Knedla u grlu je kiseonik. Utvrđeno je da se u stanju stresa glotis širi. Nalazi se u sredini larinksa, ograničen sa 2 mišićna nabora.
Oni vrše pritisak na obližnja tkiva, stvarajući osjećaj knedle u grlu. Proširenje jaza je posljedica povećane potrošnje kisika. Pomaže u suočavanju sa stresom. Dakle, ozloglašena knedla u grlu može se nazvati kiseonikom.
Osmi element tabele poznat je u obliku . Ali ponekad tečno kiseonik. Element magnetiziran u ovom stanju. Međutim, o svojstvima kisika i prednostima koje se mogu izvući iz njih ćemo govoriti u glavnom dijelu.
Svojstva kiseonika
Zbog magnetnih svojstava kisik se pomiče uz pomoć moćnih. Ako govorimo o elementu u svom uobičajenom stanju, on je sam u stanju pomicati, posebno, elektrone.
Zapravo, respiratorni sistem je izgrađen na redoks potencijalu supstance. Kiseonik u njemu je krajnji akceptor, odnosno agens za primanje.
Enzimi djeluju kao donori. Tvari oksidirane kisikom ispuštaju se u okoliš. To je ugljični dioksid. Proizvodi od 5 do 18 litara na sat.
Izađe još 50 grama vode. Stoga je pijenje puno vode razumna preporuka ljekara. Plus, nusproizvodi disanja su oko 400 supstanci. Među njima je i aceton. Njegovo oslobađanje je pojačano kod brojnih bolesti, na primjer, dijabetesa.
Uobičajena modifikacija kiseonika, O2, uključena je u proces disanja. Ovo je dvoatomski molekul. Ima 2 nesparena elektrona. Oba su u antivezujućim orbitalama.
Imaju veći energetski naboj od veziva. Stoga se molekul kisika lako raspada na atome. Energija disocijacije dostiže skoro 500 kilodžula po molu.
In vivo kiseonik - gas sa gotovo inertnim molekulima. Imaju snažnu međuatomsku vezu. Oksidacijski procesi su jedva primjetni. Katalizatori su potrebni za ubrzavanje reakcija. U tijelu su enzimi. Oni izazivaju stvaranje radikala, koji pobuđuju lančani proces.
Temperatura može biti katalizator za hemijske reakcije sa kiseonikom. 8. element reaguje čak i na blago zagrijavanje. Toplota daje reakcije sa vodonikom, metanom i drugim zapaljivim gasovima.
Interakcije se nastavljaju eksplozijama. Nije ni čudo što je jedan od prvih vazdušnih brodova u istoriji čovečanstva eksplodirao. Bio je napunjen vodonikom. Avion se zvao Hindenburg i srušio se 1937.
Zagrevanje omogućava kiseoniku da stvori veze sa svim elementima periodnog sistema, osim za inertne gasove, odnosno argon, neon i helijum. Inače, helijum je postao zamjena za punjenje vazdušnih brodova.
Gas ne ulazi u reakciju, samo je skup. No, da se vratimo na junaka članka. Kiseonik je hemijski element interakciju s metalima čak i na sobnoj temperaturi.
Dovoljan je i za kontakt sa nekim složenim jedinjenjima. Potonji uključuju dušikove okside. Ali sa jednostavnim azotom hemijski element kiseonik reaguje samo na 1200 stepeni Celzijusa.
Za reakcije junaka članka s nemetalima potrebno je zagrijavanje najmanje do 60 stepeni Celzijusa. Ovo je dovoljno, na primjer, za kontakt s fosforom. Junak članka komunicira sa sivom već na 250 stepeni. Inače, sumpor je uključen elementi podgrupe kiseonika. Ona je glavna u 6. grupi periodnog sistema.
Kiseonik reaguje sa ugljenikom na 700-800 stepeni Celzijusa. To se odnosi na oksidaciju grafita. Ovaj mineral je jedan od kristalnih oblika ugljika.
Inače, oksidacija je uloga kisika u bilo kojoj reakciji. Većina njih nastavlja s oslobađanjem svjetlosti i topline. Jednostavno rečeno, interakcija tvari dovodi do sagorijevanja.
Biološka aktivnost kiseonika je posledica njegove rastvorljivosti u vodi. Na sobnoj temperaturi u njemu se disocira 3 mililitra 8. supstance. Izračun se zasniva na 100 mililitara vode.
Element pokazuje visoke performanse u etanolu i acetonu. Rastvaraju 22 grama kiseonika. Maksimalna disocijacija se opaža u tekućinama koje sadrže fluor, na primjer, perfluorobutittrahidrofuran. Skoro 50 grama 8. elementa se rastvara na 100 mililitara istog.
Govoreći o rastvorenom kiseoniku, spomenimo njegove izotope. Atmospheric je rangiran na 160. mjestu. U zraku je 99,7%. 0,3% su izotopi 170 i 180. Njihovi molekuli su teži.
U kontaktu s njima, voda teško prelazi u stanje pare. Tek 160. modifikacija 8. elementa se diže u zrak. Teški izotopi ostaju u morima i okeanima.
Zanimljivo je da je kiseonik, pored gasovitog i tečnog stanja, čvrst. On se, kao i tečna verzija, formira na temperaturama ispod nule. Za vodeni kiseonik potrebno je -182 stepena, a za kamen najmanje -223.
