Кислород в природе


История открытия кислорода, как и азота, связана с продолжавшимся несколько веков изучением атмосферного воздуха. О том, что воздух по своей природе не однороден, а включает части, одна из которых поддерживает горение и дыхание, а другая — нет, знали еще в 8 веке китайский алхимик Мао Хоа, а позднее в Европе — Леонардо да Винчи. В 1665 английский естествоиспытатель Р. Гук писал, что воздух состоит из газа, содержащегося в селитре, а также из неактивного газа, составляющего большую часть воздуха. О том, что воздух содержит элемент, поддерживающий жизнь, в 18 веке было известно многим химикам. Шведский аптекарь и химик Карл Шееле начал изучать состав воздуха в 1768. В течение трех лет он разлагал нагреванием селитры (KNO3, NaNO3) и другие вещества и получал «огненный воздух», поддерживающий дыхание и горение. Но результаты своих опытов Шееле обнародовал только в 1777 году в книге «Химический трактат о воздухе и огне». В 1774 английский священник и натуралист Дж. Пристли нагреванием «жженой ртути» (оксида ртути HgO) получил газ, поддерживающий горение.


дучи в Париже, Пристли, не знавший, что полученный им газ входит в состав воздуха, сообщил о своем открытии А. Лавуазье и другим ученым. К этому времени был открыт и азот. В 1775 Лавуазье пришел к выводу, что обычный воздух состоит из двух газов — газа, необходимого для дыхания и поддерживающего горение, и газа «противоположного характера» — азота. Лавуазье назвал поддерживающий горение газ oxygene — «образующий кислоты» (от греч. oxys — кислый и gennao — рождаю; отсюда и русское название «кислород»), так как он тогда считал, что все кислоты содержат кислород. Давно уже известно, что кислоты бывают как кислородсодержащими, так и бескислородными, но название, данное элементу Лавуазье, осталось неизменным. На протяжении почти полутора веков 1/16 часть массы атома кислорода служила единицей сравнения масс различных атомов между собой и использовалась при численной характеристике масс атомов различных элементов (так называемая кислородная шкала атомных масс).

Источник: megabook.ru

История открытия кислорода

Люди далеко не сразу постигли природу кислорода, хотя первые догадки о том, что в основе воздуха лежит некий химический элемент, появились еще в VIII веке. Однако в то далекое время не было ни подходящих технических инструментов для его изучения, ни возможности доказать существования кислорода, как газа, отвечающего в том числе за процессы горения.

Открытие кислорода состоялось лишь спустя тысячелетие, в ХVIII веке, благодаря совместной работе нескольких ученых.


  • В 1771 шведский химик Карл Шееле опытным путем исследовал состав воздуха, и определил, что воздух состоит из двух основных газов: одним из этих газов был азот, а вторым, собственно кислород, правда на то время само название «кислород» еще не появилось в науке.
  • В 1775 году французский ученый А. Лувазье дал название открытому Шееле газу – кислород, он же оксиген в латыни, само слово «оксиген» означает «рождающий кислоты».
  • За год до официальных «именин кислорода», в 1774 году английский химик Пристли путем разложение ртутного оксида впервые получает чистый кислород. Его опыты подкрепляют открытие Шееле. К слову сам Шееле также пытался получить кислород в чистом виде путем нагревания селитры, но у него не получилось.
  • Более чем через столетия в 1898 году английский физик Джозеф Томпсон впервые заставил общественность задуматься, о том, что запасы кислорода могут закончиться вследствие интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу.
  • В этом же году русский биолог Климент Тимирязев, исследователь фотосинтеза, открывает свойство растений выделять кислород.

Хотя растения и выделяют кислород в атмосферу, но проблема поставленная Томпсоном о возможной нехватки кислорода в будущем, остается актуальной и в наше время, особенно в связи с интенсивной вырубкой лесов (поставщиков кислорода), загрязнением окружающей среды, сжиганием отходов и прочая. Больше об этом мы писали в прошлой статье об экологических проблемах современности.

