Кислород

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
Периоды
ВО
ЛВС
R2O
RO
R2O3
RO2
R2O5
RO3
R2O7
RO4
RH4
RH3
HR
О
16
0
+8
O
8
15,998
Кислород
6
2
Оxygenium

РАСПРОСТРАНЕНИЕ КИСЛОРОДА В ПРИРОДЕ
Первое место по распространенности в земной коре, т.е. литосфере, занимает кислород 49%
(входит в состав воды, песка, горных пород и минералов)
далее следуют:
кремний 26%,
алюминий 7%,
железо 5%,
кальций 4%,
натрий, калий и магний по 2%,
водород 1%.

В биосфере около 65% от массы живых организмов приходится на кислород (входит в состав белков, жиров и углеводов)

В гидросфере на его долю приходится 89%.

Простое вещество кислород

В атмосфере 23% по массе
и 21% по объему.

Молекулярный состав воздуха

Кислород может существовать
в виде двух аллотропных модификаций -
кислорода (О2) и озона (О3)
Аллотропия
(от греч. állos — другой и trópos — поворот, свойство),
существование одного и того же химического элемента
в виде двух или нескольких простых веществ,
различных по строению и свойствам

ЗО2 = 2О3

Сравнение свойств кислорода и озона

Первые сведения найдены в Европе из китайских рукописей 8 в;
В начале 16 в. Леонардо да Винчи опубликовал данные, связанные с химией кислорода, не зная еще, что кислород – элемент;
Реакции присоединения кислорода описаны в научных трудах С.Гейлса (1731) и П.Байена (1774);
К.Шееле в 1771–1773 занимался исследованиями взаимодействия металлов и фосфора с кислородом;
Дж.Пристли сообщил об открытии кислорода как элемента в 1774, спустя несколько месяцев после сообщения Байена о реакциях с воздухом;
Название oxygenium («кислород») дано этому элементу вскоре после его открытия Пристли и происходит от греческих слов, обозначающих «рождающий кислоту»;
А.Лавуазье (1777) принадлежит объяснение роли кислорода в процессах дыхания и горения
Из истории открытия кислорода

Кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли Кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа Кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года Кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде
(Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).
2HgO (t) → 2Hg + O2↑
Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»)

О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье.
В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в 1771 годуНесколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл ШеелеНесколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Получение кислорода в промышленности
В промышленности кислород получают из воздуха. Воздух представляет собой смесь различных газов, основные компоненты в нем – азот и кислород. Для получения кислорода воздух под давлением сжижают. Так как температура кипения жидкого азота (-196°С) ниже температуры кипения жидкого кислорода (-183°C), то азот испаряется раньше кислорода. Жидкий кислород отделяют от испарившегося азота и хранят в стальных баллонах под давлением 15 МПа.

Жидкий кислород
Газообразный кислород

Получение кислорода в лаборатории
В лаборатории кислород получают из кислородсодержащих веществ путем их разложения при нагревании
а) разложение перманганата калия
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
б) электролиз воды
2H2O = 2H2↑ + O2↑
в) разложение пероксида водорода
2H2O2 = 2H2O + O2↑
г) разложение хлората калия
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑
д) разложение оксида ртути (II)
2HgO = 2Hg + O2↑

При разложении пероксида водорода используют катализатор (MnO2)
2H2O2 =кат 2H2O + O2↑
Катализа́тор — химическое вещество — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но само при этом не расходующееся

Получение из перманганата калия (марганцовки)

Метод вытеснения воды Метод вытеснения воздуха (плохо растворяется в воде) (тяжелее воздуха
М(возд) = 29г/моль)

Как доказать, что полученный газ является кислородом?

Химические свойства кислорода
(взаимодействие с простыми и сложными веществами)

Взаимодействие кислорода с простыми веществами
Взаимодействие с неметаллами (образуются оксиды неметаллов или кислотные оксиды)
2Н2 + О2 = 2Н2О
С + O2 = СO2
S + O2 = SO2
4Р + 5О2 = 2Р2О5
Взаимодействие с металлами (образуются оксиды металлов или основные оксиды)
4К + О2 = 2К2О
2Ba + O2 = 2BaO
2Mg + O2 = 2MgO
3Fe + 2O2 = Fe3O4

Взаимодействие кислорода со сложными веществами (образуются оксиды)
Взаимодействие с неорганическими веществами:
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2NO + O2= 2NO2
2SO2 + O2 = 2SO3
2CO + O2= 2CO2
Взаимодействие с органическими веществами:
CH4 + 2O2= CO2 + 2H2O
C2H2 +2,5O2= 2CO2 + H2O
C6H6 +7,5O2= 6CO2 + 3H2O
C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O

Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Такие реакции называются горением

Биологическая роль кислорода
Большинство живых существ (аэробыБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеванияхБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудокБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновостиБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангренеБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой водыБольшинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном. Радиоактивный изотоп кислорода 15O применяется для исследований скорости кровотока, лёгочной вентиляции.

Круговорот кислорода

ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОРОДА ЧЕЛОВЕКОМ