Приложение на кислородв практическата дейност на човек е изключително широк. Чистият кислород и неговата смес с въглероден диоксид се използват за отслабено дишане в следоперативния период, за отравяне, интоксикация на тялото и др.

Използва се и кислород под високо налягане за т.нар хипербарна кислородна терапия. Установено е, че този метод е много ефективен при лечението на различни заболявания, по-специално при използване на специални барокамери (фиг. 20.4).

За подобряване на метаболитните процеси при недостиг на кислород в организма се използват кислородни коктейли. Коктейлът обикновено се приготвя чрез преминаване на кислород под формата на малки мехурчета през белтъка на пилешко яйце под ниско налягане. Към получената пяна често се добавят настойки от шипки и други лечебни растения, глюкоза и витамини.

Трябва да се отбележи, че продължителното вдишване на въздух, обогатен с кислород, е опасно за човешкото здраве. Високите концентрации на кислород водят до вредни промени в живите тъкани.

ориз. 20.5. Хипобарна камера

Пушачите се представиха много по-зле при пет теста за интелигентност от хората, които никога преди не са пушили или които са отказали цигарите. Може би причината за това се крие във факта, че пушенето създава недостиг на кислород за жизненоважни човешки органи, включително мозъка.

Кислородът се използва широко не само за повишаване на насищането на телесните тъкани и борба с хипоксията. Напоследък за медицински цели се използват газови смеси с намалено съдържание на кислород за създаване на изкуствена липса на кислород.

Установено е, че със специално обучение при недостиг на кислород може да се развие повишена устойчивост на организма към различни неблагоприятни фактори на външната и вътрешната среда. В крайна сметка жителите на планинските райони не страдат от недостиг на кислород. Тялото им се е адаптирало към екстремни условия: процесите на кръвообращението са по-интензивни, тялото произвежда повече хемоглобин.

Цилиндрите, които се използват за осигуряване на дишанекосмонавти, пилоти, водолази, водолази, пожарникари и др., съдържат кислород.

Бавното окисление на хранителните вещества в нашето тяло е „енергийната основа” на живота. А топлинната енергия, която се отделя по време на окисляването на боклука и хумуса, се използва за отопление на оранжерии и вили.

Кислородът се използва и в полско земеделие. Един от ефективните начини за предсеитбена подготовка на семената е накисването им в наситена с кислород вода. Това събитие ускорява покълването на семената и повишава тяхната полска кълняемост. Материал от сайта

Кислородът играе важна роля в индустрия. Обогатяването на въздуха с кислород ускорява технологичните процеси, свързани с окисляването на веществата. Те са в основата на топлоенергетиката и металургията. В крайна сметка преобразуването на чугуна в стомана и изпичането на руди на цветни метали не може да се извърши без използването на кислород.

Кислородът се използва и за получаване на високи температури. За да направите това, различни запалими газове (водород, ацетилен, метан) се изгарят в специални горелки.

Смеси от течен кислород с въглищен прах, дървесно брашно или други запалими вещества се наричат ​​оксиликвити. Техните много силни експлозивни свойства се използват при взривни операции.

Течният кислород е ефективен окислител за ракетно гориво.

Въпреки това, в стремежа си да завладеем космоса, не трябва да забравяме за запазването на атмосферата на нашата родна планета. Трябва да се грижим за зелените площи. В крайна сметка растенията произвеждат кислород и спомагат за намаляване на температурните промени, нивата на шум и електромагнитното излъчване.

На тази страница има материали по следните теми:

• Кратко съобщение по темата: основните функции на кислорода

• Кислородно кратко съобщение

• Резюме за кислорода и неговите приложения

• Защо кислородът се използва в човешката практика?

• Училищен свят

Въпроси относно този материал:

Използването на кислород се основава на неговите химични свойства.

Кислородът във въздуха е изключително важен за горивни процеси.Чрез изгарянето на различни видове гориво се получава топлина, която се използва за задоволяване на голямо разнообразие от нужди, включително за превръщането й в механична и електрическа енергия. С участието на атмосферен кислород горивото се изгаря в топлоелектрическите централи, горивото в автомобилните двигатели и металните руди се изгарят в заводите за цветна металургия.

Заваряване и рязане на метали

Чистият кислород с ацетилен се използва широко за така нареченото автогенно заваряване на стоманени тръби и други метални конструкции и тяхното рязане. За тази цел се използва специална горелка, която се състои от две метални тръби, поставени една в друга. Ацетиленът се пропуска в пространството между тръбите и се запалва, след което през вътрешната тръба се пропуска кислород. И двата газа се подават от бутилки под налягане. Температурата в кислородно-ацетиленов пламък е до 2000 ° C; повечето метали се топят при тази температура.

