Svojstva i upotreba kiseonika. Kiseonik u prirodi (49,4% u Zemljinoj kori)
Svim živim bićima je potreban kiseonik za disanje. Zbog toga se koristi u cilindrima za disanje u uslovima u kojima nema vazduha: pod vodom, u svemiru. Koriste ga vatrogasci kada rade u uslovima velike zadimljenosti, a penjači kada se penju na velike visine. U medicini se kiseonik koristi za pacijente koji ne mogu samostalno da dišu, kao i za lečenje određenih bolesti. Međutim, ne možete udisati čisti kiseonik dugo vremena;
Ova supstanca se koristi za pripremu koktela sa kiseonikom. Ovaj proizvod poboljšava metaboličke procese u tijelu. Nisu samo ljudi potrebni benzinu. Koristi se za obogaćivanje vode pri držanju akvarijskih riba i u ribnjacima koji uzgajaju ribu kao prehrambeni proizvod. U poljskom uzgoju dobri rezultati se postižu namakanjem sjemena prije sjetve u vodu obogaćenu kisikom.
Boce za kiseonik su obojene plavom bojom. U metalurgiji se koristi za zavarivanje i rezanje metala. Acetilen, kada se sagori u struji čistog kiseonika, pomaže da se postigne temperatura od oko 3000 stepeni. Na tako visokim temperaturama gvožđe se topi.
Kiseonik podržava sagorevanje. Za intenziviranje procesa pri sagorijevanju goriva ili otpada ne koristi se čisti kisik, već zrak koji ga sadrži. Sve termoelektrane koje rade na sagorijevanje nafte, plina ili uglja trebaju kisik iz atmosfere. Nemoguće je napraviti visokokvalitetan papir bez ovog elementa, koji djeluje kao sredstvo za izbjeljivanje. Prašci za pranje također često sadrže kisikove izbjeljivače.
Tečni gas je našao primenu u miniranju. Njegova mješavina s prahom drveta i ugljena i raznim eksplozivima naziva se oksilikvit. U tečnom obliku, kiseonik je potreban za sagorevanje raketnog goriva.
Kiseonik se koristi u tretmanu otpadnih voda. Mikroorganizmi aktivnog mulja koji jedu organski otpad zahtijevaju kisik da bi preživjeli. Zbog toga se prilikom pročišćavanja vode u nju dovodi zrak.
Modifikacija kiseonika – ozon je destruktivan za bakterije i gljivice, pa se koristi za dezinfekciju vode za piće i vodu u bazenima, sterilizaciju medicinskih uređaja i vazduha.
Kiseonik se koristi u sljedećim slučajevima:
1) U snabdevanju energijom. Kao što znate, atmosfera je plinovita geosfera Zemlje, koja sadrži ogromnu količinu kisika, bez koje bi život na našoj planeti bio nemoguć. Stoga sve životinje, biljke i druga živa bića koriste kisik za proizvodnju potrebne energije.
Kiseonik kod ljudi i životinja apsorbuje se hemoglobinom iz krvi iz vazduha u pluća. Zatim se transportuje u dublja tkiva tela i dalje distribuira u sve ćelije.
Mitohondrije apsorbuju kiseonik na ćelijskom nivou. Tamo se koristi za dobijanje energije od razgradnje molekula glukoze. Otpadni proizvodi ove reakcije uključuju molekulu vode i ugljični dioksid.
2) U zdravstvu. U prisustvu respiratorne insuficijencije neophodna je terapija kiseonikom. To može ukazivati na bolesti kao što su HOBP, upala pluća, zatajenje srca itd.
Čak iu slučajevima trovanja može se propisati terapija kisikom za stabilizaciju stanja pacijenta. Dakle, medicinska upotreba kisika uključuje podršku disanju u slučaju respiratorne insuficijencije, kao i minimiziranje izloženosti tijela toksičnim tvarima.
3) U analizi supstanci. Analiza uzoraka različitih supstanci je ključni aspekt kvaliteta u industriji. Od dostupnih analitičkih metoda u hemiji, plamena fotometrija i atomska apsorpciona spektrometrija koriste plamen za određivanje elemenata u uzorku. Za stvaranje plamena visoke temperature potreban je kisik koji pretvara pobuđene elektrone u atome.
