Творческая робота з хімії: кислород

МОУСОШ № 112.

Творча робота з хімії: на задану тему: Кислород.

Виконав: учень 97класса.

Соложенцев Андрей.

Перевірила: вчителька химии.

Кудрявцева Наталя Михайловна.

Челябінськ, 2003 г.

1. Відкриття елемента кисень 3.

2. Перебування кисню у природі 6.

а складі простих речовин 6 в) у складі складних речовин 7 3. Становище в таблиці Д.І. Менделєєва, будова 9 4. Порівняння окислювання, відновлення та розмір атома кисню з елементами що стоять із ним этойже групі і підгрупі, в томже періоді 10 5. Физические властивості алотропних видозмін в кисні 11 6. Одержання кисню 12 а лабораторії 12 в) у промисловості 12 7. Хімічні властивості кисню з позиції О.В. реакції, особливості реакції горіння прості і складні 16 8. Біологічна значення кисню 18 9. Застосування кисню 19 10. Творче завдання 20 11. Список використаної літератури 21.

Відкриття елемента кислорода.

1 серпня 1774 року спробував витягти повітря з ртутній окалини і гроші знайшло, що повітря легко то, можливо вигнали з неї у вигляді лінзи. Цей повітря не поглинався водою. Яке було моє здивування, коли виявив, що свіча горить у тому повітрі надзвичайно яскравим полум’ям. Марно намагався я пояснити це явлению.

Джозеф Пристли.

Те, що кисень невидимий, несмачний, позбавлений запаху, газообразен при умовах, надовго затримало його открытие.

Багато вчених минулого здогадувалися, що є речовина зі властивостями, які, як ми тепер знаємо, притаманні кислороду.

Винахідник підводного човна До. Дреббель ще на початку XVII в. виділив кисень, з’ясував роль цього газу подиху і використав його у своїй підводного човна. Але роботи Дреббеля мало вплинули в розвитку хімії. Його винахід мало військового характеру, і всі, було котрі чи інакше пов’язані з ним, постаралися своєчасно засекретить.

Кисень відкрили майже одночасно два видатні хіміки другий половини XVIII в. швед Карл Вільгельм Шееле і англієць Джозеф Прістлі. Шееле отримав кисень раніше, та його трактат «Про повітрі й садити вогні», що мав інформацію про кисні, було опубліковано пізніше, ніж повідомлення про відкритті Пристли.

І головне постать історія відкриття кисню не Шееле і Прістлі. Вони відкрили новий на газ і лише. Відкрили кисень й під кінець днів своїх залишилися ревними захисниками теорії флогістону! Теорії колись корисною, але кінцю XVIII в. яке стало «кайданами на ногах науки».

Пізніше Фрідріх Енгельс напише звідси: «Обидва вони широко не дізналися, що опинився в них же в руках. Елемент, якому судилося революціонізувати хімію, пропадав в руках безслідно… Власне який відкрив кисень, тому залишається Лавуазьє, а чи не ті двоє, що тільки описали кисень, навіть здогадуючись, що вони описывают».

Великий французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє (тоді ще молодий) знав про кисні від самої Прістлі. Через 2 місяці після відкриття «дефлогистонированного повітря» Прістлі приїхав до Парижа й докладно розповів у тому, як було зроблено це відкриття музею та з яких речовин (ртутна і свинцева окалини) новий «повітря» выделяется.

До зустрічі з Прістлі Лавуазьє не знав, що у горінні і подиху бере участь тільки п’яту частину повітря. Тепер він по-новому поставив розпочаті двома роками раніше дослідження горіння. Їх характерний скрупульозний кількісний підхід: усе, що можна, зважувалося чи якабо інакше измерялось.