Posljednja temperatura daje kubnu rešetku kristala. Od -229 do -249 stepeni Celzijusa, kristalna struktura kiseonika je već heksagonalna. Umjetno dobivene i druge modifikacije. Ali, za njih je, osim niskih temperatura, potreban i povećan pritisak.
U uobičajenom stanju kiseonik pripada elementima sa 2 atoma, bezbojan je i bez mirisa. Međutim, postoji 3-atomska verzija heroja članka. Ovo je ozon.
Ima izraženu svježu aromu. Prijatan je ali otrovan. Razlika od običnog kiseonika je i velika masa molekula. Atomi se spajaju u pražnjenju groma.
Stoga se nakon tuširanja osjeća miris ozona. Aroma se osjeća i na velikim nadmorskim visinama od 10-30 kilometara. Tamo stvaranje ozona izaziva ultraljubičasto zračenje. Atomi kiseonika hvataju sunčevo zračenje, kombinujući se u velike molekule. Ovo, zapravo, spašava čovječanstvo od radijacije.
Proizvodnja kiseonika
Industrijalci izvlače junaka članka iz zraka. Čisti se od vodene pare, ugljen monoksida i prašine. Zatim se vazduh ukapljuje. Nakon pročišćavanja ostaju samo dušik i kisik. Prvi isparava na -192 stepena.
Kiseonik ostaje. Ali, ruski naučnici su otkrili skladište već ukapljenog elementa. Nalazi se u omotaču Zemlje. Naziva se i geosfera. Ispod čvrste kore planete i iznad njenog jezgra nalazi se sloj.
Instalirajte tamo znak kisikovog elementa pomogao laserskoj presi. Radili smo s njim u DESY Synchrotron Centru. Nalazi se u Njemačkoj. Istraživanje je sprovedeno zajedno sa njemačkim naučnicima. Zajedno su izračunali da je sadržaj kiseonika u navodnom sloju manije 8-10 puta veći nego u atmosferi.
Pojasnimo praksu izračunavanja dubokih rijeka kisika. Fizičari su radili sa željeznim oksidom. Stiskajući ga i zagrijavajući, naučnici su dobili sve nove metalne okside, do sada nepoznate.
Kada su u pitanju temperature od 1.000 stepeni i pritisci 670.000 puta veći od atmosferskih, dobijeno je jedinjenje Fe 25 O 32. Opisani su uslovi srednjih slojeva geosfere.
Reakcija konverzije oksida ide s globalnim oslobađanjem kisika. Treba pretpostaviti da se to dešava i unutar planete. Gvožđe je tipičan element za plašt.
Kombinacija elementa sa kiseonikom takođe tipično. Verzija da je atmosferski gas izlazio iz zemlje milionima godina i akumulirao se blizu njene površine nije tipična.
Grubo govoreći, naučnici su doveli u pitanje dominantnu ulogu biljaka u formiranju kiseonika. Zeleni mogu dati samo dio gasa. U ovom slučaju, morate se bojati ne samo uništenja flore, već i hlađenja jezgra planete.
Smanjenje temperature plašta može blokirati stvaranje kiseonik. Maseni udio ono u atmosferi će takođe opasti, a u isto vreme i život na planeti.
Pitanje kako izvući kisik iz manije nije vrijedno toga. Nemoguće je izbušiti zemlju na dubini većoj od 7.000-8.000 kilometara. Ostaje čekati dok junak članka sam ne iscuri na površinu i izvuče ga iz atmosfere.
Primena kiseonika
Aktivna upotreba kisika u industriji započela je izumom turboekspandera. Pojavili su se sredinom prošlog veka. Uređaji ukapljuju vazduh i odvajaju ga. Zapravo, to su instalacije za rudarenje kiseonik.
Koji elementi se formiraju krug "komunikacije" junaka članka? Prvo, to su metali. Ne radi se o direktnoj interakciji, već o topljenju elemenata. Kiseonik se dodaje u gorionike kako bi gorivo sagorevalo što efikasnije.
Kao rezultat, metali brže omekšaju, miješajući se u legure. Bez kisika, na primjer, konvektorski način proizvodnje čelika je nezamjenjiv. Običan vazduh kao paljenje je neefikasan. Ne bez tečnog gasa u bocama i rezanja metala.
Otkriven je kiseonik kao hemijski element i poljoprivrednici. U tečnom obliku, tvar ulazi u koktele za životinje. Aktivno dobijaju na težini. Veza između kiseonika i mase životinja može se pratiti u karbonskom periodu razvoja Zemlje.
Era je obeležena toplom klimom, obiljem biljaka, a samim tim i 8. gasom. Kao rezultat toga, stonoge dužine ispod 3 metra puzale su planetom. Pronađeni su fosili insekata. Shema funkcionira i danas. Dajte životinji stalni dodatak uobičajenom dijelu kisika, dobit ćete povećanje biološke mase.
Lekari zalihe kiseonika u bocama za zaustavljanje, odnosno zaustavljanje napada astme. Plin je također potreban kada se eliminira hipoksija. To se zove gladovanje kiseonikom. Osmi element pomaže i kod oboljenja gastrointestinalnog trakta.
U ovom slučaju, kokteli kiseonika postaju lek. U drugim slučajevima, supstanca se daje pacijentima u gumiranim jastucima, ili kroz posebne cijevi i maske.
