Równanie reakcji tlenu jako pierwiastka chemicznego. Tlen – charakterystyka pierwiastka, występowanie w przyrodzie, właściwości fizykochemiczne, otrzymywanie

Wstęp

Każdego dnia oddychamy powietrzem, którego potrzebujemy. Czy zastanawiałeś się kiedyś, z czego, a raczej z jakich substancji składa się powietrze? Większość zawiera azot (78%), następnie tlen (21%) i gazy obojętne (1%). Chociaż tlen nie jest najbardziej podstawową częścią powietrza, bez niego atmosfera nie nadawałaby się do zamieszkania. Dzięki niemu na Ziemi istnieje życie, gdyż azot zarówno razem, jak i osobno jest dla człowieka destrukcyjny. Przyjrzyjmy się właściwościom tlenu.

Właściwości fizyczne tlenu

Po prostu nie można rozróżnić tlenu w powietrzu, ponieważ w normalnych warunkach jest to gaz bez smaku, koloru i zapachu. Ale tlen można sztucznie przekształcić w inne stany agregacji. Zatem w temperaturze -183 o C staje się płynny, a w temperaturze -219 o C twardnieje. Ale tylko ludzie mogą uzyskać stały i ciekły tlen, a w naturze występuje on tylko w stanie gazowym. wygląda tak (zdjęcie). A ten twardy wygląda jak lód.

Właściwości fizyczne tlenu to także struktura cząsteczki prostej substancji. Atomy tlenu tworzą dwie takie substancje: tlen (O 2) i ozon (O 3). Poniżej znajduje się model cząsteczki tlenu.

Tlen. Właściwości chemiczne

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

W chemii nieorganicznej jego związki binarne z innymi pierwiastkami łączono w odrębny - tlenki. Tlen może tworzyć związki chemiczne zarówno z metalami, jak i niemetalami.

Porozmawiajmy o uzyskaniu tego w laboratoriach.

Chemicznie tlen można otrzymać poprzez rozkład nadmanganianu potasu, nadtlenku wodoru, soli bertolitu, azotanów metali aktywnych i tlenków metali ciężkich. Przy stosowaniu każdej z tych metod rozważmy równania reakcji.

1. Elektroliza wody:

H. 2 O 2 = H. 2 O + O 2

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

2HgO = 2Hg + O2

6. Rozkład aktywnych azotanów metali (na przykład azotanu sodu):

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

Zastosowanie tlenu

Skończyliśmy z właściwościami chemicznymi. Czas teraz porozmawiać o wykorzystaniu tlenu w życiu człowieka. Jest niezbędny do spalania paliw w elektrowniach i elektrowniach cieplnych. Służy do pozyskiwania stali z żeliwa i złomu, do spawania i cięcia metalu. Tlen jest potrzebny do produkcji masek strażackich, butli dla nurków, jest wykorzystywany w metalurgii żelaza i metali nieżelaznych, a nawet do produkcji materiałów wybuchowych. Tlen znany jest także w przemyśle spożywczym jako dodatek do żywności E948. Wydaje się, że nie ma branży, w której nie jest on stosowany, jednak najważniejszą jego rolą jest medycyna. Tam nazywa się go „tlenem medycznym”. Aby tlen nadawał się do użycia, jest on wstępnie sprężany. Właściwości fizyczne tlenu oznaczają, że można go sprężyć. W tej formie jest przechowywany w podobnych cylindrach.

Stosuje się go na intensywnej terapii oraz podczas operacji na sprzęcie do utrzymania procesów życiowych w organizmie chorego, a także w leczeniu niektórych chorób: dekompresji, patologii przewodu żołądkowo-jelitowego. Z jego pomocą lekarze każdego dnia ratują wiele istnień ludzkich. Właściwości chemiczne i fizyczne tlenu przyczyniają się do jego tak szerokiego zastosowania.

Tlen charakteryzuje się dużą aktywnością chemiczną. Wiele substancji reaguje z tlenem w temperaturze pokojowej. Na przykład świeży kawałek jabłka szybko nabiera brązowego koloru, dzieje się to w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy substancjami organicznymi zawartymi w jabłku a tlenem zawartym w powietrzu.

