кислород

Таблица Д.И.Менделеева -- Кислород(oxygenium) ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА ИСТОРИЯ Как всё начиналось Великие химики Нобелевские лауреаты ЗАЙМЕМСЯ ХИМИЕЙ Теоретические основы Опыты СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ Тривиальные формулы Таблица растворимости Основные термины Название: Кислород (oxygenium) Порядковый номер: 8 Группа: vi Период: 2 Атомная масса: 15,9994 Электроотрицательность: 3,44 Температура плавления: -218,4?С Температура кипения: -182,962?С Плотность (г/см3): 0,001429 Характерные степени окисления: -2 +2 Цвет: Светло-голубой Кем открыт: Джозеф Пристли, Карл Вильем Шееле Год открытия: 1774 Страна открытия: Англия/Швеция Кристалическая структура: кубическая Кислород (латинское oxygenium), О, химический элемент vi группы периодической системы Менделеева; атомный номер 8, атомная масса 15,9994. При нормальных условиях К. — газ без цвета, запаха кислород вкуса. Трудно назвать другой элемент, который играл бы на нашей планете такую важную роль, как К. Историческая справка. Процессы горения кислород дыхания издавна привлекали внимание учёных. Первые указания на то, что не весь воздух, кислород лишь «активная» его часть поддерживает горение, обнаружены в китайских рукописях 8 в. Много позже Леонардо да Винчи (1452—1519) рассматривал воздух как смесь двух газов, лишь один из которых расходуется при горении кислород дыхании. Окончательное открытие двух главных составных частей воздуха — азота кислород К., сделавшее эпоху в науке, произошло только в конце 18 в. К. получили почти одновременно К. Шееле (1769—70) путём прокаливания селитр (kno 3 , nano 3 ), двуокиси марганца mno 2 кислород других веществ кислород Дж. Пристли (1774) при нагревании сурика pb 3 o 4 кислород окиси ртути hgo. В 1772 Д. Резерфорд открыл азот. В 1775 А. Лавуазье , произведя количественный анализ воздуха, нашёл, что он «состоит из двух (газов) различного и, так сказать, противоположного характера», т. е. из К. кислород азота. На основе широких экспериментальных исследований Лавуазье правильно объяснил горение кислород дыхание как процессы взаимодействия веществ с К. Поскольку К. входит в состав кислот, Лавуазье назвал его oxygene, т. е. «образующий кислоты» (от греческого ox y s — кислый кислород genn a o — рождаю; отсюда кислород русское название «кислород»). Распространение в природе. К. — самый распространённый химический элемент на Земле. Связанный К. составляет около 6 / 7 массы водной оболочки Земли — гидросферы (85,82% по массе), почти половину литосферы (47% по массе), кислород только в атмосфере, где К. находится в свободном состоянии, он занимает второе место (23,15% по массе) после азота. К. стоит на первом месте кислород по числу образуемых им минералов (1364); среди минералов, содержащих К., преобладают силикаты (полевые шпаты, слюды кислород др.), кварц, окислы железа, карбонаты кислород сульфаты. В живых организмах в среднем около 70% К.; он входит в состав большинства важнейших органических соединений (белков, жиров, углеводов кислород т.д.) кислород в состав неорганических соединений скелета. Исключительно велика роль свободного К. в биохимических кислород физиологических процессах, особенно в дыхании . За исключением некоторых микроорганизмов-анаэробов, все животные кислород растения получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счёт окисления биологического различных веществ с помощью К. Вся масса свободного К. Земли возникла кислород сохраняется благодаря жизнедеятельности зелёных растений суши кислород Мирового океана, выделяющих К. в процессе фотосинтеза . На земной поверхности, где протекает фотосинтез кислород господствует свободный К., формируются резко окислительные условия. Напротив, в магме, кислород также глубоких горизонтах подземных вод, в илах морей кислород озер, в болотах, где свободный К. отсутствует, формируется восстановительная среда. Окислительно-восстановительные процессы с участием К. определяют концентрацию многих элементов кислород образование месторождений полезных ископаемых — угля, нефти, серы, руд железа, меди кислород т.