Tlen (łac. Tlen), O, pierwiastek chemiczny VI grupy układu okresowego Mendelejewa; liczba atomowa 8, masa atomowa 15,9994. W normalnych warunkach tlen jest bezbarwnym, bezwonnym i pozbawionym smaku gazem. Trudno wymienić inny pierwiastek, który odgrywałby tak ważną rolę na naszej planecie jak tlen.

Odniesienie historyczne. Procesy spalania i oddychania od dawna przyciągają uwagę naukowców. Pierwsze wskazówki, że nie całe powietrze, a tylko jego „aktywna” część wspomaga spalanie, znaleziono w chińskich manuskryptach z VIII wieku. Znacznie później Leonardo da Vinci (1452-1519) uważał powietrze za mieszaninę dwóch gazów, z których tylko jeden jest zużywany podczas spalania i oddychania. Ostateczne odkrycie dwóch głównych składników powietrza – azotu i tlenu, które zapoczątkowało erę w nauce, nastąpiło dopiero pod koniec XVIII wieku. Prawie jednocześnie tlen otrzymywali K. Scheele (1769-70) przez kalcynowanie saletry (KNO3, NaNO3), dwutlenku manganu MnO2 i innych substancji oraz J. Priestley (1774) przez ogrzewanie czerwonego ołowiu Pb3O4 i tlenku rtęci HgO. W 1772 r. D. Rutherford odkrył azot. W 1775 r. A. Lavoisier, po przeprowadzeniu ilościowej analizy powietrza, stwierdził, że „składa się ono z dwóch (gazów) o różnej i, że tak powiem, przeciwnej naturze”, to znaczy tlenu i azotu. Na podstawie szeroko zakrojonych badań eksperymentalnych Lavoisier poprawnie wyjaśnił spalanie i oddychanie jako procesy interakcji substancji z tlenem. Ponieważ tlen wchodzi w skład kwasów, Lavoisier nazwał go tlenem, czyli „twórcą kwasów” (z gr. oxys – kwaśny i gennao – rodzi; stąd rosyjska nazwa „tlen”).

Dystrybucja tlenu w przyrodzie. Tlen jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi. Związany tlen stanowi około 6/7 masy skorupy wodnej Ziemi - hydrosfery (85,82% masy), prawie połowę litosfery (47% masy) i tylko w atmosferze, gdzie tlen występuje w postaci wolnej państwa zajmuje drugie miejsce (23,15% masy) po azocie.

Tlen zajmuje również pierwsze miejsce pod względem liczby tworzonych przez siebie minerałów (1364); Wśród minerałów zawierających tlen dominują krzemiany (skalenie, miki i inne), kwarc, tlenki żelaza, węglany i siarczany. W organizmach żywych średnio około 70% tlenu; wchodzi w skład większości najważniejszych związków organicznych (białka, tłuszcze, węglowodany itp.) oraz wchodzi w skład związków nieorganicznych szkieletu. Rola wolnego tlenu w procesach biochemicznych i fizjologicznych, zwłaszcza w oddychaniu, jest niezwykle ważna. Z wyjątkiem niektórych mikroorganizmów beztlenowych, wszystkie zwierzęta i rośliny uzyskują energię niezbędną do ich aktywności życiowej w wyniku biologicznego utleniania różnych substancji za pomocą tlenu.

Cała masa wolnego tlenu na Ziemi powstała i jest zachowana dzięki żywotnej aktywności roślin zielonych na lądzie iw Oceanie Światowym, które uwalniają tlen w procesie fotosyntezy. Na powierzchni ziemi, gdzie zachodzi fotosynteza i przeważa wolny tlen, tworzą się warunki silnie utleniające. Przeciwnie, w magmie, a także w głębokich horyzontach wód podziemnych, w mułach mórz i jezior, na bagnach, gdzie nie ma wolnego tlenu, powstaje środowisko redukujące. Procesy oksydacyjno-redukcyjne z udziałem tlenu warunkują koncentrację wielu pierwiastków i powstawanie złóż mineralnych – węgla, ropy naftowej, siarki, rud żelaza, miedzi itp. Działalność gospodarcza człowieka wprowadza również zmiany w obiegu tlenu. W niektórych krajach uprzemysłowionych spalanie paliwa zużywa więcej tlenu niż rośliny wytwarzają podczas fotosyntezy. Łącznie na świecie zużywa się rocznie około 9,109 ton tlenu do spalania paliw.

Izotopy, atom i cząsteczka tlenu. Tlen ma trzy stabilne izotopy: 16O, 17O i 18O, których średnia zawartość wynosi odpowiednio 99,759%, 0,037% i 0,204% ogólnej liczby atomów tlenu na Ziemi. Wyraźna przewaga najlżejszego z nich, 16O, w mieszaninie izotopów wynika z faktu, że jądro atomu 16O składa się z 8 protonów i 8 neutronów. A takie jądra, jak wynika z teorii jądra atomowego, mają szczególną stabilność.

Zgodnie z pozycją tlenu w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa, elektrony atomu tlenu znajdują się na dwóch powłokach: 2 - na wewnętrznej i 6 - na zewnętrznej (konfiguracja 1s22s22p4). Ponieważ zewnętrzna powłoka atomu tlenu nie jest wypełniona, a potencjał jonizacji i powinowactwo elektronowe wynoszą odpowiednio 13,61 i 1,46 eV, atom tlenu w związkach chemicznych zwykle nabywa elektrony i ma ujemny ładunek efektywny. Wręcz przeciwnie, istnieją niezwykle rzadkie związki, w których elektrony są odrywane (dokładniej odciągane) od atomu tlenu (takie jak np. F2O, F2O3). Wcześniej, opierając się wyłącznie na pozycji tlenu w układzie okresowym, atomowi tlenu w tlenkach i większości innych związków przypisywano ładunek ujemny (-2). Jednak, jak pokazują dane eksperymentalne, jon O2 - nie występuje ani w stanie wolnym, ani w związkach, a ujemny efektywny ładunek atomu tlenu prawie nigdy nie przekracza znacząco jedności.

W normalnych warunkach cząsteczka tlenu jest dwuatomowa (O2); podczas cichego wyładowania elektrycznego powstaje również trójatomowa cząsteczka O3, ozon; przy wysokich ciśnieniach cząsteczki O4 występują w niewielkich ilościach. Struktura elektronowa O2 ma duże znaczenie teoretyczne. W stanie podstawowym cząsteczka O2 ma dwa niesparowane elektrony; „zwykły” klasyczny wzór strukturalny O = O z dwoma wiązaniami dwuelektronowymi nie ma do niego zastosowania. Wyczerpujące wyjaśnienie tego faktu jest podane w ramach teorii orbitali molekularnych. Energia jonizacji cząsteczki tlenu (O2 - e > O2+) wynosi 12,2 eV, a powinowactwo elektronowe (O2 + e > O2-) wynosi 0,94 eV. Dysocjacja tlenu cząsteczkowego na atomy w zwykłej temperaturze jest pomijalna, staje się zauważalna dopiero w temperaturze 1500°C; w temperaturze 5000°C cząsteczki tlenu są prawie całkowicie zdysocjowane na atomy.

