Кислород – характеристика элемента, распространённость в природе, физические и химические свойства, получение
Кислород О имеет атомный номер 8, расположен в главной подгруппе (подгруппе а) VI группе, во втором периоде. В атомах кислорода валентные электроны размещаются на 2-м энергетическом уровне, имеющем только s— и p-орбитали. Это исключает возможность перехода атомов О в возбуждённое состояние, поэтому кислород во всех соединениях проявляет постоянную валентность, равную II. Имея высокую электроотрицательность, атомы кислорода всегда в соединениях заряжены отрицательно (с.о. = -2 или -1). Исключение – фториды OF2 и O2F2.
Для кислорода известны степени окисления -2, -1, +1, +2
Общая характеристика элемента
Кислород – самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится чуть меньше половины, 49 % от общей массы земной коры. Природный кислород состоит из 3 стабильных изотопов 16 О, 17 О и 18 О (преобладает 16 О). Кислород входит в состав атмосферы (20,9 % по объему, 23,2 по массе), в состав воды и более 1400 минералов: кремнезема, силикатов и алюмосиликатов, мраморов, базальтов, гематита и других минералов и горных пород. Кислород составляет 50-85% массы тканей растений и животных, т.к содержится в белках, жирах и углеводах, из которых состоят живые организмы. Общеизвестна роль кислорода для дыхания, для процессов окисления.
Кислород сравнительно мало растворим в воде – 5 объемов в 100 объемах воды. Однако, если бы весь растворенный в воде кислород перешел в атмосферу, то он занял бы огромный объем – 10 млн км 3 ( н.у). Это равно примерно 1% всего кислорода в атмосфере. Образование на земле кислородной атмосферы обусловлено процессами фотосинтеза.
Открыт шведом К. Шееле ( 1771 – 1772 г.г) и англичанином Дж. Пристли ( 1774г.). Первый использовал нагревание селитры, второй – оксида ртути (+2). Название дал А.Лавуазье («оксигениум» — «рождающий кислоты»).
В свободном виде существует в двух аллотропных модификациях – «обыкновенного» кислорода О2 и озона О3.
Строение молекулы озона
3О2 = 2О3 – 285 кДж
Озон в стратосфере образует тонкий слой, который поглощает большую часть биологически вредного ультрафиолетового излучения.
При хранении озон самопроизвольно превращается в кислород. Химически кислород О2 менее активен, чем озон. Электроотрицательность кислорода 3,5.
Физические свойства кислорода
O2 – газ без цвета, запаха и вкуса, т.пл. –218,7 °С, т.кип. –182,96 °С, парамагнитен.
Жидкий O2 голубого, твердый – синего цвета. O2 растворим в воде (лучше, чем азот и водород).
Получение кислорода
1. Промышленный способ — перегонка жидкого воздуха и электролиз воды:
2Н2О → 2Н2 + О2
2. В лаборатории кислород получают:
1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na2SO4 и др.)
2. Термическим разложением перманганата калия KMnO4:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑,
Бертолетовой соли KClO3:
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ (катализатор MnO2)
3. Разложением пероксида водорода:
2H2O2 = H2O + O2↑ (катализатор MnO2)
Если смешать K2O2 и K2O4 в равномолярных (т.е. эквимолярных) количествах, то на 1 моль поглощенного СО2 выделится один моль О2.
Химические свойства кислорода
Кислород поддерживает горение. Горение — быстрый процесс окисления вещества, сопровождающийся выделением большого количества теплоты и света. Чтобы доказать, что в склянке находится кислород, а не какой-то другой газ, надо в склянку опустить тлеющую лучинку. В кислороде тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Горение различных веществ на воздухе – это окислительно-восстановительный процесс, в котором окислителем является кислород. Окислители – это вещества, «отбирающие» электроны у веществ-восстановителей. Хорошие окислительные свойства кислорода можно легко объяснить строением его внешней электронной оболочки.
Валентная оболочка кислорода расположена на 2-м уровне – относительно близко к ядру. Поэтому ядро сильно притягивает к себе электроны. На валентной оболочке кислорода 2s 2 2p 4 находится 6 электронов. Следовательно, до октета недостает двух электронов, которые кислород стремится принять с электронных оболочек других элементов, вступая с ними в реакции в качестве окислителя.
Кислород имеет вторую (после фтора) электроотрицательность в шкале Полинга. Поэтому в подавляющем большинстве своих соединений с другими элементами кислород имеет отрицательную степень окисления. Более сильным окислителем, чем кислород, является только его сосед по периоду – фтор. Поэтому соединения кислорода с фтором – единственные, где кислород имеет положительную степень окисления.