Tlen zwykle reaguje z prostymi substancjami po podgrzaniu. Do metalowej łyżki do spalania substancji włóż węgiel, rozgrzej go do czerwoności w płomieniu lampy alkoholowej i opuść do naczynia z tlenem. Obserwujemy jasne spalanie węgla w tlenie. Węgiel jest prostą substancją utworzoną z pierwiastka węgiel. W wyniku reakcji tlenu z węglem powstaje dwutlenek węgla:

C + O2 = CO2

Warto zaznaczyć, że wiele substancji chemicznych ma banalne nazwy. Dwutlenek węgla to banalna nazwa substancji. Banalne nazwy substancji są używane w życiu codziennym, wiele z nich ma starożytne pochodzenie. Na przykład soda oczyszczona, sól bertholet. Jednak każda substancja chemiczna ma również systematyczną nazwę chemiczną, której zestawienie regulują zasady międzynarodowe - systematyczna nomenklatura chemiczna. Zatem dwutlenek węgla ma nazwę systematyczną tlenek węgla (IV).

Dwutlenek węgla jest substancją złożoną, związkiem binarnym zawierającym tlen.

Do łyżki do spalania substancji włóż siarkę i podgrzej ją. Siarka topi się, a następnie zapala. W powietrzu siarka pali się bladym, prawie niezauważalnym, niebieskim płomieniem. Dodajmy siarkę do naczynia z tlenem - siarka pali się jasnoniebieskim płomieniem. W wyniku reakcji siarki z tlenem powstaje dwutlenek siarki:

S + O2 = SO2

Dwutlenek siarki, podobnie jak dwutlenek węgla, należy do grupy tlenków. To jest tlenek siarki(IV) to bezbarwny gaz o ostrym, ostrym zapachu.

Dodajmy teraz zapalony czerwony fosfor do naczynia z tlenem. Fosfor pali się jasnym, oślepiającym płomieniem. Statek wypełnia się białym dymem. Biały dym jest produktem reakcji, małymi cząstkami stałymi Tlenek fosforu (V):

4P + 5O2 = 2P2O5

Nie tylko niemetale mogą spalać się w tlenie. Metale reagują również energicznie z tlenem. Na przykład magnez spala się w tlenie i powietrzu oślepiającym białym płomieniem. Produkt reakcji – Tlenek magnezu:

2Mg + O2 = 2MgO

Spróbujmy spalić żelazo w tlenie. Podgrzej stalowy drut w płomieniu lampy alkoholowej i szybko opuść go do naczynia z tlenem. Żelazo spala się w tlenie, wytwarzając wiele iskier. Substancja otrzymana w wyniku reakcji nazywa się tlenkiem żelaza:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

Snopy iskier powstające podczas spalania brylantu można wytłumaczyć spalaniem proszku żelaza, który jest częścią tych produktów pirotechnicznych.

Po rozważeniu reakcji można wyciągnąć ważne wnioski: tlen reaguje zarówno z metalami, jak i niemetalami; Często reakcjom tym towarzyszy spalanie substancji. Produkty reakcji tlenu z substancjami prostymi to tlenki.

Należy pamiętać, że gdy tlen oddziałuje z prostymi substancjami - metalami i niemetalami - powstają substancje złożone - tlenki. Ten rodzaj reakcji chemicznej nazywa się reakcje złożone.

Reakcja złożona - reakcja, w wyniku której z dwóch lub więcej mniej złożonych substancji powstają bardziej złożone substancje

Oddziaływanie tlenu z substancjami złożonymi

Tlen może reagować ze złożonymi substancjami. Jako przykład rozważ reakcję zachodzącą podczas spalania gazu domowego, na którą składa się metan CH4.

Na podstawie spalania metanu w palniku pieca można stwierdzić, że reakcja przebiega z wydzieleniem energii w postaci ciepła i światła. Jakie są produkty tej reakcji?

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Produktami reakcji są tlenki: dwutlenek węgla (tlenek węgla (IV)) i woda (tlenek wodoru).

W wyniku reakcji tlenu z minerałem pirytem FeS2 (ważnym minerałem żelaza i siarki) powstają tlenki siarki i żelaza. Reakcja zachodzi po podgrzaniu:

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

Utlenianie – spalanie i powolne utlenianie

Spalanie- To pierwsza reakcja chemiczna, z którą zapoznał się człowiek. Ogień... Czy można sobie wyobrazić nasze istnienie bez ognia? Wszedł w nasze życie i stał się z nim nierozerwalnie związany. Bez ognia człowiek nie może ugotować jedzenia ani stali, bez niego transport jest niemożliwy. Ogień stał się naszym przyjacielem i sojusznikiem, symbolem chwalebnych czynów, dobrych uczynków i pamięci o przeszłości.