Właściwości fizyczne tlenu. Tlen jest bezbarwnym gazem, który skrapla się w temperaturze -182,9°C pod normalnym ciśnieniem do bladoniebieskiej cieczy, która zestala się w temperaturze -218,7°C, tworząc niebieskie kryształy. Gęstość gazowego tlenu (w temperaturze 0°C i pod normalnym ciśnieniem) wynosi 1,42897 g/l. Temperatura krytyczna tlenu jest raczej niska (Tkryt = -118,84°C), to znaczy niższa niż temperatura Cl2, CO2, SO2 i niektórych innych gazów; Tkryt = 4,97 MN/m2 (49,71 atm). Przewodność cieplna (przy 0°C) 23,86 10-3 W/(m·K). Molowa pojemność cieplna (w temperaturze 0°C) w j/(mol·K) Cp = 28,9, Cv = 20,5, Cp/Cv = 1,403. Stała dielektryczna gazowego tlenu wynosi 1,000547 (0°C), ciekłego 1,491. Lepkość 189 mpuazów (0°C). Tlen słabo rozpuszcza się w wodzie: w temperaturze 20°C i pod ciśnieniem 1 atm w 1 m3 wody rozpuszcza się 0,031 m3, aw temperaturze 0°C - 0,049 m3 tlenu. Dobrymi stałymi pochłaniaczami tlenu są czerń platynowa i węgiel aktywny.

Właściwości chemiczne tlenu. Tlen tworzy związki chemiczne ze wszystkimi pierwiastkami z wyjątkiem lekkich gazów obojętnych. Będąc najbardziej aktywnym (po fluorze) niemetalem, tlen oddziałuje bezpośrednio z większością pierwiastków; wyjątkami są ciężkie gazy obojętne, halogeny, złoto i platyna; ich związki z tlenem otrzymuje się pośrednio. Prawie wszystkie reakcje tlenu z innymi substancjami - reakcje utleniania są egzotermiczne, to znaczy towarzyszy im uwalnianie energii. Tlen reaguje niezwykle wolno z wodorem w zwykłych temperaturach, powyżej 550°C reakcja ta przebiega z eksplozją 2H2 + O2 = 2H2O.

W normalnych warunkach tlen reaguje bardzo powoli z siarką, węglem, azotem i fosforem. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość reakcji i przy określonej temperaturze zapłonu charakterystycznej dla każdego elementu rozpoczyna się spalanie. Reakcja azotu z tlenem ze względu na szczególną wytrzymałość cząsteczki N2 jest endotermiczna i staje się zauważalna dopiero powyżej 1200°C lub w wyładowaniu elektrycznym: N2 + O2 = 2NO. Tlen aktywnie utlenia prawie wszystkie metale, zwłaszcza metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych. Aktywność oddziaływania metalu z tlenem zależy od wielu czynników - stanu powierzchni metalu, stopnia zmielenia, obecności zanieczyszczeń.

W procesie interakcji substancji z tlenem niezwykle ważna jest rola wody. Na przykład nawet tak aktywny metal jak potas nie reaguje z tlenem całkowicie pozbawionym wilgoci, ale zapala się w tlenie w zwykłej temperaturze w obecności nawet znikomych ilości pary wodnej. Szacuje się, że rocznie w wyniku korozji traci się do 10% całego produkowanego metalu.

Tlenki niektórych metali, dodając tlen, tworzą związki nadtlenkowe zawierające 2 lub więcej związanych ze sobą atomów tlenu. I tak, nadtlenki Na2O2 i BaO2 obejmują jony nadtlenkowe O22-, ponadtlenki NaO2 i KO2 - jony O2- oraz ozonki NaO3, KO3, RbO3 i CsO3 - jony O3-. Tlen oddziałuje egzotermicznie z wieloma złożonymi substancjami. Tak więc amoniak spala się w tlenie przy braku katalizatorów, reakcja przebiega zgodnie z równaniem: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O. Utlenianie amoniaku tlenem w obecności katalizatora daje NO (proces ten wykorzystywany jest do produkcji kwasu azotowego). Szczególne znaczenie ma spalanie węglowodorów (gaz ziemny, benzyna, nafta) – najważniejszego źródła ciepła w życiu codziennym i przemyśle, np. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Oddziaływanie węglowodorów z tlenem leży u podstaw wielu najważniejszych procesów produkcyjnych – takich jak np. konwersja metanu do produkcji wodoru: 2CH4 + O2 + 2H2O = 2CO2 + 6H2. Wiele związków organicznych (węglowodory z podwójnymi lub potrójnymi wiązaniami, aldehydy, fenole, a także terpentyna, oleje schnące i inne) aktywnie dodaje tlen. Utlenianie składników odżywczych w komórkach przez tlen służy jako źródło energii dla żywych organizmów.

Pozyskiwanie tlenu. Istnieją 3 główne sposoby pozyskiwania tlenu: chemiczny, elektroliza (elektroliza wody) i fizyczny (separacja powietrza).

Metoda chemiczna została wynaleziona wcześniej niż inne. Tlen można otrzymać np. z soli Bertoleta KClOz, która rozkłada się po podgrzaniu, uwalniając O2 w ilości 0,27 m 3 na 1 kg soli. Tlenek baru BaO po podgrzaniu do 540°C najpierw absorbuje tlen z powietrza, tworząc nadtlenek BaO2, a następnie podgrzany do 870°C BaO2 rozkłada się, uwalniając czysty tlen. Można go również otrzymać z KMnO4, Ca2PbO4, K2Cr2O7 i innych substancji poprzez ogrzewanie i dodanie katalizatorów. Chemiczna metoda otrzymywania tlenu jest nieefektywna i kosztowna, nie ma znaczenia przemysłowego i jest stosowana wyłącznie w praktyce laboratoryjnej.

Metoda elektrolizy polega na przepuszczaniu stałego prądu elektrycznego przez wodę, do której dodaje się roztwór sody kaustycznej NaOH w celu zwiększenia jej przewodności elektrycznej. W tym przypadku woda rozkłada się na tlen i wodór. Tlen gromadzi się w pobliżu dodatniej elektrody ogniwa, a wodór - w pobliżu ujemnej. W ten sposób tlen jest ekstrahowany jako produkt uboczny przy produkcji wodoru. Do uzyskania 2 m3 wodoru i 1 m3 tlenu zużywa się 12-15 kWh energii elektrycznej.