4) U sterilizaciji. Kiseonik je elektronegativan element koji je jako sredstvo za sterilizaciju. Može uništiti klice u bilo kojem okruženju, bilo u vodi ili zemlji. Koristi se kao dezinfekciono sredstvo u obliku vodikovog peroksida H2O2.
Dodatno, postoji metoda koja se zove tretman kisikom plazmom, gdje se molekula kisika razgrađuje kako bi se oslobodio jedan atom kisika ili ion kisika, koji je smrtonosno otrovan. Koriste se za sterilizaciju supstanci na sobnoj temperaturi.
5) U hemijskim reakcijama. Kiseonik je deo mnogih hemijskih reakcija. Osnovna hemijska reakcija je oksidaciono-redukciona reakcija. Oni dodaju ili uklanjaju kiseonik. Dodavanje se naziva oksidacija, a uklanjanje se naziva redukcija. Ove hemijske reakcije se koriste za sintezu, analizu i titraciju supstanci.
- Pisac Vladimir Tendrjakov. Život i umjetnost
Vladimir Fedorovič Tendrjakov (1923-1984) jedan je od predstavnika književnosti sovjetskog perioda nacionalne istorije, koji radi u žanru socijalističkog realizma.
- Život i rad H.G. Wellsa
Herbert George Wells (1866-1946) jedan je od poznatih engleskih pisaca, čija je glavna tema naučna fantastika, predstavljena u žanru kritičkog realizma.
- Šta je Karolinški preporod?
Svaki narod ima upečatljive fenomene u svojoj istoriji, a u Franačkoj monarhiji karolinška renesansa će biti indikativna. Da bi se shvatila veličina ovog preporoda, potrebno je upoznati se sa kulturom tog doba.
- Rat grimiznih i bijelih ruža sažetak Ratova ruža
Dinastijom Lancaster u Engleskoj je vladala Francuskinja Margaret, što je izazvalo nezadovoljstvo dinastijom York. Baroni sjeverne Engleske i Irske stali su na stranu Lankasteraca. Dok su Jorkima pomagali feudalci, trgovci i građani.
- Zaštita bilja - poruka izvještaj
Biljke igraju veliku ulogu u održavanju života na planeti. Bez njih na Zemlji neće biti kiseonika i skoro svi živi organizmi će izumrijeti. Stoga se uništavanje flore, posebno šuma, smatra problemom broj 1
Hemijski element kiseonik (lat. Oxygenium) nalazi se u grupi VI periodnog sistema Mendeljejeva na broju 8. Njegova relativna atomska masa je 15,9994. U normalnim uslovima, kiseonik je gas koji nema boju, ukus ili miris. Ona igra praktično najvažniju ulogu na planeti. To je najčešći element na Zemlji u svom vezanom obliku, čini otprilike 6/7 mase Zemljine hidrosfere. Vjeruje se da je engleski hemičar Joseph Priestley otkrio razlaganjem. živin oksid u hermetički zatvorenoj posudi koristeći zrake fokusirane sočivom.
2HgO(t) = 2Hg + O2
Otkriće kisika je olakšano radom francuskog hemičara Petera Bayena, koji je objavio radove o oksidaciji žive i razgradnji njenog oksida izolirao je jedan od sastavnih dijelova zraka i stoga ga je nazvao "deflogističkim zrakom" Priestley je rekao poznatom francuskom hemičaru A. Lavoisieru o gasu.
Međutim, davne 1771. godine, kisik je dobio švedski hemičar Karl Scheele kalciniranjem salitre sa sumpornom kiselinom, a zatim razlaganjem nastalog dušikovog oksida. Godine 1777. Scheele je pisao o svom otkriću u knjizi u kojoj je nastali plin nazvao "vatrenim zrakom". Zbog činjenice da je knjiga kasnije objavljena, Priestley se smatra otkrićem kisika. Scheele je također obavijestio Lavoisier-a o svom iskustvu. A. Lavoisier je konačno shvatio prirodu nastalog plina. Godine 1775. ustanovio je da je kiseonik sastavni deo vazduha, kao i kiselina, i da se nalazi u mnogim supstancama. Njegov rad je napravio revoluciju, jer je u to vrijeme popularna teorija flogistona, koja je bila kočnica razvoja hemije, razbijena. Lavoisier je provodio eksperimente sagorevanja različitih supstanci i analizirao rezultate prema težini spaljenih elemenata. Teorija flogistona temeljila se na principima:
1. Postoji određena supstanca koja se nalazi u svim zapaljivim tijelima - flogiston
2. Sagorevanje je raspadanje tela uz oslobađanje flogistona koji se nepovratno raspršuje u vazduhu.
3. Flogiston se uvijek kombinuje sa drugim supstancama i ne postoji u svom čistom obliku
4. Flogiston ima negativnu masu.
Dakle, svi hemijski koncepti su revidirani sa kolapsom ove teorije.