Z chemicznego punktu widzenia spalanie to reakcja chemiczna, której towarzyszy wyzwolenie strumienia gorących gazów oraz energii w postaci ciepła i światła. Można powiedzieć, że tlen, reagując z prostymi substancjami, utlenia je:

Substancja prosta + Utlenianie tlenu → Produkty utleniania (tlenki) + Energia.

Utlenianiu substancji nie może towarzyszyć spalanie, czyli wyzwolenie płomienia. Takie procesy nazywane są powolnym utlenianiem. Powolne utlenianie to proces stopniowej interakcji substancji z tlenem, z powolnym uwalnianiem ciepła, któremu nie towarzyszy spalanie. Na przykład dwutlenek węgla powstaje nie tylko podczas spalania węgla w tlenie, ale także podczas powolnego utleniania substancji organicznych tlenem atmosferycznym (gnicie, rozkład).

• W reakcji prostych substancji z tlenem powstają tlenki
• Reakcje prostych substancji z tlenem zwykle zachodzą po podgrzaniu
• Reakcje prostych substancji z tlenem są reakcjami złożonymi
• Banalne nazwy substancji chemicznych nie odzwierciedlają składu chemicznego substancji, są stosowane w codziennej praktyce, wiele z nich rozwinęło się historycznie
• Nazwy systematyczne substancji chemicznych odzwierciedlają skład chemiczny substancji i odpowiadają międzynarodowej nomenklaturze systematycznej
• Reakcja złożona- reakcja, w wyniku której z dwóch lub więcej substancji o mniej złożonej budowie powstają substancje bardziej złożone
• Tlen może reagować ze złożonymi substancjami
• Spalanie– reakcja chemiczna, której towarzyszy wyzwolenie energii w postaci ciepła i światła
• Powolne utlenianie– proces stopniowego oddziaływania substancji z tlenem, z powolnym wydzielaniem ciepła, któremu nie towarzyszy spalanie

Skorupa ziemska składa się w 50% z tlenu. Pierwiastek występuje także w minerałach w postaci soli i tlenków. Tlen w postaci związanej jest zawarty w kompozycji (procent pierwiastka wynosi około 89%). Tlen występuje także w komórkach wszystkich żywych organizmów i roślin. Tlen występuje w powietrzu w postaci wolnej w postaci O₂ oraz jego alotropowej modyfikacji w postaci ozonu O₃ i zajmuje jedną piątą jego składu,

Właściwości fizyczne i chemiczne tlenu

Tlen O₂ jest gazem bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu. Słabo rozpuszczalny w wodzie, wrze w temperaturze (-183) °C. Tlen w postaci ciekłej jest niebieski; w postaci stałej pierwiastek tworzy niebieskie kryształy. Tlen topi się w temperaturze (-218,7)°C.

Ciekły tlen w temperaturze pokojowej

Po podgrzaniu tlen reaguje z różnymi prostymi substancjami (metalami i niemetalami), w wyniku czego powstają tlenki - związki pierwiastków z tlenem. Oddziaływanie pierwiastków chemicznych z tlenem nazywa się reakcją utleniania. Przykłady równań reakcji:

4Na + О₂= 2Na₂O

S + O₂ = SO₂.

Niektóre złożone substancje oddziałują również z tlenem, tworząc tlenki:

CH₄ + 2O₂= CO₂ + 2H₂O

2СО + О₂ = 2СО₂

Tlen jako pierwiastek chemiczny pozyskiwany jest w laboratoriach i zakładach przemysłowych. w laboratorium jest kilka sposobów:

• rozkład (chloran potasu);
• rozkład nadtlenku wodoru podczas ogrzewania substancji w obecności tlenku manganu jako katalizatora;
• rozkład nadmanganianu potasu.