U hemijskoj industriji, junak članka je oksidant. Reakcije u kojima može učestvovati 8. element su već spomenute. Karakterizacija kiseonika pozitivno se smatra, na primjer, u raketnoj nauci.
Junak članka odabran je kao oksidator goriva za brodove. Kombinacija obje modifikacije 8. elementa prepoznata je kao najsnažnija oksidirajuća smjesa. Odnosno, raketno gorivo je u interakciji sa običnim kiseonikom i ozonom.
Cijena kiseonika
Junak članka se prodaje u balonima. Oni pružaju element link. Sa kiseonikom možete kupiti cilindre od 5, 10, 20, 40, 50 litara. Općenito, standardni korak između zapremina tare je 5-10 litara. Raspon cijena za verziju od 40 litara, na primjer, kreće se od 3.000 do 8.500 rubalja.
Pored visokih cijena, u pravilu, postoji indikacija uočenog GOST-a. Njegov broj je "949-73". U reklamama s proračunskom cijenom cilindara, GOST se rijetko registruje, što je alarmantno.
Transport kiseonika u bocama
Filozofski govoreći, kiseonik je neprocenjiv. Element je osnova života. Kiseonik prenosi gvožđe kroz ljudsko telo. Skup elemenata se naziva hemoglobin. Njegov nedostatak je anemija.
Bolest ima ozbiljne posljedice. Prvi od njih je smanjenje imuniteta. Zanimljivo je da se kod nekih životinja kiseonik u krvi ne prenosi gvožđem. Kod potkovača, na primjer, bakar isporučuje 8. element u organe.
Kiseonik je element glavne podgrupe šeste grupe, drugog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata, sa atomski broj 8. Označava se simbolom O (lat. Oxygenium). Kiseonik je reaktivan nemetal i najlakši je element grupe halkogena. Prosta supstanca kiseonik (CAS broj: 7782-44-7) u normalnim uslovima je gas bez boje, ukusa i mirisa, čija se molekula sastoji od dva atoma kiseonika (formula O 2), pa se stoga naziva i dioksigen. Tečni kiseonik ima svetloplavu boju, a čvrsti kiseonik su svetloplavi kristali.
Postoje i drugi alotropni oblici kiseonika, na primer, ozon (CAS broj: 10028-15-6) - u normalnim uslovima, gas plava boja sa specifičnim mirisom, čija se molekula sastoji od tri atoma kiseonika (formula O 3).
Istorija otkrića
Službeno se vjeruje da je kisik otkrio engleski hemičar Joseph Priestley 1. avgusta 1774. razlaganjem živinog oksida u hermetički zatvorenoj posudi (Priestley je usmjeravao sunčeve zrake na ovo jedinjenje pomoću moćnog sočiva).
2HgO (t) → 2Hg + O 2
Međutim, Priestley u početku nije shvatio da je otkrio novu jednostavnu supstancu, vjerovao je da je izolirao jedan od sastavnih dijelova zraka (i nazvao je ovaj plin "deflogisticirani zrak"). Priestley je svoje otkriće prijavio izvanrednom francuskom hemičaru Antoineu Lavoisieru. A. Lavoisier je 1775. ustanovio da je kiseonik sastavni deo vazduha, kiselina i da se nalazi u mnogim supstancama.
Nekoliko godina ranije (1771.), švedski hemičar Carl Scheele je dobio kiseonik. Kalcinirao je salitru sumpornom kiselinom, a zatim razgradio nastali dušikov oksid. Scheele je ovaj plin nazvao "vatrenim zrakom" i opisao svoje otkriće u knjizi objavljenoj 1777. (upravo zato što je knjiga objavljena kasnije nego što je Priestley najavio svoje otkriće, ovaj drugi se smatra otkrićem kisika). Šele je takođe prijavio svoje iskustvo Lavoisieru.
Važna faza koja je doprinijela otkriću kisika bio je rad francuskog kemičara Petera Bayena, koji je objavio rad o oksidaciji žive i kasnijoj razgradnji njenog oksida.
Konačno, A. Lavoisier je konačno shvatio prirodu nastalog plina, koristeći informacije Priestleya i Scheelea. Njegov rad je bio od velike važnosti, jer je zahvaljujući njemu srušena teorija flogistona koja je u to vrijeme dominirala i kočila razvoj hemije. Lavoisier je eksperimentirao sa spaljivanjem razne supstance i opovrgnuo teoriju flogistona objavljivanjem rezultata o težini spaljenih elemenata. Težina pepela premašila je početnu težinu elementa, što je Lavoisieru dalo pravo da tvrdi da je tokom sagorijevanja, hemijska reakcija(oksidacija) tvari, u vezi s tim, povećava se masa izvorne tvari, što pobija teoriju flogistona.
Dakle, zasluge za otkriće kiseonika zapravo dijele Priestley, Scheele i Lavoisier.
porijeklo imena
Riječ kiseonik (nazvana u početkom XIX veka još uvek „kiselost”), za njenu pojavu u ruskom jeziku donekle je zaslužan M.V. Lomonosov, koji je uveo, zajedno sa drugim neologizmima, reč „kiselina”; tako je riječ "kiseonik", zauzvrat, bila pausiranje termina "kiseonik" (francuski oxygène), koji je predložio A. Lavoisier (od drugih grčkih ὀξύς - "kiseo" i γεννάω - "rađam"), što se prevodi kao "generisanje kiseline", što je povezano sa njegovim izvornim značenjem - "kiselina", što je ranije značilo okside, koji se prema modernoj međunarodnoj nomenklaturi nazivaju oksidi.