Kiseonik je počeo da se široko koristi u industriji sredinom 20. veka, nakon pronalaska uređaja za ukapljivanje i odvajanje tečnog vazduha.
Kiseonik se koristi u konverterskom načinu proizvodnje čelika, za zavarivanje metala (u cilindrima). Tečni kiseonik pomešan sa tečnim ozonom koristi se kao oksidant za raketno gorivo, koje ima izuzetno visok impuls. Sastoji se od vodikovog peroksida, azotne kiseline i drugih važnih hemikalija. U medicini se kiseonik koristi za respiratorne gasove za probleme sa disanjem, za lečenje astme (u obliku koktela kiseonika, jastuka sa kiseonikom, itd.), za kardiovaskularne bolesti. bolesti. U cilju poboljšanja metaboličkih procesa u želudac se ubrizgava kisikova pjena („kiseonički koktel“). Za elefantijazu, trofične čireve, gangrenu i druge bolesti koristi se potkožna primjena kisika. Dezinfekcija i dezodoracija vazduha, kao i prečišćavanje vode za piće, obavljaju se ozonom, koji je alotropni oblik kiseonika. Radioaktivni izotop kisika 15O se koristi za izračunavanje brzine protoka krvi i plućne ventilacije zrak.
Postoje samo 3 glavna načina za dobijanje kiseonika: hemijski (razgradnja određenih supstanci), elektroliza (elektroliza vode) i fizički (odvajanje vazduha).
Trenutno se u industriji kiseonik dobija iz vazduha.
Glavni potrošači kiseonika su energija, metalurgija, hemijska industrija i medicina.
Kiseonik je bezbojan gas bez mirisa, tipičan oksidant kada se koncentracija ovog gasa u vazduhu poveća na 30% ili više, u takvoj atmosferi dolazi do veoma intenzivnog sagorevanja gotovo svih supstanci. U kiseoniku sagorevaju razni metali, nemetali i složene supstance, na primer ugljenik, sumpor, gvožđe, magnezijum, sumporovodik. Ova svojstva određuju široku upotrebu ovog gasa u raznim industrijama.
Industrija nafte i gasa
Kiseonik se koristi za povećanje produktivnosti postrojenja za krekiranje nafte, za bolju obradu visokooktanskih komponenti i za smanjenje naslaga sumpora u rafinerijama.
Hemijska i petrohemijska industrija
Kisik se široko koristi za oksidaciju početnih reagensa za proizvodnju dušične kiseline, etilen oksida, propilen oksida, vinil klorida i drugih važnih kemijskih spojeva.
Metalurška industrija
Čisti kiseonik se uglavnom troši za proizvodnju čelika od livenog gvožđa i otpadnog metala. Kiseonik se koristi za povećanje temperature sagorevanja u pećima. U mnogim metalurškim jedinicama, za efikasnije sagorevanje goriva, umesto vazduha u gorionicima koristi se mešavina kiseonika i vazduha.
Energija
Električne i termoelektrane na ugalj, naftu ili prirodni plin koriste kisik iz atmosfere za sagorijevanje goriva.
Mašinstvo, građevinarstvo
U mašinstvu i građevinarstvu kiseonik se koristi za zavarivanje, rezanje i lemljenje metala. Zapaljivi plin acetilen, koji gori u struji kisika, omogućava vam da postignete temperaturu iznad 3000 ° C! Ovo je otprilike dvostruko više od tačke topljenja gvožđa.
Industrija stakla
Oprema za proizvodnju kiseonika se efikasno koristi za povećanje produktivnosti peći za topljenje stakla povećanjem temperature procesa.
Lijek
U medicini se kisik koristi za održavanje života pacijenata sa otežanim disanjem i za liječenje određenih bolesti.