Reakcja chemiczna spalania tlenu

Czysty tlen nie ma specjalnych właściwości, których nie ma tlen w powietrzu, to znaczy ma te same właściwości chemiczne i fizyczne. Powietrze zawiera 5 razy mniej tlenu niż ta sama objętość czystego tlenu. W powietrzu tlen miesza się z dużymi ilościami azotu – gazu, który sam się nie pali i nie podtrzymuje spalania. Dlatego jeśli tlen z powietrza został już zużyty w pobliżu płomienia, następna porcja tlenu przedostanie się przez azot i produkty spalania. W konsekwencji bardziej energetyczne spalanie tlenu w atmosferze tłumaczy się szybszym dopływem tlenu do miejsca spalania. Podczas reakcji proces łączenia tlenu ze spalającą się substancją przebiega bardziej energetycznie i wydziela się więcej ciepła. Im więcej tlenu dostarcza się do płonącej substancji w jednostce czasu, tym jaśniej płonie płomień, tym wyższa jest temperatura i silniejszy proces spalania.

Jak zachodzi reakcja spalania tlenu? Można to sprawdzić eksperymentalnie. Należy wziąć butlę i odwrócić ją do góry nogami, a następnie pod butlę umieścić rurkę z wodorem. Wodór, który jest lżejszy od powietrza, całkowicie wypełni cylinder. Konieczne jest zapalenie wodoru w pobliżu otwartej części butli i wprowadzenie przez płomień szklanej rurki, przez którą przepływa gazowy tlen. Na końcu rurki wybuchnie ogień, a płomień będzie cicho palił się w butli wypełnionej wodorem. Podczas reakcji nie pali się tlen, lecz wodór w obecności niewielkiej ilości tlenu wydobywającego się z rurki.

Co powstaje w wyniku spalania wodoru i jaki tlenek powstaje? Wodór utlenia się do wody. Krople skroplonej pary wodnej stopniowo osadzają się na ściankach cylindra. Utlenianie dwóch cząsteczek wodoru wymaga jednej cząsteczki tlenu i powstają dwie cząsteczki wody. Równanie reakcji:

2Н₂ + O₂ → 2Н₂O

Jeśli tlen wypływa z rurki powoli, w atmosferze wodoru spala się całkowicie i eksperyment przebiega spokojnie.

Gdy tylko dopływ tlenu wzrośnie tak bardzo, że nie ma czasu na całkowite spalenie, jego część wychodzi poza płomień, gdzie tworzą się skupiska mieszaniny wodoru i tlenu i pojawiają się pojedyncze małe błyski podobne do eksplozji. Mieszanina tlenu i wodoru jest gazem wybuchowym.

Po zapaleniu detonującego gazu następuje silna eksplozja: gdy tlen łączy się z wodorem, tworzy się woda i rozwija się wysoka temperatura. Para wodna wraz z otaczającymi gazami znacznie się rozszerza, tworząc wysokie ciśnienie, przy którym może pęknąć nie tylko delikatny cylinder, ale także trwalsze naczynie. Dlatego należy pracować z mieszaniną wybuchową ze szczególną ostrożnością.

Zużycie tlenu podczas spalania

Do doświadczenia szklany krystalizator o pojemności 3 litrów należy napełnić w 2/3 wodą i dodać łyżkę sody kaustycznej lub potasu kaustycznego. Zabarwij wodę fenoloftaleiną lub innym odpowiednim barwnikiem. Do małej kolby wsyp piasek i włóż do niego pionowo drut z watą przymocowaną na końcu. Kolbę umieszcza się w krystalizatorze z wodą. Wata pozostaje 10 cm nad powierzchnią roztworu.

Lekko zwilż watę alkoholem, olejem, heksanem lub inną łatwopalną cieczą i podpal. Ostrożnie przykryj płonącą watę 3-litrową butelką i opuść ją pod powierzchnię roztworu ługu. Podczas procesu spalania tlen przechodzi do wody i. W wyniku reakcji wzrasta zawartość alkalicznego roztworu w butelce. Wata wkrótce zgaśnie. Butelkę należy ostrożnie umieścić na dnie krystalizatora. Teoretycznie butelka powinna być pełna w 1/5, ponieważ powietrze zawiera 20,9% tlenu. Podczas spalania tlen zamienia się w wodę, a dwutlenek węgla CO₂, który jest absorbowany przez zasady. Równanie reakcji:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

W praktyce spalanie zatrzyma się zanim zużyje się cały tlen; część tlenu zamienia się w tlenek węgla, który nie jest wchłaniany przez alkalia, a część powietrza opuszcza butelkę w wyniku rozszerzalności cieplnej.

Uwaga! Nie próbuj samodzielnie powtarzać tych eksperymentów!

