Кислород во вселенной доклад

Обновлено: 01.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

Школа БИОТОП Лаборатории непрерывного математического образования

2. Кислород как химический элемент

2.1. Характеристики и свойства кислорода………….……………………………………. 4

Что нам известно о таком простом и естественном процессе, как дыхание? Конечно, мы знаем, что дышать человек может только в атмосфере Земли. Происходит это благодаря наличию в её составе такого компонента, как кислород. Известно, что без пищи человек может выжить несколько недель, без воды – несколько дней, а вот без кислорода – максимум несколько минут (да и то, если речь идет о тренированных дайверах). Практически всё, что нас окружает и что есть в нашем организме, содержит кислород или нуждается в его поступлении для поддержания жизнедеятельности. Свойства и значение этого химического элемента продолжают изучаться, находятся новые способы его использования в интересах человека.

В данной работе мы кратко рассмотрим свойства кислорода, историю его открытия; узнаем о содержании его в различных естественных средах, а также о способах получения чистого кислорода и сферах его применения.

Кислород как химический элемент

2.1 Характеристики и свойства кислорода

Кислород - элемент второго периода 16й группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Обозначается буквой О (от лат. Oxygenium ). Атомный номер – 8. Кислород – химически активный неметалл, самый легкий элемент их относящихся к группе халькогенов. Молекула кислорода состоит из двух атомов, обозначается формулой О2. В обычных условиях кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, несколько тяжелее воздуха. При охлаждении до -182,9 С кислород переходит в жидкую форму (жидкость светло-голубого цвета). Твердый кислород (охлаждение до -218,7 С) имеет кристаллическую структуру, это вещество также голубого цвета. Кислород растворяется в воде в небольших количествах (лучше, чем азот и водород).

Кислород является очень сильным окислителем, вступает в реакцию почти со всеми элементами, кроме инертных газов, золота и платины. Большинство реакций соединения веществ с кислородом сопровождается выделением тепла и света (такие процессы называют горением).

2.2. Кислород в природе

Кислород – самый распространенный элемент земной коры. Простое вещество О2 входит в состав атмосферы, составляя по объёму 21% воздуха. Молекулярный кислород находится в воде и почве. Также много кислорода и в твердых породах Земли. Известно около 1400 минералов, где кислород содержится в связанном виде, образуя разнообразные химические соединения. Самое простое и распространенное среди них – диоксид кремния SiO 2 – основа песка.

Кислород входит в состав органических молекул, а также в силу окислительных свойств обеспечивает процесс разложения органических веществ (гниение, брожение).

Кислород в природе существует также в виде аллотропной модификации – озона – трехатомной молекулы кислорода О3. Озон – голубоватый газ с характерным запахом, образуется при электрических разрядах в атмосфере и под действием ультрафиолетового солнечного излучения. Озон присутствует в атмосфере Земли на высоте 25 км, задерживая и поглощая опасные излучения Солнца.

Открытие кислорода

Впервые кислород был выделен в 1770 году известным шведским химиком К.В. Шееле путем нагревания селитры – нитрата калия KNO 3. Два года спустя он же смог выделить кислород еще несколькими способами: взаимодействием диоксида марганца MnO 2 с серной кислотой H 2 SO 4, прокаливанием перманганата калия KMnO 4 либо оксида серебра AgO 2. Несколько позже, в 1774 году, кислород выделил англичанин Д. Пристли. Он прокаливал оксид ртути HgO .

Получение кислорода

В условиях лаборатории кислород можно получить несколькими способами: путем электролиза воды либо в результате реакции термического разложения сравнительно непрочных сложных веществ (солей, оксидов и пероксидов).

В промышленности кислород получают нехимическим путем из воздуха. Воздух сжижают при низкой температуре под высоким давлением и подвергают перегонке. Азот и кислород имеют разные температуры кипения. Сначала отделяется азот, в жидком состоянии остается кислород. Кислород хранят в сжатом виде в стальных баллонах голубого цвета.

На современных атомных подводных лодках, где электрическая энергия вырабатывается в достаточном количестве, получают кислород при помощи электролиза из воды.

Использование кислорода

Поскольку все окислительные процессы протекают быстрее в чистом кислороде, чем в воздухе, кислород широко применяют в химической промышленности для производства азотной, серной и других кислот, смазочных масел. В металлургии кислород необходим для получения высококачественной стали из чугуна.

