Тема уроку: Повітря, оксиген, кисень
Повітря і кисень
Навколо нашої планети існує газувата оболонка, яку називають атмосферою (мал. 77). Усі ми живемо на «дні» цього газуватого океану. Приземний шар атмосфери ми називаємо повітрям. Повітря — це складна суміш близько 15 різних газів. Основними компонентами є азот N і кисень 02. Уміст азоту становить 78 % від об’єму повітря,
а кисню — 21 %. Крім того, у повітрі міститься невелика кількість аргону (0,9 %), вуглекислого газу (0,03 %), озону, водяної пари й інших газів (мал. 78). Об’ємні частки кисню й азоту в повітрі визначив А. Лавуазьє у 1774 році.
Склад повітря дещо змінюється залежно від місцевості, по-годних умов і висоти над рівнем моря. Наприклад, водяної пари в повітрі у вологу та теплу погоду міститься більше, а в суху та холодну — менше. Вуглекислий газ утворюється в результаті горіння та дихання, тому в повітрі великих міст його більше, ніж над лісами та морями. Уміст азоту й кисню у різних місцевостях майже сталий.
У зачинених і непровітрюваних приміщеннях може накопичуватися багато вуглекислого газу. Повітря, що містить понад 0,1 % вуглекислого газу, негативно діє на людину. Тому слід регулярно провітрювати приміщення.
Кисень та озон
Головний компонент повітря — це кисень. Він підтримує дихання, завдяки чому на Землі можуть жити тварини, та горіння, без якого вже неможливе наше життя. У молекулі кисню два атоми Оксигену сполучені один з одним двома хімічними зв’язками (мал. 79а). Графічна формула кисню має такий вигляд:
Як видно з неї, валентність атомів Оксигену і в простій речовині дорівнює II.
Найбільше кисню міститься в нижніх шарах атмосфери (тропосфері). При підйомі вище над землею вміст кисню потроху змен-
шується. Саме тому при подорожі високо в горах стає важче дихати. У верхніх, дуже розріджених шарах атмосфери кисню майже немає.
Хімічний елемент Оксиген утворює ще одну просту речовину — озон 03 (мал. 796). Озон також наявний в атмосфері, але він переважно перебуває на висоті 30-50 км, утворюючи так званий озоновий шар. Озоновий шар захищає нас від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Фізичні властивості кисню
За звичайних умов кисень — газ без кольору, смаку та запаху. Товстий шар кисню має ясно-блакитне забарвлення.
Кисень малорозчинний у воді — в 1 л води при температурі 20 °С розчиняється 31 мл кисню (0,004 % за масою). Проте цієї кількості достатньо для дихання риб, що живуть у водоймах. Газуватий кисень трохи важчий за повітря: 1 л повітря при температурі 0 °С і звичайному тиску важить 1,29 г, а 1 л кисню — 1,43 г.
Рідкий кисень — це рухома, блакитна рідина, яка кипить при -183 °С (мал. 80). Твердий кисень — це сині кристали, які плавляться при ще нижчій температурі--218,7 °С.
Кисень — парамагнітна речовина, тобто в рідкому і твердому станах він притягується магнітом (мал. 81, с. 110).
Часто можна почути, що блакитний колір денного неба пов’язаний із забарвленням кисню. Проте це не зовсім відповідає дійсності. Колір кисню робить свій внесок у забарвлення неба, проте синій колір пов’язаний здебільшого зі складнішим явищем — розсіюванням сонячного світла в повітрі.
Відкриття кисню
Кисень був відкритий у 1774 році Дж. Прістлі. Він досліджував газоподібні речовини, що утворюються при розжарюванні різних речовин сфокусованими за допомогою лінзи сонячними променями (мал. 82). За такого впливу, зокрема на меркурій(П) оксид, виділяється кисень.
Оскільки в чистому кисні легше дихалося, то відкритий газ Прістлі назвав «покращеним повітрям». Незалежно від Прістлі приблизно в той же час кисень був відкритий і К. Шеєле. Через здатність кисню підтримувати горіння Шеєле назвав його «вогненним повітрям». Шеєле добув кисень раніше, ніж Прістлі, але опублікував свої результати пізніше. Тому першовідкривачем кисню вважають Дж. Прістлі.
Історія відкриття кисню цікаво переплітається з історією появи підводних човнів. Є відомості, що кисень був відкритий ще в XVII столітті голландським ученим К. Дреббелем. Він використовував цей газ для дихання в підводному човні власної конструкції. Але це відкриття належало до військової техніки й трималося в секреті, тому не вплинуло на подальші дослідження.
