Страница полузащищенная
Послушайте эту статью
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о химическом элементе и его наиболее стабильной форме, O
2. Для других форм этого элемента см. Аллотропы кислорода . Для использования в других целях, см Кислород (значения) и O2 (значения) .

Кислород,  8 O
Прозрачный стакан с голубой жидкостью с пузырьками газа.
Кипячение жидкого кислорода
Кислород
АллотропыO 2 , O 3 ( озон )
Внешностьгаз: бесцветная
жидкость и твердое вещество: бледно-голубой
Стандартный атомный вес A r, std (O) [15.999 03 , г. 15.999 77 ] условный: 15,999
Кислород в периодической таблице
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
-
↑
O
↓
S
азот ← кислород → фтор
Атомный номер ( Z )8
Группагруппа 16 (халькогены)
Периодпериод 2
Блокировать  p-блок
Электронная конфигурация[ Он ] 2с 2 2п 4
Электронов на оболочку2, 6
Физические свойства
Фаза на  СТПгаз
Температура плавления(O 2 ) 54,36  К (-218,79 ° С, -361,82 ° F)
Точка кипения(O 2 ) 90,188 К (-182,962 ° С, -297,332 ° F)
Плотность (при СТП)1,429 г / л
в жидком состоянии (при  bp )1,141 г / см 3
Тройная точка54,361 К, 0,1463 кПа
Критическая точка154,581 К, 5,043 МПа
Теплота плавления(O 2 ) 0,444  кДж / моль
Теплота испарения(O 2 ) 6,82 кДж / моль
Молярная теплоемкость(O 2 ) 29,378 Дж / (моль · К)
Давление газа
P  (Па)1101001 к10 тыс.100 тыс.
при  T  (K)   617390
Атомные свойства
Состояния окисления−2 , −1 , 0 , +1 , +2
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 3,44
Энергии ионизации
  • 1-я: 1313,9 кДж / моль
  • 2-я: 3388,3 кДж / моль
  • 3-я: 5300,5 кДж / моль
  • ( больше )
Ковалентный радиус66 ± 2  часа дня
Радиус Ван-дер-Ваальса152 вечера
Спектральные линии кислорода
Другие свойства
Естественное явлениеизначальный
Кристальная структуракубический
Скорость звука330 м / с (газ, при 27 ° C)
Теплопроводность26,58 × 10 -3   Вт / (м · К)
Магнитный заказпарамагнитный
Магнитная восприимчивость+ 3449,0 · 10 −6  см 3 / моль (293 K) [1]
Количество CAS7782-44-7
История
ОткрытиеКарл Вильгельм Шееле (1771)
НазванныйАнтуан Лавуазье (1777)
Основные изотопы кислорода
ИзотопИзбытокПериод полураспада ( t 1/2 )Режим распадаТовар
16 O99,76%стабильный
17 O0,04%стабильный
18 O0,20%стабильный
Категория Категория: Кислород
  • Посмотреть
  • разговаривать
  • редактировать
| Рекомендации

Кислород является химическим элементом с символом  O и атомным номером 8. Это является членом халькогена группы в периодической таблице , высоко реакционно - неметалл , и окисляющий агент , который легко образует оксиды с большинством элементов, а также с другими соединениями . После водорода и гелия кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной по массе. При стандартной температуре и давлении два атома элемента связываются, образуядикислород , двухатомный газ без цвета и запаха с формулой O
2. Двухатомный кислородный газ составляет 20,95% атмосферы Земли . Кислород составляет почти половину земной коры в виде оксидов. [2]

Дикислорода обеспечивает энергию , выделяемую в горении [3] и аэробного клеточного дыхания , [4] и многих основных классов органических молекул в живых организмах содержат атомы кислорода, такие как белки , нуклеиновые кислоты , углеводы и жиры , как это делают основной составляющей неорганические соединения панцирей, зубов и костей животных. Большую часть массы живых организмов составляет кислород как компонент воды , основной составной части форм жизни. Кислород постоянно пополняется в атмосфере Земли за счет фотосинтеза., который использует энергию солнечного света для производства кислорода из воды и углекислого газа. Кислород слишком химически реактивен, чтобы оставаться свободным элементом в воздухе без постоянного восполнения его фотосинтетическим действием живых организмов. Другая форма ( аллотроп ) кислорода - озон ( O
3), сильно поглощает ультрафиолетовое излучение UVB, а озоновый слой на большой высоте помогает защитить биосферу от ультрафиолетового излучения . Однако озон, присутствующий на поверхности, является побочным продуктом смога и, следовательно, загрязнителем.

Кислород был выделен Майклом Сендивогиусом до 1604 года, но обычно считается, что этот элемент был открыт независимо Карлом Вильгельмом Шееле в Упсале в 1773 году или ранее и Джозефом Пристли в Уилтшире в 1774 году. работа была опубликована первой. Пристли, однако, называл кислород «дефлогистированным воздухом» и не считал его химическим элементом. Название кислород было придумано в 1777 году Антуаном Лавуазье , который первым признал кислород как химический элемент и правильно охарактеризовал роль, которую он играет в горении.

Обычно кислород используется в производстве стали , пластмасс и текстиля , пайке, сварке и резке стали и других металлов , ракетном топливе , кислородной терапии и системах жизнеобеспечения в самолетах , подводных лодках , космических полетах и дайвинге .

История

Ранние эксперименты

Один из первых известных экспериментов по изучению взаимосвязи горения и воздуха был проведен греческим писателем II века до н. Э. Филоном Византийским . В своей работе « Пневматика» Филон заметил, что при опрокидывании сосуда над горящей свечой и окружении горлышка сосуда водой в горлышко поднималось некоторое количество воды. [5] Филон ошибочно предположил, что части воздуха в сосуде были преобразованы в классический элемент огня и, таким образом, могли выходить через поры в стекле. Много веков спустя Леонардо да Винчи опирался на работу Филона, заметив, что часть воздуха потребляется во время горения идыхание . [6]

В конце 17 века Роберт Бойль доказал, что для горения необходим воздух. Английский химик Джон Мэйоу (1641–1679) уточнил эту работу, показав, что для огня требуется только часть воздуха, которую он назвал spiritus nitroaereus . [7] В одном эксперименте он обнаружил, что размещение мыши или зажженной свечи в закрытом контейнере над водой заставляло воду подниматься и заменять одну четырнадцатую часть объема воздуха перед тем, как погасить предметы. [8] Исходя из этого, он предположил, что нитроаэрей потребляется как при дыхании, так и при сгорании.