Separacja powietrza jest głównym sposobem pozyskiwania tlenu w nowoczesnych technologiach. Bardzo trudno jest przeprowadzić separację powietrza w normalnym stanie gazowym, dlatego powietrze jest najpierw skraplane, a dopiero potem dzielone na części składowe. Ta metoda pozyskiwania tlenu nazywana jest separacją powietrza przez głębokie chłodzenie. Najpierw powietrze jest sprężane przez sprężarkę, następnie po przejściu przez wymienniki ciepła rozpręża się w rozprężarce lub przepustnicy, w wyniku czego zostaje schłodzone do temperatury 93 K (-180°C). i zamienia się w ciekłe powietrze. Dalsza separacja ciekłego powietrza, które składa się głównie z ciekłego azotu i ciekłego tlenu, opiera się na różnicy temperatur wrzenia jego składników [Boil O2 90,18 K (-182,9°C), N2 Boil 77,36 K (-195,8° C) ]. Wraz ze stopniowym odparowywaniem ciekłego powietrza najpierw odparowuje azot, a pozostała ciecz staje się coraz bardziej wzbogacana w tlen. Powtarzając ten proces wielokrotnie na płytach destylacyjnych kolumn separacji powietrza, uzyskuje się ciekły tlen o wymaganej czystości (stężeniu). ZSRR produkuje małe (kilka litrów) i największe na świecie instalacje separacji tlenu z powietrzem (35 000 m 3 /h tlenu). Jednostki te wytwarzają Tlen technologiczny o stężeniu 95-98,5%, Tlen techniczny o stężeniu 99,2-99,9% oraz czystszy Tlen medyczny, dozując produkty w postaci płynnej i gazowej. Zużycie energii elektrycznej wynosi od 0,41 do 1,6 kWh/m3.

Tlen można również otrzymać przez oddzielenie powietrza metodą selektywnej penetracji (dyfuzji) przez przegrody membranowe. Powietrze pod wysokim ciśnieniem przepływa przez przegrody z fluoroplastyku, szkła lub tworzywa sztucznego, których strukturalna siatka jest w stanie przepuszczać cząsteczki niektórych składników i zatrzymywać inne.

Gazowy tlen magazynowany i transportowany jest w stalowych butlach i odbiornikach pod ciśnieniem 15 i 42 MN/m2 (odpowiednio 150 i 420 bar lub 150 i 420 atm), ciekły tlen w metalowych naczyniach Dewara lub w specjalnych cysternach. Specjalne rurociągi służą również do transportu ciekłego i gazowego tlenu. Butle z tlenem są pomalowane na niebiesko i mają czarny napis „oxygen”.

Użycie tlenu. Tlen techniczny stosowany jest w procesach obróbki płomieniowej metali, w spawaniu, cięciu tlenowym, hartowaniu powierzchniowym, metalizacji i innych, a także w lotnictwie, na okrętach podwodnych itp. Tlen technologiczny jest wykorzystywany w przemyśle chemicznym do produkcji sztucznych paliw płynnych, olejów smarowych, kwasów azotowego i siarkowego, metanolu, amoniaku i nawozów amonowych, nadtlenków metali i innych produktów chemicznych. Ciekły tlen jest używany w śrutowaniu, w silnikach odrzutowych oraz w praktyce laboratoryjnej jako czynnik chłodniczy.

Czysty tlen zamknięty w butlach służy do oddychania na dużych wysokościach, podczas lotów kosmicznych, podczas nurkowania itp. P.

Tlen jest szeroko stosowany w metalurgii do intensyfikacji szeregu procesów pirometalurgicznych. Całkowite lub częściowe zastąpienie powietrza dopływającego do jednostek metalurgicznych tlenem zmieniło skład chemiczny procesów, ich parametry cieplne oraz wskaźniki techniczno-ekonomiczne. Nadmuch tlenu pozwolił na ograniczenie strat ciepła z odlatującymi gazami, których znaczną część podczas nadmuchu powietrza stanowił azot. Nie biorąc znaczącego udziału w procesach chemicznych, azot spowalniał przebieg reakcji, zmniejszając stężenie aktywnych reagentów w ośrodku redoks. Przedmuchanie tlenem zmniejsza zużycie paliwa, poprawia jakość metalu, możliwe jest otrzymywanie nowych rodzajów produktów w jednostkach metalurgicznych (np. żużle i gazy o nietypowym dla tego procesu składzie, które znajdują specjalne zastosowania techniczne ) itp.

Pierwsze doświadczenia z zastosowaniem dmuchu wzbogaconego tlenem w produkcji wielkopiecowej do wytapiania surówki i żelazomanganu prowadzono równolegle w ZSRR i Niemczech w latach 1932-33. Zwiększeniu zawartości tlenu w wielkim piecu towarzyszy duże zmniejszenie zużycia tego ostatniego, przy jednoczesnym wzroście zawartości tlenku węgla w gazie wielkopiecowym i zwiększeniu ciepła jego spalania. Wzbogacanie dmuchu w tlen umożliwia zwiększenie wydajności wielkiego pieca, aw połączeniu z dostarczanym do paleniska paliwem gazowym i ciekłym prowadzi do zmniejszenia zużycia koksu. W tym przypadku na każdy dodatkowy procent tlenu w dmuchu wydajność wzrasta o około 2,5%, a zużycie koksu spada o 1%.

Tlen w produkcji martenowskiej po raz pierwszy wykorzystano w ZSRR do intensyfikacji spalania paliw (na skalę przemysłową po raz pierwszy w tym celu zastosowano tlen w zakładach Sierp i Młot oraz Krasnoje Sormowo w latach 1932-33). W 1933 roku zaczęto wdmuchiwać tlen bezpośrednio do kąpieli ciekłej w celu utlenienia zanieczyszczeń w okresie wykańczania. Wraz ze wzrostem intensywności wdmuchiwania stopu o 1 m 3 /t na 1 godzinę wydajność pieca wzrasta o 5-10%, zużycie paliwa zmniejsza się o 4-5%. Jednak dmuchanie zwiększa utratę metalu. Przy zużyciu tlenu do 10 m 3 /t przez 1 godzinę wydajność stali nieznacznie spada (do 1%). Tlen staje się coraz bardziej powszechny w produkcji martenowskiej. Jeśli więc w 1965 r. przy użyciu tlenu w piecach martenowskich wytopiono 52,1% stali, to w 1970 r. było to już 71%.

Eksperymenty z wykorzystaniem tlenu w elektrycznych piecach do wytapiania stali w ZSRR rozpoczęto w 1946 roku w zakładach Elektrostal. Wprowadzenie nadmuchu tlenowego umożliwiło zwiększenie wydajności pieców o 25-30%, zmniejszenie jednostkowego zużycia energii o 20-30%, poprawę jakości stali oraz zmniejszenie zużycia elektrod i niektórych rzadkich dodatków stopowych. Doprowadzenie tlenu do pieców elektrycznych okazało się szczególnie skuteczne w produkcji stali nierdzewnych o niskiej zawartości węgla, których wytapianie jest bardzo trudne ze względu na nawęglające działanie elektrod. Udział stali elektrotechnicznej produkowanej w ZSRR przy użyciu tlenu stale rósł iw 1970 r. wyniósł 74,6% ogólnej produkcji stali.

