Історія вільного кисню у земній корі. Кисень у надрах землі Функції кисню в атмосфері та для організму

На Землі знаходиться 49,4% кисню, який зустрічається або у вільному вигляді у повітрі, або у зв'язаному (вода, сполуки та мінерали).

Характеристика кисню

На нашій планеті газ кисень поширений найбільше інших хімічних елементів. І це не дивно, адже він входить до складу:

• гірських порід,
• води,
• атмосфери,
• живих організмів,
• білків, вуглеводів та жирів.

Кисень активний газ та підтримує горіння.

Фізичні властивості

В атмосфері кисень міститься у безбарвному газоподібному вигляді. Він не має запаху, малорозчинний у воді та інших розчинниках. У кисню міцні молекулярні зв'язки, через які він хімічно малоактивний.

Якщо кисень нагрівати, він починає окислювати та реагувати з більшістю неметалів та металів. Наприклад, залізо, цей газ повільно окислює та викликає його іржавіння.

При зниженні температури (-182,9°С) і нормальному тиску газоподібний кисень переходить в інший стан (рідкий) і набуває блідо-синього кольору. Якщо температуру ще знижувати (до -218,7 ° С), газ затвердіє і зміниться до стану синіх кристалів.

У рідкому і твердому станах кисень набуває синій колір і має магнітні властивості.

Деревне вугілля є активним поглиначем кисню.

Хімічні властивості

Майже під час всіх реакцій кисню з іншими речовинами утворюється та виділяється енергія, сила якої може залежати від температури. Наприклад, при нормальних температурах цей газ повільно реагує з воднем, а при температурі вище 550 ° С виникає реакція з вибухом.

Кисень - активний газ, який входить у реакцію з більшістю металів, крім платинових та золота. Сила та динаміка взаємодії, під час якої утворюються оксиди, залежить від присутності в металі домішок, стану його поверхні та подрібнення. Деякі метали, під час зв'язку з киснем, крім основних оксидів утворюють амфотерні та кислотні оксиди. Оксиди золота та платинових металів виникають під час їх розкладання.

Кисень крім металів, також активно взаємодіє практично з усіма хімічними елементами (крім галогенів).

У молекулярному стані кисень активніший і цю особливість використовують при відбілюванні різних матеріалів.

Роль та значення кисню в природі

Зелені рослини виробляють найбільше кисню Землі, причому основна маса виробляється водними рослинами. Якщо кисню у воді виробилося більше, то надлишок піде у повітря. А якщо менше, то навпаки, кількість, що бракує, буде доповнена з повітря.

Морська та прісна вода містить 88,8 % кисню (за масою), а атмосфері його 20,95 % за обсягом. У земній корі понад 1500 сполук мають у складі кисень.

З усіх газів, що входять до складу атмосфери, найбільш важливий для природи та людини кисень. Він є в кожній живій клітині і необхідний для всіх живих організмів для дихання. Нестача кисню повітря відразу відбивається на життєдіяльності. Без кисню неможливо дихати, отже жити. Людина під час дихання за 1 хв. у середньому споживає 0,5 дм3. Якщо у повітрі його поменшає до 1/3 його частини, він втратить свідомість, до 1/4 частини — він помре.

Дріжджі та деякі бактерії можуть жити без кисню, але теплокровні тварини помирають при його нестачі через кілька хвилин.

Кругообіг кисню в природі

Кругообігом кисню в природі називається обмін ним між атмосферою і океанами, між тваринами та рослинами під час дихання, а також у процесі хімічного горіння.

На нашій планеті важливе джерело кисню - рослини, в яких відбувається унікальний процес фотосинтезу. Під час нього відбувається виділення кисню.

У верхній частині атмосфери також утворюється кисень, внаслідок поділу води під впливом Сонця.

Як відбувається кругообіг кисню в природі?

Під час дихання тварин, людей і рослин, а також горіння будь-якого палива витрачається кисень і утворюється вуглекислий газ. Потім вуглекислим газом харчуються рослини, які у процесі фотосинтезу знову виробляють кисень.

Таким чином, його вміст у повітрі атмосфери підтримується та не закінчується.