В медицината

Кислородът е най-важният биогенен химичен елемент, който осигурява дишането на повечето живи организми на Земята. Физиологичният ефект на кислорода е многостранен, но способността да се компенсира недостигът на кислород в тъканите на организма по време на хипоксия (недостатъчно снабдяване на тъканите с кислород или нарушена абсорбция на кислород) е от решаващо значение за неговия терапевтичен ефект.

Вдишване (вдишване)кислородът се използва широко за различни заболявания, придружени от хипоксия (липса на кислород): заболявания на дихателната система (пневмония, белодробен оток и др.), Сърдечно-съдовата система (сърдечна недостатъчност, коронарна недостатъчност, рязък спад на кръвното налягане и др. ), отравяне с въглероден окис, циановодородна киселина, задушаващи вещества (хлор, фосген и др.), както и други заболявания с нарушена дихателна функция и окислителни процеси.

В анестезиологичната практикакислородът се използва широко в смес с инхалаторни наркотични аналгетици. Чистият кислород и неговата смес с въглероден диоксид се използват за отслабено дишане в следоперативния период, за интоксикация и др.

Кислородът намира широко приложение за т.нар хипербарна кислородна терапия- използване на кислород под високо налягане. Установена е високата ефективност на този метод в хирургията, интензивното лечение на тежки заболявания, особено в кардиологията, реанимацията, неврологията и други области на медицината.

Също така се използва ентерална кислородна терапия (въвеждане на кислород в червата или стомаха)чрез въвеждане на кислородна пяна в стомаха, използвана под формата на така наречения кислороден коктейл. Използва се за общо подобряване на метаболитните процеси в комплексната терапия на сърдечно-съдови заболявания, метаболитни нарушения и други патологични състояния, свързани с недостиг на кислород в организма.

Чист кислородИзползват се и за дишане от пилоти при високи полети, водолази, на подводници и др.

Кислородните възглавници се използват при някои заболявания за улесняване на дишането.

В металургията

Кислородът се използва широко за интензифициране на химични и металургични процеси. Чистият кислород се използва по-специално в производството на сярна и азотна киселина, синтетичен метилов алкохол CH 3 OH и други химически продукти.

Когато в доменната пещ се вдухва въздух, обогатен с кислород, температурата на пещта се повишава значително, процесът на топене на желязо се ускорява, производителността на доменните пещи се увеличава и коксът се спестява.

Идеята за целесъобразността на обогатяването на взрива с кислород е изразена още през 19 век. Въпреки това, широкото използване на обогатен с кислород въздух в производството на доменни пещи и в металургията като цяло беше забавено за дълго време. Това се дължи на високата цена на кислорода, както и на смущенията в технологичния процес, възникнали по време на топенето на обработката на чугун.

След много промишлени проучвания беше разработена теорията и технологията на топене в доменни пещи с използване на обогатен с кислород взрив.

В селското стопанство

В оранжерийно отглеждане, за увеличаване на теглото на животните, за обогатяване на водната среда с кислород в рибовъдството.

В хранително-вкусовата промишленост действа като пропелент (за пръскане на други вещества), като опаковъчен газ и дори като хранителна добавка (E 948).

пропелент

Смес от течен кислород и течен озон е един от най-мощните окислители на ракетното гориво (специфичният импулс на сместа водород-озон надвишава специфичния импулс за двойките водород-флуор и водород-кислород флуорид).

Експлозиви

Течният кислород се използва за направата на взривоопасни смеси - така наречените оксиликвити. Това са смеси от дървени стърготини, сух торф, въглищен прах и други запалими вещества, компресирани в специални патрони и импрегнирани с течен кислород преди употреба. Когато такава смес се възпламени от електрическа искра, тя експлодира с голяма сила. Oxyliquits се използват при разработването на рудни находища чрез експлозивни методи, при полагане на тунели в планините, копаене на канали и др.

Първите изследователи на кислорода забелязали, че в неговата атмосфера се диша по-лесно. Те предсказаха широкото използване на този животворен газ в медицината и дори в ежедневието като средство за подобряване на жизнените функции на човешкото тяло.

Но с по-задълбочено проучване се оказа, че продължителното вдишване на чист кислород от човек може да причини заболяване и дори смърт: човешкото тяло не е адаптирано към живот в чист кислород.