Лавуазьє спостерігав освіту червоних лусочок «ртутній окалини» і зменшення обсягів повітря при нагріванні ртуті в запаяній реторті. У інший реторті, застосувавши високотемпературний нагрівання, він розклав отримані у минулому досвіді 2,7 З «ртутній окалини» і одержав її 2,5 З ртуті і побачили 8-го кубічних дюймів саме його газу, про яку розповідав Прістлі. У першому досвіді, у якому частина ртуті була перетворено на окалину, було «втрачено» як раз 8 кубічних дюймів повітря, а залишок його став «азотом» — не життєвим, не які підтримують ні дихання, ні горіння. Газ, виділений при розкладанні окалини, виявляв протилежні властивості, і тому Лавуазьє спочатку назвав би «життєвим газом». Лавуазьє з’ясував сутність горіння. І потреба в флогистоне — «вогненної матерії», нібито выделяющейся при згорянні будь-яких горючих, отпала.

Киснева теорія горіння прийшла змінюють теорії флогістону. За два століття, що минули від відкриття, теорія Лавуазьє як була спростована, але ще більше укрепилась.

Не отже, звісно, про елементі № 8 сучасної науці відомо абсолютно все.

Перебування кисню в природе.

.

Кисень найпоширеніший елемент на планеті. Він входить у склад води (88,9%), тоді як вона покриває 2/з поверхні земної кулі, створюючи його водну оболонку гідросферу. Кисень друга за кількістю перша за значенням не для життя складова частина повітряної оболонки Землі атмосфери, де на кількох її частку припадає 21% (за обсягом) і 23,15% (щодо маси). Кисень входить до складу численних мінералів твердої оболонки земної кори літосфери: з кожних 100 атомів земної кори частку кисню доводиться 58 атомов.

Як багато вже знаєте, звичайний кисень існує у формі О2. Це газ без кольору, запаху і смакові. У рідкому стані має світло-блакитну забарвлення, в твердому синю. У воді газоподібний кисень розчинний краще, ніж азот і водород.

а) У складі простих веществ.

Кисень взаємодіє майже з усіма простими речовинами, крім галогенів, шляхетних газів, золота і платинових металів. Наприклад, енергійно реагує із металами: лужними, створюючи оксиди М2О і перекл оксиди М2О2; з залізом, створюючи залізну окалину Ге3О4; з алюмінієм, створюючи оксид А12О3.

Реакції неметаллов з киснем протікають часто-густо із великої кількості тепла і супроводжуються воспламенением реакції горіння. Згадайте горіння сірки із заснуванням SО2, фосфору із заснуванням Р2О5 чи вугілля із заснуванням СО2.

Майже всі реакції з участю кисню экзотермические. Виняток становить взаємодія азоту з киснем: це ендотермічна реакція, яке тече за температури понад 1200 °З або за електричному разряде:

N2 + O2 2NO -Q в) у складі складних веществ.

Кисень енергійно окисляє як прості, а й складні речовини, у своїй утворюється оксиди елементів, з яких вони построены.

СН4 + 2О2 = 2Н2О + СО2.

Метан.

2Н2S + ЗО2 = 2SО2 + 2Н2О.

Висока окислювальна здатність кисню є основою горіння всіх видів топлива.

Кисень бере участь й у процесах повільного окислення різних речовин при звичайній температурі. Ці процеси щонайменше важливі, ніж реакції горіння. Так, повільне окислювання їжі у нашій організмі є джерелом енергії, з допомогою якій живе організм. Кисень цієї мети доставляється гемоглобіном крові, що може утворювати з нею безсила з'єднання вже за часів кімнатної температурі. Окислений гемоглобін оксигемоглобін доставляє в усі тканини і клітини організму кисень, який окисляє білки, жири й вуглеводи (складові їжі), створюючи у своїй вуглекислий на газ і води і звільняючи енергію, необхідну діяльності организма.

Винятково важливою є роль кисню у процесі дихання чоловіки й животных.

Рослини також поглинають атмосферне кисень. Але тоді як темряві йде лише процес поглинання рослинами кисню, то, на світу протікає ще один протилежний йому процес — фотосинтез, у результаті якого рослини поглинають вуглекислий на газ і виділяють кисень. Оскільки процес фотосинтезу йде інтенсивніше, то підсумку проти світу рослини виділяють вулицю значно більше кисню, ніж поглинають його за подиху. Отже, зміст вільного кисню Землі зберігається завдяки життєдіяльності зелених растений.