Мэйоу заметил, что сурьма увеличивается в весе при нагревании, и сделал вывод, что с ней, должно быть, соединились нитроаэры. [7] Он также считал, что легкие отделяют нитроаэрей от воздуха и передают его в кровь, и что животный жар и движения мышц являются результатом реакции нитроаэрей с определенными веществами в организме. [7] Отчеты об этих и других экспериментах и ​​идеях были опубликованы в 1668 году в его труде « Дуэт трактата» в трактате «Де респирационе». [8]

Теория флогистона

Основная статья: теория флогистона

Роберт Гук , Оле Борх , Михаил Ломоносов и Пьер Байен производили кислород в экспериментах 17 и 18 веков, но никто из них не признал его химическим элементом . [9] Это могло быть отчасти из-за преобладания философии горения и коррозии, называемой теорией флогистона , которая тогда была предпочтительным объяснением этих процессов. [10]

Основанная в 1667 году немецким алхимиком Дж. Дж. Бехером и модифицированная химиком Георгом Эрнстом Шталем к 1731 году [11], теория флогистона утверждает, что все горючие материалы состоят из двух частей. Одна часть, называемая флогистоном, выделялась при сжигании вещества, содержащего ее, в то время как дефлогистическая часть считалась его истинной формой, или кальксом . [6]

Считалось, что легковоспламеняющиеся материалы, оставляющие мало остатков , такие как древесина или уголь, в основном состоят из флогистона; негорючие вещества, вызывающие коррозию, например железо, содержали очень мало. Воздух не играл роли в теории флогистона, и не было проведено никаких количественных экспериментов для проверки этой идеи; вместо этого он был основан на наблюдениях за тем, что происходит, когда что-то горит, что большинство обычных предметов, кажется, становятся светлее и что-то теряют в процессе. [6]

Открытие

Джозефу Пристли обычно отдается приоритет в открытии.

Польский алхимик , философ и врач Майкл Сендивогиус (Michał Sędziwój) в своей работе De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali Expertia depromti (1604) описал вещество, содержащееся в воздухе, называя его `` cibus vitae '' (пища жизни). [12] ), и это вещество идентично кислороду. [13] Сендивогиус, в ходе своих опытов , проведенных между 1598 и 1604, должным образом признано , что данное вещество эквивалентно газообразном побочного продукта выпущенному термического разложения из нитрата калия . По мнению Бугая, изоляциякислорода и правильная связь вещества с той частью воздуха, которая необходима для жизни, придает достаточный вес открытию кислорода Сендивогием. [13] Однако это открытие Сендивогия часто отвергалось поколениями ученых и химиков, которые его сменили. [12]

Также обычно утверждают, что кислород был впервые открыт шведским фармацевтом Карлом Вильгельмом Шееле . Он получил газообразный кислород путем нагревания оксида ртути (HgO) и различных нитратов в 1771–1771 гг. [14] [15] [6] Шееле назвал газ «огненным воздухом», потому что тогда это был единственный известный агент, поддерживающий горение. Он написал отчет об этом открытии в рукописи под названием « Трактат о воздухе и огне» , которую он отправил своему издателю в 1775 году. Этот документ был опубликован в 1777 году [16].

Тем временем, 1 августа 1774 года, эксперимент, проведенный британским священником Джозефом Пристли, сфокусировал солнечный свет на оксид ртути, содержащийся в стеклянной трубке, которая высвободила газ, который он назвал «дефлогистированным воздухом». [15] Он отметил, что свечи горели ярче в газе, и что мышь была более активна и дольше жила, дыша им. После того, как Пристли сам вдохнул этот газ, он написал: «Ощущение, которое он испытывал в моих легких, не сильно отличалось от ощущения обычного воздуха , но мне показалось, что в течение некоторого времени после этого моя грудь была особенно легкой и легкой». [9]Пристли опубликовал свои открытия в 1775 году в статье под названием «Отчет о дальнейших открытиях в воздухе», которая была включена во второй том его книги под названием « Эксперименты и наблюдения над различными видами воздуха» . [6] [17] Так как Пристли первым опубликовал свои открытия, им обычно отдается приоритет в открытии.

Французский химик Антуан Лоран Лавуазье позже утверждал, что открыл новое вещество независимо. Пристли посетил Лавуазье в октябре 1774 года и рассказал ему о своем эксперименте и о том, как он выделил новый газ. Шееле также отправил Лавуазье письмо 30 сентября 1774 года, в котором описывалось открытие ранее неизвестного вещества, но Лавуазье так и не подтвердил получение его. (Копия письма была найдена в вещах Шееле после его смерти.) [16]

Вклад Лавуазье

Антуан Лавуазье дискредитировал теорию флогистона.

Лавуазье провел первые адекватные количественные эксперименты по окислению и дал первое правильное объяснение того, как работает горение. [15] Он использовал эти и подобные эксперименты, начатые в 1774 году, чтобы дискредитировать теорию флогистона и доказать, что вещество, обнаруженное Пристли и Шееле, было химическим элементом .