Prehrambena industrija
U prehrambenoj industriji kiseonik je registrovan kao aditiv za hranu E948, kao pogonsko gorivo i gas za pakovanje.
Poljoprivreda
U uzgoju u staklenicima kisik se koristi za pravljenje kisikovih koktela, za povećanje težine životinja, za obogaćivanje vodenog okoliša kisikom u uzgoju ribe i kod uzgoja škampa, rakova i dagnji.
Naši stručnjaci će odabrati opremu za kiseonik za vas prema vašim zahtevima.
Za obradu preliminarne ponude, molimo popunite
Kiseonik je hemijski element VI grupe periodnog sistema Mendeljejeva i najčešći element u zemljinoj kori (47% njegove mase). Kiseonik je vitalni element u gotovo svim živim organizmima. Više o funkcijama i upotrebi kisika pročitajte u ovom članku.
Opće informacije
Kiseonik je gas bez boje, ukusa i mirisa koji je slabo rastvorljiv u vodi. Dio je vode, minerala i stijena. Slobodan kiseonik nastaje procesima fotosinteze. Kiseonik igra najvažniju ulogu u ljudskom životu. Prije svega, kisik je neophodan za disanje živih organizama. Također učestvuje u procesima razgradnje mrtvih životinja i biljaka.
Vazduh sadrži oko 20,95% kiseonika po zapremini. Hidrosfera sadrži skoro 86% kiseonika po masi.
Kiseonik su istovremeno dobijala dva naučnika, ali su to radili nezavisno jedan od drugog. Šveđanin K. Scheele je dobio kisik kalciniranjem salitre i drugih tvari, a Englez J. Priestley je dobio kisik zagrijavanjem živinog oksida.
Rice. 1. Dobivanje kisika iz živinog oksida
Upotreba kiseonika u industriji
Područja primjene kisika su ogromna.
U metalurgiji je neophodan za proizvodnju čelika koji se dobija od starog metala i livenog gvožđa. U mnogim metalurškim postrojenjima za bolje sagorevanje goriva koristi se vazduh obogaćen kiseonikom.
U avijaciji se kisik koristi kao oksidator goriva u raketnim motorima. Neophodan je i za letove u svemir iu uslovima u kojima nema atmosfere.
U oblasti mašinstva kiseonik je veoma važan za rezanje i zavarivanje metala. Za topljenje metala potreban vam je poseban plamenik koji se sastoji od metalnih cijevi. Ove dvije cijevi su umetnute jedna u drugu. Slobodni prostor između njih se napuni acetilenom i zapali. U ovom trenutku, kisik se oslobađa kroz unutrašnju cijev. I kiseonik i acetilen se napajaju iz cilindra pod pritiskom. Formira se plamen čija temperatura dostiže 2000 stepeni. Gotovo svaki metal se topi na ovoj temperaturi.
Rice. 2. Acetilenska baklja
Upotreba kiseonika u industriji celuloze i papira je veoma važna. Koristi se za izbjeljivanje papira, za alkoholizaciju i za ispiranje viška komponenti iz celuloze (delignifikacija).
U hemijskoj industriji kiseonik se koristi kao reagens.
Za stvaranje eksploziva potreban je tekući kisik. Tečni kisik se proizvodi ukapljivanjem zraka, a zatim odvajanjem kisika od dušika.
Upotreba kiseonika u prirodi i životu ljudi
Kiseonik igra najvažniju ulogu u životu ljudi i životinja. Slobodan kiseonik postoji na našoj planeti zahvaljujući fotosintezi. Fotosinteza je proces stvaranja organske tvari u svjetlosti uz pomoć ugljičnog dioksida i vode. Kao rezultat ovog procesa nastaje kisik koji je neophodan za život životinja i ljudi. Životinje i ljudi stalno troše kiseonik, ali biljke troše kiseonik samo noću, a proizvode ga danju.
Upotreba kiseonika u medicini
Kiseonik se takođe koristi u medicini. Njegova upotreba je posebno važna kod otežanog disanja tokom određenih bolesti. Koristi se za obogaćivanje disajnih puteva kod plućne tuberkuloze, a koristi se i u opremi za anesteziju. Kiseonik se u medicini koristi za liječenje bronhijalne astme i bolesti gastrointestinalnog trakta. U te svrhe koriste se kisikovi kokteli.
