Kiseonik – karakteristike elementa, rasprostranjenost u prirodi, fizička i hemijska svojstva, proizvodnja. Kako se kisik proizvodi u industriji

Prilikom rezanja metala vrši se visokotemperaturnim plinskim plamenom koji se dobiva sagorijevanjem zapaljivog plina ili tečne pare pomiješane sa tehnički čistim kisikom.

Kiseonik je najzastupljeniji element na zemlji, koji se nalazi u obliku hemijskih jedinjenja sa raznim supstancama: u zemlji - do 50% po težini, u kombinaciji sa vodonikom u vodi - oko 86% po težini i u vazduhu - do 21% po zapremini i 23% po težini. težina.

Kiseonik u normalnim uslovima (temperatura 20°C, pritisak 0,1 MPa) je bezbojan, nezapaljiv gas, nešto teži od vazduha, bez mirisa, ali aktivno podržava sagorevanje. Pri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi od 0°C, masa 1 m 3 kiseonika je 1,43 kg, a pri temperaturi od 20°C i normalnom atmosferskom pritisku - 1,33 kg.

Kiseonik ima visoku hemijsku aktivnost, formirajući spojeve sa svim hemijskim elementima osim (argona, helijuma, ksenona, kriptona i neona). Reakcije spoja s kisikom odvijaju se uz oslobađanje velike količine topline, odnosno egzotermne su prirode.

Kada komprimovani gasoviti kiseonik dođe u kontakt sa organskim materijama, uljima, mastima, ugljenom prašinom, zapaljivom plastikom, oni se mogu spontano zapaliti kao rezultat oslobađanja toplote pri brzom kompresiji kiseonika, trenja i udara čvrstih čestica o metal, kao i kao elektrostatičko pražnjenje. Stoga, kada koristite kisik, morate paziti da ne dođe u kontakt sa zapaljivim ili zapaljivim tvarima.

Sva oprema za kiseonik, vodovi za kiseonik i cilindri moraju biti temeljno odmašćeni. sposobne da formiraju eksplozivne mešavine sa zapaljivim gasovima ili tečnim zapaljivim parama u širokom opsegu, što takođe može dovesti do eksplozije u prisustvu otvorenog plamena ili čak varnice.

Napomenute karakteristike kiseonika treba uvek imati na umu kada se koristi u procesima gasne plamene obrade.

Atmosferski vazduh je uglavnom mehanička mešavina tri gasa sa sledećim zapreminskim sadržajem: azot - 78,08%, kiseonik - 20,95%, argon - 0,94%, ostatak je ugljen dioksid, azot oksid itd. Kiseonik se dobija odvajanjem vazduha na kiseonik i metodom dubokog hlađenja (ukapljivanje), uz izdvajanje argona, čija se upotreba kontinuirano povećava. Azot se koristi kao zaštitni gas pri zavarivanju bakra.

Kiseonik se može dobiti hemijski ili elektrolizom vode. Hemijske metode neefikasno i neekonomično. At elektroliza vode Kod jednosmjerne struje, kisik se proizvodi kao nusproizvod u proizvodnji čistog vodika.

Kiseonik se proizvodi u industriji iz atmosferskog zraka dubokim hlađenjem i rektifikacijama. U instalacijama za dobijanje kiseonika i azota iz vazduha, potonji se čisti od štetnih nečistoća, komprimira u kompresoru na odgovarajući pritisak ciklusa hlađenja od 0,6-20 MPa i hladi u izmenjivačima toplote do temperature ukapljivanja, razlike u temperaturama ukapljivanja kiseonika i azota je 13°C, što je dovoljno za njihovo potpuno razdvajanje u tečnoj fazi.

Tečni čisti kiseonik akumulira se u aparatu za odvajanje vazduha, isparava i sakuplja u rezervoaru za gas, odakle se kompresorom pumpa u cilindre pod pritiskom do 20 MPa.

Tehnički kiseonik se takođe transportuje cevovodom. Tlak kisika koji se transportira kroz cjevovod mora biti dogovoren između proizvođača i potrošača. Kiseonik se na gradilište dostavlja u bocama sa kiseonikom, au tečnom obliku u posebnim posudama sa dobrom toplotnom izolacijom.

Za pretvaranje tečnog kiseonika u gas koriste se gasifikatori ili pumpe sa isparivačima tečnog kiseonika. Pri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi od 20°C, 1 dm 3 tekućeg kiseonika isparavanjem daje 860 dm 3 gasovitog kiseonika. Stoga je preporučljivo dopremiti kisik na mjesto zavarivanja u tekućem stanju, jer se na taj način težina kontejnera smanjuje za 10 puta, čime se štedi metal za izradu cilindara i smanjuju troškovi transporta i skladištenja cilindara.