W topieniu żeliwiaka dmuch wzbogacony tlenem stosuje się głównie do dużego przegrzania żeliwa, co jest niezbędne przy produkcji odlewów wysokiej jakości, zwłaszcza wysokostopowych (krzem, chrom itp.). W zależności od stopnia wzbogacenia w tlen żeliwiaka następuje zmniejszenie zużycia paliwa o 30-50%, zmniejszenie zawartości siarki w metalu o 30-40%, zwiększenie wydajności żeliwiaka o 80-100% oraz znacznie wzrasta temperatura wytwarzanego z niego żeliwa (do 1500°C). .

Tlen w metalurgii metali nieżelaznych rozpowszechnił się nieco później niż w metalurgii żelaza. Podmuch wzbogacony w tlen stosowany jest w przeróbce kamienia, w procesach sublimacji żużla, walcowania, aglomeracji oraz w refleksyjnym topieniu koncentratów miedzi. W produkcji ołowiu, miedzi i niklu podmuch tlenu zintensyfikował procesy wytapiania kopalń, pozwolił zmniejszyć zużycie koksu o 10-20%, zwiększyć penetrację o 15-20% i zmniejszyć ilość topników w niektórych przypadkach o 2-3 czasy. Wzbogacenie w tlen podmuchu powietrza do 30% podczas prażenia koncentratów siarczku cynku zwiększyło wydajność procesu o 70% i zmniejszyło objętość spalin o 30%.

właściwość izotopu pierwiastka tlenu

Tlen

TLEN-A; M. Pierwiastek chemiczny (O), bezbarwny i bezwonny gaz, który jest częścią powietrza, niezbędny do oddychania i spalania oraz tworzący wodę w połączeniu z wodorem.

◊ Odciąć dopływ tlenu do smb. Stwórz nieznośne warunki życia i pracy.

◁ tlen, t, t. K-te środowisko. Połączenia K. K-te cięcie(cięcie gazowe). K-te spawanie(spawanie gazowe). K-ty głód; jaka niedoczynność (Miód.; spadek zawartości tlenu w tkankach ciała; niedotlenienie).

◊ Poduszka tlenowa (patrz Poduszka).

tlen

(łac. tlen), pierwiastek chemiczny grupy VI układu okresowego. W postaci wolnej występuje w postaci dwóch modyfikacji - O 2 („zwykły” tlen) i O 3 (ozon). O 2 - bezbarwny i bezwonny gaz, gęstość 1,42897 g/l, T pl -218,6ºC, T kip -182,96ºC. Chemicznie najaktywniejszy (po fluorze) niemetal. Z większością innych pierwiastków (wodór, halogeny, siarka, wiele metali itp.) oddziałuje bezpośrednio (utlenianie) iz reguły z uwolnieniem energii. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość utleniania i może rozpocząć się spalanie. Zwierzęta i rośliny otrzymują energię niezbędną do życia w wyniku biologicznego utleniania różnych substancji przez tlen, który dostaje się do organizmów podczas oddychania. Najpopularniejszy pierwiastek na Ziemi; w postaci związków stanowi około 1/2 masy skorupy ziemskiej; wchodzi w skład wody (88,8% masy) i wielu tkanek organizmów żywych (około 70% masy). Wolny tlen z atmosfery (20,95% objętości) powstał i został zmagazynowany w procesie fotosyntezy. Tlen (lub powietrze wzbogacone tlenem) jest stosowany w metalurgii, przemyśle chemicznym, medycynie i tlenowych aparatach oddechowych. Ciekły tlen jest składnikiem paliwa rakietowego.

TLEN

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Synonimy:

Zobacz, czym jest „tlen” w innych słownikach:

- (tlen). Bezbarwny gaz, bezwonny i bez smaku. Słabo rozpuszczalny w wodzie (około 1:43). Inhalacje tlenowe są szeroko stosowane w różnych chorobach, którym towarzyszy niedotlenienie: w chorobach układu oddechowego (zapalenie płuc, obrzęk płuc ... Słownik medycyny

8 O 1s 2 2s 2 2p 4 ; A r = 15,999 Izotopy: 16 O (99,759%); 170 (0,037%); 18O (0,204%); EO - 3,5

Clark w skorupie ziemskiej 47% masowych; w hydrosferze 85,82% wagowych; w atmosferze 20,95% objętości.

Najczęstszy element.

Formy znajdowania pierwiastka: a) w postaci swobodnej - O 2, O 3;

b) w postaci związanej: O 2- aniony (głównie)

Tlen jest typowym niemetalicznym pierwiastkiem p. wartościowość = II; stopień utlenienia -2 (z wyjątkiem H 2 O 2, OF 2, O 2 F 2)

Właściwości fizyczne O 2

Tlen cząsteczkowy O 2 w normalnych warunkach jest w stanie gazowym, nie ma koloru, zapachu i smaku oraz jest słabo rozpuszczalny w wodzie. Po głębokim schłodzeniu pod ciśnieniem skrapla się w bladoniebieską ciecz (Tbp - 183°C), która w temperaturze -219°C zamienia się w niebieskie kryształy.

Jak dostać się do

1. Tlen powstaje w naturze w procesie fotosyntezy mCO 2 + nH 2 O → mO 2 + Cm (H 2 O) n

2. Produkcja przemysłowa

a) rektyfikacja ciekłego powietrza (oddzielenie od N 2);

b) elektroliza wody: 2H 2 O → 2H 2 + O 2

3. W laboratorium otrzymuje się je przez termiczny rozkład redoks soli:

a) 2KS1O 3 \u003d 3O 2 + 2KCI

b) 2KMnO 4 \u003d O 2 + MnO 2 + K 2 MnO 4

c) 2KNO 3 \u003d O 2 + 2KNO 2

d) 2Cu (NO 3) O 2 \u003d O 2 + 4NO 2 + 2CuO

e) 2AgNO 3 \u003d O 2 + 2NO 2 + 2Ag

4. W hermetycznie zamkniętych pomieszczeniach i autonomicznych aparatach oddechowych tlen otrzymuje się w reakcji:

2Na2O2 + 2СO2 \u003d O2 + 2Na2CO3

Właściwości chemiczne tlenu

Tlen jest silnym utleniaczem. Pod względem aktywności chemicznej ustępuje jedynie fluorowi. Tworzy związki ze wszystkimi pierwiastkami z wyjątkiem He, Ne i Ar. Reaguje bezpośrednio z większością prostych substancji w normalnych warunkach lub po podgrzaniu, a także w obecności katalizatorów (z wyjątkiem Au, Pt, Hal 2, gazów szlachetnych). Reakcje z udziałem O 2 są w większości przypadków egzotermiczne, często przebiegają w trybie spalania, czasem wybuchu. W wyniku reakcji powstają związki, w których atomy tlenu z reguły mają C.O. -2:

Utlenianie metali alkalicznych

4Li + O2 = 2Li2O tlenek litu

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2 nadtlenek sodu

K + O 2 \u003d nadtlenek potasu KO 2

Utlenianie wszystkich metali oprócz Au, Pt

Me + O 2 = tlenki Me x O y

Utlenianie niemetali, z wyjątkiem halogenów i gazów szlachetnych

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q

S + O 2 \u003d SO 2;

C + O 2 \u003d CO 2;

4P + 5O 2 \u003d 2P 2O 5

Si + O 2 \u003d SiO 2

Utlenianie związków wodorowych niemetali i metali

4HI + O 2 \u003d 2I 2 + 2H 2 O

2H2S + 3O2 \u003d 2SO2 + 2H2O

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2O

4NH3 + 5O2 \u003d 4NO + 6H2O

2PH 3 + 4O 2 \u003d P 2 O 5 + 3H 2 O

SiH4 + 2O2 \u003d SiO2 + 2H2O

C x H y + O 2 = CO 2 + H 2 O

MeH x + 3O 2 \u003d Me x O y + H 2 O

Utlenianie niższych tlenków i wodorotlenków metali wielowartościowych i niemetali

4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 O 3

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

4NO 2 + O 2 + 2H 2O \u003d 4HNO 3

Utlenianie siarczków metali

4FeS 2 + 11О 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 О 3

Utlenianie substancji organicznych

Wszystkie związki organiczne palą się, utleniając się tlenem atmosferycznym.

Produktami utleniania różnych pierwiastków wchodzących w skład ich cząsteczek są:

Oprócz reakcji całkowitego utlenienia (spalania) możliwe są również reakcje częściowego utleniania.

Przykłady reakcji niepełnego utlenienia substancji organicznych:

1) katalityczne utlenianie alkanów

2) katalityczne utlenianie alkenów

3) utlenianie alkoholi

2R-CH2OH + O2 → 2RCOH + 2H2O

4) utlenianie aldehydów

Ozon

Ozon O 3 jest silniejszym utleniaczem niż O 2, ponieważ podczas reakcji jego cząsteczki rozkładają się, tworząc tlen atomowy.

Czysty O 3 to niebieski gaz, bardzo toksyczny.

K + O 3 \u003d KO 3 ozonek potasu, czerwony.

PbS + 2O 3 \u003d PbSO 4 + O 2

2KI + O 3 + H 2 O \u003d I 2 + 2KOH + O 2

Ta ostatnia reakcja służy do jakościowego i ilościowego oznaczania ozonu.

Wstęp

Każdego dnia wdychamy potrzebne nam powietrze. Czy zastanawiałeś się kiedyś, z jakich substancji składa się powietrze? Zawiera przede wszystkim azot (78%), następnie tlen (21%) i gazy obojętne (1%). Chociaż tlen nie stanowi najbardziej podstawowej części powietrza, bez niego atmosfera nie nadawałaby się do zamieszkania. Dzięki niemu istnieje życie na Ziemi, ponieważ azot, zarówno razem, jak i pojedynczo, jest szkodliwy dla człowieka. Przyjrzyjmy się właściwościom tlenu.

Właściwości fizyczne tlenu

W powietrzu tlenu po prostu nie da się odróżnić, ponieważ w normalnych warunkach jest to gaz bez smaku, koloru i zapachu. Ale tlen można sztucznie przenosić do innych stanów skupienia. Tak więc w -183 o C staje się płynny, aw -219 o C twardnieje. Ale stały i ciekły tlen może uzyskać tylko człowiek, aw naturze istnieje tylko w stanie gazowym. wygląda tak (zdjęcie). I twardy jak lód.

Fizyczne właściwości tlenu są jednocześnie strukturą cząsteczki prostej substancji. Atomy tlenu tworzą dwie takie substancje: tlen (O 2) i ozon (O 3). Poniżej przedstawiono model cząsteczki tlenu.

Tlen. Właściwości chemiczne

Pierwszą rzeczą, od której zaczyna się charakterystyka chemiczna pierwiastka, jest jego pozycja w układzie okresowym D. I. Mendelejewa. Tak więc tlen znajduje się w 2. okresie szóstej grupy głównej podgrupy pod numerem 8. Jego masa atomowa wynosi 16 amu, jest niemetalem.

W chemii nieorganicznej jej związki dwuskładnikowe z innymi pierwiastkami połączono w osobny związek - tlenki. Tlen może tworzyć związki chemiczne zarówno z metalami, jak i niemetalami.

Porozmawiajmy o zdobyciu go w laboratoriach.

Chemicznie tlen można otrzymać przez rozkład nadmanganianu potasu, nadtlenku wodoru, soli bertholletowej, aktywnych azotanów metali i tlenków metali ciężkich. Rozważ równania reakcji dla każdej z tych metod.

1. Elektroliza wody:

H2O2 \u003d H2O + O2

5. Rozkład tlenków metali ciężkich (np. tlenku rtęci):

2HgO \u003d 2Hg + O 2

6. Rozkład azotanów metali aktywnych (np. azotanu sodu):

2NaNO3 \u003d 2NaNO2 + O2

Zastosowanie tlenu

Skończyliśmy z właściwościami chemicznymi. Teraz nadszedł czas, aby porozmawiać o wykorzystaniu tlenu w życiu człowieka. Jest potrzebny do spalania paliw w elektrowniach i elektrociepłowniach. Służy do produkcji stali z żeliwa i złomu, do spawania i cięcia metalu. Tlen potrzebny jest do produkcji masek strażackich, butli dla nurków, wykorzystywany jest w metalurgii żelaza i metali nieżelaznych, a nawet przy produkcji materiałów wybuchowych. Również w przemyśle spożywczym tlen jest znany jako dodatek do żywności E948. Wydaje się, że nie ma przemysłu, w którym nie jest stosowany, ale najważniejszą rolę odgrywa w medycynie. Tam nazywa się go „tlenem medycznym”. Aby tlen nadawał się do użytku, jest wstępnie sprężany. Fizyczne właściwości tlenu przyczyniają się do tego, że można go sprężać. W tej formie jest przechowywany w cylindrach podobnych do tych.

Znajduje zastosowanie w resuscytacji i operacjach na sprzęcie do podtrzymania procesów życiowych w organizmie chorego, a także w leczeniu niektórych schorzeń: odbarczeń, patologii przewodu pokarmowego. Z jej pomocą lekarze każdego dnia ratują wiele istnień ludzkich. Chemiczne i fizyczne właściwości tlenu przyczyniają się do jego powszechnego stosowania.

Pierwiastki znajdujące się w głównej podgrupie grupy VI układu okresowego pierwiastków D. I. Mendelejewa.

