КИСЛОРОД

– “ образующий кислоты”
Название кислороду Oxygenium

дал А. Лавуазье

и
изучил его свойства

2HgO = 2Hg + O2↑

1733 - 1804

ДЖОЗЕФ ПРИСТЛИ

( II ),
изучил свойства
образующегося газа.
Однако результаты
его исследований
были опубликованы

лишь в 1777 году.

1742 - 1786

КАРЛ ВИЛЬГЕЛЬМ ШЕЕЛЕ

и Пристли
в 1774 году получил кислород,
установил его природу и

изучил
его способность соединяться
с фосфором и серой при горении
и металлами при обжиге.
Изучил состав атмосферного воздуха.
Создал кислородную теорию горения.
Совместно с Ж. Менье установил
сложный состав воды и получил
воду из кислорода и водорода.
2H2 + O2 = 2H2O
Лавуазье показал, что процесс дыхания
подобен процессу горения.

АНТУАН ЛОРАН ЛАВУАЗЬЕ

КОРНЕЛИУС ДРЕББЕЛ
Голландский алхимик и технолог.
Получил кислород примерно за 150 лет

до Пристли и Шееле при нагревании нитрата калия:
2КNO3 = 2KNO2 + O2 ↑
Его открытие было засекречено, т.к. использование полученного газа предполагалось для дыхания людей на подводных лодках

1572 - 1633

элементов на Земле

(по массе)

Распространение элементов
в земной коре ( по массе, в % )

1 - кислород - 49
2 - алюминий - 7
3 - железо - 5
4 - кальций - 4
5 - натрий - 2
6 - калий - 2
7 - магний - 2
8 - водород - 1
9 - остальные - 2
10 - кремний - 26

– 20,9 % ( по объему )

В воде

(в чистой воде – 88,8 %, в морской воде – 85,8 % )

В песке , многих горных породах и минералах

В составе органических соединений:
белков, жиров, углеводов и др.
В организме человека – 62 %

Нахождение кислорода в природе
( по масее, в % )

это смесь

в основном двух газов - азота и кислорода

СОСТАВ ВОЗДУХА

Сжигание фосфора
под колоколом:
а – горение фосфора;
б – уровень воды
поднялся на 1 / 5 объема

Примечание
К другим газам (1%) относятся:
углекислый газ (0,03%);
инертные газы
( в основном аргон - 0,93% );
водяные пары

Кислород - 21%

Азот - 78%

Другие газы -1%

( по объему, в % )

Выдыхаемый воздух
1 – Кислород 16%
2 – Углекислый газ 4%
3

– Остальное: азот,
водяные пары и пр.

( загрязняющих и

ухудшающих воздух )
от автотранспорта ( в Москве - 90% всех загрязнений)
от котельных установок
от промышленных предприятий
Автомашины выбрасывают в атмосферу:
углекислый газ СО2, сернистый газ SO2, оксиды азота NO и NO2 , угарный газ СО, формальдегид НСОН, а также сажу
Металлургические предприятия выбрасывают в воздух:
сернистый газ, угарный газ, формальдегид, циановодород НСN
Алюминиевые заводы
фтороводород НF
Целлюлозно – бумажныые комбинаты
сероводород, хлор, фенол C6H5OH и формальдегид


,

Городской воздух

Относительная

атомная масса: Ar = 16
Изотопы кислорода – ( 99,75 %), ,
Строение атома: ( 8p+ + 8n0 ) + 8
Заряд ядра: ( +8)
Электронная конфигурация атома: 1s22s2 2p4
Типичный неметалл. Сильный окислитель ( по электроотрицательности уступает лишь фтору )
Валентные возможности: в соединениях обычно 2-х валентен, реже – 3-х, (4-х) валентен
Возможные степени окисления: - 2 , - 1 , 0 , + 2, (+4)
(наиболее характерные степени окисления: 0, - 2)

Общая характеристика
элемента

О2 и озон О3
Аллотропия кислорода
t, либо УФ-
О3 = О2

+ О

3О2 <═> 2О3 - Q

Свет
6СО2+ 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2

Снаружи трубка
обмотана другой проволокой. Если
к концам двух проволок приложить

напряжение в несколько тысяч вольт,
а через трубку пропустить кислород,
то выходящий из нее газ будет соде-
ржать несколько процентов озона.

