Тема "Кисень"

 Кисень

Хімічний символ елемента Оксигену — O.

Відносна атомна маса A_r(О) = 16

Хімічна формула простої речовини кисню — O₂.

Відносна молекулярна маса — M_r(O₂) = 32.

Молярна маса — M(O₂) = 32 г/моль.

Валентність Оксигену у сполуках дорівнює двом.

Поширення в природі

   Оксиген – найпоширеніший хімічний елемент на Землі. Масова частка його в оболонці Землі (в атмосфері, гідросфері, літосфері) становить близько 52%. У зв’язаному стані, тобто як хімічний елемент, Оксиген входить до складу води, піску, глини, гірських порід і мінералів. Він є у складі всіх речовин, з яких побудовані живі організми. Зокрема в організмі людини на вміст Оксигену припадає майже 65%.

У вільному стані, тобто як проста речовина, кисень О₂ є у повітрі. Масова частка його – 23%, об’ємна – 21%. Кисень міститься також у природних водах. Біохімічне очищення річкової і морської води відбувається за допомогою розчинного у воді кисню.

Атоми Оксигену       Молекули кисню

   У природі кисень відіграє особливу роль. Він виступає одночасно і як будівельник, і як руйнівник. Окиснюючи органічні речовини, кисень підтримує дихання, отже, й життя. Енергія, що при цьому вивільнюється, забезпечує життєдіяльність організмів. Проте, за участю кисню в природі постійно відбуваються й руйнівні процеси: іржавіння металів, тління й горіння речовин, гниття рослинних і тваринних решток.

Іржавіння заліза

Фізіологічна дія

Атмосферний кисень є життєво важливим для всіх організмів (за винятком анаеробів). Він бере участь у процесі дихання. Крізь легені кисень потрапляє у кров, розноситься нею по всьому організму і в клітинах забезпечує перебіг реакцій окиснення. Вони відбуваються з вивільненням енергії, за рахунок якої підтримується стала температура тіла у теплокровних, і виконується робота: пересування, робота м’язів та інші життєві процеси. Реакції окиснення відбуваються і в рослинах, які також поглинають кисень під час дихання.

Відкриття кисню

Світовий пріоритет відкриття кисню належить Китаю. Китайський учений VIII ст. Мао–Хоа встановив наявність у складі повітря двох газів, один з яких мав властивість підтримувати дихання й горіння.

В Європі кисень відкрили майже через 1000 років одночасно два видатних хіміка другої половини XVIII ст. – швед Карл Шеєле (1771) та англієць Джозеф Прістлі (1774). Однак К.Шеєле опублікував своє відкриття пізніше, ніж Дж. Прістлі. На одному з майданів міста Лідса вдячні англійці встановили бронзову скульптуру свого видатного співвітчизника.

К. Шеєле та Дж. Прістлі    

І все ж таки головні особи в історії відкриття кисню не К. Шеєле і не Дж. Прістлі. Вони справді відкрили новий газ – кисень, але до кінця своїх днів залишалися ревними захисниками помилкової теорії флогістону.

За уявленнями хіміків XVIII ст. флогістон – це невагома речовина – “вогняна матерія”, яка нібито міститься в усіх речовинах, здатних горіти, і яка під час горіння звітрюється, зникає.

В історії відкриття кисню особливе значення мають праці французького вченого Антуана Лавуазьє. У 1775 р. він встановив, що кисень – складова повітря, а Оксиген входить до складу багатьох кислот та інших речовин. Саме А. Лавуазьє дослідив кисень і створив кисневу теорію горіння, яка прийшла на зміну теорії флогістону. За період, що минув з того часу (понад 200 років), киснева теорія горіння не тільки не була спростована, а й дістала ще безліч підтверджень своєї правильності.

Антуан Лавуазьє

Добування кисню

У лабораторних умовах кисень добувають розкладанням деяких оксигеновмісних речовин. Так, якщо в пробірці нагрівати калій перманганат KMnO₄, то під впливом нагрівання відбувається розкладання калій перманганату на три нові речовини: калій манганат K₂MnO₄, манган(ІV) оксид MnO₂ і кисень O₂. Такі реакції належать до реакцій розкладу.

Хімічні реакції, під час яких з однієї складної речовини утворюються дві або більше нових речовин (простих чи складних), називаються реакціями розкладу.

Розкладання перманганату калію KMnO₄ під час нагрівання можна виразити таким хімічним рівнянням:

2 KMnO₄ = К₂МnО₄ + MnO₂ + O₂ ­

Довести, що в пробірці кисень, а не повітря, можна за допомогою тліючої скіпки. Вона яскраво спалахує при внесенні в атмосферу кисню.

Каталізатори

Hе всі оксигеновмісні речовини під час нагрівання швидко розкладаються з виділенням кисню. Щоб прискорити реакцію, використовують спеціальні речовини. Наприклад, манган(ІV) оксид MnO₂ прискорює розкладання гідроген пероксиду H₂O₂:

2 Н₂О₂ = 2 Н₂О + О₂­

Магнан(IV) оксид має властивість прискорювати розкладання деяких речовин. Він сам при цьому не витрачається і до складу продуктів реакції не входить. Такі речовини називають каталізаторами.

Каталізатори – це речовини, які змінюють швидкість хімічної реакції, але не входять до складу її продуктів.

Каталізатори широко застосовують в промисловості. Вони дають змогу підвищувати продуктивність хімічних процесів, економніше вести виробництво.
Докладніше про способи добування кисню можна дізнатися ТУТ