четверг, 17 апреля 2014 г.

Цікаві факти про кисень

  • Кисень повітря, від якого залежить життя людини, вперше з'явився в атмосфері Землі завдяки діяльності фотосинтезуючих бактерій.
  • Кисень — один з найбільш хімічно активних елементів. Ось чому в земній корі кисень зазвичай перебуває у зв'язному вигляді у складі інших хімічних сполук.
  • При температурі −182,926 °C кисень конденсується на блідо-блакитну рідину. При −218,4 °C він замерзає.
  • Більшість живих організмів залежить від кисню. Маючи високу хімічну активність, він здатний окислювати («забирати» електрони) у багатьох хімічних речовин. Ці реакції відбуваються з виділенням енергії необхідної для підтримання всіх життєвих процесів організму. Процес окиснення органічних речовин киснем відбувається в мітохондріях життєвих клітин і називається клітинним диханням.
  • Лавуазьє відкрив, що вода — сполука водню і кисню. До того вода вважалася простою речовиною.
  • Озон, (молекули якого містять 3 атоми оксигену) становить 0,00006% повітря. Він утворюється при дисоціації (розпаді) двоатомних молекул кисню під дієюультрафіолетових променів сонячного спектра.
  • Вчені NASA знайшли в екзосфері — верхньому шарі атмосфери — супутника Сатурна Діони кисень. Дане відкриття, за словами дослідників, підтверджує теорію про те, що в атмосфері більшості супутників газових гігантів Юпітера і Сатурна міститься кисень. Водночас, професор Лондонського університету Ендрю Коатс заявив, що на Діоні не виявлено ознак наявності води, а отже, вона непридатна для життя. Проте, зауважив учений, на інших супутниках вдалося виявити наявність льоду і води, а це означає, що там можуть бути виявлені форми життя

Біологічна роль кисню

Більшість живих істот (аероби) дихають киснем повітря. Широко використовується кисень в медицині. При серцево-судинних захворюваннях, для поліпшення обмінних процесів, у шлунок вводять кисневу піну (кисневий коктейль). Підшкірне введення кисню використовують при трофічних виразках, слоновості, гангрени та інших серйозних захворюваннях. Для знезараження та дезодорації повітря та очищення питної води застосовують штучне збагачення озоном. Радіоактивний ізотоп Оксигену15O застосовується для досліджень швидкості кровотоку, легеневої вентиляції.

Застосування кисню

Кисень повітря має надзвичайно важливе значення для процесів горіння. Спалюючи різні види палива, одержують тепло, яке використовують для задоволення найрізноманітніших потреб, в тому числі для перетворення його в механічну і електричну енергію. За участі кисню повітря згоряє паливо на теплоелектростанціях, пальне у двигунах автомобілів, випалюють металічні руди на заводах кольорової металургії.

Зварювання та різання металів

Чистий кисень з ацетиленом широко використовують для так званого автогенного зварювання стальних труб та інших залізних конструкцій і їх різання. Для цього служить спеціальний пальник, який складається з двох металічних трубок, вставлених одна в одну. У простір між трубками пропускають ацетилен і запалюють, а потім по внутрішній трубці пропускають кисень. Обидва гази, подаються з балонів під тиском. Температура у киснево-ацетиленовому полум'ї — до 2000 °C, при такій температурі плавиться більшість металів.

У медицині

Кисень — найважливіший біогенний хімічний елемент, що забезпечує дихання більшості живих організмів на Землі. Фізіологічна дія кисню різнобічна, але вирішальне значення в його лікувальному ефекті має здатність відшкодовувати дефіцит кисню в тканинах організму при гіпоксії (недостатнього постачання тканин киснем або порушення його засвоєння).
Інгаляціями (вдиханням) кисню широко користуються при різних захворюваннях, що супроводжуються гіпоксією (нестачею кисню): при захворюваннях органів дихання(пневмоніянабряк легень тощо), серцево-судинної системи (серцева недостатність, коронарна недостатність, різке падіння артеріального тиску тощо), отруєнняхчадним газомсинильною кислотою, задушливими речовинами (хлорфосген та ін.), а також при інших захворюваннях з порушенням функції дихання і окисних процесів.
У анестезіологічній практиці кисень широко застосовується в суміші з інгаляційними наркотичними анальгетиками. Чистим киснем і сумішшю його з вуглекислотою користуються при ослабленні дихання в післяопераційному періоді, при інтоксикаціях тощо.
Широко користуються киснем для так званої гіпербаричної оксигенації — застосування кисню під підвищеним тиском. Встановлено високу ефективність цього методу вхірургії, інтенсивній терапії важких захворювань, особливо в кардіологіїреаніматологіїневрології та інших областях медицини.
Застосовують також ентеральну оксигенотерапію (введення кисню в кишечник або шлунок) шляхом введення в шлунок кисневої піни, що застосовується у вигляді так званого кисневого коктейлю. Використовується для загального поліпшення обмінних процесів у комплексній терапії серцево-судинних захворювань, порушень обміну речовин та інших патологічних станів, пов'язаних з кисневою недостатністю організму.
Чистим киснем користуються для дихання також льотчики при високих польотах, водолази, на підводних човнах тощо.
Кисневі подушки застосовують при деяких захворюваннях для полегшення дихання