Итак, кислород – второй по силе окислитель среди всех элементов Периодической системы. С этим связано большинство его важнейших химических свойств.
С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород — окислитель.
Кислород легко реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами:
Мелкий порошок железа ( так называемого пирофорного железа) самовоспламеняется на воздухе, образуя Fe2O3, а стальная проволока горит в кислороде, если ее заранее раскалить:
С неметаллами (серой, графитом, водородом, фосфором и др.) кислород реагирует при нагревании:
Почти все реакции с участием кислорода O2 экзотермичны, за редким исключением, например:
N2 + O2 → 2NO – Q
Эта реакция протекает при температуре выше 1200 o C или в электрическом разряде.
Кислород способен окислить сложные вещества, например:
2H2S + O2 → 2S + 2H2O (недостаток кислорода),
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (в присутствии катализатора Pt ),
Известны соединения, содержащие катион диоксигенила O2 + , например, O2 + [PtF6] — (успешный синтез этого соединения побудил Н. Бартлетта попытаться получить соединения инертных газов).
Озон химически более активен, чем кислород O2. Так, озон окисляет иодид — ионы I — в растворе Kl:
Озон сильно ядовит, его ядовитые свойства сильнее, чем, например, у сероводорода. Однако в природе озон, содержащийся в высоких слоях атмосферы, выполняет роль защитника всего живого на Земле от губительного ультрафиолетового излучения солнца. Тонкий озоновый слой поглощает это излучение, и оно не достигает поверхности Земли. Наблюдаются значительные колебания в толщине и протяженности этого слоя с течением времени (так называемые озоновые дыры) причины таких колебаний пока не выяснены.
Применение кислорода O2: для интенсификации процессов получения чугуна и стали, при выплавке цветных металлов, как окислитель в различных химических производствах, для жизнеобеспечения на подводных кораблях, как окислитель ракетного топлива (жидкий кислород), в медицине, при сварке и резке металлов.
Применение озона О3: для обеззараживания питьевой воды, сточных вод, воздуха, для отбеливания тканей.
Применение кислорода
Общие сведения
Кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, который плохо растворяется в воде. Он входит в состав воды, минералов, горных пород. Свободный кислород образуется благодаря процессам фотосинтеза. Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека. Прежде всего кислород необходим для дыхания живых организмов. Также он принимает участие в процессах разложения погибших животных и растений.
Воздух содержит около 20,95% по объему кислорода. В гидросфере содержится почти 86% по массе кислорода.
Кислород был получен одновременно двумя учеными, но сделали они это независимо друг от друга. Швед К. Шееле получил кислород при прокаливании селитры и других веществ, а англичанин Дж. Пристли – при нагревании оксида ртути.
Рис. 1. Получение кислорода из оксида ртути
Применение кислорода в промышленности
Области применения кислорода обширны.
В металлургии он необходим для производства стали, которую получают из металлолома и чугуна. Во многих металлургических агрегатах для лучшего сжигания топлива используют воздух, обогащенный кислородом.
В авиации кислород используется как окислитель топлива в ракетных двигателях. Также он необходим для полетов в космос и в условиях, где нет атмосферы.
В области машиностроения кислород очень важен для резки и сварки металлов. Чтобы расплавить металл нужна специальная горелка, состоящая из металлических труб. Эти две трубы вставляются друг в друга. Свободное пространство между ними заполняют ацетиленом и зажигают. Кислород же в это время пускают по внутренней трубке. И кислород и ацетилен подаются из баллона под давлением. Образуется пламя, температура в котором достигает 2000 градусов. При такой температуре плавится практически любой металл.
Рис. 2. Ацетиленовая горелка
Применение кислорода в целлюлозно-бумажной промышленности очень важно. Он используется для отбеливания бумаги, при спиртовании, при вымывании лишних компонентов из целлюлозы (делигнификация).
В химической промышленности кислород используется в качестве реагента.
Для создания взрывчатых веществ необходим жидкий кислород. Жидкий кислород производится путем сжижения воздуха и последующего отделения кислорода от азота.
Применение кислорода в природе и жизни человека
Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека и животных. Свободный кислород существует на нашей планете благодаря фотосинтезу. Фотосинтез – это процесс образования органического вещества на свету с помощью углекислого газа и воды. В результате этого процесса образуется кислород, который необходим для жизнедеятельности животных и человека. Животные и человек потребляют кислород постоянно, растения же расходуют кислород только ночью, а днем производят его.