Озон образуется в атмосфере на высоте 10-30 км
при действием УФ излучения на воздух
и при грозовых разрядах

); б – вытеснением воздуха; 1 – вспыхнувшая тлеющая лучина

перманганат калия ; 1- стекловата
Получение кислорода в лаборатории

из перманганата калия

воронка
с раствором
пероксида водорода
2 – порошок оксида
марганца (

IV) – МnO2
(используется в данной
реакции как катализатор)
3 – колба Вюрца

Получение кислорода в лаборатории
из пероксида водорода

2 КМnО4 = К2МnО4 + МnO2 + О2 ↑

2КСlО3 = 2КСl + О2 ↑ 2НgO = 2Hg + О2 ↑

3РbO2 = Рb3O4 + О2 ↑ 2КNO3 = 2КNO2 + О2 ↑


Условия реакции – присутствие катализатора ( K )

2Н2О2 = 2Н2О + О2 ↑ ( К – МnО2 )

Условия реакции – действие электрического тока ( )
(р. электролиза )
2Н2О = 2Н2 ↑ + О2 ↑

Некоторые реакции, идущие
с образованием кислорода

охлаждают примерно до – 200 0С

и под давлением сжижают
Далее жидкий воздух подвергают перегонке
Жидкий азот испаряется при – 196 ОС
( t кип. жидкого азота)
Жидкий кислород испаряется при – 183 ОС
( t кип. жидкого кислорода)
Газообразный кислород хранят в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет, под давлением 1 - 1,5 МПА

Получение в промышленности

Химические свойства

Реакции окисления, сопровождающиеся выделением теплоты и света,
называют горением (вещества при этом воспламеняются)

Реакции окисления без горения

2Cu + O2 ═ 2CuO + Q
Воспламенения меди не происходит

В реакциях окисления, как правило, образуются оксиды

t

t

t

t

t

t

( FeО · Fe2О3 )

t

- углекислый газ и вода:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q
метан
2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О + Q
ацетилен
При неполном сгорании углеводородов
(например, при недостатке кислорода О2) образуются еще угарный газ СО и сажа С:

2СН4 + 3О2 = 2СО + 4Н2О + Q
СН4 + О2 = С + 2Н2О + Q

t

t

t

t

О - как окислитель : О0 + 2 → О–2 (1)
( как правило )
О - как восстановитель : О0 - 2 → О+2 (2)
( например, в реакции со F2 )

2Mg + O2 = 2MgO ( 1 )

C + О2 = CО2 ( 1 )

2F2 + О2 = 2F2О ( 2 )

Окислительно - восстановительная
амфотерность кислорода

возникновению и

прекращению огня

с кислородом без воспламенения вещества
В ходе этого процесса теплота выделяется постепенно и вещество не нагревается до температуры воспламенения
Примеры:
В процессах окисления (аэробного распада)
некоторых веществ пищи и продуктов обмена веществ в клетках и тканях живых организмов выделяется энергия, нужная организму
В процессе гниения (окисления) навоза выделяется теплота и др.

Медленное окисление

окисления – составная часть окислительно –
–

восстановительных реакций (ОВР)

Преобладающая функция кислорода – окислительная.
При комнатной температуре О2 – малоактивен, при высокой – сильный окислитель
В реакциях окисления, как правило, получаются оксиды (ЭО )

Реакции окисления, сопровождающиеся воспламенением вещества, - реакции горения

Реакции горения всегда – экзотермические реакции (+ Q )

Медленное окисление - химический процесс медленного взаимодействия вещества с кислородом без воспламенения вещества

Выводы по химическим свойствам

живых организмов и является внутренней средой жизнедеятельности клеток и тканей
Кислород

входит в состав биологически важных молекул, образующих живую материю
(белки, углеводы, жиры, гормоны, ферменты и др. )
Кислород в виде простого вещества О2 необходим как окислитель для протекания реакций, дающих клеткам необходимую для жизнедеятельности энергию

Кислород - элемент жизни

окислителем № 1,
т.к он обеспечивает протекание
таких важных процессов, как:
дыхание всех живых организмов
гниение органических масс
(помимо воздействия грибов и бактерий)
горение веществ

Какая cамая
важная функция
у кислорода на Земле ?