Tlen wspomaga procesy oddychania i spalania. Wiele niemetali spala się w tlenie. Na przykład węgiel spala się w powietrzu, wchodząc w interakcję z tlenem. W wyniku tej reakcji powstaje dwutlenek węgla i wydziela się ciepło. Wiadomo, że ciepło oznacza się literą „Q”. Jeżeli w wyniku reakcji wydziela się ciepło, wówczas w równaniu zapisuje się „Q”, jeśli jest ono pochłaniane, to „-Q”.

Ciepło uwalniane lub pochłaniane podczas reakcji chemicznej nazywa się ciepłem efekt reakcji chemicznej.

Nazywa się reakcje zachodzące wraz z wydzielaniem ciepła egzotermiczny.

Nazywa się reakcje zachodzące podczas absorpcji ciepła endotermiczny.

Oddziaływanie tlenu z niemetalami

Równanie reakcji spalania węgla w powietrzu:

CO 2 = CO 2 Q

Jeśli będziesz palić węgiel w naczyniu z tlenem, to węgiel będzie palił się szybciej niż w powietrzu. Oznacza to, że szybkość spalania węgla w tlenie jest wyższa niż w powietrzu.

Siarka również spala się w powietrzu i wydziela się ciepło. Oznacza to, że reakcję siarki z tlenem można nazwać egzotermiczną. W czystym tlenie siarka pali się szybciej niż w powietrzu.

Równanie spalania siarki w tlenie, jeżeli w wyniku tego powstaje tlenek siarki (IV) :

SO 2 = SO 2 Q

Podobnie możliwe jest przeprowadzenie reakcji spalania fosforu w powietrzu lub tlenie. Ta reakcja jest również egzotermiczna. Jego równanie, jeśli w wyniku tego powstanie tlenek fosforu (V):

4P 5O 2 = 2P 2 O 5 Q

Oddziaływanie tlenu z metalami

Niektóre metale mogą palić się w atmosferze tlenu. Na przykład żelazo spala się w tlenie, tworząc kamień żelazny:

3Fe 2O 2 = Fe 3 O 4 Q

Ale miedź nie pali się w tlenie, ale utlenia się pod wpływem tlenu po podgrzaniu. W tym przypadku powstaje tlenek miedzi (II):

2CuO2 = 2CuO

Oddziaływanie tlenu z substancjami złożonymi

Tlen może reagować nie tylko z prostymi, ale także złożonymi substancjami.

Metan z gazu ziemnego spala się w tlenie, tworząc tlenek węgla (IV) i wodę:

CH 4 2O 2 = CO 2 2H 2 O Q

Przy niepełnym spalaniu metanu (w warunkach niedoboru tlenu) powstaje nie dwutlenek węgla, ale tlenek węgla CO. Tlenek węgla jest substancją toksyczną, która jest niezwykle niebezpieczna dla człowieka, ponieważ osoba nie odczuwa jego toksycznego działania, ale powoli zasypia z utratą przytomności.

Reakcje substancji prostych i złożonych z tlenem nazywane są utlenianiem. Kiedy proste i złożone substancje oddziałują z tlenem, z reguły powstają złożone substancje składające się z dwóch pierwiastków, z których jednym jest tlen. Substancje te nazywane są tlenkami.

1. Zbiór problemów i ćwiczeń z chemii: klasa VIII: do podręczników. rocznie Orżekowski i inni „Chemia. klasa 8” / P.A. Orżekowski, N.A. Titow, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006. (s. 70-74)

2. Ushakova O.V. Zeszyt ćwiczeń do chemii: klasa 8: do podręcznika P.A. Orżekowski i inni „Chemia. 8. klasa” / O.V. Ushakova, PI Bespałow, PA Orżekowski; pod. wyd. prof. rocznie Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 68-70)

3. Chemia. 8 klasa. Podręcznik dla edukacji ogólnej instytucje / P.A. Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Szałaszowa. – M.:Astrel, 2012. (§21)

4. Chemia: klasa 8: podręcznik. dla edukacji ogólnej instytucje / P.A. Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§28)

5. Chemia: nieorganiczna. chemia: podręcznik. dla 8 klasy ogólne wykształcenie ustanowienie /GE Rudzitis, F.G. Feldmana. – M.: Edukacja, OJSC „Podręczniki moskiewskie”, 2009. (§20)

6. Encyklopedia dla dzieci. Tom 17. Chemia / Rozdział. wyd.V.A. Wołodin, wed. naukowy wyd. I.Leenson. – M.: Avanta, 2003.