Понастоящем чистият кислород се използва за вдишване само в някои случаи: например, на тежко болните от белодробна туберкулоза се предлага да вдишват кислород на малки порции. Аеронавтите и пилотите използват кислородни устройства по време на полети на голяма надморска височина. Членовете на планинските спасителни екипи често са принудени да работят в атмосфера без кислород. За дишане те използват устройство, в което въздушният състав, необходим за дишане, се поддържа чрез добавяне на кислород от цилиндри, разположени в същото устройство.

По-голямата част от кислорода, произведен в промишлеността, в момента се използва за изгаряне на различни вещества в него, за да се получи много висока температура.

Например, запалим газ ацетилен (C 2 H 2) се смесва с кислород и се изгаря в специални горелки. Пламъкът на тази горелка е толкова горещ, че разтопява желязото. Следователно за заваряване на стоманени продукти се използва кислородно-ацетиленова горелка. Този вид заваряване се нарича автогенно заваряване.

Течният кислород се използва за приготвяне на експлозивни смеси. Специални патрони се пълнят с натрошено дърво (дървесно брашно) или други натрошени запалими вещества и тази запалима маса се навлажнява с течен кислород. Когато такава смес се запали, горенето настъпва много бързо, като се отделят голямо количество газове, нагрети до много висока температура. Налягането на тези газове може да взриви камъни или да изхвърли големи количества почва. Тази експлозивна смес се използва при изграждане на канали, при прокопаване на тунели и др.

Напоследък във въздуха се добавя кислород за повишаване на температурата в пещите при топене на желязо и стомана. Това ускорява производството на стомана и подобрява нейното качество.

Трябва да се отбележи, че кислородът носи не само ползи, но и вреди на съвременния човек: той окислява и по този начин разваля металните продукти. Особено много желязо загива от ръжда, в която активно участва кислородът.

Съвременната наука решава въпроси не само за това как да се получи и по-добре да се използва кислород, но и за това как да се защитят определени вещества и предмети от химичното действие на кислорода.

Кислородът може да се получи от сложни вещества или от въздух. Кислородът се получава в малки количества за образователни цели чрез разлагането на някои сложни вещества, например калиев перманганат KMnO 4 .

Тъй като кислородът е малко по-тежък от въздуха, той първо се събира на дъното на стъкления буркан и измества въздуха от него. За да наблюдавате пълненето на буркана с кислород, трябва да спуснете тлееща треска в нея: треската светва в частта на буркана, която е пълна с кислород.

За промишлени цели кислородът се получава в големи количества от въздух или вода.

Кислород Оима атомен номер 8, разположен в главната подгрупа (подгрупа а) VIгрупа, през втория период. В кислородните атоми валентните електрони се намират на 2-ро енергийно ниво, което има само s- И стр-орбитали. Това изключва възможността О атомите да преминат във възбудено състояние, следователно кислородът във всички съединения проявява постоянна валентност, равна на II. Имайки висока електроотрицателност, кислородните атоми в съединенията винаги са отрицателно заредени (c.d. = -2 или -1). Изключение правят флуоридите OF 2 и O 2 F 2 .

За кислорода са известни степени на окисление -2, -1, +1, +2

Обща характеристика на елемента

Кислородът е най-разпространеният елемент на Земята, като представлява малко по-малко от половината, 49%, от общата маса на земната кора. Естественият кислород се състои от 3 стабилни изотопа 16 O, 17 O и 18 O (16 O преобладава). Кислородът е част от атмосферата (20,9% от обема, 23,2% от масата), в състава на водата и повече от 1400 минерала: силициев диоксид, силикати и алумосиликати, мрамори, базалти, хематит и други минерали и скали. Кислородът съставлява 50-85% от масата на тъканите на растенията и животните, тъй като се съдържа в протеини, мазнини и въглехидрати, които изграждат живите организми. Ролята на кислорода за дишането и окислителните процеси е добре известна.

Кислородът е относително слабо разтворим във вода - 5 обема в 100 обема вода. Въпреки това, ако целият кислород, разтворен във вода, премине в атмосферата, той би заел огромен обем - 10 милиона km 3 (n.s.). Това се равнява на приблизително 1% от целия кислород в атмосферата. Образуването на кислородна атмосфера на земята се дължи на процесите на фотосинтеза.

Открит е от шведа К. Шееле (1771 – 1772) и англичанина Дж. Пристли (1774). Първият използва нагряване на нитрат, вторият - живачен оксид (+2). Името е дадено от А. Лавоазие („оксигений“ - „раждащ киселини“).

В свободна форма той съществува в две алотропни модификации - „обикновен” кислород O 2 и озон O 3 .