Області застосування кисню

У медицині під час операцій та небезпечних для життя захворювань хворим дають дихати чистим киснем, щоб полегшити їхній стан та прискорити одужання.

Без балонів із киснем альпіністи не піднімаються в гори, а аквалангісти не занурюються на глибину морів та океанів.

Кисень широко застосовується в різних видах промисловості та виробництва:

• для обрізки та зварювання різних металів
• для отримання дуже високих температур на заводах
• для отримання різноманітних хімічних сполук. для прискорення плавлення металів.

Так само широко кисень застосовується у космічній промисловості та авіації.

Повітря – це природна сумішрізних газів. Найбільше в ньому містяться такі елементи, як азот (близько 77%) та кисень, менше 2% складають аргон, вуглекислий газ та інші інертні гази.

Кисень, або О2 – другий елемент періодичної таблиці та найважливіший компонент, без якого навряд чи існувало б життя на планеті. Він бере участь у різноманітних процесах, яких залежить життєдіяльність всього живого.

Вконтакте

Склад повітря

О2 виконує функцію окисних процесів у людському тіліякі дозволяють виділити енергію для нормальної життєдіяльності. У стані спокою людський організм вимагає близько 350 мілілітрів кисню, при важких фізичних навантаженнях це значення зростає втричі-вчетверо.

Скільки відсотків кисню у повітрі, яким ми дихаємо? Норма дорівнює 20,95% . Повітря, що видихається, містить меншу кількість О2 - 15,5-16%. Склад видихуваного повітря також включає вуглекислий газ, азот та інші речовини. Подальше зниження відсоткового вмісту кисню призводить до порушення роботи, а критичне значення 7-8% викликає летальний кінець.

З таблиця можна зрозуміти, наприклад, що в повітрі, що видихається міститься дуже багато азоту і додаткових елементів, а ось О2 всього 16,3%. Вміст кисню у повітрі, що вдихається, приблизно становить 20,95%.

Важливо зрозуміти, що таке елемент, як кисень. О2 - найбільш поширений на землі хімічний елемент, який не має кольору, запаху та смаку. Він виконує найважливішу функцію окислення.

Без восьмого елемента періодичної таблиці не можна добути вогонь. Сухий кисень дозволяє покращити електричні та захисні властивості плівок, зменшувати їх об'ємний заряд.

Цей елемент міститься в таких з'єднаннях:

1. Силікати – у них є приблизно 48% О2.
2. (морська та прісна) – 89%.
3. Повітря – 21%.
4. Інші сполуки у земній корі.

Повітря містить у собі як газоподібні речовини, а й пари та аерозолі, а також різні забруднюючі домішки. Це може бути пил, бруд, інше різне дрібне сміття. У ньому містяться мікроби, які можуть спричинити різні захворювання. Грип, кір, кашлюк, алергени та інші хвороби – це лише малий перелік негативних наслідків, що виникають при погіршенні якості повітря та підвищенні рівня хвороботворних бактерій.

Відсоткове співвідношення повітря – це кількість всіх елементів, що входять до його складу. Показати наочно, з чого складається повітря, а також відсоток кисню у повітрі зручніше на діаграмі.

Діаграма відображає, якого газу більше міститься в повітрі. Значення, наведені на ній, будуть трохи відрізнятися для повітря, що вдихається і видихається.

Діаграма – співвідношення повітря.

Виділяють кілька джерел, у тому числі утворюється кисень:

1. Рослини. Ще зі шкільного курсу біології відомо, що рослини виділяють кисень при поглинанні вуглекислого газу.
2. Фотохімічне розкладання водяної пари. Процес спостерігається під впливом сонячного випромінювання у верхньому шарі атмосфери.
3. Перемішування потоків повітря у нижніх атмосферних шарах.

Функції кисню в атмосфері та для організму

Для людини велике значення має так зване парціальний тиск, яке міг би виробляти газ, якби займав весь об'єм суміші, що займає. Нормальний парціальний тиск на висоті 0 метрів над рівнем моря становить 160 мм ртутного стовпа. Збільшення висоти спричиняє зменшення парціального тиску. Цей показник важливий, тому що від нього залежить надходження кисню у всі важливі органи та .

