L Oxygen Superprof

16 березня 2018 р., 7 хвилин часу на читання

Позиція елемента із символом O в періодичній системі елементів.

Загальна інформація

Символ	О
Атомне число	8
Сім'я	Неметали
Група (стовпець)	2
Період (рядок)	16
Блок (електронний підшар)	стор
Атомні властивості
Атомна маса (основний ізотоп)	15.9994 u
Електронна структура	(K) 2 (L) 6
Електронна конфігурація	1с 2 2с 2 2п 4
Фізико-хімічні властивості
електронегативність	3.44
Атомна молярна маса (г/моль)	16

Кисень - третій за поширеністю хімічний елемент у Всесвіті (після водню та гелію).

На Землі він присутній у поєднанні з різними елементами, у вигляді мінеральних оксидів або в межах хімічних функцій органічних сполук (спирту, кетону, карбонової кислоти.). Він присутній у повітрі у вигляді діоксиду, у воді у поєднанні з воднем та біологічними сполуками. Це життєво важливо для більшості живих організмів на землі.

Окрім своєї біологічної ролі, це також важливо для розвитку людської цивілізації, оскільки це необхідно для реалізації вогню.

Будьте обережні, щоб не переплутати кисень і діоксид. Дійсно, повсякденною мовою ми говоримо про кисень, яким дихаємо, але хімічно це діоксиген (2 атоми кисню). Наприклад, кисень є складовою води (H2O, одиничний атом кисню), але діоксид існує також розчинений у воді (що дозволяє дихати водним організмам).

Кисень: походження та етимологія

Слово кисень утворене асоціацією грецьких термінів "oxus" та "gennan", що означає "кислотоутворювач".

Цю назву запропонував французький хімік Антуан Лоран де Лавуазьє з посиланням на теорію того часу, згідно з якою кисень є елементом, загальним для всіх кислих сполук.

З тих пір ця теорія була визнана недійсною (саме водень, а не кисень відповідає за кислотність), але назва так і залишилася.

Відкриття кисню, трохи історії

Якщо наявність кисню, то діоксиген на землі завжди був життєво важливим для життя, його формально не було визначено як елемент до кінця 18 століття з Лавуазьє.

До цього діоксиген плутали з повітрям, яке насправді є сумішшю азоту, діоксиду та гелію:

Леонардо да Вінчі, (1452 - 1519) художник, інженер, вчений, флорентійський винахідник стверджує, що повітря є сумішшю газів і що один з них дозволяє як диханню людини, так і горінню. Він чітко визначив роль діоксиду.
Міхал Седзивой (1566 - 1636), польський алхімік і лікар, виявляє, що, нагріваючи селітру (з нітрату калію), ми отримуємо газ, який дозволяє дихати і який він називає "еліксиром життя". Реакцію можна описати рівнянням:

Хімічне походження кисню

Кисень - елемент зіркового походження. Існує кілька шляхів синтезу, що пояснює наявність декількох природних ізотопів кисню:

У постарілих і масивних зірках є ядро гелію, яке в кінці свого життя нагрівається і дозволяє гелію зливатися з самим собою, а також з іншими присутніми елементами.
У дуже важких зірок під час процесу фотоінтеграції Неона.
Також у зірок, під час процесу злиття водню з гелієм.
Рідше в еволюціонували масивних зірках, коли зірка досить багата азотом, вона здатна поглинати ядро гелію.

Ізотопи кисню

Природні нерадіоактивні ізотопи

Кисень має три природні нерадіоактивні ізотопи в діапазоні від масових чисел від 16 до 18. Ізотоп 16 в значній мірі є більшістю і становить 99,762%, тоді як ізотоп 17, присутній у 0,038%, дуже значною мірою у меншості. Таким чином, стандартна атомна маса, присвоєна кисню, дуже близька до 16 (15,9994 U).

Ці відсотки зустрічальності є середніми на землі і можуть змінюватися локально через планетарні потоки, які легше захоплюють легкі ізотопи. Насправді, ізотоп 18 випаровуватиметься складніше і буде легше падати назад, ніж ізотоп 16. Це явище тим більше справедливе, коли температури холодні.

Навіть якщо ця різниця насправді залишається незначною, вона дуже широко використовується для вчених, оскільки сучасне обладнання дозволяє досить легко виміряти ці відмінності. Таким чином, вода океанів, близьких до полюсів, бідніша на O 18, ніж екваторіальні води.

Вивчення співвідношення ізотопів O 18/O 16 порівняно із середнім, може бути дуже корисним для розуміння певних явищ.

Природні радіоізотопи

Кисень не має природних радіоактивних ізотопів.

Синтетичні ізотопи

Були синтезовані інші ізотопи кисню, які становлять масові числа від 12 до 15 для найлегших і від 19 до 28 для найважчих.

Всі ці ізотопи радіоактивні.

Найлегші ізотопи розпадаються в основному внаслідок процесу β + радіоактивності, а найважчі - в основному при β-розпаді - .