Значение кислорода в природе


Именно наличие кислорода, в сочетании с водой привело к тому, что на нашей планете стало возможным возникновение жизни. Как мы заметили выше, основными поставщиками этого уникального газа являются различные растения, в том числе наибольшее количество выделяемого кислорода приходится на подводные водоросли. Выделяют кислород и некоторые виды бактерий. Кислород в верхних слоях атмосферы образует озоновый шар, который защищает всех жителей Земли от вредного ультрафиолетового солнечного излучения.

Строение молекулы кислорода

Молекула кислорода состоит из двух атомов, химическая формула имеет вид О2. Как образуется молекула кислорода? Механизм ее образования ковалентный неполярный, другими словами за счет обобществления электроном каждого атома. Связь между молекулами кислорода также ковалентная и неполярная, при этом она двойная, ведь у каждого из атомов кислорода есть по два неспаренных электрона на внешнем уровне.

молекула кислорода

Так выглядит молекула кислорода, благодаря своим характеристикам она весьма устойчива. Для многих химических реакций с ее участием нужны специальные условия: нагревание, повышенное давление, применение катализаторов.

Физические свойства кислорода


  • Прежде всего, кислород является газом, из которого состоит 21% воздуха.
  • Кислород не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха.
  • Может растворяться в органических веществах, поглощаться углем и порошками металлов.
  • Температура кипения кислорода составляет -183 С.
  • Плотность кислорода равна 0,0014 г/см3

Химические свойства кислорода

Главным химическим свойством кислорода является, конечно же, его поддержка горения. То есть в вакууме, где нет кислорода, огонь не возможен. Если же в чистый кислород опустить тлеющую лучину, то она загорится с новой силой. Горение разных веществ это окислительно-восстановительный химический процесс, в котором роль окислителя принадлежит кислороду. Окислители же это вещества, «отбирающие» электроны у веществ восстановителей. Отличные окислительные свойства кислорода обусловлены его внешней электронной оболочкой.

Валентная оболочка у кислорода расположена близко к ядру и как следствие ядро притягивает к себе электроны. Также кислород занимает второе место после фтора по шкале электроотрицательности Полинга, по этой причине вступая в химические реакции со всеми другими элементами (за исключением фтора) кислорода выступает отрицательным окислителем. И лишь вступая в реакции со фтором кислород имеет положительное окислительное воздействие.

А так как кислород второй окислитель по силе среди всех химических элементов таблицы Менделеева, то это определяет и его химические свойства.


Получение кислорода

Для получения кислорода в лабораторных условиях применяют метод термической обработки либо пероксидов либо солей кислосодержащих кислот. Под действием высокой температуры они разлагаются с выделением чистого кислорода. Также кислород можно получить с помощью перекиси водорода, даже 3% раствор перекиси под действие катализатор мгновенно разлагается, выделяя кислород.

2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ – вот так выглядит химическая реакция получения кислорода.

Также в промышленности в качестве еще одного способа получения кислорода применяют электролиз воды, во время которого молекулы воды раскладываются, и опять таки выделяется чистый кислород.

Использование кислорода в промышленности

В промышленности кислород активно применяется в таких сферах как:

  • Металлургия (при сварке и вырезке металлов).
  • Медицина.
  • Сельское хозяйство.
  • Как ракетное топливо.
  • Для очищения и обеззараживания воды.
  • Синтеза некоторых химических соединений, включая взрывчатые вещества.

Источник: www.poznavayka.org

Среди атмосферы, литосферы, земных органических веществ и гидросферы протекает взаимообмен всевозможными химическими веществами. Взаимообмен происходит беспрестанно, перетекая из стадии в стадию. На протяжении всей истории существования нашей планеты, такое взаимодействие длится безостановочно и насчитывает уже 4,5 миллиарда лет.

Лучше всего понятия круговорота можно понять, обратившись к такой науке как геохимия. Эта наука такое взаимодействие объясняет четырьмя важнейшими правилами, которые проверенны и подтверждены не единожды проведенными опытами:

  • беспрерывное распределение в земных оболочках всех химических элементов;
  • беспрерывное перемещение во времени всех элементов;
  • многообразное существование типов и форм;
  • доминирование компонентов в рассредоточенном состоянии, над компонентами в объединенном состоянии.