Potvrda
Trenutno se u industriji kiseonik dobija iz vazduha. Glavna industrijska metoda za dobivanje kisika je kriogena destilacija. Postrojenja za kisik bazirana na membranskoj tehnologiji također su dobro poznata i uspješno se koriste u industriji.
Laboratorije koriste kiseonik industrijska proizvodnja isporučuju se u čeličnim cilindrima pod pritiskom od oko 15 MPa.
Male količine kiseonika mogu se dobiti zagrevanjem kalijum permanganata KMnO 4:
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Također se koristi reakcija katalitičke razgradnje vodikovog peroksida H 2 O 2:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
Katalizator je mangan dioksid (MnO 2) ili komad sirovog povrća (sadrže enzime koji ubrzavaju razgradnju vodikovog peroksida).
Kiseonik se može dobiti katalitičkom razgradnjom kalijum hlorata (bertolet soli) KClO 3:
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2
Elektroliza je laboratorijska metoda za proizvodnju kisika. vodeni rastvori alkalije.
Fizička svojstva
U normalnim uslovima kiseonik je gas bez boje, ukusa i mirisa.
1 litar ima masu od 1,429 g. Nešto je teži od zraka. Slabo rastvorljiv u vodi (4,9 ml/100g na 0°C, 2,09 ml/100g na 50°C) i alkoholu (2,78 ml/100g na 25°C). Dobro se otapa u rastopljenom srebru (22 zapremine O 2 u 1 zapremini Ag na 961 °C). Paramagnetski je.
Kada se gasoviti kiseonik zagreva, dolazi do njegove reverzibilne disocijacije na atome: na 2000 °C - 0,03%, na 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99,5%.
Tečni kiseonik (tačka ključanja -182,98 °C) je blijedoplava tekućina.
Čvrsti kiseonik (tačka topljenja -218,79 ° C) - plavi kristali.
DEFINICIJA
Kiseonik- element drugog perioda VIA grupe Periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev, sa atomskim brojem 8. Simbol - O.
Atomska masa - 16 am.u. Molekula kiseonika je dvoatomska i ima formulu - O 2
Kiseonik pripada porodici p-elemenata. Elektronska konfiguracija atoma kiseonika je 1s 2 2s 2 2p 4 . U svojim jedinjenjima kisik može pokazati nekoliko oksidacijskih stanja: “-2”, “-1” (u peroksidima), “+2” (F 2 O). Kisik karakterizira manifestacija fenomena alotropije - postojanje u obliku nekoliko jednostavnih supstanci - alotropnih modifikacija. Alotropne modifikacije kiseonika su kiseonik O 2 i ozon O 3.
Hemijska svojstva kiseonika
Kiseonik je jako oksidaciono sredstvo, jer da bi kompletirao eksterni elektronski nivo, nedostaju mu samo 2 elektrona i lako ih spaja. Po reaktivnosti kisik je drugi nakon fluora. Kiseonik stvara spojeve sa svim elementima osim helijuma, neona i argona. Kiseonik direktno reaguje sa halogenima, srebrom, zlatom i platinom (njihova jedinjenja se dobijaju indirektno). Gotovo sve reakcije koje uključuju kisik su egzotermne. Karakteristična karakteristika mnogih reakcija kombinacije s kisikom je oslobađanje veliki broj toplina i svjetlost. Takvi procesi se nazivaju sagorevanjem.
Interakcija kiseonika sa metalima. S alkalnim metalima (osim litija) kisik stvara perokside ili superokside, a ostatak - okside. Na primjer:
4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2;
K + O 2 \u003d KO 2;
2Ca + O 2 \u003d 2CaO;
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3;
2Cu + O 2 \u003d 2CuO;
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4.
Interakcija kiseonika sa nemetalima. Interakcija kisika s nemetalima se nastavlja kada se zagrije; sve reakcije su egzotermne, sa izuzetkom interakcije sa dušikom (reakcija je endotermna, javlja se na 3000C u električnom luku, u prirodi - sa munjevitim pražnjenjem). Na primjer:
4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5;
C + O 2 \u003d CO 2;
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O;
N 2 + O 2 ↔ 2NO - Q.
Interakcija sa kompleksom neorganske supstance. Kada gori složene supstance u višku kisika nastaju oksidi odgovarajućih elemenata:
2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O (t);
4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O (t);
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (t, kat);
2PH 3 + 4O 2 = 2H 3 PO 4 (t);
SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O;
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8 SO 2 (t).
Kisik može oksidirati okside i hidrokside do spojeva s višim oksidacijskim stanjem:
2CO + O 2 \u003d 2CO 2 (t);
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (t, V 2 O 5);
2NO + O 2 \u003d 2NO 2;
4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 (t).
Interakcija sa složenim organskim supstancama. Gotovo sve organske tvari izgaraju, oksidirajući ih atmosferskim kisikom u ugljični dioksid i vodu:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + H 2 O.
Osim reakcija sagorijevanja (potpuna oksidacija), moguće su i parcijalne ili katalitičke oksidacijske reakcije, u kom slučaju produkti reakcije mogu biti alkoholi, aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline i druge tvari:
Oksidacija ugljikohidrata, proteina i masti služi kao izvor energije u živom organizmu.