Tworzy się tlennadtlenki ze stopniem utlenienia -1.
— Na przykład nadtlenki powstają w wyniku spalania metali alkalicznych w tlenie:
2Na + O 2 → Na 2 O 2

— Niektóre tlenki absorbują tlen:
2BaO + O2 → 2BaO2

— Zgodnie z zasadami spalania opracowanymi przez A. N. Bacha i K. O. Englera utlenianie zachodzi dwuetapowo z utworzeniem pośredniego związku nadtlenkowego. Ten związek pośredni można wydzielić np. gdy płomień płonącego wodoru schładza się lodem, wraz z wodą tworzy się nadtlenek wodoru:
H 2 + O 2 → H 2 O 2

Ponadtlenki mają stopień utlenienia -1/2, to znaczy jeden elektron na dwa atomy tlenu (O 2 - jon). Otrzymywany w wyniku reakcji nadtlenków z tlenem pod podwyższonym ciśnieniem i temperaturą:
Na 2 O 2 + O 2 → 2NaO 2

Ozonki zawierają jon O 3 - o stopniu utlenienia -1/3. Otrzymywany w wyniku działania ozonu na wodorotlenki metali alkalicznych:
KOH(tv) + O 3 → KO 3 + KOH + O 2

I on dioksygenyl O 2 + ma stopień utlenienia +1/2. Otrzymywany w reakcji:
PtF 6 + O 2 → O 2 PtF 6

Fluorki tlenu
Difluorek tlenu, stopień utlenienia OF 2 +2, otrzymuje się przepuszczając fluor przez roztwór alkaliczny:
2F 2 + 2NaOH → OF 2 + 2NaF + H 2 O

Monofluorek tlenu (Dioksydifluorek), O 2 F 2, niestabilny, stopień utlenienia +1. Otrzymuje się go z mieszaniny fluoru i tlenu w wyładowaniu jarzeniowym w temperaturze -196 °C.

Przepuszczając wyładowanie jarzeniowe przez mieszaninę fluoru i tlenu pod określonym ciśnieniem i temperaturą, otrzymuje się mieszaniny wyższych fluorków tlenu O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 i O 6 F 2.
Tlen wspomaga procesy oddychania, spalania i rozkładu. W wolnej postaci pierwiastek występuje w dwóch modyfikacjach alotropowych: O 2 i O 3 (ozon).

Zastosowanie tlenu

Powszechne przemysłowe wykorzystanie tlenu rozpoczęło się w połowie XX wieku, po wynalezieniu turborozprężarek – urządzeń do skraplania i oddzielania ciekłego powietrza.

W metalurgii

Konwerterowa metoda produkcji stali polega na wykorzystaniu tlenu.

Spawanie i cięcie metali

Tlen w butlach jest szeroko stosowany do cięcia płomieniowego i spawania metali.

Paliwo rakietowe

Ciekły tlen, nadtlenek wodoru, kwas azotowy i inne związki bogate w tlen stosuje się jako utleniacze paliwa rakietowego. Mieszanka ciekłego tlenu i ciekłego ozonu jest jednym z najsilniejszych utleniaczy paliwa rakietowego (impuls właściwy mieszaniny wodór-ozon przewyższa impuls właściwy dla par wodór-fluor i fluorowodór-tlen).

W medycynie

Tlen stosuje się do wzbogacania mieszanin gazów oddechowych przy problemach z oddychaniem, w leczeniu astmy, w postaci koktajli tlenowych, poduszek tlenowych itp.

W branży spożywczej

W przemyśle spożywczym tlen jest zarejestrowany jako dodatek do żywności E948 jako gaz pędny i gaz opakowaniowy.

Biologiczna rola tlenu

Istoty żywe oddychają tlenem z powietrza. Tlen jest szeroko stosowany w medycynie. W przypadku chorób układu krążenia, w celu usprawnienia procesów metabolicznych, do żołądka wstrzykiwana jest pianka tlenowa („koktajl tlenowy”). Podskórne podanie tlenu stosuje się w przypadku owrzodzeń troficznych, słoniowacizny, gangreny i innych poważnych chorób. Sztuczne wzbogacanie ozonem służy do dezynfekcji i dezodoryzacji powietrza oraz oczyszczania wody pitnej. Radioaktywny izotop tlenu 15 O służy do badania prędkości przepływu krwi i wentylacji płuc.

