Кислород широко распространен в природе

Кислород

Древние философы относили воздух к числу важнейших стихий, из которых построен мир. Леонардо да Винчи, изучая процессы горения, отмечал, что воздух состоит из различных «частей» (веществ), но только одна из них расходуется при горении. Подобную мысль высказывали и другие ученые XVI – XVIII вв. Однако кислород открыли лишь в 70-х гг. XVIII столетия независимо друг от друга английский химик Джозеф Пристли и его шведский коллега Карл Шееле.

Шееле в 1771 – 1773 гг. получал «огненный воздух», как он назвал кислород, при прокаливании различных солей, например калийной селитры, при 400 – 500 о С: 2KNO3 = 2KNO2 + O2↑. Ученый впервые описал свойство данного газа. Однако его «Химический трактат о воздухе и огне» увидел свет лишь в 1777 г., а Пристли опубликовал результаты своих опытов раньше – в 1774 г.

Пристли выделял кислород, нагревая оксид ртути: 2HgO = 2Hg + O2↑. Для этого в кристаллизатор, наполненный ртутью, он помещал перевернутый вверх дном стеклянный цилиндр с оксидом ртути. Фокусируя с помощью большой линзы солнечные лучи на верхнюю часть цилиндра, учёный наблюдал, как образующаяся ртуть стекала в кристаллизатор, а цилиндр наполнялся бесцветным газом. Позднее Пристли обнаружил, что вместо оксида ртути можно использовать и сурик:

В атмосфере газа, полученного Пристли и Шееле, свеча горела интенсивнее, чем на воздухе, а тлеющая лучинка вспыхивала ярким пламенем. Лавуазье включил новый элемент в список простых веществ и дал название Oxygenium (от греч. «оксис» -«кислый» и «геннао» — «рождаю») – «рождающий кислоты», поскольку считал, что свойства кислот обусловлены присутствием в них атомов кислорода. Открытие кислорода позволило правильно описать процессы горения различных веществ.

Кислород широко распространен в природе. В свободном виде он содержится в воздухе (21% по объему), в составе различных соединений (оксидов, солей) – в земной коре (47%). Пожалуй, самым известным его соединением является вода. Многие органические вещества также содержат кислород. Подсчитано, что в организме человека массой 70 кг 43 кг приходится на атомы кислорода. Взрослый человек за сутки потребляет в среднем 100 л кислорода.

Кислород играет исключительно важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из важнейших процессов – дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. Важное значение имеет и другой процесс, в котором участвует кислород, — тление и гниение погибших животных и растений; при этом сложные органические вещества превращаются в более простые (в конечном итоге в СO2, H2O и N2), а последние вновь вступают в общий круговорот.

Единственным источником, пополняющим атмосферу кислородом, является жизнедеятельность зеленых растений (процесс фотосинтеза). Поэтому серьезной экологической проблемой является сохранение растительного мира нашей планеты.

Получение и применение кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой сжиженного воздуха, который охлаждают примерно до – 200 о С, а затем постепенно повышают температуру. При – 196 о С начинает испаряться азот, а жидкий воздух обогащается кислородом. Раньше кислород выделяли из воздуха при помощи оксида бария – вещества, способного обратимо присоединять кислород. В лабораториях небольшие количества кислорода получают из бертолетовой соли KClO3:

или перманганата калия, который разлагается по реакции:

а также, термическим разложением нитратов щелочных металлов:

Воздух и чистый кислород широко применяются в промышленности: для получения искусственного жидкого топлива, смазочных масел, азотной и серной кислот, в металлургии – для обжига руд и для окисления примесей в расплавленном металле. В процессах сварки и резки металлов, плавления тугоплавких веществ используют высокую температуру горения ацетилена в кислороде. Жидкий кислород служит окислителем ракетного топлива. При некоторых заболеваниях врачи рекомендуют больным дышать воздухом, обогащенным кислородом.