Кисень нерідко використовується для лікування різних захворювань. Кисневі балони, інгалятори допомагають органам людини нормально функціонувати за наявності кисневого голодування.

Важливо!На склад повітря впливає багато факторів, відповідно, може змінюватися відсоток кисню. Негативна екологічна ситуація призводить до погіршення якості повітря. У мегаполісах та великих міських поселеннях пропорція вуглекислого газу (СО2) буде більшою, ніж у невеликих поселеннях або на лісових та заповідних територіях. Великий вплив має і висота – відсотковий вміст кисню буде меншим у горах. Можна розглянути наступний приклад – на горі Еверест, яка досягає висоти 8,8 км, концентрація кисню у повітрі буде нижчою втричі, ніж у низині. Для безпечного перебування на високогірних вершинах потрібно використовувати маски кисню.

Склад повітря змінювався протягом років. Еволюційні процеси, природні катаклізми привели до змін у , тому зменшився відсоток кисню, необхідний нормальної роботи біоорганізмів. Можна розглянути кілька історичних етапів:

1. Доісторична доба. Саме тоді концентрація кисню у атмосфері становила близько 36%.
2. 150 років тому О2 займав 26%від загального повітряного складу.
3. В даний час концентрація кисню в повітрі становить трохи менше 21%.

Подальший розвиток навколишнього світу може призвести до подальшої зміни складу повітря. Найближчим часом малоймовірно, що концентрація О2 може бути нижчою за 14%, оскільки це викличе порушення роботи організму.

До чого призводить нестача кисню

Мале надходження найчастіше спостерігається в задушливому транспорті, приміщенні, що погано провітрюється, або на висоті . Зниження рівня вмісту кисню у повітрі може спричинити негативний вплив на організм. Відбувається виснаження механізмів, на найбільший вплив піддається нервова система. Причин, через які організм страждає від гіпоксії, можна виділити кілька:

1. Кров'яна нестача. Викликається при отруєнні чадним газом. Подібна ситуація знижує кисневу складову крові. Це небезпечно тим, що кров припиняє доставити кисень до гемоглобіну.
2. Циркуляторна нестача. Вона можлива при діабеті, серцевої недостатності. У такій ситуації погіршується чи стає неможливим транспорт крові.
3. Гістотоксичні фактори, що впливають на організм, можуть спричинити втрату здатності поглинати кисень. Виникає при отруєнні отрутамиабо через вплив тяжких.

По ряду симптомів можна зрозуміти, що організму потрібно О2. В першу чергу підвищується частота дихання. Також збільшується частота серцевих скорочень. Ці захисні функції покликані поставити кисень у легені та забезпечити їм кров та тканини.

Нестача кисню викликає головний біль, підвищену сонливість, погіршення концентрації Поодинокі випадки не такі страшні, їх досить просто підкоригувати. Для нормалізації дихальної недостатності лікар виписує бронхорозширюючі ліки та інші засоби. Якщо ж гіпоксія набуває важких форм, таких як втрата координації людини або навіть коматозний станте лікування ускладнюється.

Якщо виявлено симптоми гіпоксії, важливо негайно звернутися до лікаряі займатися самолікуванням, оскільки застосування тієї чи іншої лікарського засобу залежить від причин порушення. Для легких випадків допомагає лікування кисневими маскамита подушками, кров'яна гіпоксія вимагає переливання крові, а коригування циркулярних причин можливе лише при операції на серці або судини.

Неймовірна подорож кисню по нашому організму

Висновок

Кисень – найважливіша складова повітря, без якої неможливе здійснення багатьох процесів на Землі. Повітряний склад змінювався протягом десятків тисяч років через еволюційні процеси, але в даний час кількість кисню в атмосфері досягла значення у 21%. Якість повітря, яким дихає людина, впливає на його здоров'я,тому необхідно стежити за його чистотою у приміщенні та постаратися скоротити забруднення навколишнього середовища.