Za zavarivanje i rezanje Prema -78, tehnički kiseonik se proizvodi u tri razreda:

• 1. - čistoća od najmanje 99,7%
• 2. - ne manje od 99,5%
• 3. - ne manje od 99,2% zapremine

Čistoća kiseonika je od velike važnosti za rezanje kiseonikom. Što manje nečistoća plina sadrži, veća je brzina rezanja, čistija i manja potrošnja kisika.

Plan:

Istorija otkrića

Porijeklo imena

Biti u prirodi

Potvrda

Fizička svojstva

Hemijska svojstva

Aplikacija

10. Izotopi

Kiseonik

Kiseonik- element 16. grupe (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podgrupa grupe VI), drugi period periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 8. Označen simbolom O (lat. Oxygenium) . Kiseonik je hemijski aktivan nemetal i najlakši je element iz grupe halkogena. Jednostavna supstanca kiseonik(CAS broj: 7782-44-7) u normalnim uslovima je gas bez boje, ukusa i mirisa, čija se molekula sastoji od dva atoma kiseonika (formula O 2), pa se zbog toga naziva i dioksigen.Tečni kiseonik ima svetlost plave boje, a čvrsti kristali su svijetloplave boje.

Postoje i drugi alotropni oblici kiseonika, na primer, ozon (CAS broj: 10028-15-6) - u normalnim uslovima, plavi gas specifičnog mirisa, čiji se molekul sastoji od tri atoma kiseonika (formula O 3).

Istorija otkrića

Službeno se vjeruje da je kisik otkrio engleski hemičar Joseph Priestley 1. avgusta 1774. razlaganjem živinog oksida u hermetički zatvorenoj posudi (Priestley je usmjerio sunčevu svjetlost na ovo jedinjenje koristeći moćno sočivo).

Međutim, Priestley u početku nije shvatio da je otkrio novu jednostavnu supstancu; vjerovao je da je izolirao jedan od sastavnih dijelova zraka (i nazvao je ovaj plin "deflogisticirani zrak"). Priestley je svoje otkriće prijavio izvanrednom francuskom hemičaru Antoineu Lavoisieru. A. Lavoisier je 1775. ustanovio da je kiseonik sastavni deo vazduha, kiselina i da se nalazi u mnogim supstancama.

Nekoliko godina ranije (1771.), kiseonik je nabavio švedski hemičar Karl Scheele. Kalcinirao je salitru sumpornom kiselinom, a zatim razgradio nastali dušikov oksid. Scheele je ovaj plin nazvao "vatrenim zrakom" i opisao svoje otkriće u knjizi objavljenoj 1777. (upravo zato što je knjiga objavljena kasnije nego što je Priestley najavio svoje otkriće, ovaj drugi se smatra otkrićem kisika). Šele je takođe prijavio svoje iskustvo Lavoisieru.

Važan korak koji je pridonio otkriću kisika bio je rad francuskog hemičara Pierrea Bayena, koji je objavio radove o oksidaciji žive i kasnijoj razgradnji njenog oksida.

Konačno, A. Lavoisier je konačno shvatio prirodu nastalog plina, koristeći informacije Priestleya i Scheelea. Njegov rad je bio od ogromnog značaja jer je zahvaljujući njemu srušena teorija flogistona, koja je u to vrijeme bila dominantna i kočila razvoj hemije. Lavoisier je provodio eksperimente sa sagorijevanjem raznih tvari i opovrgao teoriju flogistona, objavljujući rezultate o težini spaljenih elemenata. Težina pepela je premašila prvobitnu težinu elementa, što je Lavoisieru dalo pravo da tvrdi da se tokom sagorevanja dešava hemijska reakcija (oksidacija) supstance, pa se stoga masa izvorne supstance povećava, što pobija teoriju flogistona. .

Dakle, zasluge za otkriće kiseonika zapravo dijele Priestley, Scheele i Lavoisier.

Porijeklo imena

Reč kiseonik (početkom 19. veka nazivana i „kiselinski rastvor“) donekle duguje svoju pojavu u ruskom jeziku M. V. Lomonosovu, koji je uveo reč „kiselina“, zajedno sa drugim neologizmima; Dakle, riječ "kiseonik", zauzvrat, bila je trag izraza "kiseonik" (francuski oxygène), koji je predložio A. Lavoisier (od starogrčkog ὀξύς - "kiseo" i γεννάω - "rađanje"), što je prevedeno kao “generirajuća kiselina”, što je povezano s njegovim izvornim značenjem – “kiselina”, što je ranije značilo tvari zvane oksidi prema modernoj međunarodnoj nomenklaturi.

Biti u prirodi

Kiseonik je najčešći element na Zemlji; njegov udio (u raznim jedinjenjima, uglavnom silikatima) čini oko 47,4% mase čvrste zemljine kore. Morske i slatke vode sadrže ogromnu količinu vezanog kiseonika - 88,8% (masenih), u atmosferi je sadržaj slobodnog kiseonika 20,95% po zapremini i 23,12% po masi. Više od 1.500 jedinjenja u zemljinoj kori sadrži kiseonik.