д.. Изменения в круговорот К. вносит кислород хозяйственная деятельность человека. В некоторых промышленных странах при сгорании топлива расходуется К. больше, чем его выделяют растения при фотосинтезе. Всего же на сжигание топлива в мире ежегодно потребляется около 9 · 10 9 т К. Изотопы, атом, молекула. К. имеет три устойчивых изотопа: 16 О, 17 o кислород 18 o, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759%, 0,037% кислород 0,204% от общего числа атомов К. на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее лёгкого из них 16 o связано с тем, что ядро атома 16 o состоит из 8 протонов кислород 8 нейтронов. А такие ядра, как следует из теории атомного ядра, обладают особой устойчивостью. В соответствии с положением К. в периодической системе элементов Менделеева электроны атома К. располагаются на двух оболочках: 2 — на внутренней кислород 6 — на внешней (конфигурация 1 s 2 2 s 2 2 p 4). Поскольку внешняя оболочка атома К. не заполнена, кислород потенциал ионизации кислород сродство к электрону составляют соответственно 13,61 кислород 1,46 эв, атом К. в химических соединениях обычно приобретает электроны кислород имеет отрицательный эффективный заряд. Напротив, крайне редки соединения, в которых электроны отрываются (точнее оттягиваются) от атома К. (таковы, например, f 2 o, f 2 o 2 ). Раньше, исходя единственно из положения К. в периодической системе, атому К. в окислах кислород в большинстве других соединений приписывали отрицательный заряд (—2). Однако, как показывают экспериментальные данные, ион o 2- не существует ни в свободном состоянии, ни в соединениях, кислород отрицательный эффективный заряд атома К. практически никогда существенно не превышает единицы. В обычных условиях молекула К. двухатомна (o 2 ); в тихом электрическом разряде образуется также трёхатомная молекула o 3 — озон; при высоких давлениях обнаружены в небольших количествах молекулы o 4 Электронное строение o 2 представляет большой теоретический интерес. В основном состоянии молекула o 2 имеет два неспаренных электрона; для неё неприменима «обычная» классическая структурная формула О=О с двумя двухэлектронными связями. Исчерпывающее объяснение этого факта дано в рамках теории молекулярных орбиталей. Энергия ионизации молекулы К. (o 2 — е -> О 2 + ) составляет 12,2 эв, кислород сродство к электрону (o 2 + е -> o 2 - ) — 0,94 эв. Диссоциация молекулярного К. на атомы при обычной температуре ничтожно мала, она становится заметной лишь при 1500 °С; при 5000 °С молекулы К. почти полностью диссоциированы на атомы. Физические свойства. К. — бесцветный газ, сгущающийся при —182,9 °С кислород нормальном давлении в бледно-синюю жидкость, которая при —218,7 °С затвердевает, образуя синие кристаллы. Плотность газообразного К. (при 0°С кислород нормальном давлении) 1,42897 г/л. Критическая температура К. довольно низка t kpит = —118,84 °С), т. е. ниже, чем у cl 2 , co 2 , so 2 кислород некоторых других газов; Р крит = 4,97 Мн/м 2 (49,71 am ) . Теплопроводность (при 0 °С) 23,86 Ч 10 -3 вт/(м · К), т. е. 57 Ч 10 -6 кал/сек · см · °С). Молярная теплоёмкость (при 0 °С) в дж/ ( моль · К) С р = 28,9, c v = 20,5; в кал/ ( моль · o c ) С р = 6,99, c v = 4,98; c p /c v = 1,403. Диэлектрическая проницаемость газообразного К. 1,000547 (0 °С), жидкого 1,491. Вязкость 189 мпуаз (0 °С). К. мало растворим в воде: при 20 °С кислород 1 am в 1 м 3 воды растворяется 0,031 м 3 , кислород при 0 °С — 0,049 м 3 К. Хорошими твёрдыми поглотителями К. являются платиновая чернь кислород активный древесный уголь. Химические свойства. К. образует химические соединения со всеми элементами, кроме лёгких инертных газов . Будучи наиболее активным (после фтора) неметаллом, К. взаимодействует с большинством элементов непосредственно; исключение составляют тяжелые инертные газы, галогены, золото кислород платина; их соединения с К. получают косвенным путем. Почти все реакции К. с другими веществами — реакции окисления экзотермичны, т. е. сопровождаются выделением энергии. С водородом при обычных температурах К. реагирует крайне медленно, выше 550 °С эта реакция идёт со взрывом: 2Н 2 + o 2 = 2h 2 o. С серой , углеродом , азотом , фосфором К. взаимодействует при обычных условиях очень медленно. При повышении температуры скорость реакции возрастает кислород при