Кисень

КИСЛОРОД-а; м.Хімічний елемент (O), газ без кольору та запаху, що входить до складу повітря, необхідний для дихання та горіння та утворює у поєднанні з воднем воду.

◊ Перекрити кисню кому-л. Створити нестерпні умови життя, роботи.

◁ Кисневий, -а, -ое. До-а Середа. К-ті сполуки. К-а різання(Газове різання). К-а зварювання(газове зварювання). К-е голодування; до-а недостатність (мед.;зниження вмісту кисню у тканинах організму; гіпоксія).

◊ Киснева подушка (див. Подушка).

кисню

(Лат. Oxygenium), хімічний елемент VI групи періодичної системи. У вільному вигляді зустрічається у вигляді двох модифікацій - 2 («звичайний» кисень) і 3 (озон). О 2 - газ без кольору та запаху, щільність 1,42897 г/л, tпл –218,6ºC, tстос –182,96ºC. Хімічно найактивніший (після фтору) неметал. З більшістю інших елементів (воднем, галогенами, сіркою, багатьма металами і т. д.) взаємодіє безпосередньо (окислення) і, як правило, із виділенням енергії. У разі підвищення температури швидкість окиснення зростає і може початися горіння. Тварини та рослини отримують необхідну для життя енергію за рахунок біологічного окиснення різних речовин киснем, що надходить в організми при диханні. Найпоширеніший на Землі елемент; у вигляді сполук становить близько 1/2 маси земної кори; входить до складу води (88,8% за масою) та багатьох тканин живих організмів (близько 70% за масою). Вільний кисень атмосфери (20,95% за обсягом) утворився та зберігається завдяки фотосинтезу. Кисень (або збагачене ним повітря) застосовується в металургії, хімічній промисловості, медицині, киснево-дихальних апаратах. Рідкий кисень – компонент ракетного палива.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Синоніми:

Дивитись що таке "кисень" в інших словниках:

- (Охуgenum). Безбарвний газ без запаху та смаку. Мало розчинний у воді (приблизно 1:43). Інгаляціями кисню широко користуються при різних захворюваннях, що супроводжуються гіпоксією: при захворюваннях органів дихання (пневмонія, набряк легенів). Словник медичних препаратів

З моменту появи хімії людству стало зрозуміло, що все довкола складається з речовини, до складу якої входять хімічні елементи. Різноманітність речовин забезпечується різними сполуками найпростіших елементів. На сьогодні відкрито та внесено до періодичної таблиці Д. Менделєєва 118 хімічних елементів. У тому числі варто виділити ряд провідних, наявність яких визначило поява органічного життя Землі. До цього переліку входять: азот, вуглець, кисень, водень, сірка та фосфор.

Кисень: історія відкриття

Всі ці елементи, а також низка інших, сприяли розвитку еволюції життя на нашій планеті у тому вигляді, в якому ми зараз спостерігаємо. Серед усіх компонентів саме кисню у природі більше інших елементів.

Кисень як окремий елемент був відкритий 1 серпня 1774 В ході експерименту з отримання повітря з окалини ртуті шляхом нагрівання за допомогою звичайної лінзи він виявив, що свічка горить надзвичайно яскравим полум'ям.

Довгий час Прістлі намагався знайти цьому розумне пояснення. На той момент цього явища було названо «друге повітря». Дещо раніше винахідник підводного човна К. Дреббель на початку XVII століття виділив кисень і використав його для дихання у своєму винаході. Але його досліди не вплинули на розуміння того, яку роль відіграє кисень у природі енергообміну живих організмів. Проте вченим, який офіційно відкрив кисень, визнано французького хіміка Антуана Лорана Лавуазьє. Він повторив експеримент Прістлі і зрозумів, що газ, що утворюється, є окремим елементом.

Кисень взаємодіє практично з усіма простими та крім інертних газів та благородних металів.

Знаходження кисню у природі

Серед усіх елементів нашої планети найбільшу частку займає кисень. Поширення кисню у природі дуже різноманітне. Він присутній як у зв'язаному вигляді, так і у вільному. Як правило, будучи сильним окислювачем, він перебуває у зв'язаному стані. Знаходження кисню у природі як окремого незв'язаного елемента зафіксовано лише у атмосфері планети.