Od velike važnosti su i kisikovi jastuci - gumirana posuda napunjena kisikom. Koristi se za individualnu upotrebu medicinskog kiseonika.
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije
"KISENIK"
Završeno:
Provjereno:
Opće karakteristike kiseonika.
KISENIK (lat. Oxygenium), O (čita se „o”), hemijski element sa atomskim brojem 8, atomska masa 15,9994. U Mendeljejevom periodnom sistemu elemenata kiseonik se nalazi u drugom periodu u grupi VIA.
Prirodni kiseonik se sastoji od mešavine tri stabilna nuklida masenog broja 16 (dominira u smeši, sadrži 99,759% masenog udela), 17 (0,037%) i 18 (0,204%). Radijus neutralnog atoma kiseonika je 0,066 nm. Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja neutralnog nepobuđenog atoma kisika je 2s2p4. Energije sekvencijalne jonizacije atoma kiseonika su 13,61819 i 35,118 eV, afinitet elektrona je 1,467 eV. Radijus O2 jona je na različitim koordinacionim brojevima od 0,121 nm (koordinacioni broj 2) do 0,128 nm (koordinacioni broj 8). U jedinjenjima pokazuje oksidacijsko stanje od –2 (valencija II) i, rjeđe, –1 (valencija I). Prema Paulingovoj skali, elektronegativnost kisika je 3,5 (druga najveća među nemetalima nakon fluora).
U svom slobodnom obliku, kiseonik je gas bez boje, mirisa i ukusa.
Karakteristike strukture molekule O2: atmosferski kiseonik se sastoji od dvoatomskih molekula. Međuatomska udaljenost u molekulu O2 je 0,12074 nm. Molekularni kiseonik (gasoviti i tečni) je paramagnetna supstanca, svaka molekula O2 ima 2 nesparena elektrona. Ova se činjenica može objasniti činjenicom da u molekuli postoji po jedan nespareni elektron u svakoj od dvije antivezujuće orbitale.
Energija disocijacije molekula O2 na atome je prilično visoka i iznosi 493,57 kJ/mol.
Fizička i hemijska svojstva
Fizička i hemijska svojstva: u slobodnom obliku nalazi se u obliku dvije modifikacije O2 („obični“ kisik) i O3 (ozon). O2 je plin bez boje i mirisa. U normalnim uslovima, gustina gasa kiseonika je 1,42897 kg/m3. Tačka ključanja tečnog kiseonika (tečnost je plava) je –182,9°C. Na temperaturama od –218,7°C do –229,4°C postoji čvrsti kiseonik sa kubičnom rešetkom (modifikacija), na temperaturama od –229,4°C do –249,3°C – modifikacija sa heksagonalnom rešetkom i na temperaturama ispod –249,3°C - kubična modifikacija. Druge modifikacije čvrstog kiseonika su dobijene pri povišenom pritisku i niskim temperaturama.
Na 20°C, rastvorljivost gasa O2 je: 3,1 ml na 100 ml vode, 22 ml na 100 ml etanola, 23,1 ml na 100 ml acetona. Postoje organske tekućine koje sadrže fluor (na primjer, perfluorobutiltetrahidrofuran), u kojima je rastvorljivost kiseonika mnogo veća.
Visoka čvrstoća kemijske veze između atoma u molekuli O2 dovodi do činjenice da je plin kisika na sobnoj temperaturi kemijski prilično neaktivan. U prirodi se polako transformiše tokom procesa raspadanja. Osim toga, kisik na sobnoj temperaturi može reagirati sa hemoglobinom u krvi (tačnije sa hem željezom II), što osigurava prijenos kisika iz respiratornih organa u druge organe.
Kiseonik reaguje sa mnogim supstancama bez zagrevanja, na primer, sa alkalijskim i zemnoalkalnim metalima (odgovarajući oksidi kao što su Li2O, CaO, itd., peroksidi kao što su Na2O2, BaO2 itd., i superoksidi kao što su KO2, RbO2 itd. formiraju se), uzrokuje stvaranje rđe na površini čeličnih proizvoda. Bez zagrijavanja, kisik reagira s bijelim fosforom, s nekim aldehidima i drugim organskim tvarima.