Rozkład elektronów według równań energetycznych atomów pierwiastków z grupy tlenowej Tabela 13

Element	Opłata za rdzeń	Poziomy energii					Promień atomowy Å
		k	Ł	M	N	O
							0,60 1,04 1,16 1,43

Uwzględnienie struktur atomowych pierwiastków głównej podgrupy grupy VI pokazuje, że wszystkie one mają sześcioelektronową strukturę warstwy zewnętrznej (Tabela 13), a zatem mają stosunkowo wysokie wartości elektroujemności. Ma najwyższą elektroujemność, najmniejszą -, co tłumaczy się zmianą wartości promienia atomowego. Szczególne miejsce tlenu w tej grupie podkreśla fakt, że i tellur może bezpośrednio łączyć się z tlenem, ale nie może łączyć się ze sobą.

Do liczby należą również elementy grupy tlenowej R-elementy, ponieważ są w trakcie kompletowania R-powłoka. Dla wszystkich pierwiastków z rodziny, z wyjątkiem samego tlenu, 6 elektronów warstwy zewnętrznej jest wartościowością.
W reakcjach redoks pierwiastki z grupy tlenowej często wykazują właściwości utleniające. Najsilniej utleniające właściwości są wyrażone w tlenie.
Wszystkie pierwiastki głównej podgrupy grupy VI charakteryzują się ujemnym stopniem utlenienia -2. Jednak w przypadku siarki, selenu i telluru możliwe są również dodatnie stopnie utlenienia (maksymalnie +6).
Cząsteczka tlenu, jak każdy prosty gaz, jest dwuatomowa, zbudowana zgodnie z rodzajem wiązania kowalencyjnego utworzonego przez dwie pary elektronów. Dlatego tlen jest dwuwartościowy, gdy powstaje prosty.
Siarka jest ciałem stałym. Cząsteczka zawiera 8 atomów siarki (S8), ale są one połączone w rodzaj pierścienia, w którym każdy atom siarki jest połączony tylko z dwoma sąsiednimi atomami wiązaniem kowalencyjnym

Zatem każdy atom siarki, mający jedną wspólną parę elektronów z dwoma sąsiednimi atomami, sam jest dwuwartościowy. Podobne cząsteczki tworzą selen (Se8) i tellur (Te8).

■ 1. Ułóż opowiadanie o grupie tlenowej według następującego planu: a) pozycja w układzie okresowym; b) ładunki jądrowe i. liczba neutronów w jądrze; c) konfiguracje elektroniczne; d) struktura sieci krystalicznej; e) możliwe stopnie utlenienia tlenu i wszystkich innych pierwiastków z tej grupy.
2. Jakie są podobieństwa i różnice w budowie atomów i konfiguracjach elektronowych atomów pierwiastków głównych podgrup grup VI i VII?
3. Ile elektronów walencyjnych mają pierwiastki głównej podgrupy grupy VI?
4. Jak powinny zachowywać się pierwiastki głównej podgrupy grupy VI w reakcjach redoks?
5. Który z pierwiastków głównej podgrupy grupy VI jest najbardziej elektroujemny?

Rozważając elementy głównej podgrupy grupy VI, po raz pierwszy spotykamy się ze zjawiskiem alotropii. Ten sam pierwiastek w stanie wolnym może tworzyć dwie lub więcej prostych substancji. Zjawisko to nazywa się alotropią, a one same nazywane są modyfikacjami alotropowymi.

Zapisz to sformułowanie w zeszycie.

Na przykład pierwiastek tlen jest w stanie utworzyć dwa proste - tlen i ozon.
Formuła prostego tlenu to O2, formuła prostej substancji ozonu to O3. Ich cząsteczki są zbudowane inaczej:

Tlen i ozon to alotropowe modyfikacje pierwiastka tlenu.
Siarka może również tworzyć kilka modyfikacji alotropowych (modyfikacji). Znana siarka rombowa (oktaedryczna), plastyczna i jednoskośna. Selen i tellur również tworzą kilka modyfikacji alotropowych. Należy zauważyć, że zjawisko alotropii jest charakterystyczne dla wielu pierwiastków. Podczas badania pierwiastków rozważymy różnice we właściwościach różnych modyfikacji alotropowych.

■ 6. Jaka jest różnica między budową cząsteczki tlenu a budową cząsteczki ozonu?

7. Jaki typ wiązania występuje w cząsteczkach tlenu i ozonu?

Tlen. Właściwości fizyczne, działanie fizjologiczne, znaczenie tlenu w przyrodzie

Tlen jest najlżejszym pierwiastkiem głównej podgrupy grupy VI. Masa atomowa tlenu wynosi 15,994. 31 988. Atom tlenu ma najmniejszy promień pierwiastków tej podgrupy (0,6 Å). Konfiguracja elektronowa atomu tlenu: ls 2 2s 2 2p 4 .

Rozkład elektronów na orbitali drugiej warstwy wskazuje, że tlen ma dwa niesparowane elektrony na orbitalach p, które można łatwo wykorzystać do utworzenia wiązania chemicznego między atomami. Charakterystyczny stopień utlenienia tlenu.
Tlen jest bezbarwnym i bezwonnym gazem. Jest cięższy od powietrza, w temperaturze -183°C zamienia się w niebieską ciecz, aw temperaturze -219°C krzepnie.

Gęstość tlenu wynosi 1,43 g/l. Tlen słabo rozpuszcza się w wodzie: 3 objętości tlenu rozpuszczają się w 100 objętościach wody w temperaturze 0°C. Dlatego tlen można przechowywać w gazometrze (ryc. 34) - urządzeniu do przechowywania gazów nierozpuszczalnych i słabo rozpuszczalnych w wodzie. Najczęściej tlen jest przechowywany w gazometrze.
Gazometr składa się z dwóch głównych części: naczynia 1, które służy do magazynowania gazu oraz dużego lejka 2 z kurkiem i długą rurką, sięgającą prawie do dna naczynia 1 i służącą do zasilania urządzenia wodą. Naczynie 1 ma trzy rurki: rurkę 3 ze szlifowaną powierzchnią wewnętrzną wkłada się do rurki 4, lejek 2 z kurkiem, rurkę wylotową gazu wyposażoną w kurek wprowadza się do rurki 4; rurka 5 na dole służy do odprowadzania wody z urządzenia podczas ładowania i rozładowywania. W naładowanym gazometrze naczynie 1 jest wypełnione tlenem. Na dnie znajduje się naczynie, do którego opuszczany jest koniec rurki lejka 2.

Ryż. 34.
1 - zbiornik do przechowywania gazu; 2 - lejek do zaopatrzenia w wodę; 3 - rura ze szlifowaną powierzchnią; 4 - rurka do usuwania gazu; 5 - rurka do wypuszczania wody podczas ładowania urządzenia.