В одном эксперименте Лавуазье заметил, что общего увеличения веса при нагревании олова и воздуха в закрытом контейнере не наблюдалось. [15] Он отметил, что воздух ворвался внутрь, когда он открыл контейнер, что указывало на то, что часть захваченного воздуха была израсходована. Он также отметил, что вес олова увеличился, и это увеличение было таким же, как и вес воздуха, который ворвался обратно. Этот и другие эксперименты по горению были задокументированы в его книге Sur la горение en général , которая была опубликована в 1777 году. [15] В этой работе он доказал, что воздух представляет собой смесь двух газов; «жизненный воздух», необходимый для горения и дыхания, и азот (греч. ἄζωτον«безжизненный»), который тоже не поддержал. Позже азот стал азотом на английском языке, хотя он сохранил прежнее название на французском и некоторых других европейских языках. [15]

Лавуазье переименовал «жизненный воздух» в оксиген в 1777 году от греческих корней ὀξύς (оксис) ( кислота , буквально «острый», от вкуса кислот) и -γενής (-genēs) (производитель, буквально зачинатель), потому что он ошибочно полагал что кислород был составной частью всех кислот. [18] Химики (например, сэр Хамфри Дэви в 1812 году) в конце концов определили, что Лавуазье был неправ в этом отношении (водород составляет основу химии кислот), но к тому времени это название было слишком хорошо установлено. [19]

Кислород вошел в английский язык, несмотря на противодействие английских ученых и тот факт, что англичанин Пристли первым выделил газ и написал о нем. Отчасти это связано с поэмой, восхваляющей газ под названием «Кислород» в популярной книге «Ботанический сад» (1791) Эразма Дарвина , деда Чарльза Дарвина . [16]

Более поздняя история

Роберт Х. Годдард и ракета на жидком кислороде и бензине

Первоначальная атомная гипотеза Джона Дальтона предполагала, что все элементы одноатомны и что атомы в соединениях обычно имеют простейшие атомные отношения друг к другу. Например, Дальтон предположил, что формула воды - это H2O, что привело к выводу, что атомная масса кислорода в 8 раз больше, чем у водорода, вместо современного значения около 16. [20] В 1805 году Жозеф Луи Гей-Люссак и Александр фон Гумбольдт показал, что вода состоит из двух объемов водорода и одного объема кислорода; и к 1811 году Амедео Авогадро пришел к правильной интерпретации состава воды, основанной на том, что сейчас называется законом Авогадро.и двухатомные элементарные молекулы в этих газах. [21] [а]

К концу 19 века ученые поняли, что воздух можно сжижать, а его компоненты изолировать путем его сжатия и охлаждения. Используя каскадный метод, швейцарский химик и физик Рауль Пьер Пикте испарил жидкий диоксид серы , чтобы сжижить диоксид углерода, который, в свою очередь, испарился для охлаждения газообразного кислорода, достаточного для его сжижения. 22 декабря 1877 года он отправил телеграмму Французской академии наук в Париж, объявив о своем открытии жидкого кислорода . [22] Всего два дня спустя французский физик Луи Поль Кайлетэ объявил о своем собственном методе сжижения молекулярного кислорода. [22]В каждом случае было произведено всего несколько капель жидкости, и никакого значимого анализа провести не удалось. Впервые Кислород сжиженные в стабильном состоянии на 29 марта 1883 года польскими учеными из Ягеллонского университета , Зигмунт Врублевский и Кароль Ольшевский . [23]

Экспериментальная установка для подготовки кислорода в академических лабораториях

В 1891 году шотландский химик Джеймс Дьюар смог произвести достаточно жидкого кислорода для исследований. [24] Первый коммерчески жизнеспособный процесс производства жидкого кислорода был независимо разработан в 1895 году немецким инженером Карлом фон Линде и британским инженером Уильямом Хэмпсоном. Оба мужчины понижали температуру воздуха до тех пор, пока он не сжижается, а затем дистиллировали составляющие газы, выпаривая их по одному и собирая по отдельности. [25] Позже, в 1901 году, впервые была продемонстрирована кислородно-ацетиленовая сварка путем сжигания смеси ацетилена и сжатого кислорода.
2. Позднее этот метод сварки и резки металла стал распространенным. [25]

В 1923 году американский ученый Роберт Х. Годдард стал первым, кто разработал ракетный двигатель , работающий на жидком топливе; в двигателе в качестве топлива использовался бензин, а в качестве окислителя - жидкий кислород . Годдард успешно совершил полет на небольшой жидкостной ракете со скоростью 56 м со скоростью 97 км / ч 16 марта 1926 года в Оберне, Массачусетс , США. [25] [26]

В академических лабораториях кислород можно получить путем нагревания хлората калия, смешанного с небольшой долей диоксида марганца. [27]

Уровень кислорода в атмосфере имеет тенденцию к незначительному снижению во всем мире, возможно, из-за сжигания ископаемого топлива. [28]

Характеристики

Свойства и молекулярная структура

Орбитальная диаграмма, после Барретта (2002), [29], показывающая участвующие атомные орбитали от каждого атома кислорода, молекулярные орбитали, которые возникают в результате их перекрытия, и aufbau- заполнение орбиталей 12 электронами, по 6 от каждого атома O, начиная с от орбиталей с наименьшей энергией и в результате к ковалентному характеру двойной связи от заполненных орбиталей (и нейтрализации вкладов пар орбиталей σ и σ * и π и π * орбитальных пар).