Структурата на молекулата на озона

3O 2 = 2O 3 – 285 kJ
Озонът в стратосферата образува тънък слой, който абсорбира повечето от биологично вредното ултравиолетово лъчение.
По време на съхранение озонът спонтанно се превръща в кислород. Химически кислородът O2 е по-малко активен от озона. Електроотрицателността на кислорода е 3,5.

Физични свойства на кислорода

O 2 – газ без цвят, мирис и вкус, т.т. –218,7 °C, т.к. –182,96 °C, парамагнитни.

Течният O2 е син, твърдият O2 е син. O 2 е разтворим във вода (по-добре от азот и водород).

Получаване на кислород

1. Промишлен метод - дестилация на течен въздух и електролиза на вода:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. В лабораторията се получава кислород:
1. Електролиза на алкални водни разтвори или водни разтвори на кислородсъдържащи соли (Na 2 SO 4 и др.)

2. Термично разлагане на калиев перманганат KMnO 4:
2KMnO 4 = K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2,

Бертолетова сол KClO 3:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (MnO 2 катализатор)

Манганов оксид (+4) MnO 2:
4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C),

3MnO 2 = 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 o C),

Бариев пероксид BaO 2:
2BaO2 = 2BaO + O2

3. Разлагане на водороден пероксид:
2H 2 O 2 = H 2 O + O 2 (MnO 2 катализатор)

4. Разлагане на нитрати:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

На космически кораби и подводници кислородът се получава от смес от K 2 O 2 и K 2 O 4:
2K 2 O 4 + 2H 2 O = 4KOH + 3O 2
4KOH + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

Общо:
2K 2 O 4 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 3O 2

Когато се използва K 2 O 2, общата реакция изглежда така:
2K 2 O 2 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + O 2

Ако смесите K 2 O 2 и K 2 O 4 в равни моларни (т.е. еквимоларни) количества, тогава един мол O 2 ще бъде освободен на 1 мол абсорбиран CO 2.

Химични свойства на кислорода

Кислородът поддържа горенето. Изгаряне - b бърз процес на окисляване на вещество, придружен от отделяне на голямо количество топлина и светлина. За да докажете, че колбата съдържа кислород, а не някакъв друг газ, трябва да спуснете тлееща треска в колбата. В кислорода тлееща треска светва ярко. Изгарянето на различни вещества във въздуха е редокс процес, при който кислородът е окислител. Окислителите са вещества, които "отнемат" електрони от редуциращи вещества. Добрите окислителни свойства на кислорода могат лесно да се обяснят със структурата на външната му електронна обвивка.

Валентната обвивка на кислорода се намира на 2-ро ниво - относително близо до ядрото. Следователно ядрото силно привлича електрони към себе си. На валентната обвивка на кислорода 2s 2 2p 4има 6 електрона. Следователно в октета липсват два електрона, които кислородът има тенденция да приеме от електронните обвивки на други елементи, реагирайки с тях като окислител.

Кислородът има втората (след флуора) електроотрицателност по скалата на Полинг. Следователно в по-голямата част от съединенията си с други елементи кислородът има отрицателенстепен на окисление. Единственият по-силен окислител от кислорода е неговият съсед по периода, флуорът. Следователно съединенията на кислорода с флуора са единствените, при които кислородът има положителна степен на окисление.

И така, кислородът е вторият най-мощен окислител сред всички елементи на периодичната таблица. Повечето от най-важните му химични свойства са свързани с това.
Всички елементи реагират с кислород с изключение на Au, Pt, He, Ne и Ar; във всички реакции (с изключение на взаимодействието с флуор) кислородът е окислител.

Кислородът лесно реагира с алкални и алкалоземни метали:

4Li + O 2 → 2Li 2 O,

2K + O 2 → K 2 O 2,

2Ca + O 2 → 2CaO,

2Na + O 2 → Na 2 O 2,

2K + 2O 2 → K 2 O 4

Фин прах от желязо (така нареченото пирофорно желязо) спонтанно се запалва във въздуха, образувайки Fe 2 O 3, а стоманената тел гори в кислород, ако се нагрее предварително:

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

Кислородът реагира с неметали (сяра, графит, водород, фосфор и др.) При нагряване:

S + O 2 → SO 2,

C + O 2 → CO 2,

2H 2 + O 2 → H 2 O,

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5,

Si + O 2 → SiO 2 и т.н.

Почти всички реакции, включващи кислород O2, са екзотермични, с редки изключения, например:

N2+O2 → 2NO–Q

Тази реакция протича при температури над 1200 o C или при електрически разряд.