Kada se zagrije, čak i malo, kemijska aktivnost kisika naglo raste. Kada se zapali, eksplozivno reagira s vodikom, metanom, drugim zapaljivim plinovima i velikim brojem jednostavnih i složenih tvari. Poznato je da kada se zagrijavaju u atmosferi kisika ili na zraku, mnoge jednostavne i složene tvari izgaraju, a nastaju različiti oksidi, na primjer:
S+O2 = SO2; C + O2 = CO2
4Fe + 3O2 = 2Fe2 O3; 2Cu + O2 = 2CuO
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2 O; 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
Ako se mješavina kisika i vodika čuva u staklenoj posudi na sobnoj temperaturi, egzotermna reakcija nastaje voda
2H2 + O2 = 2H2 O + 571 kJ
odvija se izuzetno sporo; Prema proračunima, prve kapi vode trebale bi se pojaviti u posudi za oko milion godina. Ali kada se platina ili paladij (koji igra ulogu katalizatora) unese u posudu sa mješavinom ovih plinova, kao i kada se zapali, reakcija se odvija eksplozijom.
Kiseonik reaguje sa azotom N2 ili na visokoj temperaturi (oko 1500-2000°C), ili propuštanjem električnog pražnjenja kroz mešavinu azota i kiseonika. Pod ovim uslovima, azot oksid (II) se reverzibilno formira:
Rezultirajući NO tada reagira s kisikom i formira smeđi plin (dušikov dioksid):
2NO + O2 = 2NO2
Od nemetala, kiseonik ni u kom slučaju ne stupa u direktnu interakciju sa halogenima, a od metala - sa plemenitim metalima - srebrom, zlatom, platinom itd.
Binarni kisikovi spojevi u kojima je oksidacijsko stanje atoma kisika –2 nazivaju se oksidi (ranije oksidi). Primeri oksida: ugljen monoksid (IV) CO2, oksid sumpora (VI) SO3, bakrov oksid (I) Cu2 O, aluminijum oksid Al2 O3, mangan oksid (VII) Mn2 O7.
Kiseonik takođe stvara jedinjenja u kojima je njegovo oksidaciono stanje –1. To su peroksidi (stari naziv je peroksidi), na primjer, vodikov peroksid H2O2, barij peroksid BaO2, natrijev peroksid Na2O2 i drugi. Ova jedinjenja sadrže peroksidnu grupu - O - O -. Sa aktivnim alkalnim metalima, na primjer, kalijem, kisik također može formirati superokside, na primjer, SO2 (kalijev superoksid), RbO2 (rubidijum superoksid). U superoksidima, oksidaciono stanje kiseonika je –1/2. Može se primijetiti da se superoksidne formule često pišu kao K2 O4, Rb2 O4, itd.
S najaktivnijim nemetalnim fluorom, kisik stvara spojeve u pozitivnim oksidacijskim stanjima. Dakle, u jedinjenju O2 F2 oksidaciono stanje kiseonika je +1, a u jedinjenju O2 F - +2. Ova jedinjenja ne pripadaju oksidima, već fluoridima. Kiseonički fluoridi se mogu sintetizirati samo indirektno, na primjer, djelovanjem fluora F2 na razrijeđene vodene otopine KOH.