У металургії

Кисень широко застосовується для інтенсифікації хімічних та металургійних процесів. Чистий кисень використовують, зокрема при виробництві сульфатної і нітратної кислот, синтетичного метилового спирту CH3OH та інших хімічних продуктів.
При вдуванні в доменну піч збагаченого киснем повітря значно підвищується температура печі, прискорюється процес виплавки чавуну, збільшується продуктивністьдомни і економиться кокс. 1871 року Генрі Бессемер взяв патент на вдування у піч повітряного дуття, збагаченого киснем.
Збагачення дуття киснем дозволяє інтенсифікувати доменний процес. У повітрі міститься приблизно 21% кисню. Отримане з атмосфери дуття також міститиме 21% кисню. Однак, дуття можна збагатити, додавши до нього кисень перед вдуванням у піч. Чим більше кисню міститиме дуття, тим більше палива можна спалити у одиницю часу, тобто ве́сти доменний процес більш прискорено. 1% додаткового кисню у дутті дає збільшення виробництва приблизно на 3%.
Ідея про доцільність збагачення дуття киснем була висловлена ще у XIX столітті. Однак, широке використання збагаченого киснем повітря у доменному виробництві і уметалургії взагалі затрималося на довгий час. Це було зумовлено високою вартістю кисню, а також порушеннями у технологічному процесі, що виникали при виплавці переробних чавунів.
Після багатьох промислових дослідів була відпрацьована теорія і технологія доменної плавки з використанням збагаченого киснем дуття.

У сільському господарстві

У тепличному господарстві, для виготовлення кисневих коктейлів, для збільшення маси тварин, для збагачення киснем водного середовища в рибництві.

Ракетне паливо

У якості окисника для ракетного палива застосовується рідкий кисеньпероксид воднюазотна кислота та інші багаті киснем сполуки. Суміш рідкого кисню і рідкогоозону - один з найпотужніших окисників ракетного палива (питомий імпульс суміші водень-озон перевищує питомий імпульс для пари водень-фтор та водень-фторид кисню).

Вибухові речовини

Для виготовлення вибухових сумішей — так званих оксиліквітів використовують рідкий кисень. Це суміші деревної тирси, сухого торфу, порошку вугілля та інших горючих речовин, спресованих у спеціальних патронах і просочених перед вживанням рідким киснем. При запаленні такої суміші електричною іскрою вона вибухає з великою силою. Оксиліквіти застосовують при розробці рудних покладів підривним способом, при прокладці тунелів у горах, ритті каналів тощо.

Поширення Оксигену і кисню в природі

Оксиген — найпоширеніший на Землі елемент, вміст його становить 47% за масою (здебільшого у формі оксидів), у повітрі (тропосфері) кисню (O2) — 20,93% за об'ємом, або 23% за масою. До складу води входить 88,8 м.% Оксигену, в морській воді — 85,7 м.%. Він входить до складу більшості гірських порід, ґрунтів, а також клітин усіх рослинних і, тваринних організмів. Оксиген в цілому становить 30-85% маси тваринних і рослинних тканин. Він входить до складу білківнуклеїнових кислот,жиріввуглеводів тощо. Вільний кисень відіграє велику роль в біохімічних і фізіологічних процесах, зокрема в диханні. При недостаньому постачанні організму тварин і людини киснем розвивається гіпоксіяЗелені рослини і деякі бактерії є джерелом вільного кисню на Землі.
У Всесвіті Оксиген третій за поширеністю хімічний елемент після Гідрогену й Гелію.