Кислород

1.

КИСЛОРОД

2.

Кислород в природе.
Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе
различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы
твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество
связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём
составе содержат кислород.
В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 %
по массе (около 1015 тонн). Однако до появления первых фотосинтезирующих микробов
в архее 3,5 млрд лет назад в атмосфере его практически не было.
Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в
атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы
восстановить весь кислород в атмосфере.
Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых
клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле
— около 65 %.

3.

Где происходит кислородный цикл?
Производство и круговорот кислорода, как мы упоминали ранее происходит в четырех
основных сферах Земли:
Атмосфере (воздух) – процессе фотолиза образуется кислород, который затем формирует
озоновый слой, защищающий планету от вредного солнечного излучения.
Биосфера (глобальная экосистема Земли) – это место, где живут люди, растения и
животные, и именно здесь производится наибольшее количество кислорода в процессе
фотосинтеза.
Гидросфере – фитопланктон, обитающий на поверхности океанов и морей, также
использует фотосинтез для производства кислорода.
Литосфера – крупнейший резервуар, где содержится больше всего кислорода. Кислород
находится внутри горных пород и минералов, поэтому у нас нет доступа к нему. Но
некоторые растения и животные могут извлекать минералы из горных пород, что
позволяет выделять кислород.

4.

5.

Строение атома кислорода.
Находится в VIA группе 2 (малого периода).
Неметалл.
8 электронов, 2 электронных слоя: 2e-, 6e-.
Степень окисления – 2.
Положительная степень окисления проявляет лишь
в соединении с фтором: OF2.

6.

7.

1. Кислород проявляет свойства окислителя (с большинством химических элементов) и
свойства восстановителя (только с более электроотрицательным фтором). В качестве
окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций
сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.
Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:
O2 + 2F2 → 2OF2
С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в
специфических очень жестких условиях.
Кислород реагирует с серой и кремнием с образованием оксидов:
S + O2 → SO2
Si + O2 → SiO2
Фосфор горит в кислороде с образованием оксидов:
При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):
4P + 3O2 → 2P2O3
Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):
4P + 5O2 → 2P2O5
С азотом кислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень
высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):
N2 + O2→ 2NO

8.

В реакциях с щелочноземельными металлами, литием
и алюминием
кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:
2Ca + O2 → 2CaO
Однако при горении натрия в кислороде преимущественно образуется пероксид
натрия:
2Na + O2→ Na2O2
А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов,
преимущественно надпероксид:
K + O2→ KO2
Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней
окисления.
Цинк окисляется до оксида цинка (II):
2Zn + O2→ 2ZnO
Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II),
либо оксид железа (III), либо железную окалину:
2Fe + O2→ 2FeO
4Fe + 3O2→ 2Fe2O3
3Fe + 2O2→ Fe3O4

9.

При нагревании с избытком кислорода
графит горит, образуя оксид углерода
(IV):
C + O2 → CO2
При
недостатке
кислорода
образуется угарный газ СО:
2C + O2 → 2CO
Алмаз горит при высоких температурах.

10.

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:
Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды,
карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:
4FeS + 7O2→ 2Fe2O3 + 4SO2
Al4C3 + 6O2→ 2Al2O3 + 3CO2
Ca3P2 + 4O2→ 3CaO + P2O5
Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:
летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом
также образуются оксиды:
2H2S + 3O2→ 2H2O + 2SO2
Аммиак горит с образованием простого вещества, азота:
4NH3 + 3O2→ 2N2 + 6H2O
Аммиак окисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):
4NH3 + 5O2→ 4NO + 6H2O
прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода,
фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):
CS2 + 3O2→ CO2 + 2SO2
некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II),
оксид железа (II) и др.):
2CO + O2→ 2CO2

11.

Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных
степенях окисления в водных растворах.
Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Кислород окисляет азотистую кислоту:
2HNO2 + O2 → 2HNO3
Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом
возможно жесткое окисление(горение) до углекислого газа, угарного
газа или углерода:
CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O
2CH4 + 3O2→ 2CO + 4H2O
CH4 + O2→ C + 2H2O
Также возможно каталитическое окисление многих органических
веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

12.

Применение кислорода и озона.
Медицинское применение (чистота 95%)
Основное преимущество производства кислорода на месте - защита от недостатка подачи
кислорода. Другой положительный момент - это снижение затрат. В связи с текущей
ситуацией, мировой спрос на генераторы кислорода в медицине быстро растет.
Рыбные хозяйства (чистота от 90% до 93%)
Рыбам необходим точный уровень кислорода в воде для оптимального роста, поэтому
необходимо правильно дозировать чистый кислород, чтобы обеспечить более быстрый
рост, меньше болезней и стресса для поддержания высокого качества. Чистый кислород
необходим в современном рыбоводстве.
Водоподготовка (чистота от 90% до 95%)
Чистый кислород используется в производстве озона. Озон очень полезен в самых разных
повседневных ситуациях, от удаления запахов до обеспечения чистой качественной
питьевой воды из-под крана. Чистая вода - фундаментальная потребность человека. Будь
то для приготовления пищи или гигиены, каждому человеку нужна безопасная вода.
Получить чистую воду становится все труднее, поскольку потребление воды в мире
продолжает расти. Впрыскивая кислород в вашу систему водоснабжения, вы можете
повысить эффективность удаления загрязняющих веществ и примесей из вашей системы
водоснабжения.

13.

Применение кислорода и озона.
Производство металлов (чистота до 95%)
Кислород значительно увеличивает переработку золота и поток руды, снижая
стоимость цианида и количества отходов. Сталелитейная промышленность является
крупнейшим потребителем кислорода. Промышленные генераторы кислорода также
используются при производстве других металлов, таких как медь и свинец.
Производство кислорода непосредственно на месте с использованием генераторов
кислорода - это эффективный, экономичный и безопасный способ обеспечить такое
снабжение.
Производство стекла (чистота 95%)
Более высокое качество продукции может быть достигнуто за счет добавления
кислорода при плавлении стекла. Повышается эффективность плавильной печи,
повышается температура пламени, уменьшается количество азотсодержащих
загрязнителей и снижаются затраты на энергию.

14.

Сборник задач:
№300, №302,
№297.

15.

Домашнее задание:
параграф 18 №3,№4,№5
стр 99.