Кислород используют для получения высоких температур – например, для сварки и резки металлов используют смесь кислорода и ацетилена.

Жидкий кислород используется для окисления ракетного топлива и при производстве взрывных работ.

В медицине применение кислорода необходимо для поддержания жизни у пациентов с затрудненным дыханием, при лечении ряда заболеваний, в составе лечебных и профилактических кислородных коктейлей.

Кислород используется для нормального функционирования человека в чуждой среде или вне атмосферы Земли: на подводных лодках, при пилотировании космических аппаратов, при восхождении в горы, погружении под воду, полётах на большой высоте, а также в экипировке спасательных служб (пожарных).

Трехатомный кислород (озон) является намного более сильным окислителем чем молекулярный кислород. Он способен обезвреживать опасные химикаты и микроорганизмы, не создавая при этом новых вредных веществ. Благодаря этому свойству его используют для очистки воды и воздуха, дезинфекции, обработки продуктов питания. Также озон широко используется в медицине и косметологии.

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

Альстромерия – это многолетнее цветущее растение. Относится к семейству Альстромерии. Родиной цветка принято считать Южную Америку. Еще древние индейские племена наделяли цветок магическими свойствами.

Юпитер считается пятой по счету планетой в нашей Солнечной системе. Он поражает и удивляет своими размерами. Космические аппараты, которые ученые отправляют для изучения планеты, возвращаются с огромным запасом интересных фотоснимков.

В этом году исполняется 193 года со дня рождения одного из самых любимых мальчишками романистов, предсказавших в своих фантастических произведениях за долгое их появление таких научных

Кислород как важнейший биогенный химический элемент, обеспечивающий дыхание большинства живых организмов на Земле. Рассмотрение результатов эксперимента Лавуазье по сжиганию различных веществ. Особенности химического строения молекулы кислорода.

Рубрика	Химия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	15.02.2014
Размер файла	31,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Кислород (Охуgenum) - важнейший биогенный химический элемент, обеспечивающий дыхание большинства живых организмов на Земле, без которого мы можем прожить всего несколько минут.

Кислород - это основа нашей жизни. Если бы на нашей планете не было кислорода, то жизнь на ней в том виде, как она сейчас представлена, не появилась бы вообще. Религиозные люди говорят, что Бог вездесущий, всемогущий и в то же время невидим. Химический элемент с атомарным номером 8 - кислород, тоже отчасти можно отнести к этим категориям. Кислород - вездесущ: он не только воздух, но и все на планете, вода и земля, люди, животные и растения; почти во всех веществах, которые нас окружают, есть кислород.

Могущество кислорода проявляется уже в том, что мы им дышим, а ведь дыхание это синоним жизни. И еще кислород можно считать всемогущим потому, что могучая стихия огня, как правило, сильно зависит от нашего кандидата в вездесущие и всемогущие.

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

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

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

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

1. Общие сведения

Кислород -- элемент VI-A группы, второго периода периодической системы химических элементов Менделеева с атомным номером 8. Обозначается символом O (Oxygenium).

Кислород -- самый распространённый на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47,4 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода -- 88,8 % (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,12 % по массе. Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле -- около 65 %.

Электронная конфигурация в основном состоянии 1s22s22p4.

Атомная масса кислорода-15,9994 г/моль.

Особенности строения молекулы О2: атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул. Межатомное расстояние в молекуле О20,12074 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.

В различных соединениях кислород может находиться в состояниях sp3 и sp2-гибридизации.

3. Физические свойства

При нормальных условиях кислород -- это газ без цвета, вкуса и запаха.

1 л его имеет массу 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100 г при 0 °C, 2,09 мл/100 г при 50 °C) и спирте(2,78 мл/100 г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Межатомное расстояние -- 0,12074 нм. Является парамагнетиком.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C -- 0,03 %, при 2600 °C -- 1 %, 4000 °C -- 59 %, 6000 °C -- 99,5 %.

Жидкий кислород (температура кипения ?182,98 °C) -- это бледно-голубая жидкость.