Химические свойства кислорода

Кислород – бесцветный (в толстом слое голубой) газ без вкуса и запаха, он немного тяжелее воздуха, малорастворим в воде: при 0 о С в 100 мл воды растворяется всего 4,9 мл кислорода, при 20 о С – 3,1 мл. При охлаждении до – 183 о С кислород превращается в подвижную жидкость голубого цвета, а при – 219 о С замерзает.

Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме лёгких инертных газов (He, Ne, Ar), причем со всеми простыми веществами, кроме фтора, хлора, золота и платиновых металлов, он взаимодействует непосредственно.

Во всех реакциях кислород играет роль окислителя.

Горение лучинки в жидком кислороде

При взаимодействии О2 с простыми веществами – металлами и неметаллами – обычно образуются оксиды; например:

Однако имеются и исключения. Например, при окислении таких щелочных металлов, как натрий и калий, образуются главным образом пероксиды:

Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Такие реакции называются горением.

В кислороде могут окисляться многие сложные неорганические и органические вещества. Например:

При сгорании азотсодержащих органических веществ кроме СО2 и Н2О образуется свободный азот; например:

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Кислород» КИСЛОРОД.docx (207 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Похожее

Добавить комментарий Отменить ответ

Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42

Источник



Нахождение кислорода в природе. Круговорот кислорода в природе

С момента появления химии человечеству стало понятно, что все вокруг состоит из вещества, в состав которого входят химические элементы. Многообразие веществ обеспечивается различными соединениями простых элементов. На сегодня открыто и внесено в периодическую таблицу Д. Менделеева 118 химических элементов. Среди них стоит выделить ряд ведущих, наличие которых определило появление органической жизни на Земле. В этот перечень входят: азот, углерод, кислород, водород, сера и фосфор.

Читайте:  Какие многолетники посадить на открытом солнечном месте

Кислород: история открытия

Все эти элементы, а также ряд других, способствовали развитию эволюции жизни на нашей планете в том виде, в котором мы сейчас наблюдаем. Среди всех компонентов именно кислорода в природе больше остальных элементов.

нахождение кислорода в природе

Долгое время Пристли пытался найти этому разумное объяснение. На тот момент этому явлению было дано название «второй воздух». Несколько ранее изобретатель подводной лодки К. Дреббель в начале XVII века выделил кислород и использовал его для дыхания в своём изобретении. Но его опыты не оказали влияния на понимание того, какую роль играет кислород в природе энергообмена живых организмов. Однако учёным, официально открывшим кислород, признан французский химик Антуан Лоран Лавуазье. Он повторил эксперимент Пристли и понял, что образующийся газ является отдельным элементом.

Кислород взаимодействует практически со всеми простыми и сложными веществами, кроме инертных газов и благородных металлов.

Нахождение кислорода в природе

Среди всех элементов нашей планеты наибольшую долю занимает кислород. Распространение кислорода в природе весьма разнообразно. Он присутствует как в связанном виде, так и в свободном. Как правило, являясь сильным окислителем, он пребывает в связанном состоянии. Нахождение кислорода в природе как отдельного несвязанного элемента зафиксировано только в атмосфере планеты.

круговорот кислорода в природе

Содержится в виде газа и представляет собой соединение двух атомов кислорода. Составляет около 21 % от общего объёма атмосферы.

Кислород в воздухе, кроме обычной своей формы, имеет изотропную форму в виде озона. Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода. Голубой цвет неба непосредственно связан с наличием этого соединения в верхних слоях атмосферы. Благодаря озону, жёсткое коротковолновое излучение от нашего Солнца поглощается и не попадает на поверхность.

 распространение кислорода в природе

В случае отсутствия озонового слоя органическая жизнь была бы уничтожена, подобно поджаренной еде в микроволновой печи.