Kiseonik je dio mnogih organskih tvari i prisutan je u svim živim stanicama. Što se tiče broja atoma u živim ćelijama, on je oko 25%, a po masenom udjelu - oko 65%.

Potvrda

Trenutno se u industriji kiseonik dobija iz vazduha. Glavna industrijska metoda za proizvodnju kisika je kriogena rektifikacija. Postrojenja za kisik koji rade na bazi membranske tehnologije također su dobro poznata i uspješno se koriste u industriji.

Laboratorije koriste industrijski proizveden kisik, koji se isporučuje u čeličnim bocama pod pritiskom od oko 15 MPa.

Male količine kiseonika mogu se dobiti zagrevanjem kalijum permanganata KMnO 4:

Također se koristi reakcija katalitičke razgradnje vodikovog peroksida H2O2 u prisustvu mangan(IV) oksida:

Kiseonik se može dobiti katalitičkom razgradnjom kalijum hlorata (Bertholletova so) KClO 3:

Laboratorijske metode za proizvodnju kiseonika uključuju metodu elektrolize vodenih rastvora alkalija, kao i razgradnju živinog(II) oksida (pri t = 100 °C):

U podmornicama se obično dobiva reakcijom natrijevog peroksida i ugljičnog dioksida koji izdiše ljudi:

Fizička svojstva

U svjetskim okeanima, sadržaj rastvorenog O2 veći je u hladnoj, a manji u toploj vodi.

U normalnim uslovima kiseonik je gas bez boje, ukusa i mirisa.

1 litar ima masu od 1,429 g. Nešto je teži od zraka. Slabo rastvorljiv u vodi (4,9 ml/100 g na 0 °C, 2,09 ml/100 g na 50 °C) i alkoholu (2,78 ml/100 g na 25 °C). Dobro se otapa u rastopljenom srebru (22 zapremine O 2 u 1 zapremini Ag na 961 °C). Međuatomska udaljenost - 0,12074 nm. Paramagnetski je.

Kada se gasoviti kiseonik zagreva, dolazi do njegove reverzibilne disocijacije na atome: na 2000 °C - 0,03%, na 2600 °C - 1%, 4000 °C - 59%, 6000 °C - 99,5%.

Tečni kiseonik (tačka ključanja -182,98 °C) je blijedoplava tekućina.

O2 fazni dijagram

Čvrsti kiseonik (tačka topljenja -218,35°C) - plavi kristali. Postoji 6 poznatih kristalnih faza, od kojih tri postoje pri pritisku od 1 atm:

α-O 2 - postoji na temperaturama ispod 23,65 K; svetlo plavi kristali pripadaju monoklinskom sistemu, parametri ćelije a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°.

β-O 2 - postoji u temperaturnom opsegu od 23,65 do 43,65 K; blijedoplavi kristali (sa povećanjem pritiska boja postaje ružičasta) imaju romboedarsku rešetku, parametri ćelije a=4,21 Å, α=46,25°.

γ-O 2 - postoji na temperaturama od 43,65 do 54,21 K; blijedoplavi kristali imaju kubičnu simetriju, parametar rešetke a=6,83 Å.

Pri visokim pritiscima nastaju još tri faze:

δ-O 2 temperaturni opseg 20-240 K i pritisak 6-8 GPa, narandžasti kristali;

ε-O 4 pritisak od 10 do 96 GPa, boja kristala od tamno crvene do crne, monoklinski sistem;

ζ-O n pritisak veći od 96 GPa, metalno stanje sa karakterističnim metalnim sjajem, na niskim temperaturama prelazi u supravodljivo stanje.

Hemijska svojstva

Snažan oksidant, stupa u interakciju sa gotovo svim elementima, stvarajući okside. Oksidacijsko stanje −2. U pravilu, reakcija oksidacije teče oslobađanjem topline i ubrzava se s povećanjem temperature (vidi Sagorijevanje). Primjer reakcija koje se odvijaju na sobnoj temperaturi:

Oksidira spojeve koji sadrže elemente s manje od maksimalnog oksidacijskog stanja:

Oksidira većinu organskih jedinjenja:

Pod određenim uslovima moguće je izvršiti blagu oksidaciju organskog jedinjenja:

Kiseonik reaguje direktno (u normalnim uslovima, uz zagrevanje i/ili u prisustvu katalizatora) sa svim jednostavnim supstancama osim Au i inertnih gasova (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); reakcije sa halogenima se javljaju pod uticajem električnog pražnjenja ili ultraljubičastog zračenja. Oksidi zlata i teški inertni gasovi (Xe, Rn) su dobijeni indirektno. U svim dvoelementnim jedinjenjima kiseonika sa drugim elementima, kiseonik ima ulogu oksidacionog sredstva, osim jedinjenja sa fluorom

Kiseonik formira perokside sa oksidacionim stanjem atoma kiseonika formalno jednakim -1.