При стандартной температуре и давлении кислород представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса с молекулярной формулой O
2, называемый дикислородом. [30]

Как двуокись кислорода, два атома кислорода химически связаны друг с другом. Связь может быть описана по-разному на основе уровня теории, но разумно и просто описана как ковалентная двойная связь, которая возникает в результате заполнения молекулярных орбиталей, образованных атомными орбиталями отдельных атомов кислорода, заполнение которых приводит к образованию связи. порядка двух. Более конкретно, двойная связь является результатом последовательного заполнения орбиталей от низкой к высокой энергии, или Aufbau , и результирующей отмены вкладов от 2s-электронов после последовательного заполнения низких значений σ и σ *орбитали; σ перекрытие двух атомных 2p-орбиталей, которые лежат вдоль оси молекулы OO, и π перекрытие двух пар атомных 2p-орбиталей, перпендикулярных оси молекулы OO, а затем аннулирование вкладов от оставшихся двух из шести 2p-электронов после их частичного заполнения низших π- и π * -орбиталей. [29]

Эта комбинация сокращений и перекрытий σ и π приводит к характеру двойной связи и реакционной способности дикислорода, а также к основному состоянию триплета . Электронная конфигурация с двумя неспаренных электронов, как это имеет место в дикислорода орбиталей (см заполнены pi ; * орбитали на диаграмме) , которые имеют одинаковую энергию, т.е.- вырожденный -is конфигурация называется спин - триплетного состояния. Следовательно, основное состояние O
2Молекула называется триплетным кислородом . [31] [b] Частично заполненные орбитали с наивысшей энергией разрыхляют связь , поэтому их заполнение ослабляет порядок связи с трех до двух. Из-за наличия неспаренных электронов триплетный кислород очень медленно реагирует с большинством органических молекул, которые имеют парные электронные спины; это предотвращает самовозгорание. [3]

Жидкий кислород, временно взвешенный в магните из-за его парамагнетизма

В триплетной форме O
2молекулы парамагнитны . То есть они придают кислороду магнитный характер, когда он находится в присутствии магнитного поля, из-за спиновых магнитных моментов неспаренных электронов в молекуле и отрицательной обменной энергии между соседними O
2молекулы. [24] Жидкий кислород настолько магнитен, что в лабораторных экспериментах мостик жидкого кислорода может поддерживаться против собственного веса между полюсами мощного магнита. [32] [c]

Синглетный кислород является именем , данным выше нескольких видов энергии молекулярного O
2в котором все спины электронов спарены. Он гораздо более активен с обычными органическими молекулами, чем молекулярный кислород сам по себе. В природе синглетный кислород обычно образуется из воды во время фотосинтеза с использованием энергии солнечного света. [33] Он также производится в тропосфере при фотолизе озона коротковолновым светом [34] и иммунной системой в качестве источника активного кислорода. [35] Каротиноиды в фотосинтезирующих организмах (и, возможно, животных) играют важную роль в поглощении энергии синглетного кислорода и преобразовании ее в невозбужденное основное состояние до того, как она сможет причинить вред тканям. [36]

Аллотропы

Основная статья: Аллотропы кислорода
Представление модели заполнения пространства молекулы дикислорода (O 2 )

Обычный аллотроп элементарного кислорода на Земле называется дикислородом , O
2, основная часть атмосферного кислорода Земли (см. Распространение ). O 2 имеет длину связи в 121  часов и энергия связи 498  кДж / моль , [37] , который меньше , чем энергия других двойных связей или пар единичных связей в биосфере и отвечает за экзотермической реакции O 2 с любая органическая молекула. [3] [38] Благодаря своему энергетическому содержанию, O 2 используется сложными формами жизни, такими как животные, в клеточном дыхании . Другие аспекты O
2 рассматриваются в оставшейся части этой статьи.

Триоксиген ( O
3) обычно известен как озон и представляет собой очень реактивный аллотроп кислорода, который повреждает ткань легких. [39] Озон образуется в верхних слоях атмосферы, когда O
2соединяется с атомарным кислородом, образованным расщеплением O
2с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения. [18] Поскольку озон сильно поглощает в УФ-области спектра , озоновый слой в верхних слоях атмосферы действует как защитный экран для защиты от радиации для планеты. [18] Около поверхности Земли это загрязнитель, образующийся как побочный продукт выхлопных газов автомобилей . [39] На малых высотах околоземной орбиты присутствует достаточно атомарного кислорода, чтобы вызвать коррозию космических аппаратов . [40]

Метастабильной молекулы tetraoxygen ( O
4) был открыт в 2001 г. [41] [42] и предположительно существовал в одной из шести фаз твердого кислорода . В 2006 году было доказано, что эта фаза, созданная давлением O
2до 20  ГПа , на самом деле является ромбоэдрическим O
8 кластер . [43] Этот кластер потенциально может быть гораздо более мощным окислителем, чем O
2или O
3и поэтому может использоваться в ракетном топливе . [41] [42] Металлическая фаза была обнаружена в 1990 году, когда твердый кислород подвергается воздействию давления выше 96 ГПа [44], и в 1998 году было показано, что при очень низких температурах эта фаза становится сверхпроводящей . [45]

Физические свойства

Кислородная разрядная (спектральная) трубка
Смотрите также: жидкий кислород и твердый кислород

Кислород растворяется в воде легче, чем азот, и в пресной воде легче, чем в морской. Вода в равновесии с воздухом содержит примерно 1 молекулу растворенного кислорода.
2на каждые 2 молекулы N
2(1: 2) по сравнению с атмосферным соотношением приблизительно 1: 4. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры, и при 0 ° C растворяется примерно вдвое больше (14,6 мг · л -1 ), чем при 20 ° C (7,6 мг · л -1 ). [9] [46] При 25 ° C и 1 стандартной атмосфере (101,3  кПа ) воздуха пресная вода содержит около 6,04  миллилитра  (мл) кислорода на литр , а морская вода - около 4,95 мл на литр. [47] При 5 ° C растворимость увеличивается до 9,0 мл (на 50% больше, чем при 25 ° C) на литр для воды и 7,2 мл (на 45% больше) на литр для морской воды.

Газообразный кислород, растворенный в воде на уровне моря
(миллилитры на литр)
5 ° C25 ° C
Пресная вода9.006,04
Морская вода7.204,95

Кислород конденсируется при 90,20  К (-182,95 ° C, -297,31 ° F) и замерзает при 54,36 К (-218,79 ° C, -361,82 ° F). [48] Как жидкость и твердое вещество вывода
2представляют собой прозрачные вещества светло -голубого цвета, вызванные поглощением в красном (в отличие от голубого цвета неба, который возникает из-за рэлеевского рассеяния синего света). Жидкость высокой чистоты O
2обычно получают фракционной перегонкой сжиженного воздуха. [49] Жидкий кислород также может конденсироваться из воздуха с использованием жидкого азота в качестве хладагента. [50]

Жидкий кислород - очень реактивное вещество, и его необходимо отделить от горючих материалов. [50]

Спектроскопия молекулярного кислорода связана с атмосферными процессами полярного сияния и свечения атмосферы . [51] Поглощение в континууме Герцберга и полосах Шумана – Рунге в ультрафиолете производит атомарный кислород, который важен в химии средней атмосферы. [52] Синглетный молекулярный кислород в возбужденном состоянии ответственен за красную хемилюминесценцию в растворе. [53]

Изотопы и звездное происхождение

Основная статья: Изотопы кислорода
В конце жизни массивной звезды 16 O концентрируется в O-оболочке, 17 O - в H-оболочке и 18 O - в He-оболочке.

Встречающийся в природе кислород состоит из трех стабильных изотопов : 16 O , 17 O и 18 O , из которых 16 O является наиболее распространенным ( естественное содержание 99,762% ). [54]

Большая часть 16 O синтезируется в конце процесса синтеза гелия в массивных звездах, но некоторая часть образуется в процессе горения неона . [55] 17 O в основном образуется при сжигании водорода в гелий во время цикла CNO , что делает его обычным изотопом в зонах горения водорода на звездах. [55] Большинство 18 O образуется при 14 Н (сделанный в изобилии от сжигания CNO) захватывает 4 He ядро, делая 18 O распространены в гелийсодержащих зонах эволюционировали, массивных звезд .[55]

Было охарактеризовано четырнадцать радиоизотопов . Наиболее стабильными являются 15 O с периодом полураспада 122,24 секунды и 14 O с периодом полураспада 70,606 секунды. [54] Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 27 с, а у большинства из них период полураспада менее 83 миллисекунд. [54] Наиболее распространенной формой распада изотопов легче 16 O является β + -распад [56] [57] [58] с образованием азота, а наиболее распространенной формой распада изотопов тяжелее 18 O являетсябета-распад с образованием фтора . [54]

Вхождение

См. Также: Силикатные минералы , Категория: Оксидные минералы , Звездное население , Космохимия и Астрохимия
Десять наиболее распространенных элементов в Галактике Млечный Путь, оцененные спектроскопически [59]
ZЭлементМассовая доля в частях на миллион
1Водород739 00071 × масса кислорода (красная полоса)
2Гелий240 00023 × масса кислорода (красная полоса)
8Кислород10 40010400
 
6Углерод46004600
 
10Неон1,3401340
 
26Утюг1,0901090
 
7Азот960960
 
14Кремний650650
 
12Магний580580
 
16Сера440440
 

Кислород является самым распространенным химическим элементом по массе в биосфере Земли , воздухе, море и суше. Кислород - третий по распространенности химический элемент во Вселенной после водорода и гелия. [60] Около 0,9% массы Солнца составляет кислород. [15] Кислород составляет 49,2% земной коры по массе [61] в составе оксидных соединений, таких как диоксид кремния, и является наиболее распространенным элементом земной коры по массе . Это также основной компонент мирового океана (88,8% по массе). [15] Газообразный кислород - второй по распространенности компонент атмосферы Земли., занимая 20,8% объема и 23,1% массы (около 10 15 тонн). [15] [62] [d] Земля необычна среди планет Солнечной системы тем, что имеет такую ​​высокую концентрацию газообразного кислорода в ее атмосфере: Марс (с 0,1% O
2по объему) и Венеры гораздо меньше. O
2 окружение этих планет создается исключительно действием ультрафиолетового излучения на кислородсодержащие молекулы, такие как углекислый газ.

Холодная вода содержит больше растворенного O
2.

Необычно высокая концентрация газообразного кислорода на Земле - результат кислородного цикла . Этот биогеохимический цикл описывает движение кислорода внутри и между тремя его основными резервуарами на Земле: атмосферой, биосферой и литосферой . Основным движущим фактором кислородного цикла является фотосинтез , ответственный за атмосферу современной Земли. Фотосинтез выделяет кислород в атмосферу, а дыхание , распад и горение удаляют его из атмосферы. В нынешнем равновесии производство и потребление происходят с одинаковой скоростью. [63]

Свободный кислород также присутствует в растворах в водоемах мира. Повышенная растворимость O
2при более низких температурах (см. Физические свойства ) имеет важное значение для жизни океана, поскольку полярные океаны поддерживают гораздо более высокую плотность жизни из-за более высокого содержания кислорода. [64] Вода, загрязненная питательными веществами для растений, такими как нитраты или фосфаты, может стимулировать рост водорослей с помощью процесса, называемого эвтрофикацией, а разложение этих организмов и других биоматериалов может снизить уровень кислорода.
2содержание в эвтрофных водоемах. Ученые оценивают этот аспект качества воды, измеряя биохимическую потребность воды в кислороде или количество O
2необходимо восстановить его до нормальной концентрации. [65]

Анализ

500 миллионов лет изменения климата против 18 O

Палеоклиматологи измеряют соотношение кислорода-18 и кислорода-16 в раковинах и скелетах морских организмов, чтобы определить климат миллионы лет назад (см. Цикл соотношения изотопов кислорода ). Молекулы морской воды , содержащие более легкий изотоп кислорода-16, испаряются немного быстрее, чем молекулы воды, содержащие на 12% более тяжелый кислород-18, и это несоответствие увеличивается при более низких температурах. [66]В периоды более низких глобальных температур снег и дождь из этой испарившейся воды, как правило, имеют больше кислорода-16, а оставшаяся морская вода имеет тенденцию иметь больше кислорода-18. Затем морские организмы включают в свои скелеты и раковины больше кислорода-18, чем в более теплый климат. [66] Палеоклиматологи также напрямую измеряют это соотношение в молекулах воды в образцах ледяных кернов, возраст которых составляет сотни тысяч лет.

Планетарные геологи измерили относительные количества изотопов кислорода в образцах с Земли , Луны , Марса и метеоритов , но долгое время не могли получить справочные значения для соотношений изотопов на Солнце , которые, как полагают, были такими же, как и в изначальных образцах. солнечная туманность . Анализ кремниевой пластины, подвергшейся воздействию солнечного ветра в космосе и возвращенной разбившимся космическим кораблем Genesis , показал, что Солнце имеет более высокую долю кислорода-16, чем Земля. Измерение предполагает, что неизвестный процесс истощил кислород-16 из солнечнойдиск протопланетного материала до слияния пылинок, сформировавших Землю. [67]

Кислород имеет две спектрофотометрические полосы поглощения с максимумом на длинах волн 687 и 760  нм . Некоторые ученые, занимающиеся дистанционным зондированием , предложили использовать измерение яркости, исходящей от растительного покрова в этих диапазонах, для характеристики состояния здоровья растений со спутниковой платформы. [68] Этот подход использует тот факт, что в этих диапазонах можно отличить отражательную способность растительности от ее флуоресценции , которая намного слабее. Измерение технически затруднено из-за низкого отношения сигнал / шум и физической структуры растительности; но он был предложен в качестве возможного метода мониторингауглеродный цикл со спутников в глобальном масштабе.

Биологическая роль O 2

Основная статья: Кислород в биологических реакциях

Фотосинтез и дыхание

Фотосинтез расщепляет воду с высвобождением O
2и исправляет CO
2в сахар в так называемом цикле Кальвина .

В природе свободный кислород образуется в результате расщепления воды под действием света во время кислородного фотосинтеза . По некоторым оценкам, зеленые водоросли и цианобактерии в морской среде обеспечивают около 70% свободного кислорода, производимого на Земле, а остальное производится наземными растениями. [69] Другие оценки вклада океана в атмосферный кислород выше, в то время как некоторые оценки ниже, предполагая, что океаны производят ~ 45% атмосферного кислорода Земли каждый год. [70]

Общая упрощенная формула фотосинтеза: [71]

6 CO
2+ 6 часов
2O + фотоны → C
6ЧАС
12О
6+ 6 O
2

или просто

углекислый газ + вода + солнечный свет → глюкоза + диоксид

Фотолитическое выделение кислорода происходит в тилакоидных мембранах фотосинтезирующих организмов и требует энергии четырех фотонов . [e] Требуется много этапов, но результатом является образование градиента протонов через тилакоидную мембрану, который используется для синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) посредством фотофосфорилирования . [72] вывод
2оставшиеся (после образования молекулы воды) выбрасываются в атмосферу. [f]

Химическая энергия кислорода высвобождается в митохондриях для выработки АТФ во время окислительного фосфорилирования . [4] Реакция аэробного дыхания, по сути, противоположна фотосинтезу и упрощается как:

C
6ЧАС
12О
6+ 6 O
2→ 6 СО
2+ 6 часов
2O + 2880 кДж / моль

В позвоночных , О
2 диффундирует через мембраны в легких и в эритроциты . Гемоглобин связывает O
2, меняя цвет с голубовато-красного на ярко-красный [39] ( CO
2высвобождается из другой части гемоглобина за счет эффекта Бора ). Другие животные используют гемоцианин ( моллюски и некоторые членистоногие ) или гемеритрин ( пауки и омары ). [62] Один литр крови может растворить 200 см 3 из O
2. [62]

До открытия анаэробных многоклеточного , [73] кислород не считается необходимым условием для всего комплекса жизни. [74]

Активные формы кислорода , такие как супероксид- ион ( O-
2) и перекись водорода ( H
2О
2), являются реактивными побочными продуктами использования кислорода в организмах. [62] Части иммунной системы высших организмов создают перекись, супероксид и синглетный кислород для уничтожения вторгшихся микробов. Активные формы кислорода также играют важную роль в гиперчувствительной реакции растений на атаку патогенов. [72] Кислород разрушает облигатно анаэробные организмы , которые были доминирующей формой ранней жизни на Земле до O
2начали накапливаться в атмосфере примерно 2,5 миллиарда лет назад во время Великого события оксигенации , примерно через миллиард лет после первого появления этих организмов. [75] [76]

Взрослый человек в состоянии покоя вдыхает от 1,8 до 2,4 граммов кислорода в минуту. [77] Это составляет более 6 миллиардов тонн кислорода, вдыхаемого человечеством в год. [грамм]

Живые организмы

Парциальное давление кислорода в организме человека (PO 2 )
Единица измеренияАльвеолярное давление газов в легкихКислород артериальной кровиВенозный газ крови
кПа14,211 [78] -13 [78]4,0 [78] -5,3 [78]
мм рт. ст.10775 [79] -100 [79]30 [80] -40 [80]

Парциальное давление свободного кислорода в организме живого позвоночного животного является самым высоким в дыхательной системе и снижается в любой артериальной системе , периферических тканях и венозной системе соответственно. Парциальное давление - это давление, которое имел бы кислород, если бы он один занимал весь объем. [81]

Накопление в атмосфере

Основная статья: Геологическая история кислорода
О
2накопление в атмосфере Земли: 1) нет O
2произведено; 2) О
2производится, но поглощается океанами и породами морского дна; 3) О
2начинает выделять газ из океанов, но поглощается земной поверхностью и образованием озонового слоя; 4–5) O
2 раковины наполняются и газ накапливается

Свободный газообразный кислород практически отсутствовал в атмосфере Земли до того, как появились фотосинтезирующие археи и бактерии , вероятно, около 3,5 миллиардов лет назад. Свободный кислород впервые появился в значительных количествах в палеопротерозойском эоне (между 3,0 и 2,3 миллиардами лет назад). [82] Даже если было много растворенного железа в океанах, когда кислородный фотосинтез становился все более распространенным, похоже, полосчатые образования железа были созданы аноксиеновыми или микроаэрофильными железоокисляющими бактериями, которые доминировали в более глубоких областях фотической зоны , в то время как цианобактерии, производящие кислород, покрыли отмели. [83]Свободный кислород начал выделяться из океанов 3–2,7 миллиарда лет назад, достигнув 10% от нынешнего уровня около 1,7 миллиарда лет назад. [82] [84]

Присутствие большого количества растворенного и свободного кислорода в океанах и атмосфере могло привести к вымиранию большинства существующих анаэробных организмов во время Великого события оксигенации ( кислородной катастрофы ) около 2,4 миллиарда лет назад. Клеточное дыхание с использованием O
2позволяет аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробные. [85] Клеточное дыхание O
2встречается у всех эукариот , включая все сложные многоклеточные организмы, такие как растения и животные.