В гидросфере нашей планеты этот элемент находится в связанном виде с двумя молекулами водорода и образует воду. Доля содержания кислорода в океанах, морях, реках и подземных водах оценивается около 86- 89 %, с учётом растворенных солей.

В земной коре кислород находится в связанном виде и является наиболее распространённым элементом. Его доля составляет около 47 %. Нахождение кислорода в природе не ограничивается оболочками планеты, этот элемент входит в состав всех органических существ. Его доля в среднем достигает 67 % от общей массы всех элементов.

Кислород – основа жизни

Из–за высокой окислительной активности кислород достаточно легко соединяется с большинством элементов и веществ, образуя оксиды. Высокая окислительная способность элемента обеспечивает всем известный процесс горения. Кислород также участвует в процессах медленного окисления.

Роль кислорода в природе как сильного окислителя незаменима в процессе жизнедеятельности живых организмов. Благодаря этому химическому процессу происходит окисление веществ с выделением энергии. Её живые организмы используют для своей жизнедеятельности.

Растения — источник кислорода в атмосфере

На начальном этапе образования атмосферы на нашей планете существующий кислород находился в связанном состоянии, в виде двуокиси углерода (углекислый газ). Со временем появились растения, способные поглощать углекислый газ.

значение кислорода в природе

Данный процесс стал возможен благодаря возникновению фотосинтеза. Со временем, в ходе жизнедеятельности растений, за миллионы лет в атмосфере Земли накопилось большое количество свободного кислорода.

По мнению учёных, в прошлом его массовая доля достигала порядка 30 %, в полтора раза больше, чем сейчас. Растения, как в прошлом, так и сейчас, существенно повлияли на круговорот кислорода в природе, обеспечив тем самым разнообразную флору и фауну нашей планеты.

Значение кислорода в природе не просто огромно, а первостепенно. Система метаболизма животного мира чётко опирается на наличие кислорода в атмосфере. При его отсутствии жизнь становится невозможной в том виде, в котором мы знаем. Среди обитателей планеты останутся только анаэробные (способные жить без наличия кислорода) организмы.

Интенсивный круговорот кислорода в природе обеспечен тем, что он находится в трёх агрегатных состояниях в объединении с другими элементами. Будучи сильным окислителем, он очень легко переходит из свободной формы в связанную. И только благодаря растениям, которые путём фотосинтеза расщепляют углекислый газ, он имеется в свободной форме.

Процесс дыхания животных и насекомых основан на получении несвязанного кислорода для окислительно-восстановительных реакций с последующим получением энергии для обеспечения жизнедеятельности организма. Нахождение кислорода в природе, связанного и свободного, обеспечивает полноценную жизнедеятельность всего живого на планете.

Эволюция и «химия» планеты

Эволюция жизни на планете опиралась на особенности состава атмосферы Земли, состава минералов и наличия воды в жидком состоянии.

роль кислорода в природе

Опираясь на имеющуюся «химию» планеты, эволюция пришла к углеродной органической жизни на основе воды как растворителя химических веществ, а также использовании кислорода как окислителя с целью получения энергии.

Иная эволюция

На данном этапе современная наука не опровергает возможность жизни в иных средах, отличных от земных условий, где за основу построения органической молекулы может быть взят кремний или мышьяк. А среда жидкости, как растворителя, может представлять собой смесь жидкого аммиака с гелием. Что касается атмосферы, то она может быть представлена в виде газообразного водорода с примесью гелия и других газов.

Какие метаболические процессы могут быть при таких условиях, современная наука пока не в состоянии смоделировать. Однако такое направление эволюции жизни вполне допустимо. Как доказывает время, человечество постоянно сталкивается с расширением границ нашего понимания окружающего мира и жизни в нем.

Источник

Круговорот кислорода в природе: интересные факты

небо, облака, цифры

Один из самых распространенных химических элементов на нашей планете — кислород. Во многом благодаря ему возникла и существует здесь жизнь растений и живых существ. За миллионы лет запасы этого вещества не исчерпываются, потому что существует такое явление планетарного масштаба, как круговорот кислорода в природе.