Toksyczne pochodne tlenu

Niektóre pochodne tlenu (tzw. reaktywne formy tlenu), takie jak tlen singletowy, nadtlenek wodoru, ponadtlenek, ozon i rodnik hydroksylowy, są silnie toksyczne. Powstają w procesie aktywacji lub częściowej redukcji tlenu. Nadtlenek (rodnik ponadtlenkowy), nadtlenek wodoru i rodnik hydroksylowy mogą tworzyć się w komórkach i tkankach organizmu człowieka i zwierzęcia i powodować stres oksydacyjny.

Izotopy tlenu

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

Istnieją izotopy promieniotwórcze 11 O, 13 O, 14 O (okres półtrwania 74 s), 15 O (T 1/2 = 2,1 min), 19 O (T 1/2 = 29,4 s), 20 O (sprzeczny okres półtrwania) dane dotyczące życia od 10 minut do 150 lat).

Dodatkowe informacje

Związki tlenu
Ciekły tlen
Ozon

Tlen, Tlen, O (8)
Odkrycie tlenu (tlen, francuski Oxygene, niemiecki Sauerstoff) zapoczątkowało nowy okres w rozwoju chemii. Już w starożytności wiadomo było, że do spalania potrzebne jest powietrze, jednak przez wiele stuleci proces spalania pozostawał niejasny. Dopiero w XVII w. Mayow i Boyle niezależnie wyrazili pogląd, że powietrze zawiera jakąś substancję podtrzymującą spalanie, jednak ta całkowicie racjonalna hipoteza nie została wówczas opracowana, gdyż koncepcja spalania jako procesu łączenia płonącego ciała z pewnym składnikiem powietrze wydawało się wówczas sprzeczne z tak oczywistym aktem, jak fakt, że podczas spalania następuje rozkład płonącego ciała na elementarne składniki. Na tej podstawie już na przełomie XVII i XVII w. Powstała teoria flogistonu, stworzona przez Bechera i Stahla. Wraz z nadejściem okresu chemiczno-analitycznego w rozwoju chemii (druga połowa XVIII wieku) i pojawieniem się „chemii pneumatycznej” - jednej z głównych gałęzi kierunku chemiczno-analitycznego - spalania, a także oddychania ponownie przykuło uwagę badaczy. Odkrycie różnych gazów i ustalenie ich ważnej roli w procesach chemicznych było jedną z głównych zachęt do systematycznych badań procesów spalania podjętych przez Lavoisiera. Tlen został odkryty na początku lat 70. XVIII wieku.

Pierwsza wzmianka o tym odkryciu została sporządzona przez Priestleya na spotkaniu Królewskiego Towarzystwa Anglii w 1775 roku. Priestley podgrzewając czerwony tlenek rtęci w dużym płonącym szkle, uzyskał gaz, w którym świeca paliła się jaśniej niż w zwykłym powietrzu, i tląca się drzazga zapłonęła. Priestley określił niektóre właściwości nowego gazu i nazwał go daflogistycznym powietrzem. Jednak dwa lata wcześniej niż Priestley (1772) Scheele również uzyskał tlen poprzez rozkład tlenku rtęci i innymi metodami. Scheele nazwał to gazowe powietrze ogniowe (Feuerluft). Scheele mógł zgłosić swoje odkrycie dopiero w 1777 roku.

W 1775 roku Lavoisier przemawiał przed Akademią Nauk w Paryżu z wiadomością, że udało mu się pozyskać „najczystszą część otaczającego nas powietrza” i opisał właściwości tej części powietrza. Początkowo Lavoisier nazwał to „powietrzem” Empireum, istotnym (Air empireal, Air Vital) podstawą życiowego powietrza (Base de l'air Vital). Niemal jednoczesne odkrycie tlenu przez kilku naukowców w różnych krajach wywołało spory Priestley szczególnie uparcie uznawał się za odkrywcę. W istocie spory te jeszcze się nie zakończyły. Szczegółowe badania właściwości tlenu i jego roli w procesach spalania i powstawania tlenków doprowadziły Lavoisiera do błędnego wniosku, że. gaz ten jest zasadą kwasotwórczą. W roku 1779 Lavoisier, zgodnie z tym wnioskiem, wprowadził nową nazwę tlenu – zasadę kwasotwórczą (principe acidifiant ou principe oxygine). Lavoisier wyprowadził słowo oxygine występujące w tej złożonej nazwie z greckiego - kwas i „produkuję”.