Na primjer, peroksidi nastaju sagorijevanjem alkalnih metala u kisiku:

Neki oksidi apsorbuju kiseonik:

Prema teoriji sagorijevanja koju su razvili A. N. Bach i K. O. Engler, oksidacija se odvija u dva stupnja sa stvaranjem srednjeg peroksidnog jedinjenja. Ovo intermedijerno jedinjenje može se izolovati, na primjer, kada se plamen gorućeg vodika ohladi ledom, zajedno s vodom nastaje vodikov peroksid:

U superoksidima, kiseonik formalno ima oksidaciono stanje od -½, odnosno jedan elektron na dva atoma kiseonika (jon O -2). Dobiva se reakcijom peroksida s kisikom pri povišenom tlaku i temperaturi:

Kalijum K, rubidijum Rb i cezij Cs reaguju sa kiseonikom i formiraju superokside:

U dioksigenil ionu O 2 +, kisik formalno ima oksidacijsko stanje +½. Dobija se reakcijom:

Kiseonički fluoridi

Kiseonik difluorid, OF 2 oksidaciono stanje kiseonika +2, dobija se propuštanjem fluora kroz rastvor alkalije:

Kiseonik monofluorid (dioksidifluorid), O 2 F 2, je nestabilan, oksidaciono stanje kiseonika je +1. Dobije se iz mješavine fluora i kisika u svjetlećem pražnjenju na temperaturi od -196 °C:

Propuštanjem usijanog pražnjenja kroz mješavinu fluora i kisika na određenom tlaku i temperaturi, dobivaju se mješavine viših fluorida kisika O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 i O 6 F 2.

Kvantnomehanički proračuni predviđaju stabilno postojanje jona trifluorohidroksonijuma OF 3+. Ako ovaj ion zaista postoji, tada će oksidacijsko stanje kisika u njemu biti jednako +4.

Kiseonik podržava procese disanja, sagorevanja i propadanja.

U slobodnom obliku, element postoji u dvije alotropske modifikacije: O 2 i O 3 (ozon). Kako su utvrdili Pierre Curie i Marie Skłodowska-Curie 1899. godine, pod uticajem jonizujućeg zračenja O 2 prelazi u O 3 .

Aplikacija

Široka industrijska upotreba kiseonika počela je sredinom 20. veka, nakon pronalaska turboekspandera - uređaja za ukapljivanje i odvajanje tečnog vazduha.

INmetalurgija

Konverterski način proizvodnje čelika ili mat obrade uključuje upotrebu kisika. U mnogim metalurškim jedinicama, za efikasnije sagorevanje goriva, umesto vazduha u gorionicima koristi se mešavina kiseonika i vazduha.

Zavarivanje i rezanje metala

Kiseonik u plavim bocama se široko koristi za plamensko rezanje i zavarivanje metala.

Raketno gorivo

Tečni kiseonik, vodikov peroksid, azotna kiselina i druga jedinjenja bogata kiseonikom koriste se kao oksidanti za raketno gorivo. Mešavina tečnog kiseonika i tečnog ozona je jedan od najjačih oksidatora raketnog goriva (specifični impuls mešavine vodonik-ozon je veći od specifičnog impulsa za parove vodonik-fluor i vodonik-fluorid).

INlijek

Medicinski kisik se skladišti u metalnim plinskim bocama visokog pritiska (za komprimirane ili ukapljene plinove) plave boje različitog kapaciteta od 1,2 do 10,0 litara pod pritiskom do 15 MPa (150 atm) i koristi se za obogaćivanje mješavine respiratornih plinova u opremi za anesteziju. , kod poremećaja disanja, za ublažavanje napada bronhijalne astme, za uklanjanje hipoksije bilo kojeg porijekla, za dekompresijsku bolest, za liječenje patologija gastrointestinalnog trakta u obliku koktela s kisikom. Za individualnu upotrebu, specijalne gumirane posude - kisikovi jastuci - pune se iz boca medicinskim kisikom. Inhalatori kiseonika različitih modela i modifikacija koriste se za istovremeno snabdevanje kiseonikom ili mešavinom kiseonika i vazduha jednoj ili dve žrtve na terenu ili u bolničkom okruženju. Prednost inhalatora kiseonika je prisustvo kondenzatora-ovlaživača gasne mešavine, koji koristi vlagu izdahnutog vazduha. Za izračunavanje preostale količine kisika u cilindru u litrama, tlak u cilindru u atmosferama (prema mjeraču tlaka reduktora) obično se množi sa kapacitetom cilindra u litrama. Na primjer, u cilindru kapaciteta 2 litre, manometar pokazuje pritisak kisika od 100 atm. Zapremina kiseonika u ovom slučaju je 100 × 2 = 200 litara.