Кислородът е способен да окислява сложни вещества, например:

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (излишен кислород),

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (липса на кислород),

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (без катализатор),

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (в присъствието на Pt катализатор),

CH 4 (метан) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O,

4FeS 2 (пирит) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

Известни са съединения, съдържащи диоксигенилов катион O 2 +, например O 2 + - (успешният синтез на това съединение подтикна Н. Бартлет да се опита да получи съединения на инертни газове).

Озон

Озонът е химически по-активен от кислорода O2. По този начин озонът окислява йодидни - I йони - в разтвор на Kl:

O 3 + 2Kl + H 2 O = I 2 + O 2 + 2KOH

Озонът е силно токсичен, неговите токсични свойства са по-силни от, например, сероводорода. В природата обаче озонът, съдържащ се във високите слоеве на атмосферата, действа като защитник на целия живот на Земята от вредното ултравиолетово лъчение на слънцето. Тънкият озонов слой абсорбира тази радиация и тя не достига до повърхността на Земята. Има значителни колебания в дебелината и обхвата на този слой във времето (така наречената озонова дупка), причините за тези колебания все още не са изяснени.

Приложение на Oxygen O 2: за интензифициране на процесите на производство на чугун и стомана, при топенето на цветни метали, като окислител в различни химически индустрии, за поддържане на живота на подводници, като окислител за ракетно гориво (течен кислород), в медицината, при заваряване и рязане на метали.

Приложение на озон O 3:за дезинфекция на питейна вода, отпадни води, въздух, за избелване на тъкани.

Четири „халкогенни“ елемента (т.е. „раждащи мед“) водят основната подгрупа на група VI (според новата класификация - 16-та група) на периодичната система. Освен сяра, телур и селен, те включват и кислород. Нека разгледаме по-отблизо свойствата на този елемент, най-често срещаният на Земята, както и използването и производството на кислород.

Разпространение на елемента

В свързан вид кислородът влиза в химичния състав на водата – процентното му съдържание е около 89%, както и в състава на клетките на всички живи същества – растения и животни.

Във въздуха кислородът е в свободно състояние под формата на O2, заемайки една пета от състава му, и под формата на озон - O3.

Физични свойства

Кислородът O2 е газ без цвят, вкус и мирис. Слабо разтворим във вода. Точката на кипене е 183 градуса под нулата по Целзий. В течна форма кислородът е син, а в твърда форма образува сини кристали. Точката на топене на кислородните кристали е 218,7 градуса под нулата по Целзий.

Химични свойства

При нагряване този елемент реагира с много прости вещества, както метали, така и неметали, образувайки така наречените оксиди - съединения на елементи с кислород. в който елементите влизат с кислород се нарича окисление.

например,

4Na + O2= 2Na2O

2. Чрез разлагане на водороден пероксид, когато се нагрява в присъствието на манганов оксид, който действа като катализатор.

3. Чрез разлагане на калиев перманганат.

Кислородът се произвежда в промишлеността по следните начини:

1. За технически цели кислородът се получава от въздуха, в който обичайното му съдържание е около 20%, т.е. пета част. За да направите това, въздухът първо се изгаря, като се получава смес, съдържаща около 54% ​​течен кислород, 44% течен азот и 2% течен аргон. След това тези газове се разделят с помощта на процес на дестилация, използвайки относително малкия диапазон между точките на кипене на течния кислород и течния азот - съответно минус 183 и минус 198,5 градуса. Оказва се, че азотът се изпарява по-рано от кислорода.

Модерното оборудване осигурява производството на кислород с всякаква степен на чистота. Азотът, който се получава чрез отделяне на течен въздух, се използва като суровина при синтеза на неговите производни.

2. Освен това произвежда много чист кислород. Този метод е широко разпространен в страни с богати ресурси и евтина електроенергия.

Приложение на кислород

Кислородът е най-важният елемент в живота на цялата ни планета. Този газ, който се съдържа в атмосферата, се консумира в процеса от животни и хора.

Получаването на кислород е много важно за такива области на човешката дейност като медицина, заваряване и рязане на метали, взривни работи, авиация (за човешкото дишане и за работата на двигателя) и металургията.

В процеса на икономическата дейност на човека кислородът се изразходва в големи количества - например при изгаряне на различни видове гориво: природен газ, метан, въглища, дърва. При всички тези процеси се образува в същото време природата е предвидила процеса на естествено свързване на това съединение с помощта на фотосинтеза, която се извършва в зелените растения под въздействието на слънчевата светлина. В резултат на този процес се образува глюкоза, която след това растението използва за изграждане на своите тъкани.