Кислород используют
В чистом виде:
В металлургии –

при получении чугуна, стали, цветных металлов ( для интенсификации окислительных процессов)
Во многих химических производствах
Как жидкий окислитель для ракет
При резке и сварке металлов и сплавов
В медицине - для приготовления лечебных водных и воздушных ванн, лечебных коктейлей
В медицине - в кислородных подушках
В чистом виде и в составе смесей:
На космических кораблях, подводных лодках в подводном плавании, на больших высотах
В составе воздуха:
Для сжигания топлива (в двигателях автомобилей, тепловозов, теплоходов; на тепловых электростанциях, на многих производствах и др.)

Применение кислорода

(дыхания, гниения, горения)
Масса кислорода в воздухе пополняется в ходе процесса

фотосинтеза
свет
6СО2 + 6 Н2О = С6Н12О6 +6О2 ↑

Круговорот кислорода
в природе

восьмой элемент «Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева» (слайд № 4)
2.

Кем и когда был открыт кислород? (слайды № 6 - 9)
3. Почему элемент № 8 был назван кислородом? (слайд № 5)
4. Где и в каком виде (свободном или связанном) кислород
встречается в природе? (слайды № 10 - 11)
5. Каков состав атмосферного воздуха? (слайд № 12)
6. Каков состав выдыхаемого человеком воздуха? (слайд №13)
7. Перечислите известные вам загрязнители воздуха? (слайд № 14)
8. Дайте характеристику кислороду как химическому элементу (слайд №15)
9. Какие аллотропные модификации кислорода вам известны? (слайд №16)
10. Какими примечательными свойствами обладает озон в отличие от кислорода? Какие свойства озона использует человек в своей практической деятельности? (слайды № 16-17, 35 )
11. На каких физических свойствах кислорода основаны способы собирания его? Как можно обнаружить кислород? (слайд № 18)

( продолжение)

12. Как кислород получают в лаборатории? (слайды № 19 - 21)
13. Как кислород получают в промышленности? (слайд № 22)
14. Перечислите важнейшие химические свойства кислорода. Что такое окисление? Какие продукты, как правило, получаются в реакциях окисления веществ кислородом? (слайды № 23 - 24)
15. Что понимается под окислительно – восстановительными способностями кислорода? Какие функции преобладают у него? Приведите примеры (слайд № 25)
16. Какие условия способствуют возникновению и прекращению горения? Почему скорость горения веществ в кислороде выше, чем на воздухе? (слайд № 26)
17. Чем отличаются процессы горения и медленного окисления? (слайд № 27)
18. Какие выводы можно сделать по химическим свойствам кислорода? (слайд № 28)
19. Почему кислород относят к «элементам жизни»? (слайд № 29)
20. Какая самая важная функция у кислорода на Земле? (слайд № 30)
21. Перечислите области применения кислорода (слайд № 31)
22. Как вы понимаете сущность круговорота кислорода в природе? (слайд № 32)

озона О3 заметно выше, чем кислорода О2.

Например, уже при об. у. он окисляет многие малоактивные простые вещества ( Ag, Hg и пр.):
8Аg + 2О3 = 4Ag2О + О2
При действии на щелочные металлы и некоторые щелочи
образует озониды:
К + О3 = КО3
4КОН + 4О3 = 4КО3 + О2 + Н2О
Качественно и количественно озон определяется с помощью
следующей реакции:
2KI + Н2О + О3 = 2КОН + I2 + О2
Восстановленный йод обнаруживают с помощью крахмального
клейстера.

Озон используется для обеззараживании воды и воздуха, дезодориро-вания продуктов питания, как бактерицидное средство при лечении некоторых заболеваний человека, отбеливания тканей и масел, в раз-личных химических синтезах.