INPrehrambena industrija

U prehrambenoj industriji kiseonik je registrovan kao aditiv za hranu E948, kao pogonsko gorivo i gas za pakovanje.

INhemijska industrija

U kemijskoj industriji kisik se koristi kao oksidant u brojnim sintezama, na primjer, oksidacija ugljikovodika u spojeve koji sadrže kisik (alkoholi, aldehidi, kiseline), amonijaka u dušikove okside u proizvodnji dušične kiseline. Zbog visokih temperatura koje se razvijaju tokom oksidacije, potonje se često provode u načinu sagorijevanja.

INpoljoprivreda

U uzgoju u staklenicima, za pravljenje kisikovih koktela, za debljanje životinja, za obogaćivanje vodenog okoliša kisikom u uzgoju ribe.

Biološka uloga kiseonika

Hitno snabdevanje kiseonikom u skloništu za bombe

Većina živih bića (aeroba) udišu kiseonik iz vazduha. Kiseonik se široko koristi u medicini. U slučaju kardiovaskularnih bolesti, radi poboljšanja metaboličkih procesa, u želudac se ubrizgava kisikova pjena („kiseonički koktel“). Subkutano davanje kiseonika koristi se za trofične čireve, elefantijazu, gangrenu i druge teške bolesti. Umjetno obogaćivanje ozona koristi se za dezinfekciju i dezodoraciju zraka i prečišćavanje vode za piće. Radioaktivni izotop kisika 15 O koristi se za proučavanje brzine protoka krvi i plućne ventilacije.

Toksični derivati ​​kiseonika

Neki derivati ​​kisika (takozvane reaktivne kisikove vrste), kao što su singletni kisik, vodikov peroksid, superoksid, ozon i hidroksilni radikal, vrlo su toksični. Nastaju tokom procesa aktivacije ili djelomične redukcije kisika. Superoksid (superoksidni radikal), vodikov peroksid i hidroksilni radikal mogu se formirati u ćelijama i tkivima ljudi i životinja i uzrokovati oksidativni stres.

Izotopi

Kiseonik ima tri stabilna izotopa: 16 O, 17 O i 18 O, čiji je prosječni sadržaj 99,759%, 0,037% i 0,204% od ukupnog broja atoma kisika na Zemlji. Oštra prevlast najlakšeg od njih, 16 O, u mješavini izotopa nastaje zbog činjenice da se jezgro atoma 16 O sastoji od 8 protona i 8 neutrona (dvostruko magično jezgro s ispunjenim neutronskim i protonskim školjkama). A takva su jezgra, kao što slijedi iz teorije strukture atomskog jezgra, posebno stabilna.

Poznati su i radioaktivni izotopi kiseonika sa masenim brojevima od 12 O do 24 O. Svi radioaktivni izotopi kiseonika imaju kratko vreme poluraspada, od kojih je najdugovječniji 15 O sa poluživotom od ~120 s. Najkraće živi izotop 12 O ima poluživot od 5,8·10−22 s.

Svrha lekcije:

• doprinose formiranju znanja učenika o metodama dobijanja kiseonika u prirodi, industriji i laboratorijama, dokazima o prisustvu i načinima njegovog prikupljanja;
• promoviraju formiranje vještina za identifikaciju općih i bitnih karakteristika; sposobnost sagledavanja problema i pronalaženja načina za njegovo rješavanje; vještine primjene stečenih znanja u praksi i evaluacije rezultata izvršenih radnji;
• nastaviti razvijati pamćenje, pažnju, kreativnu aktivnost;
• nastaviti razvijati samostalnost i sposobnost rada u grupama;
• nastavi sa formiranjem tima.

Organiziranje vremena.

Uvodni dio

– Koje poglavlje učimo? (Jednostavne supstance.)

– Koje se supstance nazivaju jednostavnim? (Tvari čije se molekule sastoje od atoma istog tipa.)

– Na koje se grupe dijele jednostavne tvari? (Za metale i nemetale.)

Učenje novog gradiva.

Nastavljamo da se upoznajemo sa jednostavnim supstancama. Danas ćemo naučiti više o supstanci za koju je Berzelius rekao da se vrti zemaljska hemija. O čemu se radi, saznat ćete ispunjavanjem sljedećeg zadatka. Umjesto ... ubacite riječ koja odgovara elementu supstance i upišite riječ u svoju bilježnicu. (Dodatak 2.)

1. ... je najčešći element zemljine kore.

2. Molekul jednostavne supstance ozona formira element ...

3. Vazduh sadrži 21%...

4. Oksidi su složene supstance koje se sastoje od dva elementa od kojih je jedan...

5. Voda sadrži dva atoma vodonika i jedan atom...

-Jesi li zapisao jednu riječ?

– Ko je zapisao nekoliko reči?