Применение кислорода в медицине
Кислород находит применение и в медицине. Особенно актуально его использование при затрудненном дыхании во время некоторых заболеваний. Он применяется для обогащения дыхательных путей при туберкулезе легких, а также используется в наркозной аппаратуре. Кислород в медицине используется для лечения бронхиальной астмы, болезней желудочно-кишечного тракта. Для этих целей используют кислородные коктейли.
Также большое значение имеют кислородные подушки – прорезиненная емкость, заполненная кислородом. Она служит для индивидуального применения медицинского кислорода.
Рис. 3. Кислородная подушка
Что мы узнали?
В данном сообщении, которое охватывает тему «Кислород» по химии 9 класса кратко даны общие сведения о свойствах и применении этого газа. Кислород крайне важен для машиностроения, медицины, металлургической области и т.д.
Кислород сообщение доклад по химии 9 класс
Ключевые слова конспекта: химические свойства простых веществ-неметаллов, характеристика элемента? простое вещество — кислород O2, получение кислорода.
Характеристика элемента кислорода
Кислород О – элемент № 8, 2-й период, VIA группа. Электронная конфигурация атома кислорода 1s 2 2s 2 2p 4 .
Валентные возможности кислорода – II и III (с учётом возможности образования связи по донорно–акцепторному механизму, например в ионе гидроксония Н3О + ). Возможные степени окисления кислорода:
+2 – в соединении со фтором OF2;
+1 – в соединении со фтором О2F2;
– в простых веществах O2 (кислород), O3 (озон);
–1 – в пероксидах (Н2O2, Na2O2);
–2 – во всех остальных соединениях кислорода (кроме супероксидов).
Кислород – самый распространённый элемент в земной коре. Кислороду присуща аллотропия, элемент кислород образует два простых вещества – киcлород O2 и озон O3.
Кислород – простое вещество O2
Кислород является молекулярным веществом, молекула двухатомна. В молекуле кислорода связь ковалентная неполярная.
При обычных условиях кислoрoд – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, плохо растворим в воде (несколько лучше, чем азот). В жидком состоянии кислород светло-голубого, в твёрдом – синего цвета.
Кислород является хорошим окислителем. Реагирует практически со всеми простыми веществами (кроме инертных газов, галогенов, благородных металлов). Так, например, киcлород окисляет металлы:
O2 + 2Zn = 2ZnO
3O2 + 4Al = 2Al2O3
O2 + 2Cu = 2CuO
2O2 + 3Fe = Fe3O4
Кислорoд является также окислителем многих неметаллов. В некоторых случаях, для того чтобы началась реакция, требуется нагревание:
Кислoрод реагирует с азотом в электрической дуге (реакция обратима, идёт с небольшим выходом NO):
В кислороде сгорают многие горючие вещества, практически все органические вещества:
Кислoрoд окисляет многие сложные вещества – как неорганические, так и органические:
В промышленности кислород получают перегонкой воздуха. Способ основан на том, что у азота и кислорода разные температуры кипения. В лаборатории киcлорoд получают:
а) электролизом воды:
б) разложением пероксида водорода под действием катализатора:
в) разложением перманганата калия при нагревании:
г) разложением хлората калия (бертолетовой соли) при нагревании:
д) разложением нитратов щелочных металлов при нагревании:
Вся информация о кислороде в одной таблице
Конспект урока «Кислород: химические свойства».
Кислород – реферат
|  Смотреть Скачать  Заказать |
Министерство образования и науки РФ
Общая характеристика кислорода.
КИСЛОРОД (лат. Oxygenium), O (читается «о»), химический элемент с атомным номером 8, атомная масса 15,9994. В периодической системе элементов Менделеева кислород расположен во втором периоде в группе VIA.
Природный кислород состоит из смеси трех стабильных нуклидов с массовыми числами 16 (доминирует в смеси, его в ней 99,759 % по массе), 17 (0,037%) и 18 (0,204%). Радиус нейтрального атома кислорода 0,066 нм. Конфигурация внешнего электронного слоя нейтрального невозбужденного атома кислорода 2s2р4. Энергии последовательной ионизации атома кислорода 13,61819 и 35,118 эВ, сродство к электрону 1,467 эВ. Радиус иона О2– при разных координационных числах от 0,121 нм (координационное число 2) до 0,128 нм (координационное число 8). В соединениях проявляет степень окисления -2 (валентность II) и, реже, -1 (валентность I). По шкале Полинга электроотрицательность кислорода 3,5 (второе место среди неметаллов после фтора).
В свободном виде кислород — газ без цвета, запаха и вкуса.
Особенности строения молекулы О2: атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул. Межатомное расстояние в молекуле О2 0,12074 нм. Молекулярный кислород (газообразный и жидкий) — парамагнитное вещество, в каждой молекуле О2 имеется по 2 неспаренных электрона. Этот факт можно объяснить тем, что в молекуле на каждой из двух разрыхляющих орбиталей находится по одному неспаренному электрону.