Читайте:  Эстетическое воспитание детей дошкольного возраста средствами природы

Значение кислорода

Этот уникальный газ способствовал зарождению органических соединений на Земле. В результате сложнейших процессов вещества, в составе которых был кислород, способствовали появлению и эволюции живых организмов.

Кислород — необходимый элемент и для поддержания жизни:

  • Он входит в состав белков, жиров и углеводов, из которых построены организмы. В любом из них кислорода больше, чем других элементов. Мышцы человека содержат 16% кислорода, кости — больше 28%.
  • Любому живому существу необходим постоянный приток воздуха, в котором содержится кислород. Он выполняет важнейшую роль в процессах обмена и получения энергии.
  • О значении кислорода красноречиво свидетельствует такой факт: при волнении человек употребляет его в несколько раз больше, чем в спокойном состоянии.
  • Известен факт кислородного голодания в горах, где содержание этого газа в воздухе уменьшается.

Самый худой человек в мире за всю историю

Без кислорода невозможны были бы и такие важные жизненные процессы, как горение или разложение органики.

Кто и когда открыл кислород

В научном мире возник спор о приоритете открытия этого газа. С древности исследователи знали, что для горения нужен воздух, но сам процесс оставался загадкой. Возникала мысль, что в воздухе есть некая субстанция, поддерживающая горение.

Позже началось открытие различных газов, в том числе кислорода:

  • Английский ученый Джозеф Пристли в 1774 году при нагревании красной окиси ртути выделил газ, в котором свеча горела ярче, вспыхивала тлеющая лучина.
  • Но шведский химик Карл Шееле еще в 1772-м описал открытие «огненного воздуха», хотя не сделал сообщения об этом.
  • Француз Антуан Лоран Лавуазье в 1775 году получил «наиболее чистую часть воздуха» и описал ее свойства. Он же дал название новому газу — «кислород» от греческого ‘кислотообразующий’.

Есть ли жизнь на Марсе: пояснения, теории

название элемента, цифры

Химический элемент кислород: Pixabay

Где находится кислород в природе

Этим газом насыщены все стихии на планете:

  • В атмосферном воздухе его содержится от 20 до 23%.
  • В морской воде — 85%.
  • В земной коре — 47% в составе минералов, силикатов и окислов — всего в более 1500 соединениях.

Нам в основном доступен кислород, который находится в составе воздуха, поэтому кажется, что здесь его запасы самые большие. Но нет, оказывается, основной запас этого газа пребывает в земной коре — до 99,5% от общего количества его на планете. А в атмосфере — всего 0,36%. Еще меньше — 0,01% — содержит биосфера в органике.

Круговорот кислорода на планете

Этот газ потребляется всеми живыми организмами, он участвует в окислении органических и неорганических веществ, без него невозможно развитие многих производств. Такие масштабы расхода газа требуют, чтобы его запас постоянно восполнялся.

Почему море соленое: гипотезы

Эту функцию выполняет его круговорот в природе. Под этим процессом мы понимаем постоянное перемещение вещества в природе, что обеспечивает равновесие и устойчивость биосферы. Это беспрестанный очень сложный биохимический процесс, который на Земле совершается уже в течение 4,5 млрд лет.

суша, горы, океан, небо и стрелки, показывающие, как происходит фотосинтез

Фотосинтез — движущая сила кругооборота кислорода: YouTube/anton world

Происходит взаимообмен кислородом между огромными резервуарами, в которых он находится (атмосферой, гидросферой, биосферой, литосферой), таким образом:

Фотосинтез пополняет запас кислорода

Главной движущей силой в круговороте кислорода считается фотосинтез. Именно этот процесс постоянно пополняет запас газа в атмосфере:

  • Совершается он в зеленой части наземных растений и в фитопланктоне океанов.
  • Растения потребляют углекислый газ, а под воздействием солнечных лучей выделяют кислород.

