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).

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;

Л1₂О_д — 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.

Контрольні запитання

1. Опишіть фізичні властивості кисню.

2. Опишіть поширеність кисню й озону на Землі.

3. Чи є хімічною реакцією перетворення рідкого кисню на газуватий? А на твердий? Відповідь поясніть.

4. Яка поширеність Оксигену в різних оболонках Землі?

5. Які сполуки Оксигену є у складі земної кори?

6. Наведіть приклади найпоширеніших і найважливіших сполук Оксигену, що трапляються в природі.

7. Які речовини називають оксидами?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Обчисліть відносні молекулярні маси кисню й озону.

2. Обчисліть, у скільки разів кисень важчий за повітря.

3. Навіщо працівники рибних господарств роблять узимку ополонки на льоду річок і озер?

4. Як ви вважаєте, чи можна виділити чистий кисень з повітря дією магніту, якщо інші гази повітря магнітом не притягуються?

5. Уявіть, що перед вами дві однакові закриті колби, наповнені за однакових умов повітрям і киснем. Як можна визначити, у якій із колб міститься кисень? Чи можна це виявити, не відкриваючи колби?

6. З підвищенням температури розчинність газів у воді зменшується. Чи можна заливати в акваріум для риб прокип'ячену охолоджену воду?

7. Використовуючи наведені в параграфі дані, обчисліть: а) масу кисню об'ємом 10 л; б) об'єм кисню масою 10 г.

8. Обчисліть, у скільки разів атом Оксигену важчий за атом: а) Гідрогену; б) Карбону; в) сульфуру.

9. складіть формули оксидів: магній оксид, ферум(ІІ) оксид, фосфорі) оксид, плюмбум(^) оксид, купрум(І) оксид, хром(ІІІ) оксид.

10. Визначте валентності елементів у наведених оксидах, назвіть ці оксиди: K₂O, CaO, P₂O₃, NO₂, I₂O₅, SO₃, Cl₂O₇.

11. Оксиген міститься у мінералах: гематиті Fe₂O₃, кварці SiO₂, піролюзиті MnO₂. У якому з них масова частка Оксигену найбільша?

12*. Відомо, що максимальний уміст кисню спостерігається в нижніх шарах атмосфери. У міру віддалення від поверхні Землі його вміст зменшується, а у верхніх шарах атмосфери кисню майже немає. Чим це можна пояснити?

Лінгвістична задача

Оксос у перекладі з грецької мови означає «кислий», гідро — «вода», а генеа — «походження». Що означають назви хімічних елементів Оксиген і Гідроген?

Це матеріал з підручника Хімія 7 клас Григорович