Кислород. Свойства на кислорода

ВЕЩЕСТВА И ХИМИЧНИ РЕАКЦИИ

В този урок ще научите:

за разпространението на кислорода;
за строежa на простите вещества на кислорода;
кои са най-характерните физични свойства на кислорода;
кои са най-характерните химични свойства на кислорода;
какви са приложението и значението на кислорода.

Разпространение на кислорода

Кислородът е най-разпространеният химичен елемент на Земята. Освен в състава на въздуха той влиза и в състава на водата и много други сложни вещества в земната кора и в живите организми. В атмосферата съдържанието на простото вещество е около 10¹⁵ t. Кислородът непрекъснато се свързва в химични съединения чрез процесите горене, дишане, ръждясване, гниене и много други, но и непрекъснато се възстановява чрез процеса фотосинтеза, който протича в зелените части на растенията.

Строеж на простите вещества на кислорода

Простото вещество кислород има молекулен строеж. Молекулата на кислорода се състои от два свързани помежду си атома на химичния елемент кислород. Химичният елемент кислород образува и друго просто вещество – озон. Молекулата на озона е съставена от три кислородни атома (фиг. 1).

Фиг. 1. Прости вещества на химичния елемент кислород

Кои са най-характерните
физични свойства на кислорода?

При условията на Земята кислородът е безцветен газ без вкус и мирис. При много ниски температури се втечнява и представлява течност със синкав цвят (фиг. 2).
В сравнение с въздуха кислородът е малко по-тежък (таблица 1).
При 20°С кислородът е слабо разтворим във вода – в 100 обема вода се разтварят 3,1 обема кислород. Въпреки слабата му разтворимост количеството на кислорода е достатъчно за дишане на водните организми.

Фиг. 2. Течният кислород е със синкав цвят.

По-важни физични константи на кислорода

Кои са най-характерните
химични свойства на кислорода?

За да опишем химичните свойства на кислорода, трябва да знаем с кои вещества може да реагира.

• Кислородът взаимодейства с простите вещества на повечето химични елементи. При тези взаимодействия се получават сложни вещества, които се наричат оксиди. Например при горенето на сярата се отделят серен диоксид – газ с остра задушлива миризма, и топлина (фиг. 3).

Кислород + Сяра -> Серен диоксид + топлина

Фиг. 3. Горене на сяра

• Взаимодействие с водород и други неметали

Ако се запали водород и над него се постави стъклена чаша, по стените ѝ ще се образуват водни капчици (фиг. 4). Това показва, че продуктът, който се получава при взаимодействието на водорода с кислорода от въздуха, е вода (диводороден оксид).

Водород + Кислород -> Вода

Фиг. 4. Горене на водород на въздуха

Важно!

Смес от водород и кислород (въздух) в различни съотношения на газовете образува гърмяща смес – смес, която при запалване избухва. Ето защо предварително трябва да се провери дали водородът е чист.

• Взаимодействие с метали

Кислородът взаимодейства с металите при различни условия. С метали като алуминий и калий кислородът реагира при стайна температура, а с други метали е необходимо нагряване. Златото, среброто и платината не реагират с кислорода дори при силно нагряване.
Ако магнезиева лента се запали в среда от чист кислород, тя изгаря с ослепителна бяла светлина, като се получава бял прах от магнезиев оксид (фиг. 5).

Фиг. 5. Горене на магнезиева лента

• Взаимодействие със сложни вещества

Кислородът взаимодейства и с много химични съединения, например със спирт, с веществата, които се съдържат в бензина, с природния газ и др. При горенето си във въздушна среда те реагират с кислорода, при което се получават нови вещества, като се отделят топлина и светлина.

Какви са приложението
и значението на кислорода?

Кислородът има широко приложение в практиката (фиг. 6). Кислородът в газообразно състояние преди всичко се използва при процеса горене на горивата в промишлеността и енергетиката. Кислородът участва в химични реакции за получаване на необходими вещества и материали в металургията, стъкларството и много други промишлени производства. В медицината кислородът е необходим при лечение на някои заболявания на белите дробове и сърцето, при отравяния с газове и др. Кислородни апарати използват пилотите, водолазите, алпинистите (фиг. 7). Огромно е значението на съединенията му и на процесите, в които участва. Животът на Земята е немислим без кислорода. Химични реакции с участието на кислород протичат и в клетките на повечето живи организми при процеса дишане. Гниенето на измрели организми също се съпровожда с взаимодействие на кислорода с веществата от клетките им.

Фиг. 6. Приложение на кислорода

Фиг. 7. Пилот и алпинист с кислородни апарати

Запомнете!

• Кислородът е просто вещество, чиито молекули са изградени от два атома кислород. Той е газ без цвят, миризма и вкус. Малко по-тежък е от въздуха и се разтваря малко във вода.

• Кислородът взаимодейства с голям брой прости и сложни вещества – с водород, с желязо, с веществата от горивата и др.
• Кислородът има широко приложение в практиката. Химични реакции с участието на кислорода протичат и в клетките на организмите.

Любопитно...

• Процесите на горене и дишане отдавна са привличали вниманието на учените. Първото указание за това, че не целият въздух, а само „активната“ негова част поддържа горенето, може да се намери в китайски ръкописи от VIII век. • Редица фактори, като замърсения въздух, пушенето, неправилното хранене и др., са причина до клетките на човешкия организъм да достига по-малко кислород от необходимия за нормалното им съществуване. Постоянният недостиг на кислород води до умора, преждевременно стареене и редица тежки заболявания. • Озонът е газ със светлосин цвят и остра миризма. Названието му в превод от гръцки означава „миришещ“. Всеки, който е дишал въздух след силна гръмотевична буря, познава миризмата на озон.