-Koja je ovo reč? (Kiseonik.)

Dakle, počnimo proučavati jednostavnu supstancu kiseonik!

– Zašto proučavamo ovu temu? Zašto je kiseonik važan? (Kisik, esencijalna tvar za disanje, najčešći je element u zemljinoj kori i dio je vode.)

– U odeljku o jednostavnim supstancama nalazi se vitalni zadatak koji se odnosi na kiseonik. Čitati.

Životni zadatak.

Za putovanje kroz pećinu potrebna vam je zaliha kisika. Kako ga možete dobiti dok putujete?

– Na osnovu vašeg životnog zadatka, recite mi šta biste danas trebali učiti? (Kako dobijate kiseonik?)

Tema lekcije: "Dobivanje kiseonika."

Dok proučavam ovu temu:

• naučićeš

koje se tvari i kemijske reakcije koriste za proizvodnju kisika;

naučiti

zapisati odgovarajuće jednačine reakcija;

naučiti

primaju kiseonik i dokazuju njegovo prisustvo.

Za rješavanje životnog zadatka koji je pred nama, radimo u grupama.

Odeljenje je podeljeno u pet grupa od po 4 osobe. Svaka grupa ima svoj zadatak. (Aneks 1.)

– Pažljivo proučite informacije, odgovorite na pitanja, zapišite jednačine reakcija.

Rad u grupama.

Zatim predstavljanje obavljenog zadatka. Jedan predstavnik iz grupe usmeno odgovara na pitanja, a drugi zapisuje jednačine reakcija na tabli.

– Budite oprezni kada slušate jedni druge. Kako vaše prezentacije budu napredovale, napravićemo šemu za dobijanje kiseonika.

Koristeći kiseonik iz vazduha za disanje, smanjujemo njegovu količinu. Ali sadržaj u zraku ostaje konstantan - 21%. Kako se održava konstantan sadržaj kiseonika koji nam je potreban? Kako se kiseonik proizvodi u prirodi?

Govor grupe 1 o dobijanju kiseonika u prirodi.

Jednačina reakcije

Opšti zaključak: kiseonik u prirodi se dobija procesom fotosinteze u biljkama na svetlosti.

Dio šeme je u izradi

– Da li je ova metoda prikladna za rješavanje životnog problema? (Ne, fotosinteza zahtijeva svjetlost.)

Kiseonik je neophodan ne samo u prirodi. U industriji se koristi za dobijanje metala i drugih potrebnih supstanci. Za to je potreban kisik u velikim količinama. Metode proizvodnje koje se koriste u ovom slučaju nazivaju se industrijskim.

Govor grupe 2 o proizvodnji kiseonika u industriji.

Jednačina reakcije

Opšti zaključak: kiseonik se u industriji dobija iz vazduha i vode.

– Zašto koriste vazduh i vodu za proizvodnju velikih količina kiseonika? (najčešće tvari u prirodi koje sadrže kisik)

Sljedeći dio šeme “Proizvodnja kisika” je u izradi

– Da li je ova metoda prikladna za rješavanje životnog problema? (ne, skupa oprema, takvi procesi oduzimaju dosta vremena)

U Engleskoj, na jednom od trgova u Leedsu nalazi se spomenik naučniku. U desnoj ruci drži sočivo za prikupljanje snopa sunčeve svjetlosti, au lijevoj drži lončić sa živinim oksidom. Mladić je fokusiran i pažljiv, čeka rezultate iskustva. Ovo je Joseph Priestley, Englez. naučnik uhvaćen u trenutku dobijanja kiseonika u svojoj laboratoriji.

Razmatramo laboratorijske metode za proizvodnju kisika.

Govor grupe 3 o nekim metodama proizvodnje kisika u laboratoriju.

Jednačine reakcije

Zaključak: ove metode nisu pogodne za rješavanje životnog problema, jer... jedinjenja žive su otrovna, a kalijum nitrat možda neće biti dostupan u uslovima kampa.

– Ove laboratorijske metode ne ograničavaju proizvodnju kisika. Postoji nekoliko drugih načina za proizvodnju kisika u laboratoriju.

Govor grupe 4 o najčešćim metodama proizvodnje kisika u laboratoriju.

Jednačine reakcije

MnO 2 je katalizator koji ubrzava hemijsku reakciju, ali se ne troši.

Sve hemijske reakcije raspadanja.

Opći zaključak: u laboratoriju kisik nastaje reakcijama razgradnje tvari koje sadrže kisik kada se zagrijavaju ili izlažu katalizatoru.

Ostatak dijagrama je sastavljen.

Učenici nagađaju.

Na primjer, za dobivanje kisika u uvjetima kampiranja možete koristiti reakciju razgradnje kalijevog permanganata, koji je uvijek u vašoj kutiji prve pomoći. Možete koristiti i razgradnju vodikovog peroksida; za ovu reakciju kao katalizator možete koristiti krv i pljuvačku, koje sadrže prirodne katalizatore.