Твёрдый кислород (температура плавления ?218,35°C) -- синие кристаллы. Известны 6 кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

· б-О2 -- существует при температуре ниже 23,65 К; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403 Е, b=3,429 Е, c=5,086 Е; в=132,53°.

· в-О2 -- существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Е, б=46,25°

· г-О2 -- существует при температурах от 43,65 до 54,21 К; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решёткиa=6,83 Е].

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:

· д-О2 интервал температур 20-240 К и давление 6-8 ГПа, оранжевые кристаллы;

· е-О4 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от тёмно-красного до чёрного, моноклинная сингония;

· ж-Оn давление более 96 ГПа, металлическое состояние с характерным металлическим блеском, при низких температурах переходит всверхпроводящее состояние.

4. Химические свойства

молекула кислород химический лавуазье

Кислород относится к активным неметаллам. Во всех соединениях, кроме соединений с фтором и пероксидов, он имеет степень окисления -2, в соединениях с фтором кислород проявляет степень окисления +2, а в пероксидных соединениях степень его окисления равна -1 или даже дробному числу. Это объясняется тем, что в пероксидах 2 или несколько атомов кислорода соединены друг с другом.

Кислород взаимодействует со всеми металлами, за исключением золота и платиновых металлов (кроме осмия), образуя оксиды:

2 Мg + О2 = 2 MgО (оксид магния);

4 Аl + 3 О2 = 2 Аl2O3 (оксид алюминия).

Ряд металлов, кроме основных оксидов, образует амфотерные (ZnО, Сr2О3, Аl2О3 и др.) и даже кислотные (СrО3, Мn2О7 и др.) оксиды.

Он взаимодействует также со всеми, кроме галогенов, неметаллами, образуя кислотные или несолеобразующие (индифферентные) оксиды:

S + О2 = SО2 (оксид серы (IV));

4 Р + 5 O2 = 2 Р2О5 (оксид фосфора (V));

N2 + О2 = 2 NО (оксид азота (II)).

Оксиды золота и платиновых металлов получают разложением их (гидроксидов, а кислородные соединения галогенов - осторожным обезвоживанием их кислородсодержащих кислот).

В кислороде и на воздухе легко окисляются (сгорают или тлеют) многие неорганические и органические вещества. Из неорганических веществ, кроме металлов и неметаллов, с кислородом реагируют все соединения металлов с неметаллами, за исключением хлоридов и бромидов:

СаН2 + O2 = СаО + Н2О;

2 ZnS + 3 O2 = 2 ZnО + 2 SO2;

Мg3Р2 + 4 O2 = Мg3(РО4)2;

Са2Si + 2 O2 = Са2SiО4;

4 КI + O2 + 2 Н2О = 4 КОН + I2.

Из органических соединений с кислородом взаимодействуют почти все, кроме полностью фторированных углеводородов (фреонов), а также хлор- и бромпроизводных с большим содержанием хлора или брома (хлороформ, тетрахлорид углерода, полихлорэтаны и аналогичные бромпроизводные):

С3Н8 + 5 O2 = 3 СО2 + 4 Н2О;

2 С2Н5ОН + O2 = 2 СН3СНО + 2 Н2О;

2 СН3СНО + О2 = 2 СН3СООН;

C6Н12О6 + 6 O2 = 6 СО2 + 6 Н2О;

2 C6H6 + 15 O2 = 12 СО2 + 6 Н2О.

В атомарном состоянии кислород более активен, чем в молекулярном. Это свойство используют для отбеливания различных материалов (легче разрушаются окрашивающие органические вещества). В молекулярном состоянии кислород может существовать в виде кислорода (O2) и озона (O3), т. е. для него характерно явление аллотропии.

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:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2.

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:

2NaNO3 =2NaNO2 + О2,

при нагревании некоторых высших оксидов:

4CrO3 = 2Cr2O3 + 3О2;

2PbO2 = 2PbO + О2;

3MnO2 = Mn3O4 + О2.

Ранее кислород получали разложением бертолетовой соли KClO3 в присутствии каталитических количеств диоксида марганца MnO2:

2KClO3 = 2KCl + 3О2.

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:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2,

4КО2 + 2СО2 = 2К2СО3 + 3О2.