Jeśli potrzebujesz pobrać tlen z gazomierza, najpierw otwórz zawór lejka i lekko skompresuj tlen w gazometrze. Następnie otwiera się zawór na rurze wylotowej gazu, przez który ulatnia się wyparty przez wodę tlen.

W przemyśle tlen jest przechowywany w stalowych butlach w stanie sprężonym (ryc. 35, a) lub w postaci płynnej w „zbiornikach” tlenowych (ryc. 36).

Ryż. 35. Balon tlenowy

Wypisz z tekstu nazwy urządzeń służących do przechowywania tlenu.
Tlen jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem. Stanowi prawie 50% masy całej skorupy ziemskiej (ryc. 37). Ciało ludzkie zawiera 65% tlenu, który jest częścią różnych substancji organicznych, z których zbudowane są tkanki i narządy. Woda zawiera około 89% tlenu. W atmosferze tlen stanowi 23% wagowych i 21% objętościowych. Tlen jest zawarty w wielu różnych skałach (np. .) . Tlen jest składnikiem większości substancji organicznych.

Fizjologiczne znaczenie tlenu jest ogromne. Jest to jedyny gaz, którego żywe organizmy mogą używać do oddychania. Brak tlenu powoduje ustanie procesów życiowych i śmierć organizmu. Bez tlenu człowiek może przeżyć zaledwie kilka minut. Podczas oddychania wchłaniany jest tlen, który bierze udział w zachodzących w organizmie procesach redoks oraz uwalniane są produkty utleniania substancji organicznych, dwutlenek węgla i inne substancje. Zarówno organizmy lądowe, jak i wodne oddychają tlenem: ziemskim - wolnym tlenem atmosferycznym, a wodnym - tlenem rozpuszczonym w wodzie.
W naturze występuje rodzaj cyklu tlenowego. Tlen z atmosfery jest absorbowany przez zwierzęta, rośliny, ludzi, jest zużywany na procesy spalania paliwa, rozkładu i innych procesów utleniających. Powstający podczas procesu utleniania dwutlenek węgla i woda są zużywane przez rośliny zielone, w których za pomocą chlorofilu liściowego i energii słonecznej zachodzi proces fotosyntezy, czyli syntezy substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody, towarzyszy wydzielanie tlenu.
Aby zapewnić tlen jednej osobie, potrzebne są korony dwóch dużych drzew. Rośliny zielone utrzymują stały skład atmosfery.

■ 8. Jakie znaczenie ma tlen w życiu organizmów żywych?
9. W jaki sposób uzupełniane są zapasy tlenu w atmosferze?

Właściwości chemiczne tlenu

Wolny tlen, reagując z prostymi i złożonymi substancjami, zwykle zachowuje się jak.

Ryż. 37.

Stopień utlenienia, który uzyskuje w tym przypadku, wynosi zawsze -2. Wiele pierwiastków wchodzi w bezpośrednią interakcję z tlenem, z wyjątkiem metali szlachetnych, pierwiastków o wartościach elektroujemności zbliżonych do tlenu () oraz pierwiastków obojętnych.
W rezultacie powstają związki tlenu z substancjami prostymi i złożonymi. Wiele spala się w tlenie, chociaż albo nie palą się, albo palą się bardzo słabo w powietrzu. pali się w tlenie jasnożółtym płomieniem; w tym przypadku powstaje nadtlenek sodu (ryc. 38):
2Na + O2 = Na2O2,
Siarka spala się w tlenie jasnoniebieskim płomieniem, tworząc dwutlenek siarki:
S + O2 = SO2
Węgiel drzewny ledwo tli się w powietrzu, ale w tlenie staje się bardzo gorący i spala się wraz z tworzeniem dwutlenku węgla (ryc. 39):
C + O2 = CO2

Ryż. 36.

Spala się w tlenie białym, olśniewająco jasnym płomieniem i powstaje stały biały pięciotlenek fosforu:
4P + 5O2 = 2P2O5
spala się w tlenie, rozpraszając iskry i tworząc żelazną łuskę (ryc. 40).
Substancje organiczne również spalają się w tlenie, na przykład metan CH4, który jest częścią gazu ziemnego: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Spalanie w czystym tlenie jest znacznie intensywniejsze niż w powietrzu i pozwala na uzyskanie znacznie wyższych temperatur. Zjawisko to wykorzystywane jest do intensyfikacji szeregu procesów chemicznych oraz wydajniejszego spalania paliw.
W procesie oddychania tlen, łącząc się z hemoglobiną krwi, tworzy oksyhemoglobinę, która będąc bardzo niestabilnym związkiem, łatwo rozkłada się w tkankach, tworząc wolny tlen, który jest wykorzystywany do utleniania. Gnicie jest również procesem oksydacyjnym z udziałem tlenu.
Rozpoznają czysty tlen, wprowadzając tlący się odłamek do naczynia, w którym spodziewana jest jego obecność. Miga jasno - jest to jakościowy test na obecność tlenu.

■ 10. Jak, mając do dyspozycji drzazgę, rozpoznać tlen i dwutlenek węgla w różnych naczyniach? 11. Jaka objętość tlenu zostanie zużyta do spalenia 2 kg węgla zawierającego 70% węgla, 5% wodoru, 7% tlenu, a resztę stanowią składniki niepalne?

Ryż. 38. palący się sód Ryż. 39. palący się węgiel Ryż. 40. Spalanie żelaza w tlenie.

12. Czy 10 litrów tlenu wystarczy do spalenia 5 g fosforu?
13. 1 m3 mieszaniny gazów zawierającej 40% tlenku węgla, 20% azotu, 30% wodoru i 10% dwutlenku węgla spalono w tlenie. Ile tlenu zużyto?
14. Czy można wysuszyć tlen przepuszczając go przez: a) kwas siarkowy, b) chlorek wapnia, c) bezwodnik fosforowy, d) metaliczny?
15. Jak uwolnić dwutlenek węgla z zanieczyszczeń tlenowych i odwrotnie, jak uwolnić tlen z zanieczyszczeń dwutlenkiem węgla?
16. 20 litrów tlenu zawierającego domieszkę dwutlenku węgla przepuszczono przez 200 ml 0,1 n. roztwór baru. W rezultacie kation Ba 2+ został całkowicie wytrącony. Ile dwutlenku węgla (w procentach) zawierał pierwotny tlen?