– Nakon što ste dobili kiseonik, potrebno ga je i prikupiti na određeni način i dokazati njegovo prisustvo.

Prezentacija grupe 5 o metodama prikupljanja kiseonika i dokazivanja njegovog prisustva.

Opšti zaključak: kiseonik se sakuplja istiskivanjem vazduha i vode; prisustvo kiseonika se dokazuje pomoću tinjajuće krhotine.

Laboratorijski rad „Proizvodnja kiseonika razgradnjom kalijum permanganata i dokazivanje njegovog prisustva“ uraditi u parovima.

Prije rada ponovite sigurnosna pravila pri radu sa alkoholnom lampom i pri grijanju.

Zaključak.

– Da li ste postigli ciljeve lekcije?

– Kako dobijate kiseonik?

Zaključak lekcije: kiseonik se može dobiti u prirodi, industriji i laboratoriju. Za dobivanje kisika koriste se reakcije razgradnje tvari koje sadrže kisik. Reakcije se javljaju pri zagrijavanju ili u prisustvu katalizatora.

Zadaća.

Odaberite zadatak koji vam se najviše sviđa.

Zadatak br. 1.

Recite svom prijatelju koji je bio odsutan sa lekcije „Dobijanje kiseonika“ koristeći znanje o stilovima govora koje ste naučili na časovima ruskog.

Zadatak br. 2.

Pripremite govor za školsku konferenciju - Lomonosovljeva čitanja na temu „Istorija otkrića kiseonika“, koristeći znanja o stilovima govora stečena na časovima ruskog jezika.

Danas sam saznao...
Bilo je teško…
Sada mogu …
shvatio sam da...
uspeo sam..
Bilo je zanimljivo…
Bio sam iznenađen...
htela sam…

U lekciji 17" Dobijanje kiseonika"sa kursa" Hemija za lutke» saznati kako se kisik proizvodi u laboratoriji; Naučićemo šta je katalizator i kako biljke utiču na proizvodnju kiseonika na našoj planeti.

Najvažnija tvar u zraku za ljude i druge žive organizme je kisik. U industriji se koriste velike količine kiseonika, pa je važno znati kako ga možete dobiti.

U kemijskom laboratoriju kisik se može dobiti zagrijavanjem određenih složenih tvari koje sadrže atome kisika. Ove supstance uključuju supstancu KMnO 4, koja je dostupna u vašoj kućnoj apoteci pod nazivom „kalijev permanganat“.

Poznati su vam najjednostavniji uređaji za proizvodnju plinova. Ako stavite malo KMnO 4 praha u jedan od ovih uređaja i zagrijete ga, oslobodit će se kisik (Sl. 76):

Kiseonik se takođe može dobiti razgradnjom vodonik peroksida H 2 O 2 . Da biste to učinili, dodajte vrlo malu količinu posebne tvari u epruvetu s H 2 O 2 - katalizator- i zatvorite epruvetu čepom sa cevi za odvod gasa (Sl. 77).

Za ovu reakciju, katalizator je supstanca čija je formula MnO 2. U tom slučaju dolazi do sljedeće hemijske reakcije:

Imajte na umu da ne postoji formula katalizatora ni na lijevoj ni desnoj strani jednadžbe. Njegova formula se obično piše u jednadžbi reakcije iznad znaka jednakosti. Zašto se dodaje katalizator? Proces razgradnje H 2 O 2 u sobnim uslovima teče veoma sporo. Zbog toga je potrebno dosta vremena da se dobije primetna količina kiseonika. Međutim, ova reakcija se može dramatično ubrzati dodavanjem katalizatora.

Katalizator je supstanca koja ubrzava hemijsku reakciju, ali se u njoj ne troši.

Upravo zato što se katalizator ne troši u reakciji, ne upisujemo njegovu formulu ni u jedan dio jednadžbe reakcije.

Drugi način dobivanja kisika je razlaganje vode pod utjecajem jednosmjerne električne struje. Ovaj proces se zove elektroliza vode. Kiseonik se može dobiti u uređaju koji je šematski prikazan na slici 78.

U tom slučaju dolazi do sljedeće hemijske reakcije:

Kiseonik u prirodi

Ogromna količina plina kisika sadržana je u atmosferi i otopljena u vodama mora i oceana. Kiseonik je neophodan svim živim organizmima za disanje. Bez kiseonika, bilo bi nemoguće dobiti energiju sagorevanjem raznih vrsta goriva. Godišnje se za ove potrebe potroši otprilike 2% atmosferskog kisika.