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. Кислород необходим практически всем живым существам. Дыхание - это окислительно-восстановительный процесс, где кислород является окислителем. С помощью дыхания живые существа вырабатывают энергию, необходимую для поддержания жизни. К счастью, атмосфера Земли пока не испытывает заметного недостатка кислорода, но такая опасность может возникнуть в будущем.

Вне земной атмосферы человек вынужден брать с собой запас кислорода. Мы уже говорили о его применении на подводных лодках. Точно так же полученный искусственно кислород используют для дыхания в любой чуждой среде, где приходится работать людям: в авиации при полетах на больших высотах, в пилотируемых космических аппаратах, при восхождении на высокие горные вершины, в экипировке пожарных, которым часто приходится действовать в задымленной и ядовитой атмосфере и т.д.

В медицине кислород используют для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием и для лечения некоторых заболеваний. Однако чистым кислородом при нормальном давлении долго дышать нельзя - это опасно для здоровья.

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.

7. Влияние элементов на окружающую среду

Кислород жизненно необходим человеку, растениям, животным и природе.

Кислород участвует и в процессах медленного окисления различных веществ при обычной температуре. Эти процессы не менее важны, чем реакции горения. Так, медленное окисление пищи в нашем организме является источником энергии, за счет которой живет организм. Кислород для этой цели доставляется гемоглобином крови, который способен образовывать с ним непрочное соединение уже при комнатной температуре. Окисленный гемоглобин оксигемоглобин доставляет во все ткани и клетки организма кислород, который окисляет белки, жиры и углеводы, образуя при этом углекислый газ и воду и освобождая энергию, необходимую для деятельности организма.

Исключительно важна роль кислорода в процессе дыхания человека и животных. Растения также поглощают атмосферный кислород. Но если в темноте идет только процесс поглощения растениями кислорода, то на свету протекает еще один противоположный ему процесс -- фотосинтез, в результате которого растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Так как процесс фотосинтеза идет более интенсивно, то в итоге на свету растения выделяют гораздо больше кислорода, чем поглощают его при дыхании. Таким образом, содержание свободного кислорода Земли сохраняется благодаря жизнедеятельности зеленых растений.

Итак, мы получили различные сведения из области химии элементов VI группы и в большей степени о кислороде, узнали о том, где и как применяют и получают кислород, также узнали о воздействии кислорода на нашу жизнь, народное хозяйство и культуру.

Если после чтения моего реферата у вас возникло желание поближе познакомиться с необъятной областью той науки, откуда почерпнуты сведения по элементам VI группы периодической системы Д. И. Менделеева, то я выполнила свою задачу.

Подобные документы

История открытия кислорода. Нахождение элемента в таблице Менделеева, его вхождение в состав других веществ и живых организмов, распространенность в природе. Физические и химические свойства кислорода. Способы получения и области применения элемента.

презентация [683,8 K], добавлен 07.02.2012

Кислород как самый распространённый на Земле элемент. Аллотропные формы кислорода. Его широкое промышленное применение. Сварка и резка металлов. Последствия исчезновения для живых существ данного химического элемента на краткосрочный период времени.

презентация [5,0 M], добавлен 28.12.2013

Распространение кислорода в природе, его характеристика как химического элемента и простого вещества. Физические свойства кислорода, история его открытия, способы собирания и получения в лабораторных условиях. Применение и роль в организме человека.

презентация [1,2 M], добавлен 17.04.2011

Роль кислорода как самого распространенного элемента на Земле в жизни планеты, его место в периодической системе Менделеева. Применение кислорода в лечебной практике и промышленности. Основные способы получения кислорода. История открытия кислорода.

презентация [321,4 K], добавлен 12.12.2011

К.В. Шееле как выдающийся немецкий химик, краткий очерк его жизни, этапы личностного и научного становления, значение в открытии кислорода. Исследование свойств кислорода английским свящeнником и химиком Джoзефом Пpистли. Лавуазье и открытие кислорода.

Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

Вложение	Размер
biologicheskaya_rol_kisloroda1.docx	30.78 КБ

Предварительный просмотр:

Кафедра аналитической химии

студент 1 курса

104 группы специальность

Кандидат химических наук

Гурвич Людмила Говсеевна

Саранск 2015-2016 год

Введение

Кислоро́д — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI 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. Простое вещество кислород (CAS-номер: 7782-44-7) при нормальных условиях — газ без цвета, вкуса и запаха, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (формула O2), в связи с чем его также называют дикислород. Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет, а твёрдый представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

История открытия кислорода.