Становище в таблиці Д.І. Менделєєва, строение.

У центрі атома кисню перебуває ядро з зарядом +8, ядро складається з 8 протонів і (16−8)= 8 нейтронів навколо ядра обертається 12 электронов.

О-О;

Про О.

1) 1 S2.

2) 2 S2 P4.

Для завершення зовнішнього рівня кисню бракує двох електронів. Енергійно беручи кисень виявляє ступінь окислення, рівну -2. Однак у з'єднаннях кисню зі фтором, загальна електронна пара зміщена по фтору як до більш электроотрицательному елементу, І тут ступінь окислення кисню дорівнює + 2, а фтору + 2. у перекл оксиде водню H2O2 та її похідних ступенів окислення дорівнює - 1. У з'єднаннях з усіма іншими електронами окислительность кисню негативною і дорівнює - 2.

Порівняння окисно-відновних властивостей та розміру ядра кисню із елементами що стоять із ним тієї ж підгрупі, групі і периоде.

У своїй групі у кисню найменша орбіта. Прийняти електрони їй легше всіх, віддати важче. Найменша орбіта в нього оскільки він стоїть у 2 періоді і отже в нього найменше електронних верств. Прийняти саме ті електрон легше оскільки, в нього краще зв’язок атома з електроном, ніж в інших елементів цієї групи. І віддати важче тому що, теж зв’язку з електрона з ядром на останньому шарі сильніше, ніж в інших елементів цієї группы.

У кисню ядро менш як у Li, Be, B, З, N, але мені більше ніж в F, оскільки число элекроных верств вони однакові, а кількість електронів на останньому шарі різне. У кисню електрони більшу, ніж Li, Be, B, З, N отже зв’язок електронів з ядром більше й радіус менше. У кисню відбудовні властивості більше, ніж в Li, Be, B, З, N і прийняти що цей електрон їй легше, по менш як у фтору, якому прийняти що цей електрон ще легше, ніж кислороду.

Фізичні властивості аллотропных видозмін кислорода.

Аллотпропным видозмінам кисню є озон. На відміну від безбарвного кисню, котра має запаху, озон — це світло синій газ з сильним запахом. Озон у півтора важче кисню, то краще розчиняється в воді. Як окислювач озону саме воспламеняющее палаючі рідини, наприклад етан. При звичайній температурі озон окисляє навіть срібло. Тому дихати повітрям з великим змістом озону не можна, т.к. він руйнує тканини дихальних путей.

Велика окислювальна активність озону пояснюється його термічної нестійкістю. Він при кімнатної температурі повільно, але за 100−1500. З швидко розкладається на кисень і атомарний О0, якої є надзвичайно сильним окислювачем по з порівнянню з киснем, він миттєво входить у хімічну реакцію. У повітряної атмосфері над Землею в розквіті близько 25 кілометрів перебуває озоновий шар, що захищає живе від ультрофиалетовых лучей.

Одержання кисню a) в лаборатории.

Кисень до лабораторій отримують шляхом розкладання пероксиду водню (H2O2) у присутності каталізаторадіоксиду марганцю (Mn O2), і навіть розкладанням перманганату калію (KMn O4) при нагрівання. b) в промышленности.

Оскільки горінням у тому газі можна отримати роботу дуже високих температур, корисні у багатьох… цілях, то можливо, що час, коли зазначеним шляхом стануть на заводах і взагалі для промисловості збагачувати повітря кислородом.

Д.І. Менделеев.

Спроби створити більш-менш потужну кисневу промисловість робилися ще у столітті у. багатьох країнах. Але ідеї до технічного втілення часто лежить «дистанція; величезного размера». .

У у Радянському Союзі особливо швидке розвиток кисневою промисловості почалося роки Великої Вітчизняної війни, по винайденні академіком Л. П. Капицей турбодетандера і шляхом створення потужних воздухоразделительных установок.