Fizička svojstva kiseonika
Kiseonik je najzastupljeniji element na Zemlji (47% mase). Vazduh sadrži 21% kiseonika po zapremini. Kiseonik je sastavni deo vode, minerala, organska materija. Biljna i životinjska tkiva sadrže 50-85% kiseonika u obliku različitih jedinjenja.
U slobodnom stanju kiseonik je gas bez boje, ukusa i mirisa, slabo rastvorljiv u vodi (3 litre kiseonika se otapa u 100 litara vode na 20°C. Tečni kiseonik je plave boje, ima paramagnetna svojstva (uvlači se u magnetsko polje).
Dobijanje kiseonika
Postoje industrijske i laboratorijske metode za proizvodnju kisika. Dakle, u industriji se kisik dobiva destilacijom tekućeg zraka, a glavne laboratorijske metode za dobivanje kisika uključuju reakcije termičke razgradnje složenih tvari:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
4K 2 Cr 2 O 7 \u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 +3 O 2
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3 O 2
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Razlaganjem 95 g živinog (II) oksida proizvedeno je 4,48 litara kisika (N.O.). Izračunajte udio razloženog živinog (II) oksida (u mas.%). |
| Rješenje | Napišimo reakcijsku jednačinu za razgradnju živinog oksida (II): 2HgO \u003d 2Hg + O 2. Znajući zapreminu oslobođenog kiseonika, nalazimo njegovu količinu supstance:
Prema jednadžbi reakcije n (HgO): n (O 2) \u003d 2: 1, dakle, n (HgO) = 2 × n (O 2) = 0,4 mol. Izračunajmo masu raspadnutog oksida. Količina tvari povezana je s masom tvari omjerom: Molarna masa (molekulska masa jednog mola) živinog (II) oksida, izračunata pomoću tabele hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev - 217 g/mol. Tada je masa živinog oksida (II) jednaka: m(HgO) = n(HgO) × M(HgO) \u003d 0,4 × 217 \u003d 86,8 g. Hajde da definišemo maseni udio razloženi oksid: |
mol.Prema religioznim ljudima, samo Bog može biti sveprisutan, svemoguć i istovremeno nevidljiv. Zapravo, sva tri ova epiteta mogu se pripisati hemijski element sa atomskim brojem 8 - kiseonik. - sveprisutan: ne samo vazduh, voda i zemlja, već i ti i ja, naša hrana, piće, odeća, u velikoj meri se sastoji od toga; Većina tvari oko nas sadrži kisik.
Moć kiseonika se manifestuje već u tome što ga udišemo, a disanje je sinonim za život. “Dum spiro - spero”: dok dišem, nadam se... Ovo je Ovidije. A kisik se također može smatrati svemoćnim jer moćni element vatre, po pravilu, jako ovisi o našem kandidatu za sveprisutnog i svemoćnog.
Što se tiče trećeg epiteta - "nevidljivi", onda vjerovatno nema potrebe za dokazima. U normalnim uslovima, elementarni kiseonik nije samo bezbojan i samim tim nevidljiv, već nije ni perceptibilan, nije primetan nikakvim čulnim organima. Istina, nedostatak, a još više nedostatak kiseonika, osetili bismo odmah.
Plašeći se da bude osumnjičen za krivovjerje i klerikalizam u isto vrijeme, autor je prisiljen priznati da nije došao na ideju da uporedi kiseonik sa samim Gospodom Bogom, već ju je posudio od jednog od likova iz knjige Alekseja Konstantinoviča Tolstoja. pesma "Potok Bogatir". Postoje stihovi o izvjesnom apotekaru koji “prije nego što gomila izvede učenje da kažu da nema duše, već samo tijelo, i da ako Gospod zaista postoji, onda je on samo neka vrsta kisika”.
Tako da kiseonik je element sa atomskim brojem 8, "gas za disanje i sagorevanje", najčešći element na Zemlji.
Trostruko otkriće kiseonika
Činjenica da je kiseonik nevidljiv, bez ukusa, mirisa, gasovit u normalnim uslovima, odložila je njegovo otkriće na duže vreme. Mnogi naučnici iz prošlosti pretpostavili su da postoji supstanca sa svojstvima koja su, kao što sada znamo, inherentna kiseoniku.
Pronalazač podmornice K. Drebbel početkom 17. stoljeća. izolovao kiseonik, shvatio ulogu ovog gasa za disanje i koristio ga u svojoj podmornici. Ali Drebbelov rad nije imao mnogo uticaja na razvoj hemije. Njegov izum bio je vojničke prirode, a sve što je na neki način bilo povezano s njim pokušalo se na vrijeme klasificirati.
Kiseonik su skoro istovremeno otkrila dva istaknuta hemičara iz drugog polovina XVIII in. - Šveđanin Carl Wilhelm Scheele i Englez Joseph Priestley. Scheele je ranije primio kisik, ali njegova rasprava O zraku i vatri, koja je sadržavala informacije o kisiku, objavljena je kasnije od Priestleyevog otkrića.
Pa ipak, glavna figura u istoriji otkrića kiseonika nije Scheele ili Priestley. Otkrili su novi gas - i ništa više. Otkrili su kiseonik - i do kraja svojih dana ostali su revni branioci teorije flogistona! Teorije - jednom korisne, ali za kasno XVIII in. koja je već postala "okovi na nogama nauke".