Такие циклы тесно связаны с природой и деятельностью людей. Органические элементы взаимодействуют с неорганическими и образуют беспрерывный биохимический цикл называемый круговоротом.


До 1 августа 1774 года человечество не подозревало о существовании кислорода. Его открытием мы обязаны ученому Джозефу Пристли, который открыл его путем разложения оксида ртути в герметически закрытом сосуде, просто концентрируя солнечные лучи через огромную линзу на ртути.

Свое вложение в мировую науку этот ученный так и не осознал до конца и считал, что открыл не новое простое вещество, а всего лишь составляющую воздуха, которую гордо именовал — дефлогистированным воздухом.

Точку в открытии кислорода поставил выдающийся французский ученный – Карл Лавуазье, взяв за основу выводы Пристли: он провел ряд опытов и доказал, что кислород – отдельное вещество. Таким образом, открытие этого газа принадлежит, сразу двоим ученым — Пристли и Лавуазье.

Кислород (oxygenium) – в переводе из греческого означает – «рождающий кислоту». Во времена Древней Греции кислотой именовали все оксиды. Этот уникальный газ — самый востребованный в природе и составляет 47% всей массы коры земли, он хранится как в земных недрах, так и в шарах атмосферы, морях, океанах, входит как составляющая более чем в полторы тысячи соединений земных недр.

Круговорот озона — это динамичное химическое взаимодействие элементов природы, живой органики, и их определяющая роль в этом действе. Биохимический цикл — процесс планетарного масштаба, он связывает атмосферные элементы с поверхностью земли и реализуется следующим образом:


  • высвобождение свободного озона в процессе фотосинтеза из флоры, он рождается в растениях зеленого цвета;
  • употребление образовавшегося кислорода, цель которого — поддержание дыхательной функции всех дышащих организмов, а также окисление органических и неорганических субстанций;
  • другие химически преобразованные элементы, приводящие к образованию таких окислительных веществ как вода и двуокись органогена, а также повторное последовательное привлечение элементов в очередной фотосинтезирующий виток.

Кроме круговорота, происходящего за счет фотосинтеза, выделение озона также происходит из воды: из поверхности водных масс, морей, рек и океанов, дождей и других осадков. Кислород в составе воды испаряется, конденсируется и высвобождается. Кислород также получается за счет выветривания такой горной породы как известняк.

Фотосинтезом общепринято называют выделение озона в процессе высвобождения органических соединений с воды и углекислого газа. Для того чтобы процесс фотосинтеза состоялся, требуются следующие составляющие: вода, свет, тепло, углекислый газ и хлоропласты – пластиды растений, в которых содержится хлорофилл.

Благодаря фотосинтезу, образуемый кислород поднимается в атмосферные шары и образует озоновый слой. Благодаря озоновому шару, защищающему поверхность планеты от ультрафиолета, родилась жизнь на суше: морские жители смогли выйти на сушу и обосноваться на поверхности земли. Без кислорода жизнь на нашей планете прекратится.


  • Кислород используют на металлургических заводах, при электрорезке и сварке, без него процесс получения хорошего металла не состоялся бы.
  • Концентрированный в баллонах кислород позволяет исследовать морские глубины и космические просторы.
  • Всего одно взрослое дерево способно обеспечить кислородом на год сразу троих людей.
  • Из-за развития промышленности и автомобилестроения, содержание этого газа в атмосфере снизилось в два раза.
  • При волнении люди употребляют в несколько раз больше кислорода, чем в умиротворенном, спокойном самочувствии.
  • Чем выше земная поверхность над уровнем моря, тем кислорода и его содержание в атмосфере ниже, из-за этого в горах трудно дышать, с непривычки у человека может возникнуть кислородное голодании, кома и даже смерть.
  • Динозавры смогли жить благодаря тому, что уровень озона в древности превышал теперешний в трижды, сейчас их кровь просто бы не насытилась должным образом кислородом.

Источник: ECOportal.info


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.