Энергия диссоциации молекулы О2 на атомы довольно высока и составляет 493,57 кДж/моль.
Физические и химические свойства
Физические и химические свойства: в свободном виде встречается в виде двух модификаций О2 («обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — газ без цвета и запаха. При нормальных условиях плотность газа кислорода 1,42897 кг/м 3 . Температура кипения жидкого кислорода (жидкость имеет голубой цвет) равна -182,9°C. При температурах от -218,7°C до -229,4°C существует твердый кислород с кубической решеткой (-модификация), при температурах от -229,4°C до -249,3°C — -модификация с гексагональной решеткой и при температурах ниже -249,3°C — кубическая -модификация. При повышенном давлении и низких температурах получены и другие модификации твердого кислорода.
При 20°C растворимость газа О2: 3,1 мл на 100 мл воды, 22 мл на 100 мл этанола, 23,1 мл на 100 мл ацетона. Существуют органические фторсодержащие жидкости (например, перфторбутилтетрагидрофуран), в которых растворимость кислорода значительно более высокая.
Высокая прочность химической связи между атомами в молекуле О2 приводит к тому, что при комнатной температуре газообразный кислород химически довольно малоактивен. В природе он медленно вступает в превращения при процессах гниения. Кроме того, кислород при комнатной температуре способен реагировать с гемоглобином крови (точнее с железом II гема), что обеспечивает перенос кислорода от органов дыхания к другим органам.
Со многими веществами кислород вступает во взаимодействие без нагревания, например, со щелочными и щелочноземельными металлами (образуются соответствующие оксиды типа Li2O, CaO и др., пероксиды типа Na2O2, BaO2 и др. и супероксиды типа КО2, RbO2 и др.), вызывает образование ржавчины на поверхности стальных изделий. Без нагревания кислород реагирует с белым фосфором, с некоторыми альдегидами и другими органическими веществами.
При нагревании, даже небольшом, химическая активность кислорода резко возрастает. При поджигании он реагирует с взрывом с водородом, метаном, другими горючими газами, с большим числом простых и сложных веществ. Известно, что при нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе многие простые и сложные вещества сгорают, причем образуются различные оксиды, например:
Если смесь кислорода и водорода хранить в стеклянном сосуде при комнатной температуре, то экзотермическая реакция образования воды
протекает крайне медленно; по расчету, первые капельки воды должны появиться в сосуде примерно через миллион лет. Но при внесении в сосуд со смесью этих газов платины или палладия (играющих роль катализатора), а также при поджигании реакция протекает с взрывом.
С азотом N2 кислород реагирует или при высокой температуре (около 1500-2000°C), или при пропускании через смесь азота и кислорода электрического разряда. При этих условиях обратимо образуется оксид азота (II):
Возникший NO затем реагирует с кислородом с образованием бурого газа (диоксида азота):
Из неметаллов кислород напрямую ни при каких условиях не взаимодействует с галогенами, из металлов — с благородными металлами серебром, золотом, платиной и др.
Бинарные соединения кислорода, в которых степень окисления атомов кислорода равна -2, называют оксидами (прежнее название — окислы). Примеры оксидов: оксид углерода (IV) CO2,оксид серы (VI) SO3, оксид меди (I) Cu2O, оксид алюминия Al2O3, оксид марганца (VII) Mn2O7.
Кислород образует также соединения, в которых его степень окисления равна -1. Это — пероксиды (старое название — перекиси), например, пероксид водорода Н2О2, пероксид бария ВаО2, пероксид натрия Na2O2 и другие. В этих соединениях содержится пероксидная группировка — О — О –. С активными щелочными металлами, например, с калием, кислород может образовывать также супероксиды, например, КО2 (супероксид калия), RbO2 (супероксид рубидия). В супероксидах степень окисления кислорода -1/2. Можно отметить, что часто формулы супероксидов записывают как К2О4, Rb2O4 и т.д.
С самым активным неметаллом фтором кислород образует соединения в положительных степенях окисления. Так, в соединении O2F2 степень окисления кислорода +1, а в соединении O2F — +2. Эти соединения принадлежат не к оксидам, а к фторидам. Фториды кислорода можно синтезировать только косвенным путем, например, действуя фтором F2 на разбавленные водные растворы КОН.
История открытия кислорода, как и азота, связана с продолжавшимся несколько веков изучением атмосферного воздуха. О том, что воздух по своей природе не однороден, а включает части, одна из которых поддерживает горение и дыхание, а другая — нет, знали еще в 8 веке китайский алхимик Мао Хоа, а позднее в Европе — Леонардо да Винчи. В 1665 английский естествоиспытатель Р. Гук писал, что воздух состоит из газа, содержащегося в селитре, а также из неактивного газа, составляющего большую часть воздуха. О том, что воздух содержит элемент, поддерживающий жизнь, в 18 веке было известно многим химикам. Шведский аптекарь и химик Карл Шееле начал изучать состав воздуха в 1768. В течение трех лет он разлагал нагреванием селитры (KNO3, NaNO3) и другие вещества и получал «огненный воздух», поддерживающий дыхание и горение. Но результаты своих опытов Шееле обнародовал только в 1777 году в книге «Химический трактат о воздухе и огне». В 1774 английский священник и натуралист Дж. Пристли нагреванием «жженой ртути» (оксида ртути HgO) получил газ, поддерживающий горение. Будучи в Париже, Пристли, не знавший, что полученный им газ входит в состав воздуха, сообщил о своем открытии А. Лавуазье и другим ученым. К этому времени был открыт и азот. В 1775 Лавуазье пришел к выводу, что обычный воздух состоит из двух газов — газа, необходимого для дыхания и поддерживающего горение, и газа «противоположного характера» — азота. Лавуазье назвал поддерживающий горение газ oxygene — «образующий кислоты» (от греч. oxys — кислый и gennao — рождаю; отсюда и русское название «кислород»), так как он тогда считал, что все кислоты содержат кислород. Давно уже известно, что кислоты бывают как кислородсодержащими, так и бескислородными, но название, данное элементу Лавуазье, осталось неизменным. На протяжении почти полутора веков 1/16 часть массы атома кислорода служила единицей сравнения масс различных атомов между собой и использовалась при численной характеристике масс атомов различных элементов (так называемая кислородная шкала атомных масс).
Нахождение в природе: кислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов), приходится около 47,4% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 88,8% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % (по объему). Элемент кислород входит в состав более 1500 соединений земной коры.
В настоящее время кислород в промышленности получают за счет разделения воздуха при низких температурах. Сначала воздух сжимают компрессором, при этом воздух разогревается. Сжатому газу дают охладиться до комнатной температуры, а затем обеспечивают его свободное расширение. При расширении температура газа резко понижается. Охлажденный воздух, температура которого на несколько десятков градусов ниже температуры окружающей среды, вновь подвергают сжатию до 10-15 МПа. Затем снова отбирают выделившуюся теплоту. Через несколько циклов «сжатие–расширение» температура падает ниже температуры кипения и кислорода, и азота. Образуется жидкий воздух, который затем подвергают перегонке (дистилляции). Температура кипения кислорода (-182,9°C) более чем на 10 градусов выше, чем температура кипения азота (-195,8°C). Поэтому из жидкости азот испаряется первым, а в остатке накапливается кислород. За счет медленной (фракционной) дистилляции удается получить чистый кислород, в котором содержание примеси азота составляет менее 0,1 объемного процента.
Еще более чистый кислород можно получить при электролизе водных растворов щелочей (NaOH или KOH) или солей кислородсодержащих кислот (обычно используют раствор сульфата натрия Na2SO4). В лаборатории небольшие количества не очень чистого кислорода можно получить при нагревании перманганата калия KMnO4:
Более чистый кислород получают разложением пероксида водорода Н2О2 в присутствии каталитических количеств твердого диоксида марганца MnO2:
2Н2О2 = 2Н2О + О2.
Кислород образуется при сильном (выше 600°C) прокаливании нитрата натрия NaNO3:
при нагревании некоторых высших оксидов:
Ранее кислород получали разложением бертолетовой соли KClO3 в присутствии каталитических количеств диоксида марганца MnO2:
Однако бертолетова соль образует взрывчатые смеси, поэтому ее для получения кислорода в лабораториях теперь не используют. Разумеется, сейчас никому в голову не придет использовать для получения кислорода прокаливание оксида ртути HgO, так как образующийся в этой реакции кислород загрязнен ядовитыми парами ртути.
Источником кислорода в космических кораблях, подводных лодках и т. п. замкнутых помещениях служит смесь пероксида натрия Na2O2 и супероксида калия KO2. При взаимодействии этих соединений с углекислым газом освобождается кислород:
Если использовать смесь Na2O2 и КО2, взятых в молярном отношении 1:1, то на каждый моль поглощенного из воздуха углекислого газа будет выделяться 1 моль кислорода, так что состав воздуха не будет изменяться за счет поглощения при дыхании кислорода и выделения СО2.