Fridrih Engels će kasnije o tome pisati: „Obojica nikada nisu saznali šta je u njihovim rukama. Element koji je bio predodređen da revolucioniše hemiju netragom je nestao u njihovim rukama... Dakle, ostaje Lavoisier koji je zapravo otkrio kiseonik, a ne ona dvojica koji su samo opisali kiseonik, ni ne sluteći šta opisuju.
Veliki francuski hemičar Antoine Laurent Lavoisier (tada još vrlo mlad) saznao je o kiseoniku od samog Priestleyja. Dva mjeseca nakon otkrića "deflogistiniranog zraka", Priestley je stigao u Pariz i detaljno govorio o tome kako je došlo do ovog otkrića i od kojih supstanci ( živa i olovna skala) pušten je novi "vazduh".
Prije nego što je upoznao Priestleya, Lavoisier nije znao da samo dio zraka učestvuje u sagorijevanju i disanju. Sada je na novi način stavio istraživanje sagorevanja započeto dve godine ranije. Karakterizira ih rigorozan kvantitativni pristup: sve što se može izmjeriti ili na neki drugi način izmjeriti.
Lavoisier je uočio stvaranje crvenih pahuljica "živine ljuske" i smanjenje volumena zraka kada se zagrijava u zatvorenoj retorti. U drugoj retorti, koristeći visokotemperaturno zagrijavanje, razložio je 2,7 g "živine skale" dobivene u prethodnom eksperimentu i dobio 2,5 g žive i 8 kubnih inča istog plina o kojem je Priestley govorio. U prvom eksperimentu, u kojem je dio žive pretvoren u kamenac, samo 8 kubnih inča zraka je "izgubljeno", a njegov ostatak je postao "a-zot" - nije vitalan, ne podržavajući ni disanje ni sagorijevanje. Gas koji se oslobađa tokom razlaganja kamenca pokazao je suprotna svojstva, pa ga je Lavoisier u početku nazvao "vitalnim gasom". Lavoisier je otkrio suštinu sagorevanja. I potreba za flogistonom - "vatrenom materijom", koja se navodno oslobađa tokom sagorijevanja bilo kojeg zapaljivog materijala, nestala je.
Teorija sagorevanja kiseonika zamenila je teoriju flogistona. Tokom dva stoljeća koja su prošla od otkrića, Lavoisierova teorija ne samo da nije opovrgnuta, već je još više ojačana.
To, naravno, ne znači da se radi o elementu broj 8 moderna nauka zna se apsolutno sve.
O poznatom i ne previše poznatom kiseoniku
Govoriti u popularnom članku o svojstvima kisika krajnje je nezahvalan zadatak. S jedne strane, ovaj element je sam po sebi previše popularan i, govoreći o njemu, rizikujete da ponovite brojne udžbenike. Jedan od karakteristične karakteristike kiseonik leži u činjenici da se, verovatno, u svim zemljama ovaj element "polaže" u školi ...
Ali s druge strane, da bi se objasnila svojstva kiseonika, ponekad se mora popeti u takvu naučnu džunglu, čiji je leksikon izuzetno teško "prevesti" na opšteprihvaćeni jezik.
Uzmimo, na primjer, takvo svojstvo kisika kao što je paramagnetizam. Magnetska svojstva elementa br. 8 razlikuju se od svih ostalih gasovitih (u normalnim uslovima) elemenata. Kiseonik je aktivno oksidaciono sredstvo, ali postoje i drugi oksidacioni elementi, kao što je fluor. Kiseonik se na veoma niskim temperaturama pretvara u tečnost – ali za vodonik, helijum, azot, tačke ključanja su još niže. Ali među plinovitim elementima nema drugog paramagneta.
Vidljiva manifestacija paramagnetizma - sposobnost supstance da se uvuče u magnetsko polje - objašnjava se činjenicom da molekule paramagnetnih supstanci imaju svoj magnetni moment. Imaju ga i molekuli kiseonika, ali odakle dolazi?
Vanjski elektronski omotač atoma kisika sastoji se od šest elektrona. Četiri od njih - uparene - su kombinovane u dva para, a dva su "single". Upareni elektroni se razlikuju jedan od drugog samo po spinu. Spin je unutrašnji ugaoni moment čestice, koji ima kvantnu prirodu. Upravo ti "momenti" određuju sva magnetska svojstva materije (dijamagnetizam, feromagnetizam, paramagnetizam, itd.). Fizički nosilac magnetnih svojstava nije samo elektron, već i nespareni elektron, jer upareni elektroni čine stabilan sistem koji nema svoj magnetni moment.
Sudeći po sportskim analogijama, možemo reći da je upareni elektron kao fudbaler koji je dobio instrukciju da „ne propusti” nekog od protivnika za utakmicu. I ponaša se po uputstvima svog trenera: pazi da te defanzivac čuva, upada u napad, on je, kažu, veoma opasan. Obojica su strastveni oko "međusobnog zadržavanja" i na neki način ispadaju iz igre - fudbalski ili magnetski. S druge strane, nespareni elektron je "lutanje naprijed" od kojeg možete očekivati bilo šta (ali, kao i u sportu, u okviru određenih pravila).