Ще Карл Шееле отримував кисень, по меншою мірою, п’ятьма способами: з окису ртуті, сурику, селітри, азотної кислоти і пиролюзита. На підводних човнах і він отримують кисень, розкладаючи багаті цим елементом хлораты і перхлораты. У будь-якій шкільної лабораторії демонструють досвід — розкладання води на кисень і водень електроліз. Але жоден з цих способів не може задовольнити потреби промисловості, у кислороде.

Енергетично найпростіше отримати елемент № 8 з повітря, оскільки повітря — не з'єднання, і поділити повітря непогані важко. Температури кипіння азоту NO та кисню відрізняються (при атмосферному тиску) на 12,8°C. Отже, рідкий повітря можна розділити на компоненти в ректифікаційних колонах як і, як ділять, наприклад, нафту. Та й щоб перетворити повітря рідина, його треба остудити до мінус 196 °C. Можна сказати, що проблему отримання кисню — проблема отримання холода.

Щоб отримувати холод з допомогою звичайного повітря, останній потрібно стиснути, та був дати їй розширитися і навіть змусити його виробляти механічну роботу. Тоді, у відповідно до законів фізики повітря зобов’язаний псуватися. Машини, у яких це відбувається, називають детандерами.

До 1938 г. щоб одержати рідкого повітря користувалися лише поршневими детандерами. Фактично, такий детандер — це аналог паровий машини, лише працює у ньому пар, а стиснений повітря. Щоб самому отримати рідкий повітря з допомогою таких детандеров, потрібна була тиску порядку 200 атм., причому по неминучим технічних причин різних стадіях процесу тиск було однаковим: від 45 до 200 атм. ККД установки був небагатьом вище, ніж в паровий машини. Установка вийшла складної, громіздкою, дорогой.

Наприкінці 1930;х радянський фізик академік П.Л. Капіца запропонував використовувати як детандера турбіну. Ідея — нова, її ще наприкінці уже минулого століття висловлював Дж. Рэлей, але к.п.д. «докапицынских» турбін для скраплення повітря був невисокий. Тому невеликі турбодетандеры лише виконували деяку підсобну роботу при поршневих детандерах.

Капіца створив нову конструкцію, яка, за словами винахідника, була «хіба що компромісом між водяний і паровий турбіною». Головна особливість турбодетандера Капіци у цьому, що повітря ній розширюється у сопловом апараті, а й у лопатки робочого колеса. У цьому газ рухається від периферії колеса до центра, працюючи проти відцентрових сил.

Така конструкція турбіни дозволила підняти к.п.д. установки з 0,5 до 0,8. І, ще, турбодетандер «робить» холод з допомогою повітря, стиснутого лише за кілька атмосфер. Вочевидь, що 6 атм. отримати набагато простіше й дешевше, ніж 200. Дуже важливо для економіки та те, що енергія, яку віддає дедалі ширший повітря, не пропадає даремно, вона використовується для обертання ротора генератора електричного тока.

Сучасні установки потреби ділити повітря, у яких холод отримують з допомогою турбодетандеров, дають промисловості, передусім металургії і хімії, сотні тисяч кубометрів газоподібного кисню. Вони не тільки, а й в усьому мире.

Перший експериментальний зразок турбодетандера був невеликий. Його ротор восьми сантиметрів в діаметрі важив всього 250 г. Але, як П.Л. Капіца в 1939 г., «експериментальна експлуатація цього турбодетандера показала, що якого є надійним і дуже простим механізмом. Технічний к.п.д. виходить 0,79…0,83». І це турбодетандер став «серцем» першої установки щоб одержати кисню новим методом.

У 1942 г. побудували таку, але вже настав набагато потужнішу установку, що виготовляла до 200 кг рідкого кисню за годину. Наприкінці 1944 г. вводять у лад найпотужніша у світі турбо киснева установка, яка виробляє в 6…7 разів більше рідкого кисню, ніж установка старого типу, і навіть що становить в 3…4 разу меншу площадь.