2HgO (t) → 2Hg + O 2 ↑

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

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

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

Нахождение в природе

Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов ) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры . Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 10 15 тонн). Однако до появления первых фотосинтезирующих архей 3,5 млрд лет назад в атмосфере его практически не было. Свободный кислород в больших количествах начал появляться в палеопротерозое (3-2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы ( кислородной катастрофы ). Первый миллиард лет практически весь кислород поглощался растворённым в океанах железом и формировал залежи джеспилита . 3—2,7 млрд лет назад он начал выделяться в атмосферу и 1,7 млрд лет назад достиг 10 % от нынешнего уровня.

Наличие большого количества растворённого и свободного кислорода в океанах и атмосфере привело к вымиранию большинства анаэробных организмов. Тем не менее, клеточное дыхание с помощью кислорода позволило аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробным, сделав их доминирующими.

С начала кембрия 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от 15 % до 30 % по объёму. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его уровень достиг максимума в 35 % по объёму, который, возможно, способствовал большому размеру насекомых и земноводных в это время.

Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. При этом, около 60 % кислорода, производимого лесами и зелёными растениями, расходуется на процессы гниения и разложения в самих лесах и растительных зонах.
Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в атмосфере.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

Биологическая роль кислорода

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 1 500 соединений земной коры.

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. Аварийный запас кислорода в бомбоубежище.

Научные доклады

Когда и кто открыл кислород?

Химические и физические свойства кислорода

В химии элемент образовывает 2 простых вещества — кислород О₂ и О₃. Газ О₂ не имеет ни запаха, ни цвета. Его молекула притягивается магнитом, так как содержит 2 неспаренных электрона. Атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул. В каждой молекуле имеются 2 неспаренных электрона. Молекула инертна и устойчива к высокой энергии активации.

Существуют модификации кислорода: жидкий голубой кислород, твердый кислород. Высокая химическая прочность связи между атомами приводит к тому, что газообразный кислород при комнатной температуре становится малоактивным. В природе он является важным участником процессов превращения и гниения. Интересно, что данный элемент при комнатной температуре реагирует с кровяным гемоглобином. Это обеспечивает транспортабельность кислорода ко всем органам организма.

Со многими веществами может вступать в связь без предварительного нагревания (с щелочноземельными и щелочными металлами, белым фосфором и альдегидами). При этом на поверхности изделий образуется ржавчина. При малейшем нагревании кислород повышает свою химическую активность. С водородом, горючими газами, метаном, простыми и сложными веществами кислород реагирует взрывом.

Изотопный состав элемента изменяется в зависимости от природных условий – он либо обогащается тяжелыми металлами, либо обедняется ими. Очень часто кислород выступает в роли окислителя. В процессе реакции выделяется свет и тепло. Из кислорода в естественных условиях на высоте 10—30 км, при грозовых разрядах, образуется озон (0₃). Он защищает планету от ультрафиолетового излучения и используется для очищения питьевой воды.

Как мы уже упоминали, кислород – это окислитель. Если окисляемый металл характеризуется высокой летучестью, то процесс происходит как горение с образованием оксида. Эффективность реакции зависит от восстановительной активности. При этом оксиды, выделяемые в процессе, могут быть кислотными, амфотерными и основными. Иногда при горении образуются пероксиды и надпероксиды.

Где применяется кислород?

Кислород используется в черной и цветной металлургии. Он интенсифицирует пирометаллургические и гидрометаллургические процессы. Благодаря элементу научились извлекать из руд золото. Это трудоемкая операция, но благодаря кислороду она протекает значительно быстрее. Также он применяется в химической промышленности, на нужды которой расходуется 30% производящего кислорода. Элемент берет участие в термоокислительном крекинге, когда получается ацетилен – вещество для сварки и резки металлов, для синтезов органических веществ.

Кислород применяется в космосе. Он выступает окислителем в двигателях космических кораблей второй ступени и в ракетах высотных исследований. В составе взрывчатых веществ находится жидкий кислород. Также он применяется в авиации и медицине. Когда затруднительное дыхание, при сердечных и легочных заболеваниях, то больным из кислородных подушек подают кислород.

Читайте также: