Sprawozdanie na temat tlenu. Właściwości chemiczne i fizyczne, zastosowanie i produkcja tlenu

Tlen jest pierwiastkiem chemicznym VI grupy układu okresowego Mendelejewa i najpowszechniejszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej (47% jego masy). Tlen jest niezbędnym pierwiastkiem prawie wszystkich żywych organizmów. Przeczytaj więcej o funkcjach i zastosowaniach tlenu w tym artykule.

Informacje ogólne

Tlen jest bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu gazem, który jest słabo rozpuszczalny w wodzie. Jest częścią wody, minerałów i skał. Wolny tlen powstaje w procesach fotosyntezy. Tlen odgrywa najważniejszą rolę w życiu człowieka. Przede wszystkim tlen jest niezbędny do oddychania organizmów żywych. Bierze także udział w procesach rozkładu martwych zwierząt i roślin.

Powietrze zawiera około 20,95% objętościowych tlenu. Hydrosfera zawiera prawie 86% masowych tlenu.

Tlen pozyskiwało jednocześnie dwóch naukowców, ale robili to niezależnie od siebie. Szwed K. Scheele otrzymywał tlen przez kalcynację saletry i innych substancji, a Anglik J. Priestley otrzymywał tlen przez ogrzewanie tlenku rtęci.

Ryż. 1. Otrzymywanie tlenu z tlenku rtęci

Wykorzystanie tlenu w przemyśle

Obszary zastosowań tlenu są ogromne.

W metalurgii niezbędny jest do produkcji stali, którą otrzymuje się ze złomu i żeliwa. W wielu jednostkach hutniczych do lepszego spalania paliwa wykorzystuje się powietrze wzbogacone w tlen.

W lotnictwie tlen stosowany jest jako utleniacz paliwa w silnikach rakietowych. Jest niezbędny także przy lotach w przestrzeń kosmiczną i w warunkach braku atmosfery.

W inżynierii mechanicznej tlen jest bardzo ważny przy cięciu i spawaniu metali. Do stopienia metalu potrzebny jest specjalny palnik składający się z metalowych rur. Te dwie rury są włożone jedna w drugą. Wolną przestrzeń pomiędzy nimi wypełnia się acetylenem i podpala. W tym momencie tlen jest uwalniany przez dętkę. Zarówno tlen, jak i acetylen dostarczane są z butli pod ciśnieniem. Tworzy się płomień, którego temperatura sięga 2000 stopni. Prawie każdy metal topi się w tej temperaturze.

Ryż. 2. Palnik acetylenowy

Wykorzystanie tlenu w przemyśle celulozowo-papierniczym jest bardzo ważne. Służy do wybielania papieru, alkoholizacji i wymywania nadmiaru składników z celulozy (delignifikacja).

W przemyśle chemicznym jako odczynnik stosuje się tlen.

Do wytworzenia materiałów wybuchowych potrzebny jest ciekły tlen. Ciekły tlen wytwarza się w wyniku skraplania powietrza, a następnie oddzielenia tlenu od azotu.

Wykorzystanie tlenu w przyrodzie i życiu człowieka

Tlen odgrywa najważniejszą rolę w życiu ludzi i zwierząt. Wolny tlen istnieje na naszej planecie dzięki fotosyntezie. Fotosynteza to proces powstawania materii organicznej pod wpływem światła za pomocą dwutlenku węgla i wody. W wyniku tego procesu powstaje tlen niezbędny do życia zwierząt i człowieka. Zwierzęta i ludzie stale zużywają tlen, natomiast rośliny zużywają go tylko w nocy i wytwarzają go w ciągu dnia.

Zastosowanie tlenu w medycynie

Tlen jest również stosowany w medycynie. Jego stosowanie jest szczególnie ważne w przypadku trudności w oddychaniu podczas niektórych chorób. Służy do wzbogacania dróg oddechowych w gruźlicy płuc, a także jest stosowany w sprzęcie anestezjologicznym. Tlen w medycynie stosowany jest w leczeniu astmy oskrzelowej i chorób przewodu pokarmowego. Do tych celów stosuje się koktajle tlenowe.

Duże znaczenie mają także poduszki tlenowe – gumowany pojemnik wypełniony tlenem. Służy do indywidualnego stosowania tlenu medycznego.

Cztery pierwiastki „chalkogenowe” (tj. „Rodzące miedź”) prowadzą główną podgrupę grupy VI (zgodnie z nową klasyfikacją - 16. grupa) układu okresowego. Oprócz siarki, telluru i selenu obejmują one również tlen. Przyjrzyjmy się bliżej właściwościom tego pierwiastka, najpowszechniejszego na Ziemi, a także wykorzystaniu i produkcji tlenu.

Przewaga pierwiastka

W postaci związanej tlen wchodzi w skład chemiczny wody - jego procent wynosi około 89%, a także w skład komórek wszystkich żywych istot - roślin i zwierząt.

W powietrzu tlen występuje w stanie wolnym w postaci O2, zajmując jedną piątą jego składu, a w postaci ozonu – O3.

Właściwości fizyczne

Tlen O2 jest gazem bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu. Słabo rozpuszczalny w wodzie. Temperatura wrzenia wynosi 183 stopnie poniżej zera Celsjusza. W postaci ciekłej tlen jest niebieski, a w postaci stałej tworzy niebieskie kryształy. Temperatura topnienia kryształów tlenu wynosi 218,7 stopni poniżej zera Celsjusza.

Właściwości chemiczne

Po podgrzaniu pierwiastek ten reaguje z wieloma prostymi substancjami, zarówno metalami, jak i niemetalami, tworząc tzw. tlenki – związki pierwiastków z tlenem. w którym pierwiastki dostają się wraz z tlenem, nazywa się utlenianiem.

Na przykład,

4Na + O2= 2Na2O

2. Poprzez rozkład nadtlenku wodoru podczas ogrzewania w obecności tlenku manganu, który działa jak katalizator.

3. Poprzez rozkład nadmanganianu potasu.

Tlen wytwarzany jest w przemyśle następującymi sposobami:

1. Do celów technicznych tlen pozyskuje się z powietrza, w którym jego zwykła zawartość wynosi około 20%, tj. piąta część. W tym celu najpierw spala się powietrze, w wyniku czego powstaje mieszanina zawierająca około 54% ciekłego tlenu, 44% ciekłego azotu i 2% ciekłego argonu. Gazy te są następnie rozdzielane w procesie destylacji, wykorzystując stosunkowo niewielki zakres temperatur wrzenia ciekłego tlenu i ciekłego azotu – odpowiednio minus 183 i minus 198,5 stopnia. Okazuje się, że azot odparowuje wcześniej niż tlen.

Nowoczesne urządzenia zapewniają produkcję tlenu o dowolnym stopniu czystości. Azot, otrzymywany poprzez oddzielenie ciekłego powietrza, wykorzystywany jest jako surowiec w syntezie jego pochodnych.

2. Wytwarza również bardzo czysty tlen. Metoda ta stała się powszechna w krajach o bogatych zasobach i taniej energii elektrycznej.

Zastosowanie tlenu

Tlen jest najważniejszym pierwiastkiem w życiu całej naszej planety. Gaz ten zawarty w atmosferze jest zużywany w procesie przez zwierzęta i ludzi.

Pozyskiwanie tlenu jest bardzo ważne w takich dziedzinach działalności człowieka, jak medycyna, spawanie i cięcie metali, obróbka strzałowa, lotnictwo (do oddychania człowieka i pracy silników) oraz metalurgia.

W procesie działalności gospodarczej człowieka tlen zużywa się w dużych ilościach – np. podczas spalania różnego rodzaju paliw: gazu ziemnego, metanu, węgla, drewna. We wszystkich tych procesach powstaje, jednocześnie natura zapewniła proces naturalnego wiązania tego związku za pomocą fotosyntezy, który zachodzi w roślinach zielonych pod wpływem światła słonecznego. W wyniku tego procesu powstaje glukoza, którą roślina następnie wykorzystuje do budowy swoich tkanek.

Powszechne przemysłowe wykorzystanie tlenu rozpoczęło się w połowie XX wieku, po wynalezieniu turborozprężarek – urządzeń do skraplania i separacji.
Zastosowanie tlenu jest bardzo różnorodne i opiera się na jego właściwościach chemicznych.
Przemysł chemiczny i petrochemiczny.
Tlen służy do utleniania wyjściowych reagentów, w wyniku czego powstaje kwas azotowy, tlenek etylenu, tlenek propylenu, chlorek winylu i inne zasadowe związki. Ponadto można go wykorzystać do zwiększenia wydajności spalarni śmieci.
Przemysłu naftowo-gazowego.
Zwiększenie wydajności procesów krakingu ropy naftowej, przeróbka związków wysokooktanowych, zatłaczanie do złoża w celu zwiększenia energii wyporu.
Przemysł metalurgiczny i wydobywczy.
Tlen stosowany jest przy produkcji stali konwertorowej, piaskowaniu tlenowym w wielkich piecach, ekstrakcji złota z rud, produkcji żelazostopów, wytopie niklu, cynku, ołowiu, cyrkonu i innych metali nieżelaznych, bezpośredniej redukcji żelaza, odpędzaniu ogniowym płyt w odlewnie, wiercenia ogniowe twardych skał.
Spawanie i cięcie metali.
Tlen w cylindrach jest szeroko stosowany do cięcia płomieniowego i spawania metali, do precyzyjnego cięcia metali plazmą.
Wyposażenie wojskowe.
W komorach hiperbarycznych, do pracy silników wysokoprężnych pod wodą, paliwo do silników rakietowych.
Przemysł szklarski.
Piece do topienia szkła wykorzystują tlen w celu poprawy spalania. Ponadto służy do redukcji emisji tlenków azotu do bezpiecznego poziomu.
Przemysł celulozowo-papierniczy.
Tlen wykorzystuje się w delignifikacji, alkoholizacji i innych procesach.
Medycyna.
W komorach tlenowych, uzupełnianie generatorów tlenu (maski tlenowe, poduszki itp.), w pomieszczeniach o specjalnym mikroklimacie, sporządzanie koktajli tlenowych,
podczas hodowli mikroorganizmów na parafinach ropy naftowej.

Bezpieczeństwo

Zabrania się palenia i używania otwartego ognia w pobliżu pracy tlenowej. Osoby nieupoważnione nie powinny wchodzić do obszarów o wysokim stężeniu tlenu w powietrzu. Po pracy w pomieszczeniu o dużym stężeniu tlenu w powietrzu należy dobrze przewietrzyć odzież.
Narzędzia i odzież muszą być wolne od oleju i smaru. Żaden element używany z tlenem nie powinien mieć kontaktu z olejem lub smarem.
Podczas pracy z cieczą tlen Stosuj odpowiednie rękawice, okulary ochronne, obuwie ochronne i ochronę ciała.
Walka z ogniem. Ponieważ tlen silnie sprzyja spalaniu, szybkie zamknięcie zaworu źródła tlenu może zmniejszyć intensywność pożaru. Jeśli to możliwe, przenieś butle w bezpieczne miejsce. Aby uniknąć eksplozji, chronić butle przed gorącem.

Plan:

Historia odkryć

Pochodzenie imienia

Będąc w naturze

Paragon

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

Aplikacja

10. Izotopy

Tlen

Tlen- pierwiastek 16. grupy (zgodnie z przestarzałą klasyfikacją - główna podgrupa grupy VI), drugi okres układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 8. Oznaczony symbolem O (łac. Tlen) . Tlen jest chemicznie aktywnym niemetalem i jest najlżejszym pierwiastkiem z grupy chalkogenów. Prosta substancja tlen(numer CAS: 7782-44-7) w normalnych warunkach jest bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu gazem, którego cząsteczka składa się z dwóch atomów tlenu (wzór O 2), dlatego nazywany jest także ditlenkiem. kolor niebieski, a stałe kryształy mają kolor jasnoniebieski.

Istnieją inne alotropowe formy tlenu, na przykład ozon (numer CAS: 10028-15-6) - w normalnych warunkach niebieski gaz o specyficznym zapachu, którego cząsteczka składa się z trzech atomów tlenu (wzór O 3).

Historia odkryć

Oficjalnie uważa się, że tlen został odkryty przez angielskiego chemika Josepha Priestleya 1 sierpnia 1774 roku w wyniku rozkładu tlenku rtęci w hermetycznie zamkniętym naczyniu (Priestley skierował światło słoneczne na ten związek za pomocą mocnej soczewki).

Jednak Priestley początkowo nie zdawał sobie sprawy, że odkrył nową, prostą substancję; sądził, że wyizolował jeden ze składników powietrza (i nazwał ten gaz „powietrzem zdeflogistycznym”). Priestley o swoim odkryciu poinformował wybitnego francuskiego chemika Antoine’a Lavoisiera. W 1775 r. A. Lavoisier ustalił, że tlen jest składnikiem powietrza, kwasów i występuje w wielu substancjach.

Kilka lat wcześniej (w 1771 r.) tlen uzyskał szwedzki chemik Karl Scheele. Kalcynował saletrę kwasem siarkowym, a następnie rozkładał powstały tlenek azotu. Scheele nazwał ten gaz „ognistym powietrzem” i opisał swoje odkrycie w książce wydanej w 1777 r. (właśnie dlatego, że ukazała się ona później niż Priestley ogłosił swoje odkrycie, ten ostatni uważany jest za odkrywcę tlenu). Scheele opowiedział także Lavoisierowi swoje doświadczenia.

Ważnym krokiem, który przyczynił się do odkrycia tlenu, była praca francuskiego chemika Pierre'a Bayena, który opublikował prace dotyczące utleniania rtęci i późniejszego rozkładu jej tlenku.

Wreszcie A. Lavoisier w końcu ustalił naturę powstałego gazu, korzystając z informacji uzyskanych od Priestleya i Scheele. Jego dzieło miało ogromne znaczenie, gdyż dzięki niemu obalona została dominująca wówczas teoria flogistonu, utrudniająca rozwój chemii. Lavoisier przeprowadził eksperymenty ze spalaniem różnych substancji i obalił teorię flogistonu, publikując wyniki dotyczące masy spalonych pierwiastków. Masa popiołu przekraczała pierwotną masę pierwiastka, co dało Lavoisierowi prawo do twierdzenia, że ​​podczas spalania zachodzi reakcja chemiczna (utlenianie) substancji, w związku z czym wzrasta masa pierwotnej substancji, co obala teorię flogistonu .

Zatem zasługa odkrycia tlenu jest w rzeczywistości dzielona między Priestleya, Scheele i Lavoisiera.

Pochodzenie imienia

Słowo tlen (na początku XIX wieku zwane także „roztworem kwasu”) swoje pojawienie się w języku rosyjskim w pewnym stopniu zawdzięcza M.V. Łomonosowowi, który wprowadził słowo „kwas” wraz z innymi neologizmami; Zatem słowo „tlen” było z kolei tropieniem terminu „tlen” (franc. oxygène), zaproponowanego przez A. Lavoisiera (od starogreckiego ὀξύς – „kwaśny” i γεννάω – „rodzić”), co oznacza tłumaczone jako „kwas wytwarzający”, co wiąże się z jego pierwotnym znaczeniem - „kwas”, co wcześniej oznaczało substancje zwane tlenkami według współczesnej nomenklatury międzynarodowej.

Będąc w naturze

Tlen jest najpowszechniejszym pierwiastkiem na Ziemi, jego udział (w różnych związkach, głównie krzemianach) stanowi około 47,4% masy stałej skorupy ziemskiej. Wody morskie i słodkie zawierają ogromną ilość związanego tlenu - 88,8% (m/m), w atmosferze zawartość wolnego tlenu wynosi 20,95% obj. i 23,12% mas. Ponad 1500 związków występujących w skorupie ziemskiej zawiera tlen.

Tlen jest częścią wielu substancji organicznych i jest obecny we wszystkich żywych komórkach. Pod względem liczby atomów w żywych komórkach wynosi ona około 25%, a pod względem udziału masowego – około 65%.

Paragon

Obecnie w przemyśle tlen pozyskuje się z powietrza. Główną przemysłową metodą produkcji tlenu jest rektyfikacja kriogeniczna. Znane i z powodzeniem stosowane w przemyśle są także instalacje tlenowe działające w oparciu o technologię membranową.

W laboratoriach wykorzystuje się tlen produkowany przemysłowo, dostarczany w stalowych butlach pod ciśnieniem około 15 MPa.

Niewielkie ilości tlenu można otrzymać przez ogrzewanie nadmanganianu potasu KMnO 4:

Wykorzystuje się także reakcję katalitycznego rozkładu nadtlenku wodoru H2O2 w obecności tlenku manganu(IV):

Tlen można otrzymać poprzez katalityczny rozkład chloranu potasu (sól Bertholleta) KClO 3:

Do laboratoryjnych metod wytwarzania tlenu zalicza się metodę elektrolizy wodnych roztworów zasad oraz rozkład tlenku rtęci(II) (w temperaturze t = 100 °C):

W łodziach podwodnych otrzymuje się go zwykle w reakcji nadtlenku sodu i dwutlenku węgla wydychanego przez człowieka:

Właściwości fizyczne

W oceanach świata zawartość rozpuszczonego O2 jest większa w wodzie zimnej i mniejsza w wodzie ciepłej.

W normalnych warunkach tlen jest gazem bez koloru, smaku i zapachu.

Jego 1 litr ma masę 1,429 g. Jest nieco cięższy od powietrza. Słabo rozpuszczalny w wodzie (4,9 ml/100 g w 0°C, 2,09 ml/100 g w 50°C) i alkoholu (2,78 ml/100 g w 25°C). Dobrze rozpuszcza się w roztopionym srebrze (22 objętości O2 w 1 objętości Ag w temperaturze 961°C). Odległość międzyatomowa - 0,12074 nm. Jest paramagnetyczny.

Podczas ogrzewania gazowego tlenu następuje jego odwracalna dysocjacja na atomy: w temperaturze 2000°C – 0,03%, w temperaturze 2600°C – 1%, 4000°C – 59%, 6000°C – 99,5%.

Ciekły tlen (temperatura wrzenia -182,98 ° C) jest bladoniebieską cieczą.

Schemat fazowy O2

Stały tlen (temperatura topnienia -218,35°C) - niebieskie kryształy. Istnieje 6 znanych faz krystalicznych, z których trzy występują pod ciśnieniem 1 atm:

α-O 2 - występuje w temperaturach poniżej 23,65 K; jasnoniebieskie kryształy należą do układu jednoskośnego, parametry komórki a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53°.

β-O 2 - występuje w zakresie temperatur od 23,65 do 43,65 K; jasnoniebieskie kryształy (wraz ze wzrostem ciśnienia kolor zmienia się na różowy) mają siatkę romboedryczną, parametry ogniwa a=4,21 Å, α=46,25°.

γ-O 2 - występuje w temperaturach od 43,65 do 54,21 K; bladoniebieskie kryształy mają symetrię sześcienną, parametr sieci a = 6,83 Å.

Pod wysokim ciśnieniem tworzą się jeszcze trzy fazy:

δ-O 2 zakres temperatur 20-240 K i ciśnienie 6-8 GPa, kryształy pomarańczowe;

ciśnienie ε-O 4 od 10 do 96 GPa, barwa kryształu od ciemnoczerwonego do czarnego, układ jednoskośny;

ζ-Pod ciśnieniem większym niż 96 GPa, stan metaliczny z charakterystycznym metalicznym połyskiem, w niskich temperaturach przechodzi w stan nadprzewodzący.

Właściwości chemiczne

Silny utleniacz, oddziałuje z prawie wszystkimi pierwiastkami, tworząc tlenki. Stan utlenienia -2. Z reguły reakcja utleniania przebiega wraz z wydzielaniem ciepła i przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury (patrz Spalanie). Przykład reakcji zachodzących w temperaturze pokojowej:

Utlenia związki zawierające pierwiastki o stopniu utlenienia mniejszym niż maksymalny:

Utlenia większość związków organicznych:

Pod pewnymi warunkami możliwe jest łagodne utlenianie związku organicznego:

Tlen reaguje bezpośrednio (w normalnych warunkach, po podgrzaniu i/lub w obecności katalizatorów) ze wszystkimi prostymi substancjami z wyjątkiem Au i gazów obojętnych (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); reakcje z halogenami zachodzą pod wpływem wyładowania elektrycznego lub promieniowania ultrafioletowego. Pośrednio otrzymywano tlenki złota i ciężkie gazy obojętne (Xe, Rn). We wszystkich dwuelementowych związkach tlenu z innymi pierwiastkami tlen pełni rolę utleniacza, z wyjątkiem związków z fluorem

Tlen tworzy nadtlenki, których stopień utlenienia atomu tlenu jest formalnie równy -1.

Na przykład nadtlenki powstają w wyniku spalania metali alkalicznych w tlenie:

Niektóre tlenki absorbują tlen:

Zgodnie z teorią spalania opracowaną przez A. N. Bacha i K. O. Englera utlenianie zachodzi dwuetapowo z utworzeniem pośredniego związku nadtlenkowego. Ten związek pośredni można wydzielić np. gdy płomień płonącego wodoru schładza się lodem, wraz z wodą tworzy się nadtlenek wodoru:

W nadtlenkach tlen formalnie ma stopień utlenienia -½, to znaczy jeden elektron na dwa atomy tlenu (jon O-2). Otrzymywany w wyniku reakcji nadtlenków z tlenem pod podwyższonym ciśnieniem i temperaturą:

Potas K, rubid Rb i cez Cs reagują z tlenem, tworząc ponadtlenki:

W jonie dioksygenylowym O 2 + tlen formalnie ma stopień utlenienia +½. Otrzymywany w reakcji:

Fluorki tlenu

Difluorek tlenu, stopień utlenienia tlenu OF 2 +2, wytwarza się przepuszczając fluor przez roztwór alkaliczny:

Monofluorek tlenu (dioksydifluorek), O 2 F 2, jest niestabilny, stopień utlenienia tlenu wynosi +1. Otrzymywany z mieszaniny fluoru i tlenu w wyładowaniu jarzeniowym w temperaturze -196 °C:

Przepuszczając wyładowanie jarzeniowe przez mieszaninę fluoru i tlenu pod określonym ciśnieniem i temperaturą, otrzymuje się mieszaniny wyższych fluorków tlenu O 3 F 2, O 4 F 2, O 5 F 2 i O 6 F 2.

Obliczenia mechaniki kwantowej przewidują stabilne istnienie jonu trifluorohydroksoniowego OF 3 +. Jeśli ten jon naprawdę istnieje, wówczas stopień utlenienia tlenu w nim będzie równy +4.

Tlen wspomaga procesy oddychania, spalania i rozkładu.

W wolnej postaci pierwiastek występuje w dwóch modyfikacjach alotropowych: O 2 i O 3 (ozon). Jak ustalili Pierre Curie i Maria Skłodowska-Curie w 1899 roku, pod wpływem promieniowania jonizującego O 2 zamienia się w O 3 .

Aplikacja

Powszechne przemysłowe wykorzystanie tlenu rozpoczęło się w połowie XX wieku, po wynalezieniu turborozprężarek – urządzeń do skraplania i oddzielania ciekłego powietrza.

Wmetalurgia

Konwerterowa metoda produkcji stali lub obróbki kamienia polega na wykorzystaniu tlenu. W wielu jednostkach hutniczych, w celu efektywniejszego spalania paliwa, w palnikach zamiast powietrza stosuje się mieszaninę tlenu i powietrza.

Spawanie i cięcie metali

Tlen w niebieskich butlach jest szeroko stosowany do cięcia płomieniowego i spawania metali.

Paliwo rakietowe

Ciekły tlen, nadtlenek wodoru, kwas azotowy i inne związki bogate w tlen stosuje się jako utleniacze paliwa rakietowego. Mieszanka ciekłego tlenu i ciekłego ozonu jest jednym z najsilniejszych utleniaczy paliwa rakietowego (impuls właściwy mieszaniny wodór-ozon przewyższa impuls właściwy dla par wodór-fluor i fluorowodór-tlen).

Wmedycyna

Tlen medyczny magazynowany jest w wysokociśnieniowych metalowych butlach gazowych (na gazy sprężone lub skroplone) w kolorze niebieskim o różnej pojemności od 1,2 do 10,0 litrów pod ciśnieniem do 15 MPa (150 atm) i służy do wzbogacania mieszanin gazów oddechowych w sprzęcie anestezjologicznym , przy zaburzeniach oddychania, w celu złagodzenia ataku astmy oskrzelowej, w celu wyeliminowania niedotlenienia dowolnego pochodzenia, w chorobie dekompresyjnej, w leczeniu patologii przewodu żołądkowo-jelitowego w postaci koktajli tlenowych. Do indywidualnego użytku specjalne gumowane pojemniki – poduszki tlenowe – napełniane są z butli tlenem medycznym. Inhalatory tlenowe różnych modeli i modyfikacji służą do jednoczesnego dostarczania tlenu lub mieszaniny tlenu i powietrza jednej lub dwóm ofiarom w terenie lub w warunkach szpitalnych. Zaletą inhalatora tlenowego jest obecność skraplacza-nawilżacza mieszaniny gazów, który wykorzystuje wilgoć wydychanego powietrza. Aby obliczyć ilość tlenu pozostałą w butli w litrach, zwykle mnoży się ciśnienie w butli w atmosferach (wg manometru reduktora) przez pojemność butli w litrach. Na przykład w butli o pojemności 2 litrów manometr wskazuje ciśnienie tlenu 100 atm. Objętość tlenu w tym przypadku wynosi 100 × 2 = 200 litrów.

WPrzemysł spożywczy

W przemyśle spożywczym tlen jest zarejestrowany jako dodatek do żywności E948, jako gaz pędny i gaz opakowaniowy.

Wprzemysł chemiczny

W przemyśle chemicznym tlen wykorzystuje się jako utleniacz w licznych syntezach, np. przy utlenianiu węglowodorów do związków zawierających tlen (alkohole, aldehydy, kwasy), amoniaku do tlenków azotu przy produkcji kwasu azotowego. Ze względu na wysokie temperatury powstające podczas utleniania, te ostatnie często przeprowadza się w trybie spalania.

Wrolnictwo

W hodowli szklarniowej, do sporządzania koktajli tlenowych, na przyrost masy ciała u zwierząt, do wzbogacania środowiska wodnego w tlen w hodowli ryb.

Biologiczna rola tlenu

Awaryjne zaopatrzenie w tlen w schronie przeciwbombowym

Większość istot żywych (aerobów) oddycha tlenem z powietrza. Tlen jest szeroko stosowany w medycynie. W przypadku chorób układu krążenia, w celu usprawnienia procesów metabolicznych, do żołądka wstrzykiwana jest pianka tlenowa („koktajl tlenowy”). Podskórne podanie tlenu stosuje się w przypadku owrzodzeń troficznych, słoniowacizny, gangreny i innych poważnych chorób. Sztuczne wzbogacanie ozonem służy do dezynfekcji i dezodoryzacji powietrza oraz oczyszczania wody pitnej. Radioaktywny izotop tlenu 15 O służy do badania prędkości przepływu krwi i wentylacji płuc.

Toksyczne pochodne tlenu

Niektóre pochodne tlenu (tzw. reaktywne formy tlenu), takie jak tlen singletowy, nadtlenek wodoru, ponadtlenek, ozon i rodnik hydroksylowy, są silnie toksyczne. Powstają w procesie aktywacji lub częściowej redukcji tlenu. Ponadtlenek (rodnik ponadtlenkowy), nadtlenek wodoru i rodnik hydroksylowy mogą tworzyć się w komórkach i tkankach ludzi i zwierząt i powodować stres oksydacyjny.

Izotopy

Tlen ma trzy stabilne izotopy: 16 O, 17 O i 18 O, których średnia zawartość wynosi odpowiednio 99,759%, 0,037% i 0,204% całkowitej liczby atomów tlenu na Ziemi. Wyraźna przewaga najlżejszego z nich, 16 O, w mieszaninie izotopów wynika z faktu, że jądro atomu 16 O składa się z 8 protonów i 8 neutronów (podwójne magiczne jądro z wypełnionymi powłokami neutronów i protonów). A takie jądra, jak wynika z teorii budowy jądra atomowego, są szczególnie stabilne.

Znane są także radioaktywne izotopy tlenu o liczbach masowych od 12 O do 24 O. Wszystkie radioaktywne izotopy tlenu mają krótki okres półtrwania, najdłuższy z nich to 15 O z okresem półtrwania ~120 s. Najkrócej żyjący izotop 12O ma okres półtrwania 5,8·10−22 s.

Raport na temat „Zastosowania tlenu”, podsumowany w tym artykule, przybliży Państwu obszary przemysłu, w których ta niewidzialna substancja przynosi niesamowite korzyści.

Wiadomość o zużyciu tlenu

Tlen jest integralną częścią życia wszystkich żywych organizmów i procesów chemicznych na planecie. W tym artykule przyjrzymy się najczęstszym zastosowaniom tlenu:

Zastosowanie tlenu w medycynie

W tym zakresie jest to niezwykle ważne: pierwiastek chemiczny wykorzystywany jest do wspomagania życia osób cierpiących na trudności w oddychaniu oraz do leczenia niektórych dolegliwości. Warto zauważyć, że przy normalnym ciśnieniu przez długi czas nie można oddychać czystym tlenem. To nie jest bezpieczne dla zdrowia.

Zastosowanie tlenu w przemyśle szklarskim

Ten pierwiastek chemiczny stosowany jest w piecach do topienia szkła jako składnik poprawiający w nich spalanie. Również dzięki tlenowi przemysł ogranicza emisję tlenków azotu do poziomu bezpiecznego dla życia.

Zastosowanie tlenu w przemyśle celulozowo-papierniczym

Ten pierwiastek chemiczny wykorzystuje się w alkoholizacji, delignifikacji i innych procesach, takich jak:

1. Papier wybielający
2. Czyszczenie kanalizacji
3. Przygotowanie wody pitnej
4. Intensyfikacja spalania spalarni śmieci
5. Recykling opon

Zastosowanie tlenu w lotnictwie

Ponieważ człowiek nie może oddychać poza atmosferą bez tlenu, musi zabrać ze sobą zapas tego przydatnego pierwiastka. Sztucznie wytwarzany tlen jest wykorzystywany przez ludzi do oddychania w obcym środowisku: w lotnictwie podczas lotów, na statkach kosmicznych.

Wykorzystanie tlenu w przyrodzie

W przyrodzie zachodzi cykl tlenowy: podczas fotosyntezy rośliny w świetle przekształcają dwutlenek węgla i wodę w związki organiczne. Proces ten charakteryzuje się wydzielaniem tlenu. Podobnie jak ludzie i zwierzęta, rośliny zużywają nocą tlen z atmosfery. Obieg tlenu w przyrodzie jest zdeterminowany faktem, że ludzie i zwierzęta zużywają tlen, rośliny produkują go w ciągu dnia i zużywają w nocy.

Zastosowanie tlenu w metalurgii

Przemysł chemiczny i metalurgiczny wymaga czystego tlenu, a nie tlenu atmosferycznego. Co roku do przedsiębiorstw na całym świecie trafia ponad 80 milionów ton tego pierwiastka chemicznego. Zużywa się go w procesie produkcji stali ze złomu i żeliwa.

Jakie jest zastosowanie tlenu w inżynierii mechanicznej?

W budownictwie i budowie maszyn stosowany jest do cięcia i spawania metali. Procesy te przeprowadzane są w wysokich temperaturach.

Wykorzystanie tlenu w życiu

W życiu człowiek wykorzystuje tlen w różnych obszarach, takich jak:

1. Uprawa ryb w gospodarstwach stawowych (woda jest nasycona tlenem).
2. Uzdatnianie wody podczas produkcji żywności.
3. Dezynfekcja obiektów magazynowych i produkcyjnych tlenem.
4. Opracowanie koktajli tlenowych dla zwierząt w celu przybierania na wadze.

Wykorzystanie przez człowieka tlenu w elektryczności

Elektrociepłownie i elektrownie zasilane ropą naftową, gazem ziemnym lub węglem wykorzystują tlen do spalania paliwa. Bez niej wszystkie zakłady produkcyjne na skalę przemysłową po prostu by nie działały.