некоторой, характерной для каждого элемента температуре воспламенения начинается горение. Реакция азота с К. благодаря особой прочности молекулы n 2 эндотермична кислород становится заметной лишь выше 1200 °С или в электрическом разряде: n 2 +o 2 = 2no. К. активно окисляет почти все металлы, особенно легко — щелочные кислород щёлочноземельные. Активность взаимодействия металла с К. зависит от многих факторов — состояния поверхности металла, степени измельчения, присутствия примесей. В процессе взаимодействия вещества с К. исключительно важна роль воды. Например, даже такой активный металл, как калий, с совершенно лишённым влаги К. не реагирует, но воспламеняется в К. при обычной температуре в присутствии даже ничтожных количеств паров воды. Подсчитано, что в результате коррозии ежегодно теряется до 10% всего производимого металла. Окиси некоторых металлов, присоединяя К., образуют перекисные соединения, содержащие 2 или более связанных между собой атомов К. Так, перекиси na 2 o 2 кислород ВаО 2 включают перекисный ион o 2 2- , надперекиси nao 2 кислород ko 2 — ион o 2 - , кислород озониды nao 3 , ko 3 , rbo 3 кислород cso 3 — ион o 3 - . К. экзотермически взаимодействует со многими сложными веществами. Так, аммиак горит в К. в отсутствии катализаторов, реакция идёт по уравнению: 4nh 3 + 3o 2 = 2n 2 + 6Н 2 О. Окисление аммиака кислородом в присутствии катализатора даёт no (этот процесс используют при получении азотной кислоты ) . Особое значение имеет горение углеводородов (природного газа, бензина, керосина) — важнейший источник тепла в быту кислород промышленности, например СН 4 +2О 2 = СО 2 +2Н 2 О. Взаимодействие углеводородов с К. лежит в основе многих важнейших производственных процессов — такова, например, так называемая конверсия метана, проводимая для получения водорода : 2СН 4 +О 2 +2Н 2 О=2СО 2 +6Н 2. Многие органические соединения (углеводороды с двойной или тройной связью, альдегиды, фенолы, кислород также скипидар, высыхающие масла кислород др.) энергично присоединяют К. Окисление К. питательных веществ в клетках служит источником энергии живых организмов. Получение. Существует 3 основных способа получения К.: химический, электролизный (электролиз воды) кислород физический (разделение воздуха). Химический способ изобретён ранее других. К. можно получать, например, из бертолетовой соли kclo 3 , которая при нагревании разлагается, выделяя o 2 в количестве 0,27 м 3 на 1 кг соли. Окись бария bao при нагревании до 540 °С сначала поглощает К. из воздуха, образуя перекись bao 2 , кислород при последующем нагревании до 870 °С bao 2 разлагается, выделяя чистый К. Его можно получать также из kmno 4 , ca 2 pbo 4 , k 2 cr 2 o 7 кислород других веществ при нагревании кислород добавлении катализаторов . Химический способ получения К. малопроизводителен кислород дорог, промышленного значения не имеет кислород используется лишь в лабораторной практике. Электролизный способ состоит в пропускании постоянного электрического тока через воду, в которую для повышения её электропроводности добавлен раствор едкого натра naoh. При этом вода разлагается на К. кислород водород . К. собирается около положительного электрода электролизёра, кислород водород — около отрицательного. Этим способом К. добывают как побочный продукт при производстве водорода . Для получения 2 м 3 водорода кислород 1 м 3 К. затрачивается 12—15 квт · ч электроэнергии. Разделение воздуха является основным методом получения К. в современной технике. Осуществить разделение воздуха в нормальном газообразном состоянии очень трудно, поэтому воздух прежде сжижают, кислород затем уже разделяют на составные части. Такой способ получения К. называют разделением воздуха методом глубокого охлаждения. Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине- детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до температуры 93 К (—180 °С) кислород превращается в жидкий воздух. Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота кислород жидкого К., основано на различии температуры кипения его компонентов [t kип o 2 90,18 К (—182,9 °С), t kип n 2 77,36 К (—195,8 °С)]. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, кислород остающаяся жидкость всё более обогащается К. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкий К. нужной чистоты (концентрации). В СССР выпускают мелкие (на несколько л ) кислород самые крупные в мире кислородные воздухоразделительные установки (на 35000 м 3 /ч К.). Эти установки производят технологический К. с концентрацией 95—98,5%, технический — с концентрацией 99,2—99,9% кислород более чистый, медицинский К., выдавая продукцию в жидком кислород газообразном виде. Расход электрической энергии составляет от 0,41 до 1,6 квт · ч/м 3 . К. можно получать также при разделении воздуха по методу избирательного проницания (диффузии) через перегородки-мембраны. Воздух под повышенным давлением пропускается через фторопластовые, стеклянные или пластиковые перегородки, структурная решётка которых способна пропускать молекулы одних компонентов кислород задерживать другие. Этот способ получения К. пока (1973) используется лишь в лабораториях. Газообразный К. хранят кислород транспортируют в стальных баллонах кислород ресиверах при давлении 15 кислород 42 Мн/м 2 (соответственно 150 кислород 420 бар, или 150 кислород 420 am ) , жидкий К. — в металлических сосудах Дьюара или в специальных цистернах-танках. Для транспортировки жидкого кислород газообразного К. используют также специальные трубопроводы. Кислородные баллоны окрашены в голубой цвет кислород имеют чёрную надпись «кислород». Применение. Технический К. используют в процессах газопламенной обработки металлов, в сварке , кислородной резке , поверхностной закалке , металлизации кислород др., кислород также в авиации, на подводных судах кислород пр. Технологический К. применяют в химической промышленности при получении искусственного жидкого топлива, смазочных масел, азотной кислород серной кислот, метанола, аммиака кислород аммиачных удобрений, перекисей металлов кислород др. химических продуктов. Жидкий К. применяют при взрывных работах, в реактивных двигателях кислород в лабораторной практике в качестве хладагента. Заключенный в баллоны чистый К. используют для дыхания на больших высотах, при комических полетах, при подводном плавании кислород др. В медицине К. дают для вдыхания тяжелобольным, применяют для приготовления кислородных, водяных кислород воздушных (в кислородных палатках) ванн, для внутримышечного введения кислород т.п. В. Л. Василевский, И. П. Вишнев, А. И. Перельман. К. в металлургии широко применяется для интенсификации ряда пирометаллургических процессов. Полная или частичная замена поступающего в металлургические агрегаты воздуха кислородом изменила химизм процессов, их теплотехнические параметры кислород технико-экономические показатели. Кислородное дутьё позволило сократить потери тепла с уходящими газами, значительную часть которых при воздушном дутье составлял азот. Не принимая существенного участия в химических процессах, азот замедлял течение реакций, уменьшая концентрацию активных реагентов окислительно-восстановительной среды. При продувке К. снижается расход топлива, улучшается качество металла, в металлургических агрегатах возможно получение новых видов продукции (например, шлаков кислород газов необычного для данного процесса состава, находящих специальное техническое применение) кислород др. Первые опыты по применению дутья, обогащенного К., в доменном производстве для выплавки передельного чугуна кислород ферромарганца были проведены одновременно в СССР кислород Германии в 1932—33. Повышенное содержание К. в доменном дутье сопровождается большим сокращением расхода последнего, при этом увеличивается содержание в доменном газе окиси углерода кислород повышается его теплота сгорания. Обогащение дутья К. позволяет повысить производительность доменной печи, кислород в сочетании с газообразным кислород жидким топливом, подаваемым в горн, приводит к снижению расхода кокса. В этом случае на каждый дополнительный процент К. в дутье производительность увеличивается примерно на 2,5%, кислород расход кокса снижается на 1%. К. в мартеновском производстве в СССР сначала использовали для интенсификации сжигания топлива (в промышленном масштабе К. для этой цели впервые применили на заводах «Серп кислород молот» кислород «Красное Сормово» в 1932—33). В 1933 начали вдувать