Pozyskiwanie tlenu

Tlen uzyskuje się na kilka sposobów. W laboratorium tlen otrzymuje się z substancji zawierających tlen, które mogą go łatwo oddzielić, na przykład z nadmanganianu potasu KMnO4 (ryc. 41) lub z soli Bertoleta KClO3:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2KSlO3 = 2KSl + O2
Podczas otrzymywania tlenu z soli Bertoleta, aby przyspieszyć reakcję, musi być obecny katalizator, dwutlenek manganu. Katalizator przyspiesza rozkład i ujednolica go. Bez katalizatora

Ryż. 41. Urządzenie do uzyskiwania tlenu w sposób laboratoryjny z nadmanganianu potasu. 1 - nadmanganian potasu; 2 - tlen; 3 - wata; 4 - cylinder - kolekcja.

wybuch następuje, gdy sól Bertoletu jest przyjmowana w dużych ilościach, a zwłaszcza jeśli jest zanieczyszczona substancjami organicznymi.
Tlen otrzymuje się również z nadtlenku wodoru w obecności katalizatora - dwutlenku manganu MnO2 zgodnie z równaniem:
2H2O2[MnO2] = 2H2O + O2

■ 17. Dlaczego podczas rozkładu soli Bertholleta dodaje się MnO2?
18. Tlen powstający podczas rozkładu KMnO4 można zbierać nad wodą. Odzwierciedlaj to na schemacie urządzenia.
19. Czasami, w przypadku braku dwutlenku manganu w laboratorium, do soli Bertoleta dodaje się niewielką ilość pozostałości po kalcynacji nadmanganianu potasu. Dlaczego taka zmiana jest możliwa?
20. Jaka objętość tlenu zostanie uwolniona podczas rozkładu 5 moli soli Bertoleta?

Tlen można również uzyskać przez rozkład azotanów po podgrzaniu powyżej temperatury topnienia:
2KNO3 = 2KNO2 + O2
W przemyśle tlen pozyskiwany jest głównie z ciekłego powietrza. Przekształcone w stan ciekły powietrze poddawane jest parowaniu. Najpierw odparowuje (jego temperatura wrzenia wynosi 195,8°), a pozostaje tlen (jego temperatura wrzenia wynosi -183°). W ten sposób tlen otrzymuje się niemal w czystej postaci.
Czasami, w obecności taniej energii elektrycznej, tlen uzyskuje się przez elektrolizę wody:
H2O ⇄ H + + OH -
H++ mi— → H0
przy katodzie
2OH — — mi— → H2O + O; 2O = O2
przy anodzie

■ 21. Wymień znane ci laboratoryjne i przemysłowe metody pozyskiwania tlenu. Zapisz je w zeszycie, dołączając do każdej metody równanie reakcji.
22. Czy reakcje służą do produkcji tlenu redoks? Podaj uzasadnioną odpowiedź.
23. Pobrano 10 g następujących substancji; nadmanganian potasu, chlorek potasu, azotan potasu. W którym przypadku uda się uzyskać największą ilość tlenu?
24. W tlenie otrzymanym przez ogrzewanie 20 g nadmanganianu potasu spalono 1 g węgla. Jaki procent nadmanganianu uległ rozkładowi?

Tlen jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem w przyrodzie. Jest szeroko stosowany w medycynie, chemii, przemyśle itp. (ryc. 42).

Ryż. 42. Wykorzystanie tlenu.

Piloci na dużych wysokościach, osoby pracujące w atmosferze szkodliwych gazów, zatrudnieni przy pracach podziemnych i podwodnych, używają aparatów tlenowych (ryc. 43).

W przypadkach, gdy jest to utrudnione z powodu konkretnej choroby, osoba może oddychać czystym tlenem z worka tlenowego lub umieszczana w namiocie tlenowym.
Obecnie do intensyfikacji procesów metalurgicznych powszechnie stosuje się powietrze wzbogacone tlenem lub czysty tlen. Palniki tlenowo-wodorowe i tlenowo-acetylenowe służą do spawania i cięcia metali. Impregnując ciekły tlen substancjami palnymi: trocinami, miałem węglowym itp., otrzymuje się mieszanki wybuchowe, zwane oxyliquites.

■ 25. Narysuj tabelę w zeszycie i uzupełnij ją.

Ozon O3

Jak już wspomniano, pierwiastek tlen może tworzyć inną odmianę alotropową - ozon O3. Ozon wrze w -111° i krzepnie w -250°. Jest niebieski w stanie gazowym i niebieski w stanie ciekłym. ozonu w wodzie jest znacznie więcej niż tlenu: 45 objętości ozonu rozpuszcza się w 100 objętościach wody.

Ozon różni się od tlenu tym, że jego cząsteczka składa się z trzech zamiast dwóch atomów. Pod tym względem cząsteczka tlenu jest znacznie bardziej stabilna niż cząsteczka ozonu. Ozon łatwo rozkłada się zgodnie z równaniem:
O3 = O2 + [O]

Uwalnianie tlenu atomowego podczas rozpadu ozonu czyni go znacznie silniejszym utleniaczem niż tlen. Ozon ma świeży zapach („ozon” w tłumaczeniu oznacza „zapach”). W naturze powstaje pod wpływem cichego wyładowania elektrycznego oraz w lasach sosnowych. Pacjentom z chorobami płuc zaleca się spędzanie większej ilości czasu w lasach sosnowych. Jednak długotrwałe narażenie na atmosferę silnie wzbogaconą ozonem może mieć toksyczny wpływ na organizm. Zatruciu towarzyszą zawroty głowy, nudności, krwawienie z nosa. W przewlekłym zatruciu mogą wystąpić choroby serca.
W laboratorium ozon otrzymuje się z tlenu w ozonizatorach (ryc. 44). Tlen jest wprowadzany do szklanej rurki 1, nawiniętej na zewnątrz drutem 2. Wewnątrz rury przechodzi przewód 3. Oba te przewody są podłączone do biegunów źródła prądu, które wytwarza wysokie napięcie na tych elektrodach. Pomiędzy elektrodami dochodzi do cichego wyładowania elektrycznego, w wyniku którego z tlenu powstaje ozon.

Rysunek 44; Ozonator. 1 - szklana butelka; 2 - uzwojenie zewnętrzne; 3 - drut wewnątrz tuby; 4 - roztwór jodku potasu ze skrobią

3O2 = 2O3
Ozon jest bardzo silnym utleniaczem. Jest znacznie bardziej energetyczny niż tlen, wchodzi w reakcje i generalnie jest dużo bardziej aktywny niż tlen. Na przykład, w przeciwieństwie do tlenu, może wypierać jodowodór lub sole jodu:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2

W atmosferze jest bardzo mało ozonu (około jednej milionowej procenta), ale odgrywa on znaczącą rolę w absorpcji promieniowania ultrafioletowego, dzięki czemu spadają one na ziemię w mniejszych ilościach i nie mają szkodliwego wpływu na organizmy żywe.
Ozon jest stosowany w niewielkich ilościach głównie do klimatyzacji, a także w chemii.

■ 26. Co to są modyfikacje alotropowe?
27. Dlaczego papier jodowany skrobią zmienia kolor na niebieski pod wpływem ozonu? Podaj uzasadnioną odpowiedź.
28. Dlaczego cząsteczka tlenu jest znacznie bardziej stabilna niż cząsteczka ozonu? Uzasadnij swoją odpowiedź w kategoriach struktury wewnątrzcząsteczkowej.