Dakle, sposobnost molekula kiseonika da se uvuku u magnetsko polje pokazuje da imaju nesparene elektrone. Na prvi pogled to nije iznenađujuće: odavno je utvrđeno da svaki atom kisika ima dva nesparena elektrona na svojoj vanjskoj ljusci. Ali mogu li ostati nespareni kada se dva atoma kisika spoje u molekulu?
Očigledno, svaki O 2 molekul mora biti formiran korištenjem dvije O=O kovalentne veze. Ali u ovom slučaju, sva četiri nesparena elektrona bila bi potrošena na izgradnju molekula. A onda molekul kisika ne bi mogao imati paramagnetna svojstva. Ali paramagnetizam elementa br. 8 je činjenica koja je više puta potvrđena u eksperimentu.
Pretpostavlja se da svaki atom kisika troši samo jedan nespareni elektron na formiranje dvoatomske molekule, dok drugi ostaje "neaktivan", a ti elektroni čine molekulu paramagnetnom. Međutim, ovo objašnjenje je u suprotnosti s eksperimentalnim podacima. Bilo bi potrebno oko 50 kcal da se prekinu jednostruke veze u gram-molekulu kiseonika; u stvarnosti, morate potrošiti više nego dvostruko više energije.
Ispostavilo se da u molekuli kiseonika ne može biti ni dvostruke ni jednostruke veze. Kakva je onda ova veza?
Naučnici još uvijek nemaju jednoglasno mišljenje o ovom pitanju, a mnogi detalji strukture molekula kisika još uvijek nisu u potpunosti razjašnjeni. Sasvim je zadovoljavajuće, međutim, objašnjenje svojstava molekula kiseonika metodom molekularnih orbita koju je predložila kvantna hemija. Međutim, ovo objašnjenje je previše komplicirano da bi se o njemu usputno raspravljalo u popularnom članku.
Sada o ostalim - razumljivijim i lakše objašnjivim osobinama elementa br. 8.
Kako i priliči elementu koji zauzima mjesto u gornjem desnom uglu periodnog sistema, kiseonik ima izražena oksidaciona svojstva. Vanjska elektronska ljuska atoma kisika sastoji se od šest elektrona, a atom kisika može doći do potpuno popunjene ljuske (uvjet maksimalne kemijske stabilnosti) na dva načina: ili hvatanjem dva “strana” elektrona, ili odustajanjem od šest. Prvi način je, naravno, jednostavniji, zahtijeva manje energije. Stoga, u reakcijama s velikom većinom atoma, kisik djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Ako mogu tako reći, samo jedan element oksidira više od kisika - fluor. Samo u reakcijama sa fluorom, oksidaciono sredstvo nije element br. 8, već njegov partner.
Za razvoj aktivne reakcije kisika s većinom jednostavnih i složenih tvari potrebno je zagrijavanje – kako bi se savladala potencijalna barijera koja sprječava kemijski proces. Energetski "aditiv" (aktivacijska energija) u različitim reakcijama treba različite. Kisik aktivno reagira s fosforom kada se potonji zagrije na 60, sa sumporom - do 250, s vodikom - više od 300, s ugljikom (u obliku grafita) - na 700 - 800 ° C. Istina, postoje tvari, kao što su dušikov oksid, jednovalentna jedinjenja bakra i, na sreću, hemoglobin u krvi, sposobne reagirati s kisikom čak i na sobnoj temperaturi. Uz pomoć katalizatora koji smanjuju energiju aktivacije, mogu se odvijati i drugi procesi bez zagrijavanja, posebno kombinacija kisika s vodikom.
Obično se ova reakcija odvija na povišenim temperaturama i odvija se vrlo brzo - može se čak pretvoriti u eksploziju. Takav proces se odvija u shemi razgranate lančane reakcije. (Teorija vrijednih reakcija nastala je kao rezultat rada mnogih naučnika i prije svega laureata nobelova nagrada Akademik N.N. Semenov.) Vrijedne reakcije počinju stvaranjem nestabilnih aktivnih čestica – slobodnih radikala, „nosaca“ nesparenih elektrona.
Kiseonik je jedan od jakih oksidacionih agenasa. O tome se može suditi, makar samo zato što su spremnici s tekućim kisikom neophodan pribor za većinu tekućih raketnih motora. Međutim, oksidativne reakcije koje uključuju kisik ne izgledaju uvijek kao elementi plamena ili eksplozije.
Procesi spore oksidacije različitih supstanci na uobičajenim temperaturama nisu ništa manje važni za život nego što je sagorevanje za energiju.
Spora oksidacija prehrambenih supstanci u našem tijelu je "energetska baza" života. (Usput napominjemo da naše tijelo ne koristi udahnuti kisik vrlo ekonomično: u izdahnutom zraku ima otprilike 16% kisika.) Toplota trulog sijena rezultat je spore oksidacije organskih tvari biljnog porijekla. Spora oksidacija stajnjaka i humusa zagrijava staklenike...
Ali spora oksidacija organskih tvari nije uvijek bezopasna i sigurna. Ako se toplina nastala u ovom procesu ne ukloni, može doći do samozapaljenja. To je odavno poznato. Udžbenik hemije objavljen u Rusiji 1812. godine opisuje požare u Sankt Peterburgu uzrokovane ovim fenomenom. “Godine 1770. izbio je veliki požar u prodavnici konoplje na ostrvu Malaja Neva, gde uopšte nisu ložili vatru.” Istina, isti udžbenik govori o slučaju samozapaljenja „jedne starice iz sjeverna amerika” uz napomenu da se “to dešava uglavnom kod ljudi koji su neumjereni u upotrebi alkoholnih pića”...