С начала кембрийского периода 540 миллионов лет назад атмосферный O
2уровни колеблются от 15% до 30% по объему. [86] К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) атмосферный O
2уровни достигли максимума 35% по объему [86], что, возможно, способствовало появлению большого размера насекомых и земноводных в то время. [87]

Колебания концентрации кислорода в атмосфере сформировали климат в прошлом. Когда количество кислорода уменьшается, плотность атмосферы падает, что, в свою очередь, увеличивает испарение с поверхности, что приводит к увеличению количества осадков и повышению температуры. [88]

При нынешних темпах фотосинтеза потребуется около 2000 лет, чтобы регенерировать весь O
2в настоящей атмосфере. [89]

Внеземной свободный кислород

Основная статья: Внеземная атмосфера

В области астробиологии и в поисках внеземной жизни кислород является сильной биосигнатурой . Тем не менее, это может быть не определенная биосигнатура, возможно, произведенная абиотически на небесных телах с процессами и условиями (такими как своеобразная гидросфера ), которые допускают свободный кислород, [90] [91] [92] как в тонких кислородных атмосферах Европы и Ганимеда. . [93]

Промышленное производство

Смотрите также: разделение воздуха , выделение кислорода и фракционная перегонка
Аппарат для электролиза Hofmann, используемый при электролизе воды.

Сто миллионов тонн O
2извлекаются из воздуха для промышленного использования ежегодно двумя основными способами. [16] Наиболее распространенным методом является фракционная перегонка сжиженного воздуха с N
2 дистилляция в виде пара, в то время как O
2остается в виде жидкости. [16]

Другой основной метод получения O
2пропускает поток чистого сухого воздуха через один слой пары идентичных цеолитных молекулярных сит, который поглощает азот и доставляет поток газа, содержащий от 90% до 93% O
2. [16] Одновременно газообразный азот высвобождается из другого слоя цеолита, насыщенного азотом, за счет снижения рабочего давления в камере и отвода части газообразного кислорода из слоя генератора через нее в обратном направлении потока. После установленного времени цикла работа двух слоев меняется, что позволяет непрерывно перекачивать газообразный кислород по трубопроводу. Это известно как адсорбция при колебаниях давления . Газообразный кислород все чаще получают с помощью этих некриогенных технологий (см. Также соответствующую вакуумную адсорбцию ). [94]

Газообразный кислород можно также получить путем электролиза воды на молекулярный кислород и водород. Необходимо использовать электричество постоянного тока: если используется переменный ток, газы в каждой конечности состоят из водорода и кислорода во взрывоопасном соотношении 2: 1. Похожий метод - электрокаталитический O
2эволюция из оксидов и оксокислот . Также можно использовать химические катализаторы, например, в химических генераторах кислорода или кислородных свечах, которые используются как часть оборудования жизнеобеспечения на подводных лодках и по-прежнему являются частью стандартного оборудования на коммерческих авиалайнерах в случае аварийной разгерметизации. Другой метод разделения воздуха - это принуждение воздуха к растворению через керамические мембраны на основе диоксида циркония под действием высокого давления или электрического тока с получением почти чистого O
2газ. [65]

Место хранения

Баллоны со сжатым газом кислорода и MAPP с регуляторами

Методы хранения кислорода включают кислородные баллоны высокого давления , криогенные средства и химические соединения. Из соображений экономии кислород часто перевозится наливом в виде жидкости в специально изолированных цистернах, поскольку один литр сжиженного кислорода эквивалентен 840 литрам газообразного кислорода при атмосферном давлении и 20 ° C (68 ° F). [16] Такие танкеры используются для заправки больших емкостей для хранения жидкого кислорода, которые стоят возле больниц и других учреждений, которым требуются большие объемы чистого газообразного кислорода. Жидкий кислород пропускается через теплообменники, которые преобразуют криогенную жидкость в газ до того, как она попадет в здание. Кислород также хранится и отправляется в баллонах меньшего размера, содержащих сжатый газ; форма, которая используется в некоторых портативных медицинских устройствах, а также в газокислородной сварке и резке . [16]

Приложения

См. Также: Дыхательный газ , окислительно-восстановительный потенциал и горение

Медицинское

Концентратор кислорода В одном эмфиземе дома пациента
Основная статья: Кислородная терапия

Поглощение O
2дыхание из воздуха является основной целью дыхания , поэтому в медицине используется добавка кислорода . Лечение не только увеличивает уровень кислорода в крови пациента, но и имеет вторичный эффект снижения сопротивления кровотоку во многих типах больных легких, облегчая рабочую нагрузку на сердце. Кислородная терапия используется для лечения эмфиземы , пневмонии , некоторых сердечных заболеваний ( застойная сердечная недостаточность ), некоторых заболеваний, вызывающих повышение давления в легочной артерии , и любых заболеваний, которые ухудшают способность организма поглощать и использовать газообразный кислород. [95]

Лечение достаточно гибкое, чтобы его можно было использовать в больницах, дома у пациента или все чаще с помощью портативных устройств. Когда-то кислородные палатки обычно использовались для добавления кислорода, но с тех пор их заменили в основном кислородные маски или носовые канюли . [96]