Сучасний блок поділу повітря БР-2, в конструкції котрого також використаний турбодетандер, міг би на добу роботи забезпечити трьома літрами газоподібного кисню кожного жителя СССР.

30 квітня 1945 р. Михайло Калінін підписав Указ про надання академіку П. Л. Капице звання Героя Соціалістичної Праці «за успішну розробку нового турбінного методу отримання кисню і поза створення потужної турбо кисневою установки». Хімічні властивості кисню з позиції О/В реакції, особливості горіння органічних і органічних речовин, і сложных.

Реакції окислення, що супроводжуються виділенням виробництва тепла й світла, називаються горінням. Розплавлена сірка горить в кисні яскравим синім полум’ям, у своїй утворюється газ з різким запахом — діоксид сірки, чи оксид сірки 4 (SO2). Запах, його відчуваємо, коли запалюємо спички.

Внесений у судину, з киснем палаючий червоний фосфор горить сліпучим полум’ям із заснуванням твердого білого речовини — оксиду фосфору 5 (P2O5).

При внесенні у судину з киснем розпеченій сталевого дроту ви можете спостерігати горіння заліза, супроводжуване тріском і розбризкуванням яскравих искр-расплавленных крапель залізної окалини (Fe5O4).

Це помітні при розливання рідкого чавуну і вони на металургійних заводах.

Велике практичного значення мають процеси горіння складних речовин, як, наприклад: метан, ацетилену. Через війну таких реакцій виходить оксиди елементів, входять до складу складного речовини. Наприклад, схему реакції горіння ацетилену можна записати так.

2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 2H2O.

Якщо экзотермическая реакція окислення відбувається повільно, що його горіння не називають. Так, повільно окислюються надворі багато метали, припадаючи плівкою оксидів. Порівняно повільно відбувається у живому організмі реакція окислення глюкози — однієї з основні джерела енергії в организме.

Саме горіння є экзотермическую реакцію окислення, происходящею з досить малий скоростью.

Біологічна значення кислорода.

Висока окислювальна здатність кисню є основою горіння всіх видів топлива.

Кисень бере участь й у процесах повільного окислення різних речовин при звичайній температурі. Ці процеси щонайменше важливі, ніж реакції горіння. Так, повільне окислювання їжі у нашій організмі є джерелом енергії, з допомогою якій живе організм. Кисень цієї мети доставляється гемоглобіном крові, що може утворювати з нею безсила з'єднання вже за часів кімнатної температурі. Окислений гемоглобін оксигемоглобін доставляє в усі тканини і клітини організму кисень, який окисляє білки, жири й вуглеводи (складові їжі), створюючи у своїй вуглекислий на газ і води і звільняючи енергію, необхідну діяльності организма.

Винятково важливою є роль кисню у процесі дихання чоловіки й тварин. Рослини також поглинають атмосферне кисень. Але тоді як темряві відбувається лише процес поглинання рослинами кисню, то, на світу протікає іще одна протилежний йому процес — фотосинтез, у результаті якого рослини поглинають вуглекислий на газ і виділяють кисень. Оскільки процес фотосинтезу йде інтенсивніше, то підсумку проти світу рослини виділяють вулицю значно більше кисню, ніж поглинають його за подиху. Отже, зміст вільного кисню Землі зберігається завдяки життєдіяльності зелених растений.

Застосування кислорода.

Кисень застосовують у металургійної та хімічної промисловості для прискорення виробничих процесів. Так, заміна повітряного дуття кисневим в доменному і сталеплавном виробництві набагато прискорює виплавку металу. Чистий кисень застосовують також і отримання високих температур, приміром, при газової зварюванні і краянні металлов.

Його використовують із життєзабезпечення на підводних і космічних кораблях, при роботах водолазів, пожарных.

У медицині кисень застосовують у випадках тимчасового труднощі дихання, що з деякими заболеваниями.

Творче задание.

Список використовуваної литературы.

1. Підручник за 9 клас по хімії О.С. Габріелян. 2. Енциклопедія по хімії. 3. Інтернет .