Imajući u vidu potrebu borbe protiv pijanstva moćnika štampe i nauke, ne bi vredelo pobijati ovakve izjave. Ali, avaj, činjenice su tvrdoglave: ljudsko tijelo raspršuje toplinu u svemiru, a čak ni najiskusniji pijanci ne mogu se fizički spontano zapaliti. Dobro je da je sa naučne tačke gledišta i suprotna teza – Bog čuva pijane – isto tako neodrživa.
Završavajući poglavlje o svojstvima i karakteristikama kisika, podsjetimo se – vrlo kratko – o kruženju ovog elementa u prirodi.
Ako biljke nisu pretvarale vodu tokom fotosinteze i ugljen-dioksid u organska jedinjenja i ovaj proces nije bio praćen oslobađanjem vezanog kiseonika, a zatim, pošto su rezerve atmosferskog kiseonika prilično brzo iscrpljene, sve životinjski svijet, uključujući i čovječanstvo, uskoro bi se ugušili. Ali biljke nakon toga bi teško prolazile.
Činjenica je da biljke, kao i životinje, troše atmosferski kisik, međutim, to rade samo u mraku. Noću, kada fotosinteza prestane, biljke se iz proizvođača kisika pretvaraju u potrošače kisika. Sheele je uočio ovaj fenomen. A drugi otkrivač kiseonika, J. Priestley, još pre nego što je kiseonik otkriven, otkrio je da zelena grana mente, stavljena ispod staklenog poklopca sa vazduhom u kojem se sveća već ugasila, vraća sposobnost da podrži disanje i sagorevanje. ovaj vazduh.
Četiri elementa "halkogena" (tj. "koji proizvode bakar") predvode glavnu podgrupu grupe VI (prema nova klasifikacija- 16. grupa) periodnog sistema. Pored sumpora, telura i selena, oni takođe sadrže kiseonik. Pogledajmo pobliže svojstva ovog najčešćeg elementa na Zemlji, kao i upotrebu i proizvodnju kiseonika.
Obilje elemenata
AT vezana forma kiseonik ulazi hemijski sastav voda - njen procenat je oko 89%, kao i u sastavu ćelija svih živih bića - biljaka i životinja.
U zraku je kisik u slobodnom stanju u obliku O2, koji zauzima petinu njegovog sastava, a u obliku ozona - O3.
Kiseonik O2 je gas bez boje, ukusa i mirisa. Slabo je rastvorljiv u vodi. Tačka ključanja je 183 stepena ispod nule Celzijusa. U tečnom obliku kiseonik ima plavu boju, au čvrstom obliku stvara plave kristale. Tačka topljenja kristala kiseonika je 218,7 stepeni ispod nule Celzijusa.
Hemijska svojstva
Kada se zagrije, ovaj element reagira s mnogim jednostavnim tvarima, kako metalima tako i nemetalima, pri čemu tvori takozvane okside - spojeve elemenata s kisikom. u koje elementi ulaze s kisikom naziva se oksidacija.
Na primjer,
4Na + O2= 2Na2O
2. Kroz razgradnju vodikovog peroksida kada se zagrije u prisustvu mangan oksida, koji djeluje kao katalizator.
3. Kroz razgradnju kalijum permanganata.
Proizvodnja kiseonika u industriji odvija se na sledeće načine:
1. Za tehničke svrhe kiseonik se dobija iz vazduha, u kome je njegov uobičajeni sadržaj oko 20%, tj. peti dio. Da bi se to postiglo, prvo se spaljuje vazduh, dobijajući mešavinu sa sadržajem tečnog kiseonika od oko 54%, tečnog azota - 44% i tekućeg argona - 2%. Ovi gasovi se zatim odvajaju postupkom destilacije koristeći relativno mali interval između tačaka ključanja tečnog kiseonika i tečnog azota - minus 183 i minus 198,5 stepeni, respektivno. Ispostavilo se da dušik isparava prije kisika.
Moderna oprema osigurava proizvodnju kisika bilo kojeg stepena čistoće. Azot, koji se dobija odvajanjem tečnog vazduha, koristi se kao sirovina u sintezi njegovih derivata.
2. takođe daje kiseonik u veoma čistoj meri. Ova metoda je postala široko rasprostranjena u zemljama s bogatim resursima i jeftinom električnom energijom.
Primena kiseonika
Kiseonik je najvažniji element u životu čitave naše planete. Ovaj plin, koji se nalazi u atmosferi, u procesu troše životinje i ljudi.
Dobijanje kiseonika je veoma važno za oblasti ljudske delatnosti kao što su medicina, zavarivanje i rezanje metala, miniranje, vazduhoplovstvo (za disanje ljudi i za rad motora), metalurgija.
U procesu ekonomska aktivnost ljudski kisik se troši u velikim količinama - na primjer, pri sagorijevanju razne vrste gorivo: prirodni gas, metan, ugalj, drvo. U svim tim procesima nastaje, a priroda je omogućila proces prirodnog vezivanja ovog jedinjenja fotosintezom koja se odvija u zelenim biljkama pod dejstvom sunčeva svetlost. Kao rezultat ovog procesa nastaje glukoza koju biljka zatim koristi za izgradnju svojih tkiva.
