Слайд 2
Кислоро́д — элемет 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 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.
Слайд 3
Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон — при нормальных условиях
газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит
из трёх атомов кислорода (формула O3).
Слайд 4
История открытия
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).
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 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.
Слайд 5
История открытия
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.
Флогисто́н (от греч. — горючий, воспламеняемый) — в истории химии — гипотетическая «сверхтонкая материя» — «огненная субстанция», якобы наполняющая все горючие вещества и высвобождающаяся из них при горении.
Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.
Слайд 6
Джозеф Пристли
Антуан Лоран Лавуазье
Карл Вильгельм Шее́ле
Слайд 7
Происхождение названия
Слово кислород своим появлением в русском языке
до какой-то степени обязано М. В. Ломоносову, который ввёл в употребление,
наряду с другими неологизмами, слово «кислота»; таким образом слово «кислород», в свою очередь, явилось калькой термина «оксиген», предложенного А. Лавуазье, который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим окислы, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.
Слайд 8
Нахождение в природе
Кислород — самый распространённый на Земле 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.
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 %.
Слайд 9
Получение
В настоящее время в промышленности кислород получают из
воздуха. Основным промышленным способом получения кислорода является криогенная ректификация.
Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной технологии.
В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 МПа.
Небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия KMnO4:
Слайд 10
Получение
Используют также реакцию каталитического разложения пероксида водорода Н2О2 в присутствии оксида марганца(IV):
Кислород можно получить
каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:
К лабораторным способам
получения кислорода относится метод электролиза водных растворов щелочей, а также разложение оксида ртути(II) (при t = 100 °C):
На подводных лодках обычно получается реакцией пероксида натрия и углекислого газа, выдыхаемого человеком:
Слайд 11
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.
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.
Слайд 12
Химические свойства
Сильный окислитель, взаимодействует практически со всеми элементами,
образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает
с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:
Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:
Окисляет большинство органических соединений:
При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:
Слайд 13
Химические свойства
Кислород реагирует непосредственно (при нормальных условиях, при
нагревании и/или в присутствии катализаторов) со всеми простыми веществами,
кроме Au и инертных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); реакции с галогенами происходят под воздействием электрического разряда или ультрафиолета. Косвенным путём получены оксиды золота и тяжёлых инертных газов (Xe, Rn). Во всех двухэлементных соединениях кислорода с другими элементами кислород играет роль окислителя, кроме соединений со фтором.
Кислород образует пероксиды со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.
Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:
Некоторые оксиды поглощают кислород:
Слайд 14
Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.
Горение стальной проволоки в кислороде.
Слайд 16
Применение
Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века,
после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.
1.
В металлургии
Конвертерный способ производства стали или переработки штейнов связан с применением кислорода. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.
2.Сварка и резка металлов
Кислород в баллонах широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.
Слайд 17
Применение
3. Ракетное топливо
В качестве окислителя для ракетного топлива
применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие
богатые кислородом соединения. Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары водород-фтор и водород-фторид кислорода) .
4. В медицине
Кислород используется для обогащения дыхательных газовых смесей при нарушении дыхания, для лечения астмы, профилактики гипоксии в виде кислородных коктейлей, кислородных подушек.
5.В пищевой промышленности
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ.
Слайд 18
Применение
6. В сельском хозяйстве:
В тепличном хозяйстве, для изготовления кислородных
коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения
кислородом водной среды в рыбоводстве
Слайд 19
Некоторые производные кислорода (реактивные формы кислорода), такие как
синглетный кислород, перекись водорода, супероксид, озон и гидроксильный радикал,
являются высокотоксичными продуктами. Они образуются в процессе активирования или частичного восстановления кислорода. Супероксид (супероксидный радикал), перекись водорода и гидроксильный радикал могут образовываться в клетках и тканях организма человека и животных и вызывают оксидативный стресс.