назвавшего элемент «упругим флюидом» и определившего некоторые его свойства, и А. Лавуазье, который пояснил функцию кислорода в процессе горения и дыхания.

Первые упоминания об этом уникальном веществе встречаются еще в рукописях 8-го века китайского алхимика мао хоа.

Также установлен факт, что в свое время Л. да Винчи изучал химию кислорода, не подозревая тогда, что он является элементом.

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.

Почти в 2/3 тела человека располагается кислород.

Он «подается» в органы через кровеносную систему. Однако роговицы глаз — та единственная часть, которая получает элемент непосредственно из воздуха.

Привычное для всех слово «кислород» имеет довольно любопытное происхождение.

Дело в том, что данное слово является заимствованным из французской терминологии, а точнее берет свое начало от первичного (ошибочного) представления о том, что кислород находится во всех кислотах. В связи с этим выдающийся химик Франции А. Л. Лавуазье предложил термин «оксиген» (на франц. oxygene), который, в свою очередь, происходит от древнегреческого слова «oxygenium» и означает «рождающий кислоту» (oxys — кислый, genos -рождение). В русском языке элемент первоначально именовался «кислотвором», позднее образовалось и «прижилось» слово «кислород».

Применение

Тех­нич. К. ис­поль­зу­ют как окис­ли­тель в ме­тал­лур­гии (см., напр., Ки­сло­род­но-кон­вер­тер­ный про­цесс), при га­зопла­мен­ной об­ра­бот­ке ме­тал­лов (см., напр., Ки­сло­род­ная рез­ка), в хи­мич. пром-сти при по­лу­че­нии ис­кусств. жид­ко­го то­п­ли­ва, сма­зоч­ных ма­сел, азот­ной и сер­ной ки­слот, ме­та­но­ла, ам­миа­ка и ам­ми­ач­ных удоб­ре­ний, пе­рок­си­дов ме­тал­лов и др. Чис­тый К. ис­поль­зу­ют в ки­сло­род­но-ды­ха­тель­ных ап­па­ра­тах на кос­мич. ко­раб­лях, под­вод­ных лод­ках, при подъ­ё­ме на боль­шие вы­со­ты, про­ве­де­нии под­вод­ных ра­бот, в ле­чеб­ных це­лях в ме­ди­ци­не (см. в ст. Ок­си­ге­но­те­ра­пия). Жид­кий К. при­ме­ня­ют как окис­ли­тель ра­кет­ных то­п­лив, при взрыв­ных ра­бо­тах. Вод­ные эмуль­сии рас­тво­ров га­зо­об­раз­но­го К. в не­ко­то­рых фто­рор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях пред­ло­же­но ис­поль­зо­вать в ка­че­ст­ве ис­кусств. кро­ве­за­ме­ни­те­лей (напр., пер­фто­ран).

Проводимость

Кислород — неметаллический элемент. У него низкая термальная и электрическая проводимость, однако высокая ионизация. Этот газ в чистом виде плохо проводит электричество, однако очень быстро формирует химические связи с другими элементами.

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.

Рыбам не требуется большого количества кислорода.

Но мало кто знает, что и среди них есть привереды, например, карп. Ему нужна кислородная концентрация минимум 4 мг/л. Карась же, наоборот, считается наименее придирчивым, поэтому он хорошо приживается даже в заросших и заиленных водоемах.

Сведения о неизвестном кислороде (примеры)

“Кислородные инъекции в почву”

Из подземных газопроводов постоянно
просачивается газ. И хотя утечка невелика, газ
может постепенно накапливаться в почве, вызывая
медленную гибель деревьев и кустарников,
высаженных на улицах.

В Роттердаме, как сообщает журнал “Science Journal”
(1970 № 12), с гибелью зелени борются так. Обычным
компрессором нагнетают сжатый воздух в почву
вокруг дерева. Воздух оттесняет газ, который там
накопился, от корней, а также препятствует
накоплению новых порций его. Чтобы гибнущие
деревья ожили, достаточно несколько таких
порций.

“Химия и жизнь” 1971 № 8, стр. 52.

“И всё же на Марсе есть кислород”

Хотя, конечно, его там очень мало. Речь идёт не о
связанном кислороде, а о молекулярном, том самом,
формула которого О2.

Его обнаружил на Марсе Э. Барнер из Техасского
университета по характерной спектральной линии.
Учёный предположил, что источниками
молекулярного кислорода могут быть угарный газ и
пары воды.

“Химия и жизнь” 1973 № 7 стр. 75.

“Всё дело в кислороде”

В подводных зарослях обычно проживает
множество мелких морских рачков и моллюсков.
Объясняли это по – разному: по мнению одних
биологов, животные в “водорослевых джунглях”
ищут спасения от хищников, по мнению других,
причина такого “симбиоза” скрыта в листьях
растений, которые днем выделяют кислород.

Недавно это решили проверить экспериментально
в подводной лаборатории у Виргинских островов.
Там, сменяя друг друга через несколько недель,
работали акванавты – биологи. На дне моря они
соорудили собственные “джунгли” — площадку,
покрытую искусственной травой и другой
имитацией обычной в этих местах подводной
растительности.