Odakle dolazi kisik na Zemlji i zašto njegova količina ostaje približno konstantna, uprkos takvoj potrošnji? Jedini izvor kiseonika na našoj planeti su zelene biljke koje ga proizvode pod uticajem sunčeve svetlosti kroz proces fotosinteze. Ovo je vrlo složen proces koji uključuje više faza. Kao rezultat fotosinteze u zelenim dijelovima biljaka, ugljični dioksid i voda se pretvaraju u glukozu C 6 H 12 O 6 i kisik. Ukupno
Jednačina reakcija koje se javljaju u procesu fotosinteze može se predstaviti na sljedeći način:

Utvrđeno je da otprilike jedna desetina (11%) kisika koji proizvode zelene biljke dolazi iz kopnenih biljaka, a preostalih devet desetina (89%) iz vodenih biljaka.

Dobivanje kiseonika i azota iz vazduha

Ogromne rezerve kiseonika u atmosferi omogućavaju njegovo dobijanje i upotrebu u raznim industrijama. U industrijskim uslovima iz vazduha se dobijaju kiseonik, azot i neki drugi gasovi (argon, neon).

Da bi se to postiglo, vazduh se prvo pretvara u tečnost (slika 79) hlađenjem na tako nisku temperaturu na kojoj se sve njegove komponente pretvaraju u tečno agregaciono stanje.

Zatim se ova tekućina polako zagrijava, uslijed čega na različitim temperaturama dolazi do uzastopnog ključanja (tj. prijelaza u plinovito stanje) tvari sadržanih u zraku. Sakupljanjem plinova koji ključaju na različitim temperaturama, odvojeno se dobivaju dušik, kisik i druge tvari.

Kratki zaključci lekcije:

1. U laboratorijskim uvjetima kisik se dobiva razgradnjom određenih složenih tvari koje sadrže atome kisika.
2. Katalizator je supstanca koja ubrzava hemijsku reakciju, a da se ne potroši.
3. Izvor kisika na našoj planeti su zelene biljke u kojima se odvija proces fotosinteze.
4. U industriji se kiseonik dobija iz vazduha.

Nadam se lekcija 17" Dobijanje kiseonika"bio je jasan i informativan. Ako imate bilo kakvih pitanja, napišite ih u komentarima.

Ova lekcija je posvećena proučavanju savremenih metoda proizvodnje kiseonika. Saznat ćete kojim metodama i od kojih tvari se kisik dobiva u laboratoriji i industriji.

Tema: Supstance i njihove transformacije

lekcija:Dobijanje kiseonika

Za industrijske potrebe kisik se mora dobiti u velikim količinama i na najjeftiniji mogući način. Ovu metodu proizvodnje kisika predložio je dobitnik Nobelove nagrade Pyotr Leonidovich Kapitsa. Izumio je uređaj za ukapljivanje vazduha. Kao što znate, vazduh sadrži oko 21% kiseonika po zapremini. Kiseonik se može odvojiti od tečnog vazduha destilacijom, jer Sve supstance koje sačinjavaju vazduh imaju različite tačke ključanja. Tačka ključanja kiseonika je -183°C, a azota -196°C. To znači da će prilikom destilacije ukapljenog zraka dušik prvo proključati i ispariti, a zatim kisik.

U laboratoriji kisik nije potreban u tako velikim količinama kao u industriji. Obično se isporučuje u plavim čeličnim cilindrima u kojima je pod pritiskom. U nekim slučajevima i dalje je potrebno kemijski dobiti kisik. U tu svrhu koriste se reakcije razgradnje.

EKSPERIMENT 1. Sipajte rastvor vodonik peroksida u Petrijevu posudu. Na sobnoj temperaturi, vodikov peroksid se sporo razgrađuje (ne vidimo znakove reakcije), ali ovaj proces se može ubrzati dodavanjem nekoliko zrna mangan(IV) oksida u otopinu. Oko zrna crnog oksida odmah počinju da se pojavljuju mjehurići plina. Ovo je kiseonik. Bez obzira koliko dugo traje reakcija, zrnca mangan(IV) oksida se ne otapaju u rastvoru. Odnosno, mangan(IV) oksid učestvuje u reakciji, ubrzava je, ali se u njoj ne troši.

Supstance koje ubrzavaju reakciju, ali se ne troše u reakciji nazivaju se katalizatori.

Reakcije ubrzane katalizatorima nazivaju se katalitički.

Ubrzanje reakcije katalizatorom se naziva kataliza.

Dakle, mangan (IV) oksid služi kao katalizator u reakciji razgradnje vodikovog peroksida. U jednadžbi reakcije, formula katalizatora je napisana iznad znaka jednakosti. Zapišimo jednačinu reakcije. Kada se vodikov peroksid raspada, oslobađa se kisik i nastaje voda. Oslobađanje kisika iz otopine prikazano je strelicom usmjerenom prema gore:

2. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa ().

3. Elektronska verzija časopisa “Hemija i život” ().

Zadaća

With. 66-67 br. 2 – 5 iz Radne sveske iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i dr. „Hemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.