Применение кислорода очень разнообразно. Основные количества получаемого из воздуха кислорода используются в металлургии. Кислородное (а не воздушное) дутье в домнах позволяет существенно повышать скорость доменного процесса, экономить кокс и получать чугун лучшего качества. Кислородное дутье применяют в кислородных конвертерах при переделе чугуна в сталь. Чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом, используется при получении и многих других металлов (меди, никеля, свинца и др.). Кислород используют при резке и сварке металлов. При этом применяют «баллонный» кислород. В баллоне кислород может находиться под давлением до 15 МПа. Баллоны с кислородом окрашены в голубой цвет.
Жидкий кислород — мощный окислитель, его используют как компонент ракетного топлива. Пропитанные жидким кислородом такие легко окисляющиеся материалы, как древесные опилки, вата, угольный порошок и др. (эти смеси называют оксиликвитами), используют как взрывчатые вещества, применяемые, например, при прокладке дорог в горах.
Кислород в атмосфере Земли начал накапливаться в результате деятельности первичных фотосинтезирующих организмов, появившихся, вероятно, около 2,8 млрд. лет назад. Полагают, что 2 млрд. лет назад атмосфера уже содержала около 1% кислорода; постепенно из восстановительной она превращалась в окислительную и примерно 400 млн. лет назад приобрела современный состав. Наличие в атмосфере кислорода в значительной степени определило характер биологической эволюции. Аэробный (с участием О2) обмен веществ возник позже анаэробного (без участия О2), но именно реакции биологического окисления, более эффективные, чем древние энергетические процессы брожения и гликолиза, снабжают живые организмы большей частью необходимой им энергии. Исключение составляют облигатные анаэробы, например, некоторые паразиты, для которых кислород является ядом. Использование кислорода, обладающего высоким окислительно-восстановительным потенциалом, в качестве конечного акцептора электронов в цепи дыхательных ферментов, привело к возникновению биохимического механизма дыхания современного типа. Этот механизм и обеспечивает энергией аэробные организмы.
Кислород — основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток — белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений. В каждом растении или животном кислорода гораздо больше, чем любого другого элемента (в среднем около 70%). Мышечная ткань человека содержит 16% кислорода, костная ткань — 28.5%; всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода. В организм животных и человека кислород поступает в основном через органы дыхания (свободный кислород) и с водой (связанный кислород). Потребность организма в кислороде определяется уровнем (интенсивностью) обмена веществ, который зависит от массы и поверхности тела, возраста, пола, характера питания, внешних условий и др. В экологии как важную энергетическую характеристику определяют отношение суммарного дыхания (то есть суммарных окислительных процессов) сообщества организмов к его суммарной биомассе.
Небольшие количества кислорода используют в медицине: кислородом (из так называемых кислородных подушек) дают некоторое время дышать больным, у которых затруднено дыхание. Нужно, однако, иметь в виду, что длительное вдыхание воздуха, обогащенного кислородом, опасно для здоровья человека. Высокие концентрации кислорода вызывают в тканях образование свободных радикалов, нарушающих структуру и функции биополимеров. Сходным действием на организм обладают и ионизирующие излучения. Поэтому понижение содержания кислорода (гипоксия) в тканях и клетках при облучении организма ионизирующей радиацией обладает защитным действием — так называемый кислородный эффект. Этот эффект используют в лучевой терапии: повышая содержание кислорода в опухоли и понижая его содержание в окружающих тканях усиливают лучевое поражение опухолевых клеток и уменьшают повреждение здоровых. При некоторых заболеваниях применяют насыщение организма кислородом под повышенным давлением — гипербарическую оксигенацию.
Доклад все о Кислороде (его свойства и применение) 8 класс сообщение
Кислород – элемент 16 группы периодической таблицы Менделеева, обозначаемый буквой O. Он входит в семейство халькогенов, к которому относят также серу селен, теллур и полоний. Слово халькоген происходит от греческого chalkos, что означает «руда». Первые два члена семьи, кислород и сера, встречаются в большинстве руд.
В земной коре находится очень много кислорода. Почти половина всех атомов в Земле – это атомы кислорода. Он также составляет около одной пятой атмосферы планеты. Считается, что кислород в больших количествах присутствует во вселенной и в солнечной системе. Кислород необходим для жизни животных и человека на Земле.
Кислород – это бесцветный, без запаха, безвкусный газ. Он становится жидкостью при температуре -182,96 ° C и имеет слегка голубоватый оттенок. Жидкий кислород можно заморозить при температуре -218,4 ° C. Существуют две аллотропные формы кислорода: нормальный кислород и озон. Элемент, который находится в атмосфере, имеет два атома в каждой молекуле, а озон имеет три атома. Кислород обладает важным химическим свойством, он поддерживает горение.