Мал. 82. Для добування кисню Прістлі прожарював меркурій(ІІ) оксид HgO у пробірці, наповненій ртуттю. Утворений кисень витискував ртуть і збирався над шаром ртуті
Англійський хімік, філософ і громадський діяч. Був священнослужителем, а у вільний час займався наукою, володів дев'ятьма мовами. Один із провідних учених у галузі пневмохімії (хімії газів). У 1774 році відкрив кисень. Окрім кисню, вперше добув азот, хлороводень, флуороводень, амоніак, сірчистий газ, вуглекислий газ. Він був першим, хто спеціально розчинив вуглекислий газ у воді, після чого вода стала напрочуд смачною. так була винайдена газована (содова) вода. За цей винахід йому було присуджено вищу нагороду Лондонського королівського товариства — медаль Коплея. содова вода стала першим товарним продуктом хімії газів.
Оксиген у природі
Оксиген — один із найважливіших елементів у природі. Крім простих речовин, він також утворює сполуки майже зі всіма хімічними елементами. Виняток становлять тільки інертні елементи — Гелій, Неон, Аргон.
На поверхні нашої планети Оксиген є найпоширенішим елементом (мал. 83, с. 112). У складі сполук з іншими елементами він становить 49 % від маси земної кори. Оксиген міститься у складі найважливіших мінералів літосфери (червоний залізняк, кварц, гіпс, польовий шпат тощо) і речовин, що зумовлюють родючість ґрунтів (гумус і солі).
славетний шведський фармацевт і хімік-самоук. У 15 років він став учнем в аптеці в Ґетеборзі, потім працював у багатьох аптеках Швеції. Незважаючи на неодноразові пропозиції посісти посаду професора, уважав за краще залишитися аптекарем. Уже в 32 роки Шеєле був удостоєний звання члена стокгольмської академії наук. сучасники про нього говорили: «Аптекар Шеєле не міг доторкнутися до яко-го-небудь тіла без того, щоб не зробити відкриття». Шеєле відкрив сім хімічних елементів (О, F, О, Mn, Мо, Ba, W). Він уперше виділив багато органічних кислот: щавлеву, лимонну, винну, молочну та інші. Відкрив велику кількість цінних неорганічних сполук.
Найпоширеніша сполука Оксигену — це вода Н20. Величезні скупчення води — річки, моря й океани — утворюють гідросферу Землі. З урахуванням розчинених речовин гідросфера містить 86-89 % Оксигену за масою.
Оксиген міститься у складі величезної кількості складних речовин: оксидів, кислот, лугів, солей та інших. Живі організми також містять велику кількість Оксигену. У складі різних сполук Оксиген становить близько 60 % маси тіла людини.
У Періодичній системі Оксиген має порядковий номер 8, відповідно заряд ядра атома Оксигену +8 (мал. 84). Хімічний символ елемента — О, відносна атомна маса 16 — це означає, що атом Оксигену в 16 разів важчий за 1/12 маси атома Карбону (мал. 85). У хімічних сполуках Оксиген завжди виявляє валентність II, незважаючи на те, що він розташований у VI групі Періодичної системи.
Оксиген є найактивнішим елементом у природі після Флуору. Завдяки цьому він утворює сполуки майже з усіма елементами.
Поняття про оксиди
Сполуки, які окрім Оксигену містять лише один інший хімічний елемент, називають оксидами.
Оксиди — це бінарні сполуки хімічних елементів з Оксигеном.
Щоб розрізняти оксиди, їм присвоюють назви. Назви оксидів складаються з двох слів: назви хімічного елемента (у називному відмінку) та слова «оксид».
№20 — натрій оксид;
Л12Од — алюміній оксид.
Якщо оксид утворено елементом зі змінною валентністю, то також вказують його валентність:
СиО — купрум(ІІ) оксид; Си20 — купрум(І) оксид.
Формули оксидів складають за валентністю елементів, що їх утворюють, як було пояснено в § 13.
Своєю назвою елемент Оксиген завдячує А. Лавуазьє. Згідно з теорією Ла-вуазьє, Оксиген був основним функціональним компонентом кислот, відтак отримав свою назву Охудепіит — «той, що народжує кислоти» (від грец. охув — кислий та депов — народження).
Висновки:
1. Оксиген — один із найпоширеніших і найважливіших елементів у природі. Він утворює сполуки майже зі всіма відомими елементами. Найбільше Оксигену міститься у гідросфері, також значний вміст Оксигену в літосфері та атмосфері.
2. Оксиген у сполуках завжди двовалентний, його відносна атомна маса дорівнює 16.
3. Кисень і озон — прості речовини, утворені Оксигеном. Найпоширеніша серед них — кисень, що міститься в атмосфері Землі. Кисень — безбарвний газ, трохи важчий за повітря і малорозчинний у воді. Рідкий і твердий кисень має блакитне забарвлення і притягується магнітом.
Д/З Уважно прочитайте матеріал, по цій темі буде самостійна робота.