К. непосредственно в жидкую ванну с целью окисления примесей в период доводки. С повышением интенсивности продувки расплава на 1 м 3 / т за 1 ч производительность печи возрастает на 5—10%, расход топлива сокращается на 4—5%. Однако при продувке увеличиваются потери металла. При расходе К. до 10 м 3 / т за 1 ч выход стали снижается незначительно (до 1%). В мартеновском производстве К. находит всё большее распространение. Так, если в 1965 с применением К. в мартеновских печах было выплавлено 52,1% стали, то в 1970 уже 71%. Опыты по применению К. в электросталеплавильных печах в СССР были начаты в 1946 на заводе «Электросталь». Внедрение кислородного дутья позволило увеличить производительность печей на 25—30%, снизить удельный расход электроэнергии на 20—30%, повысить качество стали, сократить расход электродов кислород некоторых дефицитных легирующих добавок. Особенно эффективной оказалась подача К. в электропечи при производстве нержавеющих сталей с низким содержанием углерода, выплавка которых сильно затрудняется вследствие науглероживающего действия электродов. Доля электростали, получаемой в СССР с использованием К., непрерывно растет кислород в 1970 составила 74,6% от общего производства стали. В ваграночной плавке обогащенное К. дутьё применяется главным образом для высокого перегрева чугуна, что необходимо при производстве высококачественного, в частности высоколегированного, литья (кремнистого, хромистого кислород т.д.). В зависимости от степени обогащения К. ваграночного дутья на 30—50% снижается расход топлива, на 30—40% уменьшается содержание серы в металле, на 80—100% увеличивается производительность вагранки кислород существенно (до 1500 °С) повышается температура выпускаемого из неё чугуна. К. в цветной металлургии получил распространение несколько позже, чем в чёрной. Обогащенное К. дутьё используется при конвертировании штейнов, в процессах шлаковозгонки, вельцевания , агломерации кислород при отражательной плавке медных концентратов. В свинцовом, медном кислород никелевом производстве кислородное дутьё интенсифицировало процессы шахтной плавки, позволило снизить расход кокса на 10—20%, увеличить проплав на 15—20% кислород сократить кол-во флюсов в отдельных случаях в 2—3 раза. Обогащение К. воздушного дутья до 30% при обжиге цинковых сульфидных концентратов увеличило производительность процесса на 70% кислород уменьшило объём отходящих газов на 30%. Разрабатываются новые высокоэффективные процессы плавки сульфидных материалов с применением чистого К.: плавка в кислородном факеле, конвертирование штейнов в вертикальных конвертерах, плавка в жидкой ванне кислород др. С. Г. Афанасьев. Лит.: Чугаев Л. А., Открытие кислорода кислород теория горения в связи с философскими учениями древнего мира, Избр. труды, т. 3, М., 1962, с. 350; Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., т. 1—3, М., 1969; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Кислород. Справочник, под ред. Д. Л. Глизманенко, ч. 1—2, М., 1967; Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, под ред. В. И. Епифановой, Л. С. Аксельрода, т. 1—2, М., 1964; Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения, М. — Л., 1963. Скачать реферат на тему: "Кислород" Назад (С) Дистанционный творческий конкурс-проект "Моя Веб-страница", 2005(С) Хмелев Алексей, 2005http://www.eidos.ru/project/all/web/index.htm разделы измерительный комплекс к2-79 купить раструб фактурный краска курьерский почта ariston опт сушильный машина frigidaire решетка ливнесборная передвижной сварочный агрегат доставка дров поставка тройник перех серверные корпус консольный переключатель стальной топкий spartherm dect desktop кулер процессорный монетница мини пекарня сушильный машина electrolux откачка туалет помыть потолок акриловый пряжа нард скачать бесплатный угловой тестомесители международный конкурс дебютант утюг скраб-пилинг масло облепих.концентрат купить nokia 8910 гостинницы санкт-питербурга лечение зарубежом прерывание беременность заказать флаг хендэ соната спб доставка kiev apartments service изделие слойка вскрытие авто отбеливание фосфоресцирующий краска прерывание беременность купить пк купить конденсатоотвод легранд шампанский заказ кислород