растение, солнце, химические элементы в схеме фотосинтеза

Схема фотосинтеза: Wikimedia

Испарение воды

С водных поверхностей, составляющих большую часть земного шара, испаряется вода. Пар под воздействием ультрафиолетовых лучей распадается, выделяя кислород.

Медленные углеводы: список продуктов для похудения

Кислород попадает в атмосферу из земной коры

В результате выветривания, эрозии, движения подземных вод кислород попадает в атмосферу из земной коры, в основном из известняков. Эти слои были созданы из осадков морских организмов, имеющих внешнюю оболочку, богатую кислородом. Другой путь накопления этого вещества в земной коре — окисление химических элементов и оседание их в глубинных зонах.

Таким образом, освободившийся кислород готов опять к употреблению в биосфере всеми дышащими и почвенными организмами, к участию в окислении органических и неорганических веществ, то есть участвовать в основных жизненных процессах. Исследователи определили, что атмосферный кислород обновляется полностью за две тысячи лет — такова скорость его кругооборота.

Продукты, содержащие углеводы в большом количестве

Кислород и проблемы экологии

Потребление кислорода для обеспечения жизни огромно. Но значительная часть его расходуется в промышленности и в быту:

Производство и обработка металлов

В индустриальном обществе возросло производство металлов, их обработка, в которых необходим этот газ. Предполагается, что развитие промышленного производства уменьшило количество кислорода в атмосфере в два раза.

Исследование морских глубин, медицина

Кислород в баллонах необходим для исследования морских глубин и космоса, жизненно важен в медицине для спасения людей.

горы, лес, небо, облака

Леса как легкие планеты: Pxhere

Лес — легкие планеты

Уменьшает круговорот кислорода в биосфере варварская вырубка лесов. В очень давние времена они покрывали поверхность суши почти полностью, но деятельность человека значительно сократила природные массивы.

Почему урчит живот, когда не голоден

Ежегодно зеленые легкие планеты сокращаются на 2%. Но значение остается прежним: одно дерево, как известно, способно обеспечивать кислородом трех человек в течение года.

Деятельность человека сейчас как никогда оказывает очень ощутимое влияние на планетарный оборот кислорода. Это грозит возникновением сбоев в этом процессе, что уже интересует ученых.

Читайте:  Битва самого смертоносного медведя в мире с бенгальским тигром попала на видео

Но пока исследователи утверждают, что взаимообмен кислорода еще не подошел к критическому порогу нарушений. Природа сохраняет устойчивое равновесие между образующимся кислородом и поглощаемым.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник

Кислород

Древние философы относили воздух к числу важнейших стихий, из которых построен мир. Леонардо да Винчи, изучая процессы горения, отмечал, что воздух состоит из различных «частей» (веществ), но только одна из них расходуется при горении. Подобную мысль высказывали и другие ученые XVI – XVIII вв. Однако кислород открыли лишь в 70-х гг. XVIII столетия независимо друг от друга английский химик Джозеф Пристли и его шведский коллега Карл Шееле.

Шееле в 1771 – 1773 гг. получал «огненный воздух», как он назвал кислород, при прокаливании различных солей, например калийной селитры, при 400 – 500 о С: 2KNO3 = 2KNO2 + O2↑. Ученый впервые описал свойство данного газа. Однако его «Химический трактат о воздухе и огне» увидел свет лишь в 1777 г., а Пристли опубликовал результаты своих опытов раньше – в 1774 г.