Міститься у вигляді газу і є сполукою двох атомів кисню. Складає близько 21% загального обсягу атмосфери.

Кисень у повітрі, крім звичайної форми, має ізотропну форму як озону. складається із трьох атомів кисню. Блакитний колір піднебіння безпосередньо пов'язаний з наявністю цієї сполуки у верхніх шарах атмосфери. Завдяки озону, жорстке короткохвильове випромінювання від нашого Сонця поглинається і потрапляє на поверхню.

У разі відсутності озонового шару органічне життя було б знищено, подібно до підсмаженої їжі в мікрохвильовій печі.

У гідросфері нашої планети цей елемент знаходиться у зв'язаному вигляді із двома і утворює воду. Частка вмісту кисню в океанах, морях, річках та підземних водах оцінюється близько 86-89%, з урахуванням розчинених солей.

У земній корі кисень знаходиться у зв'язаному вигляді і є найпоширенішим елементом. Його частка становить близько 47%. Знаходження кисню у природі не обмежується оболонками планети, цей елемент входить до складу всіх органічних істот. Його частка у середньому сягає 67 % загальної маси всіх елементів.

Кисень - основа життя

Через високу окисну активність кисень досить легко з'єднується з більшістю елементів і речовин, утворюючи оксиди. Висока окисна здатність елемента забезпечує всім відомий процес горіння. Кисень також бере участь у процесах повільного окиснення.

Роль кисню у природі як сильного окислювача незамінна у процесі життєдіяльності живих організмів. Завдяки цьому хімічному процесу відбувається окислення речовин із енергії. Її живі організми використовують для своєї життєдіяльності.

Рослини – джерело кисню в атмосфері

На початковому етапі утворення атмосфери на нашій планеті існуючий кисень знаходився у зв'язаному стані, у вигляді двоокису вуглецю (вуглекислий газ). Згодом з'явилися рослини, здатні поглинати вуглекислий газ.

Цей процес став можливим завдяки виникненню фотосинтезу. Згодом, у ході життєдіяльності рослин, за мільйони років в атмосфері Землі накопичилася велика кількість вільного кисню.

На думку вчених, у минулому його масова частка сягала близько 30%, у півтора рази більше, ніж зараз. Рослини, як у минулому, і зараз, істотно вплинули на кругообіг кисню у природі, забезпечивши цим різноманітну флору і фауну нашої планети.

Значення кисню у природі непросто величезне, а першочергово. Система метаболізму тваринного світу чітко спирається на наявність кисню у атмосфері. За його відсутності життя стає неможливим у тому вигляді, в якому ми знаємо. Серед мешканців планети залишаться лише анаеробні (здатні жити без кисню) організми.

Інтенсивний у природі забезпечений тим, що він знаходиться у трьох агрегатних станах у поєднанні з іншими елементами. Будучи сильним окислювачем, він дуже легко переходить із вільної форми у пов'язану. І лише завдяки рослинам, які шляхом фотосинтезу розщеплюють вуглекислий газ, він є у вільній формі.

Процес дихання тварин і комах заснований на отриманні незв'язаного кисню для окисно-відновних реакцій з подальшим отриманням енергії для забезпечення життєдіяльності організму. Знаходження кисню в природі, пов'язаного та вільного, забезпечує повноцінну життєдіяльність всього живого на планеті.

Еволюція та «хімія» планети

Еволюція життя на планеті спиралася на особливості складу атмосфери Землі, складу мінералів та наявності води у рідкому стані.

Хімічний склад кори, атмосфери та наявність води стали основою зародження життя на планеті та визначили напрямок еволюції живих організмів.

Спираючись на наявну «хімію» планети, еволюція прийшла до вуглецевого органічного життя на основі води як розчинника хімічних речовин, а також використання кисню як окислювача з метою одержання енергії.

Інша еволюція

На даному етапі сучасна наука не спростовує можливість життя в інших середовищах, відмінних від земних умов, де за основу побудови органічної молекули можна взяти кремній або миш'як. А середовище рідини, як розчинника, може бути сумішшю рідкого аміаку з гелієм. Щодо атмосфери, то вона може бути представлена ​​у вигляді газоподібного водню з домішкою гелію та інших газів.