Кислород взаимодействует с другими элементами при комнатной температуре, например, ржавчина – процесс взаимодействия металла с кислородом. Он также участвует в создании оксидов, карбонатов, нитратов, сульфатов и фосфатов. Оксиды – это химические соединения, которые состоят из кислорода и одного другого элемента. Примером может служить оксид кальция или известь. Карбонаты являются соединениями, содержащими кислород, углерод и какой-то другой элемент, например, карбонат натрия или сода. Нитраты, сульфаты и фосфаты содержат кислород и другие элементы, например, азот, серу или фосфор.
У кислорода существуют три естественных изотопа: кислород-16, кислород-17 и кислород-18. Они представляют собой две или более формы элемента и имеют разные массовые числа.
Кислород применяют во многих областях, например, в ракетном топливе. При соединении водорода и кислорода, освобождается большое количество энергии, которая используется для подъема ракеты в космос. Наибольший процент использования кислорода приходится на производство металлов. Например, кислород применяют для сжигания углерода и других примесей, которые находятся в железе для производства стали. Кислород также используется в химической промышленности в качестве исходного материала при изготовлении некоторых очень важных соединений. В медицине кислород используют для проведения искусственного дыхания, в производстве лекарств, для создания искусственной атмосферы.
Доклад №2
Общие сведения
Газовидный химический элемент, который крайне необходим для обеспечения нормального течения метаболизма живых организмов, в периодической системе имеющий обозначение О, называется кислород. Открыли его дважды: в 1772 году Карл Шеел, а спустя 2 года Джозеф Пристли. Этот газообразный химический элемент не имеет ни запаха, ни вкуса и является наиболее встречающимся компонентом внешней твердой оболочки Земли. Также кислород входит в соединение воды и большого количества горнорудных пород. В воздухе объем кислорода составляет 28%. Выделить его можно в процессе ступенчатого охлаждения газовой смеси, который сопровождается поэтапным скоплением разобщенных составляющих. А также проведя электролизное разложение воды (подвергаясь воздействию непрерывного электрического тока, вода распадается на кислород и водород).
Свойства химически активного неметалла
Кислород характеризуется большой химической интенсивностью и образует смешанные субстанции, состоящие из химически связанных атомов двух и более элементов почти со всей периодической системой, исключением являются только инертные газы (криптон, аргон, неон, гелий и ксенон). Во время превращения вычленяется большое количество тепла, такая реакция носит экзотермичное течение. Кислород очень трудно растворить в воде. С увеличением температуры понижается растворимость. При снижении температуры до – 218*С кислород становится твердым.
Когда сжатый газообразный кислород соприкасается с распыленными жировыми веществами, приготовленными из субстанций растительного, животного или минерального происхождения, получается их самовозгорание. Это служит частыми источниками пожаров. Чтобы несчастные случаи не происходили, следует скрупулезно производить обезжиривание кислородной аппаратуры. Бесцветный газ обладает способностью образования взрывчатых смесей и горючих газов, если поблизости есть источник открытого огня.
Добыча и применение кислорода
Получить кислород из воздуха можно с помощью специальных установок. В них воздух проходит фильтрацию, освобождается от водорода и азота, мельчайших сухих частиц, углекислого газа и обсушивается от влажности. Переработанный воздух машиной для сжатия перемещают газ под давлением в теплообменник для сжижения. Чтобы превратить жидкий кислород в газ используют криоцилиндры либо приспособления для накачивания (выкачивания) с теплообменным аппаратом.
Используется кислород во многих отраслях:
- В медицине применяется беспримесный кислород и соединение его с углекислым газом при болезненном состоянии человека, обусловленном действием на организм экзогенных токсинов; при расстройствах жизнедеятельности, возникших вследствие попадания в организм яда; при затруднении дыхания.
- В промышленности обогащенный кислородом воздух ускоряет технические процессы. Космонавты, аквалангисты, водолазы пользуются кислородными баллонами. Применяют также для достижения высокой температуры и для окисления ракетного топлива.
- В земледелии используют для ускорения прорастания семян и повышения их всхожести – замачивают в воде, насыщенной кислородом.
В металлургической отрасли. Не представляется возможным без подачи кислорода осуществить выплавку стали и чугуна. Процедура превращения чугуна в сталь происходит быстрее и качественнее.
Кислород
Популярные темы сообщений
Самым первым, кто предположил о существовании еще одного континента на морозном юге, был Джеймс Кук. Но в то время, сложная, холодная, морозная обстановка не дала ему подтвердить на практике свои предположения.