Пристли выделял кислород, нагревая оксид ртути: 2HgO = 2Hg + O2↑. Для этого в кристаллизатор, наполненный ртутью, он помещал перевернутый вверх дном стеклянный цилиндр с оксидом ртути. Фокусируя с помощью большой линзы солнечные лучи на верхнюю часть цилиндра, учёный наблюдал, как образующаяся ртуть стекала в кристаллизатор, а цилиндр наполнялся бесцветным газом. Позднее Пристли обнаружил, что вместо оксида ртути можно использовать и сурик:

В атмосфере газа, полученного Пристли и Шееле, свеча горела интенсивнее, чем на воздухе, а тлеющая лучинка вспыхивала ярким пламенем. Лавуазье включил новый элемент в список простых веществ и дал название Oxygenium (от греч. «оксис» -«кислый» и «геннао» — «рождаю») – «рождающий кислоты», поскольку считал, что свойства кислот обусловлены присутствием в них атомов кислорода. Открытие кислорода позволило правильно описать процессы горения различных веществ.

Кислород широко распространен в природе. В свободном виде он содержится в воздухе (21% по объему), в составе различных соединений (оксидов, солей) – в земной коре (47%). Пожалуй, самым известным его соединением является вода. Многие органические вещества также содержат кислород. Подсчитано, что в организме человека массой 70 кг 43 кг приходится на атомы кислорода. Взрослый человек за сутки потребляет в среднем 100 л кислорода.

Кислород играет исключительно важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из важнейших процессов – дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. Важное значение имеет и другой процесс, в котором участвует кислород, — тление и гниение погибших животных и растений; при этом сложные органические вещества превращаются в более простые (в конечном итоге в СO2, H2O и N2), а последние вновь вступают в общий круговорот.

Единственным источником, пополняющим атмосферу кислородом, является жизнедеятельность зеленых растений (процесс фотосинтеза). Поэтому серьезной экологической проблемой является сохранение растительного мира нашей планеты.

Получение и применение кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой сжиженного воздуха, который охлаждают примерно до – 200 о С, а затем постепенно повышают температуру. При – 196 о С начинает испаряться азот, а жидкий воздух обогащается кислородом. Раньше кислород выделяли из воздуха при помощи оксида бария – вещества, способного обратимо присоединять кислород. В лабораториях небольшие количества кислорода получают из бертолетовой соли KClO3:

или перманганата калия, который разлагается по реакции:

а также, термическим разложением нитратов щелочных металлов:

Воздух и чистый кислород широко применяются в промышленности: для получения искусственного жидкого топлива, смазочных масел, азотной и серной кислот, в металлургии – для обжига руд и для окисления примесей в расплавленном металле. В процессах сварки и резки металлов, плавления тугоплавких веществ используют высокую температуру горения ацетилена в кислороде. Жидкий кислород служит окислителем ракетного топлива. При некоторых заболеваниях врачи рекомендуют больным дышать воздухом, обогащенным кислородом.

Химические свойства кислорода

Кислород – бесцветный (в толстом слое голубой) газ без вкуса и запаха, он немного тяжелее воздуха, малорастворим в воде: при 0 о С в 100 мл воды растворяется всего 4,9 мл кислорода, при 20 о С – 3,1 мл. При охлаждении до – 183 о С кислород превращается в подвижную жидкость голубого цвета, а при – 219 о С замерзает.

Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме лёгких инертных газов (He, Ne, Ar), причем со всеми простыми веществами, кроме фтора, хлора, золота и платиновых металлов, он взаимодействует непосредственно.

Во всех реакциях кислород играет роль окислителя.

Горение лучинки в жидком кислороде

При взаимодействии О2 с простыми веществами – металлами и неметаллами – обычно образуются оксиды; например:

Однако имеются и исключения. Например, при окислении таких щелочных металлов, как натрий и калий, образуются главным образом пероксиды:

Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Такие реакции называются горением.

В кислороде могут окисляться многие сложные неорганические и органические вещества. Например:

При сгорании азотсодержащих органических веществ кроме СО2 и Н2О образуется свободный азот; например:

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Кислород» КИСЛОРОД.docx (207 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Похожее

Добавить комментарий Отменить ответ

Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42

Источник