Istorija otkrića
Istorija otkrića kiseonika, kao i azota, povezana je sa proučavanjem atmosferskog vazduha koje je trajalo nekoliko vekova. Činjenica da vazduh po svojoj prirodi nije homogen, već uključuje delove, od kojih jedan podržava sagorevanje i disanje, a drugi ne, još u 8. veku je znao kineski alhemičar Mao Hoa, a kasnije u Evropi Leonardo da Vinci. Godine 1665. engleski prirodnjak R. Hooke napisao je da se vazduh sastoji od gasa sadržanog u nitratima, kao i neaktivnog gasa, koji čini većinu vazduha. Činjenica da vazduh sadrži element koji održava život bila je poznata mnogim hemičarima u 18. veku. Švedski farmaceut i hemičar Karl Scheele počeo je proučavati sastav zraka 1768. godine. Tri godine je zagrijavanjem razlagao salitru (KNO3, NaNO3) i druge tvari i dobivao “vatreni zrak” koji je podržavao disanje i sagorijevanje. Ali Scheele je rezultate svojih eksperimenata objavio tek 1777. godine u knjizi “Kemijski traktat o zraku i vatri”. Godine 1774. engleski svećenik i prirodnjak J. Priestley dobio je plin koji podržava sagorijevanje zagrijavanjem “sagorene žive” (živin oksid HgO). Dok je bio u Parizu, Priestley, koji nije znao da je plin koji je dobio dio zraka, prijavio je svoje otkriće A. Lavoisieru i drugim naučnicima. Do tada je otkriven i azot. Godine 1775. Lavoisier je došao do zaključka da se običan zrak sastoji od dva plina - plina potrebnog za disanje i podržavanje sagorijevanja i plina "suprotne prirode" - dušika. Lavoisier je plin koji podržava sagorijevanje nazvao kisikom - "kiselina" (od grčkog oxys - kiselo i gennao - rađam; otuda ruski naziv "kiseonik"), budući da je tada vjerovao da sve kiseline sadrže kisik. Odavno je poznato da kiseline mogu sadržavati kisik i bez kisika, ali naziv koji je dat Lavoisierovom elementu ostao je nepromijenjen. Gotovo stoljeće i po 1/16 mase atoma kisika služila je kao jedinica za međusobno poređenje masa različitih atoma i korištena je za numeričku karakterizaciju masa atoma različitih elemenata (tzv. kisikova skala atomskih masa).
Pojava u prirodi: kiseonik je najčešći element na Zemlji, njegov udeo (u raznim jedinjenjima, uglavnom silikatima) čini oko 47,4% mase čvrste zemljine kore; Morske i slatke vode sadrže ogromnu količinu vezanog kiseonika - 88,8% (po masi), u atmosferi je sadržaj slobodnog kiseonika 20,95% (po zapremini). Element kiseonik je deo više od 1.500 jedinjenja u zemljinoj kori.
Potvrda:
Trenutno se kisik proizvodi u industriji odvajanjem zraka na niskim temperaturama. Prvo, zrak se komprimira kompresorom, koji zagrijava zrak. Komprimirani plin se ostavi da se ohladi na sobnu temperaturu, a zatim pusti da se slobodno širi. Kako se širi, temperatura plina naglo opada. Ohlađeni vazduh, čija je temperatura nekoliko desetina stepeni niža od temperature okoline, ponovo se komprimira na 10-15 MPa. Zatim se oslobođena toplota ponovo uklanja. Nakon nekoliko ciklusa kompresije-ekspanzije, temperatura pada ispod tačke ključanja kisika i dušika. Nastaje tekući zrak koji se zatim podvrgava destilaciji. Tačka ključanja kiseonika (-182,9°C) je za više od 10 stepeni viša od tačke ključanja azota (-195,8°C). Stoga dušik prvo isparava iz tekućine, a kisik se akumulira u ostatku. Zbog spore (frakcione) destilacije moguće je dobiti čisti kiseonik, u kome je sadržaj azotnih nečistoća manji od 0,1 volumnih odsto.
Još čistiji kiseonik može se dobiti elektrolizom vodenih rastvora lužina (NaOH ili KOH) ili soli kiselina koje sadrže kiseonik (obično se koristi rastvor natrijum sulfata Na2SO4). U laboratoriji se zagrijavanjem kalijevog permanganata KMnO4 mogu dobiti male količine ne baš čistog kisika:
2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2.
Čistiji kiseonik se dobija razgradnjom vodikovog peroksida H2O2 u prisustvu katalitičkih količina čvrstog mangan dioksida MnO2:
2H2O2 = 2H2O + O2.
Kiseonik nastaje tokom jakog (iznad 600°C) kalcinacije natrijum nitrata NaNO3:
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2,
pri zagrijavanju nekih viših oksida:
4CrO3 = 2Cr2 O3 + 3O2;
2PbO2 = 2PbO + O2;
3MnO2 = Mn3 O4 + O2.
Ranije se kisik dobivao razgradnjom bertolet soli KClO3 u prisustvu katalitičkih količina mangan dioksida MnO2:
2KClO3 = 2KCl + 3O2.
Međutim, Bertholletova sol stvara eksplozivne smjese, pa se više ne koristi u laboratorijama za proizvodnju kisika. Naravno, sada nikome ne bi palo na pamet da koristi kalcinaciju živinog oksida HgO za proizvodnju kisika, budući da je kisik koji nastaje u ovoj reakciji kontaminiran toksičnom živinom parom.
