Презентация на тему Применение кислорода в промышленности

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.

(CAS-номер: 10028-15-6) — при нормальных условиях газ голубого цвета

со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O3).

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↑

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.

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.

французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению

ртути и последующему разложению её оксида.

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.

ещё «кислотвором») 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» (фр. l'oxygène), предложенного А. Лавуазье (греческое όξύγενναω от ὀξύς — «кислый» и γενναω — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим окислы, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.

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 объёму и 23,12 % по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем 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 %.

воздуха. В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в

стальных баллонах под давлением около 15 МПа. Важнейшим лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей. Небольшие количества кислорода можно также получать взаимодействием раствора перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода. Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной и азотной технологий. При нагревании перманганат калия KMnO4 разлагается до манганата калия K2MnO4 и диоксида марганца MnO2 с одновременным выделением газообразного кислорода O2:

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑

водорода Н2О2:

2Н2О2 → 2Н2О + О2↑

Катализатором является диоксид марганца

(MnO2) или кусочек сырых овощей (в них содержатся ферменты, ускоряющие разложение пероксида водорода).

Кислород можно также получить каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:

2KClO3 → 2KCl + 3O2↑

Помимо изложенного лабораторного метода кислород получают методом разделения воздуха на воздухоразделительных установках с чистотой до 99,9999% по O2.

цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г.

Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). 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 (темп. кипения −182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Фазовая диаграмма O2

Твердый кислород (темп. плавления −218,79 °C) — синие кристаллы. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403

Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°
β-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 Å, α=46,25°
γ-О2 — существует при температурах от 43,65 до 54,21 К; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решётки a=6,83 Å

температур до 300 К и давление 6-10 ГПа, оранжевые

кристаллы;
ε-О2 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от темно красного до чёрного, моноклинная сингония;
ζ-О2 давление более 96 ГПа, металлическое состояние с характерным металлическим блеском, при низких температурах переходит в сверхпроводящее состояние.

образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления

протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:

4K + O2 → 2K2O

2Sr + O2 → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:

2NO + O2 → 2NO2

+ 3H2O

При определенных условиях можно провести мягкое окисление органического

соединения:

CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O

инертные газы.
Кислород образует пероксиды со степенью окисления −1.
Например, пероксиды

получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:

2Na + O2 → Na2O2
Некоторые окислы поглощают кислород:

2BaO + O2 → 2BaO2

К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с

образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется перекись водорода:

H2 + O2 → H2O2

Надпероксиды имеют степень окисления −1/2, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O2 -). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре:

Na2O2 + O2 → 2NaO2

Озониды содержат ион O3 - со степенью окисления −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:

КОН(тв.) + О3 → КО3 + КОН + O2

Ион диоксигенил O2+ имеет степень окисления +1/2. Получают по реакции:

PtF6 + O2 → O2PtF6

пропусканием фтора через раствор щелочи:

2F2 + 2NaOH → OF2

+ 2NaF + H2O

Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления +1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C.

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получаются смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2.

Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.

В свободном виде элемент существует в двух аллотропных модификациях:O2 и O3 (озон).

среды в емкостях, азотное пожаротушение, продувка и испытание трубопроводов,

регенерация катализаторов, упаковка продукции в азотной среде, интенсификация окислительных процессов, выделение метана, водорода, углекислого газа.

Создание инертной среды в резервуарах, во время разгрузочно-погрузочных работ, азотное пожаротушение, продувка и испытание трубопроводов, очистка технологических емкостей.

черных и цветных металлов во время отжига, нейтральная закалка,

цианирование, пайка твердым припоем, спекание порошковым металлом.

продуктов азотом, создание инертной среды в резервуарах с продуктом,

упаковка препаратов.

Получение кислорода для медицинских применений.

и упаковка пищевой продукции — орехов, чипсов, масла, кофе,

пива и др. в условиях инертной среды, создание модифицированной атмосферы в овощехранилищах, повышение эффективности разведения рыб.

Cоздание инертной среды с целью предотвращения окисления элементов

электросхем.

азота для создания инертной среды в технологических объемах, продувки

трубопроводов, азотного пожаротушения. Получение кислорода для резки и сварки.