Іони кисню

Кисень не існує як стабільний одноатомний іон у водному розчині. З іншого боку, в іонному кристалі він утворює оксид-іон формули O2-, який має на два електрони більше, ніж атом.

Прості тіла на основі кисню

Кисень: праворуч, матеріалізуючи всі електрони, ліворуч більш звичним способом, матеріалізуючи незв’язуючі дублети.

Завдяки електронній конфігурації своїх валентних електронів кисень має шість доступних електронів. Чотири електрони утворюють два не зв’язуючих дублети. Це залишає два електрони дуже доступними для реакції з іншими хімічними елементами, саме тому кисень може зв’язуватися з більшістю інших хімічних елементів.

Таким чином, ми не знаходимо елемент кисень у своєму рідному стані на землі. Однак нас оточує діоксид, саме тому часто виникає плутанина між киснем і діоксигеном.

Основними простими тілами, що утворюються з кисню на землі, є:

Діоксиген з формулою O2 - це молекула, що складається з двох атомів кисню. Це один з двох основних газів, що складають повітря (близько 21%). Він дозволяє дихати тваринам, втручається у горіння, викликає окислення більшості металів, але не реагує з водою або іншими складовими повітря.
Озон з формулою O3 - це молекула, що складається з трьох атомів кисню, це окислювач, навіть потужніший за діоксид. Тому він дуже чуйний. На рівні землі це шкідливий забруднювач, подразнює легені, але шар, який він утворює в стратосфері (від 20 до 50 км над рівнем моря), захищає нас від найшкідливіших ультрафіолетових променів. Те, що зазвичай називають "діркою" в озоновому шарі, це точніше стоншення цього шару, підкреслене діяльністю людини. Дійсно, деякі гази, що містять хлор або бром (широко використовувані в холодильниках в 1970-х і 1980-х), викидаючись в атмосферу, дисоціюють під впливом сонячних променів (УФ) і виділяють хлор і бром. Ці елементи є каталізаторами руйнування озону.

Сполуки на основі кисню

З тих самих причин, як зазначено вище, існує багато сполук на основі кисню:

Вода формули H2O - це молекула, де кисень пов'язаний з двома атомами водню
Оксиди складаються з кисню, зв’язаного з іншими менш електронегативними атомами. Вони утворюються, зокрема, з металами (оксид заліза, оксид алюмінію тощо)
Багато органічних функцій включають кисень: спирти, кетони, альдегіди, ефіри, складні ефіри, карбонові кислоти, ангідриди карбонових кислот або навіть аміди.

Кисень і старіння

Діоксиген є джерелом життя для більшості живих організмів на землі, проте він також відповідає за наше старіння.

Справді, кисень має властивість утворювати вільні радикали, дуже реактивні елементи, які можуть порушувати біологічні процеси.

Саме їм приписується утворення шкірних зморшок та певних видів раку.

Хімічно вільний радикал - це атом (або молекула), який втратив або отримав електрон. Ця сутність за визначенням дуже нестабільна, оскільки електрони завжди "хочуть" паритися (ось чому атоми утворюють молекули).

Нестабільність вільних радикалів надає їм велику реакційну здатність з живими молекулами. Вони також схильні утворювати нові вільні радикали шляхом обміну електронами, що призводить до багатьох ланцюгових реакцій, порушуючи нормальний біохімічний цикл клітин.

Це явище також називають окислювальним стресом.

Таким чином, багато косметичних брендів вихваляють достоїнства ефективних антиоксидантних засобів для лікування появи зморшок.

Ці молекули мають властивість легше атакуватися, ніж шкіра, і тому переважно обмінюються електронами із вільними радикалами, утворюючи стабільні елементи, що знижують ризик ланцюгової реакції.

Однак не мрійте, дива немає! Тим більше, що активні інгредієнти в косметичних продуктах часто не дуже концентровані, що обмежує поле їх дії.

Клітина пошкоджується атакою вільних радикалів і, отже, більше не виконує ці функції оптимально.

Використання кисню

Окрім природного та інстинктивного використання живих істот для життя, кисень використовується для розуміння певних явищ, особливо в палеокліматології.

Дійсно, на поверхні Землі ми знаємо середню частку кисню 16 і 18 (співвідношення ізотопів), навіть якщо, як ми вже бачили, це змінюється залежно від регіонів земної кулі.

Можна, вимірюючи співвідношення ізотопів O 18/O 16 у певному регіоні на земній поверхні та на глибині (яка фактично була на поверхні одночасно), час від часу оцінювати кліматичні тенденції. вивчали.

Дійсно, якщо період був льодовиковим, кількість O 18 зменшується порівняно з нормальним, а тому відношення O 18/O 16 є нижчим.

Вам сподобалась стаття ?

Засновник Superprof та інженер, ми намагаємось надати найбільшу базу знань.
Захоплюючись фізикою та хімією та вивчаючи природничі науки в середній школі, я ділюсь своїми уроками (після оновлення їх відповідно до Національної освітньої програми).