Izvor kiseonika u svemirskim brodovima, podmornicama itd. u zatvorenim prostorima je mešavina natrijum peroksida Na2O2 i kalijum superoksida KO2. Kada ovi spojevi stupe u interakciju s ugljičnim dioksidom, oslobađa se kisik:
2Na2 O2 + 2CO2 = 2Na2 CO3 + O2,
4KO2 + 2CO2 = 2K2 CO3 + 3O2.
Ako koristite mješavinu Na2O2 i CO2, uzetu u molarnom omjeru 1:1, tada će se za svaki mol ugljičnog dioksida apsorbiranog iz zraka osloboditi 1 mol kisika, tako da se sastav zraka neće promijeniti zbog apsorpcije kiseonika tokom disanja i oslobađanja CO2.
primjena:
Upotreba kiseonika je veoma raznolika. Glavne količine kiseonika dobijene iz vazduha koriste se u metalurgiji. Pušenje kiseonika (a ne vazduha) u visokim pećima može značajno povećati brzinu procesa visoke peći, uštedeti koks i proizvoditi liveno gvožđe boljeg kvaliteta. Puhanje kisika se koristi u pretvaračima kisika pri pretvaranju lijevanog željeza u čelik. Čisti kiseonik ili vazduh obogaćen kiseonikom koristi se u proizvodnji mnogih drugih metala (bakar, nikl, olovo itd.). Kiseonik se koristi u rezanju i zavarivanju metala. U ovom slučaju koristi se kisik u boci. Kiseonik u boci može biti pod pritiskom do 15 MPa. Boce za kiseonik su obojene plavom bojom.
Tečni kiseonik je snažno oksidaciono sredstvo i koristi se kao komponenta raketnog goriva. Lako oksidirajući materijali kao što su piljevina, pamučna vuna, ugljeni prah itd., impregnirani tečnim kisikom (ove mješavine se nazivaju oksilikviti), koriste se kao eksplozivi, koriste se, na primjer, za polaganje puteva u planinama.
Biološka uloga:
Kiseonik je glavni biogeni element koji je deo molekula svih najvažnijih supstanci koje obezbeđuju strukturu i funkciju ćelija – proteina, nukleinskih kiselina, ugljenih hidrata, lipida, kao i mnogih niskomolekularnih jedinjenja. Svaka biljka ili životinja sadrži mnogo više kiseonika nego bilo koji drugi element (u prosjeku oko 70%). Ljudsko mišićno tkivo sadrži 16% kiseonika, koštano tkivo - 28,5%; Ukupno, tijelo prosječne osobe (tjelesne težine 70 kg) sadrži 43 kg kiseonika. Kiseonik ulazi u organizam životinja i ljudi uglavnom preko organa za disanje (slobodni kiseonik) i sa vodom (vezani kiseonik). Potreba organizma za kiseonikom određena je nivoom (intenzitetom) metabolizma, koji zavisi od mase i površine tela, starosti, pola, prirode ishrane, spoljašnjih uslova itd. U ekologiji je odnos ukupnog disanja (tj. odnosno ukupni oksidativni procesi) zajednice određuje se kao važna energetska karakteristika organizama za njenu ukupnu biomasu.
U medicini se koriste male količine kiseonika: kiseonik (iz tzv. kiseonikovih jastuka) se daje pacijentima koji neko vreme teško dišu. Međutim, mora se imati na umu da je produženo udisanje zraka obogaćenog kisikom opasno za ljudsko zdravlje. Visoke koncentracije kisika uzrokuju stvaranje slobodnih radikala u tkivima, narušavajući strukturu i funkciju biopolimera. Jonizujuće zračenje ima sličan efekat na organizam. Dakle, smanjenje sadržaja kiseonika (hipoksija) u tkivima i ćelijama kada je telo zračeno jonizujućim zračenjem ima zaštitni efekat - takozvani efekat kiseonika. Ovaj efekat se koristi u terapiji zračenjem: povećanjem sadržaja kiseonika u tumoru i smanjenjem njegovog sadržaja u okolnim tkivima povećava se radijaciona oštećenja tumorskih ćelija i smanjuje oštećenje zdravih. Za neke bolesti koristi se zasićenje organizma kiseonikom pod visokim pritiskom - hiperbarična oksigenacija.