Які метаболічні процеси можуть бути за таких умов, сучасна наука поки що не в змозі змоделювати. Однак такий напрямок еволюції життя цілком допустимий. Як доводить час, людство постійно стикається з розширенням меж нашого розуміння навколишнього світу та життя в ньому.

КИСЛОРОД, О (а. oxygen; і. Sauerstoff; ф. oxygene; і. oxigeno), - хімічний елемент VI групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 8, атомна маса 15,9994. У природі складається з трьох стабільних ізотопів: 16 (99,754%), 17 (0,0374%), 18 (0,2039%). Відкритий незалежно шведським хіміком К. В. Шееле (1770) та англійським дослідником Дж. Прістлі (1774). У 1775 французький хімік А. Лавуазьє знайшов, що повітря складається з двох газів - кисню та азоту і дав першу назву.

Понад 99,9% кисню Землі перебуває у пов'язаному стані. Кисень - головний фактор, що регулює розподіл елементів у планетарному масштабі. Зміст його із глибиною закономірно зменшується. Кількість кисню в магматичних породах змінюється від 49% у кислих ефузівах і до 38-42% у дунітах та кімберлітах. Зміст кисню в метаморфічних породах відповідає глибинності їх формування: від 44% в еклогітах до 48% у кристалічних сланцях. Максимум кисню в осадових породах становить 49-51%. При зануренні опадів відбувається їх дегідратація та часткове відновлення оксидного заліза, що супроводжуються зменшенням кількості кисню у породі. При підйомі гірських порід із глибин у приповерхневі умови починаються процеси їх зміни із привносом води та вуглекислоти та вміст кисню підвищується. Виняткову роль геохімічних процесах грає вільний кисень, значення якого визначається його високої хімічної активністю, великої міграційної здатністю і постійним, щодо високим вмістом у біосфері , де не тільки витрачається, а й відтворюється.

Вільний кисень

Вважають, що вільний кисень з'явився у протерозої внаслідок фотосинтезу. У гіпергенних процесах кисень — один із основних агентів, він окислює сірководень та нижчі оксиди. Кисень визначає поведінку багатьох елементів: підвищує міграційну здатність халькофілів, окислюючи сульфіди до рухомих сульфатів, знижує рухливість заліза і, осаджуючи їх у вигляді гідроксидів і обумовлюючи цим їх поділ, і т. д. У водах океану вміст кисню змінюється: влітку океан атмосферу взимку поглинає його. Полярні регіони збагачені киснем. Важливе геохімічне значення мають сполуки кисню і вуглекислота.

Первинний ізотопний склад кисню Землі відповідав ізотопному складу метеоритів та ультраосновних порід (18О = 5,9-6,4%). Процеси осадконакопичення призвели до фракціонування ізотопів між опадами та водою та збіднення важким киснем вод океану. Кисень атмосфери збіднений 18 Про проти киснем океану, прийнятим стандарт. Лужні породи, граніти, метаморфічні та осадові породи збагачуються важким киснем. Варіації ізотопного складу у земних об'єктах визначаються переважно температурою перебігу процесу. На цьому заснована ізотопна термометрія карбонатоутворення та інших геохімічних процесів.

Одержання кисню

Основний промисловий метод одержання кисню – поділ повітря методом глибокого охолодження. Як побічний продукт кисень одержують при електролізі води. Розроблено спосіб отримання кисню методом вибіркової дифузії газів через молекулярні сита.

Газоподібний кисень

Газоподібний кисень застосовується в металургії для інтенсифікації доменних та сталеплавильних процесів, при виплавці кольорових металів у печах, безсемеруванні штейнів та ін (понад 60% споживаного кисню); як окислювач у багатьох хімічних виробництвах; у техніці - при зварюванні та різанні металів; при підземній газифікації вугілля та ін; озон - при стерилізації харчової води та дезінфекції приміщень. Рідкий кисень використовують як окисник для ракетного палива.