Эверест или Джомолунгма является высочайшей вершиной Земли. Эта гора находится на высоте 8848 метров над уровнем моря. Находится Эверест в Китае, в горной системе Гималаи.
Африканский материк располагается по обе стороны экватора. Здесь наблюдается разнообразие не только лесов и ландшафтов, обитают на территории Африки и многие интересные животные. В Африке насчитывается несколько крупных рек, много озер и даже
Кислород (2)
Главная > Реферат >Химия
Кислород — элемент главной подгруппы шестой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8. Обозначается символом O (лат. Oxygenium). Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов.
Кислород – важнейший элемент. Его химия тесно связана практически со всеми элементами Периодической системы, поскольку с каждым из них кислород образует те или иные соединения. Исключение составляют только легкие инертные газы – гелий, неон, аргон.
Есть и еще одна важная причина. Кислород играет исключительную роль в существовании на Земле жизни и всей человеческой цивилизации. На поверхности планеты – в земной коре – связанный кислород является самым распространенным элементом. В составе минералов, в виде соединений с другими элементами он составляет 47 % от массы земной коры!
В атмосфере Земли кислород находится в свободном (не связанном) состоянии: здесь его 21 % по объему или 23 % по массе. Количество свободного кислорода в атмосфере земного шара оценивается в 1 000 000 000 000 000 с лишним тонн.
Толщина земной атмосферы составляет несколько сотен километров. Разумеется, уже в 100 км от поверхности Земли атмосфера очень разрежена, тем не менее, ее состав определяется с помощью спутников. Если взять глобус диаметром 35 см и представить вокруг него двухсантиметровый слой, то мы получим некоторое понятие о масштабах земной атмосферы. Ее объем составляет более чем 4·10 18 м 3 . Огромное количество кислорода (86 – 89 % по массе с учетом растворенных в воде солей) содержит гидросфера Земли – моря и океаны.
Кислород обязателен для существования жизни. Если на какой-либо планете будет обнаружен кислород, вода и благоприятный интервал температур, можно утверждать, что там есть условия для жизни.
Кислород – основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток. В каждом растении или животном кислорода гораздо больше, чем любого другого элемента (в среднем около 70 %). Мышечная ткань человека содержит 16 % кислорода, костная ткань – 28,5 %; всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода.
Проблема с кислородообеспечением становится всё более актуальной практически для всех жителей нашей планеты. Особенно остро эта проблема ощущается людьми, живущими в мегаполисе и работающими в офисах, где нехватка кислорода наиболее ощутима и сказывается на общем состоянии организма и эффективности работы. Ведь, постоянное и бесперебойное снабжение организма кислородом – залог здоровья. Кислород необходим, прежде всего, для выработки энергии в клетках, без которой невозможно нормальное функционирование всех без исключения систем организма. Без энергии не работает ни одна клетка, без кислорода невозможна сама жизнь.
8-й элемент Периодической таблицы;
химический символ – O;
относительная атомная масса (атомный вес) 16.
валентность кислорода в соединениях равна двум;
наиболее распространенная степень окисления -2, есть и −1, 0 ,+1, +2, -½
Молекула кислорода О 2 ;
молекулярная масса (молекулярный вес) 32 а.е.м.;
Молярная масса 32 г/моль.
при нормальных условиях — газ без цвета, вкуса и запаха;
молекула состоит из двух атомов кислорода (формула O 2 ), в связи с чем его также называют дикислород;
жидкий кислород имеет светло-голубой цвет, а твёрдый представляет собой кристаллы светло-синего цвета.
газ, состоящий из трёхатомных молекул O 3 ;
при нормальных условиях — газ голубого цвета.
при сжижении превращается в жидкость цвета индиго;
в твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.
немного тяжелее воздуха;
слабо растворяется в воде и спирте;
хорошо растворяется в расплавленном серебре;
при нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы;
не имеет запаха.
температура кипения — −111,9 °C;
температура плавления — −251,4 °C;
растворимость в воде в 10 раз выше по сравнению с кислородом;
в газообразном состоянии озон диамагнитен, в жидком — слабопарамагнитен;
специфический «металлический» запах.
сильный окислитель, взаимодействует практически со всеми элементами, образуя оксиды ;
реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры;
окисляет большинство органических соединений;
окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления;
кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения
образование озона проходит по обратимой реакции:
3O 2 + 68 ккал (285 кДж) ←→ 2O 3 ;
молекула О 3 неустойчива;
при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут превращается в O 2 с выделением тепла;
окисляет почти все металлы до их высших степени окисления;
окисляет многие неметаллы, продуктом реакции в основном является кислород.
Загрузка...