В искусственных “джунглях”
ракообразные и моллюски не появлялись…. Правда,
рыбья молодь поспешно заселила район
“новостройки”, по – видимому, не отличая её от
морской травы. Но моллюски и ракообразные
оказались разборчивее: им, кроме укрытия, нужен
кислород.

“Химия и жизнь” 1971 № 5 стр. 69.

“Самая богатая”

Из всех известных науке соединений, перекись
водорода — самое богатое кислородом. На долю
кислорода приходится почти 95 % её веса. Для науки
и практики очень важно, что при разложении Н2О2
первоначально выделяется атомарный кислород,
который обладает значительно большей химической
активностью, чем окружающий нас кислород
воздуха. Подсчитано, что 2 кг перекиси водорода
достаточно, чтобы обеспечить суточную норму воды
и кислорода одному космонавту.

“Химия и жизнь” 1972 № 1 стр. 48.

“Кислород был во Вселенной с момента ее
появления”

Ученые-физики из Японии сообщили, что им
удалось выяснить, что кислород был во Вселенной
почти с момента ее появления: к такому выводу они
пришли, наблюдая за одной из древнейших галактик.

“Эта галактика содержит в себе примерно
десятую долю кислорода, который содержится в
нашем Солнце” — заявил один из ученых Наоки
Йосида.

Он вместе с коллегами наблюдал за галактиками,
которые существовали в один из первых периодов
жизни Вселенной.

Отметим, что это весьма далекие галактики, а
наблюдать за ними можно только с помощью
мощнейших телескопов.

Так и была найдена галактика SXDF-NB1006-2, в которой
относительно немного кислорода, но его
присутствие говорит о том, что достаточное
количество атомов этого элемента успело
сформироваться в результате взрывов первых
сверхновых и в ходе термоядерных реакций в
недрах звезд.

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).

Па­ра­маг­не­тизм мо­ле­кул О₂ объ­яс­ня­ет­ся 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.

Северное сияние

Молекулы кислорода, находящиеся в движении, в ответе за яркие красные, желтые и зеленые цвета полярного сияния.

Твердая и жидкая форма

В твердой и жидкой форме кислород отличается голубоватым цветом. Под влиянием пониженных температур и повышенного давления голубые кристаллы кислорода меняют цвет на оранжевый, красный, черный и серый.

Тело человека

Практически две трети массы человека составляет кислород. Это делает его самым изобильным элементом в организме. Большая часть кислорода в нашем организме является частью молекулы воды. Несмотря на то что молекул водорода в нашем теле почти в два раза больше, они значительно легче. Однако по массе во Вселенной водород значительно превышает кислород.

Урок 1. элемент земли – кислород

Презентация 1

На земле и под землею
нужен кислород.
Фазиль Искандер (слайд 3)

Цель урока: Сформировать целостное
представление учащихся о кислороде.

Задачи урока:

• “Необходимо вспомнить всё кислороде:
  • какие свойства присущи ему,
  • кто и когда его получил, а также
  • как можно его получить сейчас,
  • почему он нужен всем,
  • и какова его роль для нас”.
• Научить школьников устанавливать соответствие
  между свойствами кислорода и областями его
  применения и выявлять различие между кислородом
  – элементом и кислородом – простым веществом.
• Формировать и развивать и экологическое
  мышление, умение применять его в жизни.

(слайд 4).

Тип урока. Обобщение и систематизация
знаний.

Вид урока.Урок-конференция.

Средства обучения:

Урок 2. создание “журнала неорганической
химии”, его английской версии “russian journal of inorganic
chemistry” и написание статьи “знакомый и
незнакомый кислород”

См. Презентацию 2 на английском
языке

См. перевод урока 2 на английский
язык

Известный и неизвестный кислород (на английском
языке)

Если вода – это жизнь,
то кислород – дыхание жизни!
Денисова О. И. (слайд 2)

Цель урока: Сформировать целостное
представление учащихся о кислороде.

Задачи урока:

• Углубить знания учащихся о свойствах кислорода,
  областях его применения, способах получения.
  Закрепить умения учащихся устанавливать
  соответствие между свойствами и применением
  кислорода.
• Развивать познавательный интерес к предмету, а
  также развивать логическое мышление,
  монологическую и диалогическую речь. Развивать
  умения выражать свои мысли, а также поддерживать
  и вести беседу на английском языке. Развивать
  умение обобщать и систематизировать материал.
• Воспитывать творческие способности, а также
  эстетический взгляд на окружающий мир.
  Продолжать формирование экологического
  мышления и применения его в жизни (слайд 3).

Тип урока. Обобщение и
систематизация знаний.

Вид урока. Урок творчества на
английском языке (45′).

Подготовка к уроку: К данному уроку
учащиеся начинают готовиться примерно за месяц
до его проведения: читают дополнительную
литературу, делают домашние заготовки; сами
распределяют роли, а именно: выбирают учёных,
исследователей, художников – оформителей,
корректоров, распределяются в группы.

Средства обучения:

Чистый газ

Чистый кислород без примесей не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Однако чистый кислород редко существует в природе без примесей.