Гипербарические (высокое давление) медицина использует специальные камеры кислорода , чтобы повысить парциальное давление в O
2вокруг пациента и, при необходимости, медицинского персонала. [97] Отравление угарным газом , газовая гангрена и декомпрессионная болезнь («изгибы») иногда решаются с помощью этой терапии. [98] Увеличенное значение O
2концентрация в легких помогает вытеснить окись углерода из гемовой группы гемоглобина . [99] [100] Газообразный кислород ядовит для анаэробных бактерий , вызывающих газовую гангрену, поэтому повышение его парциального давления помогает их убить. [101] [102] Декомпрессионная болезнь возникает у дайверов, которые слишком быстро декомпрессируются после погружения, в результате чего в крови образуются пузырьки инертного газа, в основном азота и гелия. Повышение давления O
2как можно скорее помогает растворить пузырьки в крови, чтобы эти избыточные газы могли естественным образом выдыхаться через легкие. [95] [103] [104] Нормобарическое введение кислорода в наивысшей доступной концентрации часто используется в качестве первой помощи при любой травме при нырянии, которая может привести к образованию пузырьков инертного газа в тканях. Его использование получило эпидемиологическую поддержку в результате статистического исследования случаев, зарегистрированных в долгосрочной базе данных. [105] [106] [107]

Жизнеобеспечение и рекреационное использование

Чистый O низкого давления
2используется в скафандрах .

Применение O
2как дыхательный газ низкого давления в современных космических скафандрах , которые окружают тело своего пассажира дыхательным газом. Эти устройства используют почти чистый кислород примерно при одной трети нормального давления, что приводит к нормальному парциальному давлению крови 0
2. Этот компромисс между более высокой концентрацией кислорода и более низким давлением необходим для сохранения гибкости костюма. [108] [109]

Подводные и поверхность , поставляемая под водой водолазов и подводников также полагаются на искусственно поставленный O
2. Подводные лодки, подводные аппараты и атмосферные водолазные костюмы обычно работают при нормальном атмосферном давлении. Воздух для дыхания очищается от углекислого газа путем химической экстракции, а кислород заменяется для поддержания постоянного парциального давления. Водолазы, работающие под давлением окружающей среды, дышат воздухом или газовыми смесями с долей кислорода, соответствующей рабочей глубине. Чистый или почти чистый O
2использование в дайвинге при давлении выше атмосферного обычно ограничивается ребризерами или декомпрессией на относительно небольших глубинах (глубина ~ 6 метров или меньше) [110] [111] или лечением в рекомпрессионных камерах при давлении до 2,8 бар, где с острой кислородной токсичностью можно справиться без риска утопления. Более глубокое погружение требует значительного разбавления O
2с другими газами, такими как азот или гелий, для предотвращения кислородного отравления . [110]

Люди, которые поднимаются в горы или летают на самолетах без давления с неподвижным крылом, иногда имеют дополнительный O
2запасы. [h] Герметичные коммерческие самолеты имеют аварийный запас O
2автоматически подается пассажирам при разгерметизации салона. Внезапная потеря давления в салоне активирует химические генераторы кислорода над каждым сиденьем, в результате чего кислородные маски падают. Если надеть маски, «чтобы запустить поток кислорода», как того требуют инструкции по безопасности в салоне, железные опилки попадают в хлорат натрия внутри канистры. [65] В результате экзотермической реакции образуется постоянный поток газообразного кислорода .

Кислород, как средство легкой эйфории , уже давно используется в кислородных барах и для занятий спортом . Кислородные бары учреждений найдены в Соединенных Штатах с конца 1990 - х годов , которые предлагают выше нормы O
2экспозиция за минимальную плату. [112] Профессиональные спортсмены, особенно в американском футболе , иногда уходят за пределы поля между играми, чтобы надеть кислородные маски для повышения производительности. Фармакологический эффект вызывает сомнения; плацебо эффект является более вероятным объяснением. [112] Доступные исследования подтверждают повышение работоспособности от смесей, обогащенных кислородом, только в том случае, если им дышат во время аэробных упражнений . [113]

Другие виды использования в развлекательных целях, которые не связаны с дыханием, включают пиротехнические приложения, такие как пятисекундное зажигание гриля Джорджа Гобла . [114]

Промышленное

Наиболее коммерчески производимый O
2используется для плавки и / или обезуглероживания железа .

Выплавка из железной руды в сталь потребляет 55% серийно выпускаемый кислород. [65] В этом процессе O
2впрыскивается через фурму высокого давления в расплавленное железо, которое удаляет примеси серы и избыток углерода в виде соответствующих оксидов, SO
2и CO
2. Реакции экзотермические , поэтому при повышении температуры до 1700 ° С . [65]

Еще 25% промышленного кислорода используется в химической промышленности. [65] Этилен реагирует с O
2для создания оксида этилена , который, в свою очередь, превращается в этиленгликоль ; основной питающий материал, используемый для производства множества продуктов, включая антифризы и полиэфирные полимеры (предшественники многих пластиков и тканей ). [65] В процессе оксикрекинга [115] и для производства акриловой кислоты [116] диформилфурана [117] и бензиловой кислоты используются большие количества кислорода или воздуха . [118]С другой стороны, электрохимический синтез пероксида водорода из кислорода является многообещающей технологией для замены применяемого в настоящее время гидрохинонового процесса. И последнее, но не менее важное: каталитическое окисление используется в камерах дожигания, чтобы избавиться от опасных газов. [119] [120]

Большая часть оставшихся 20% промышленного кислорода используется в медицине, резке и сварке металлов , в качестве окислителя в ракетном топливе и для очистки воды . [65] Кислород используется при кислородно- ацетиленовой сварке , сжигании ацетилена с O
2чтобы получить очень горячее пламя. В этом процессе, металл до 60 см (24 дюйма) толщины сначала нагревают с небольшим окси-пламенем ацетилена , а затем быстро вырезанный большим потоком O
2. [121]

Соединения

Основная статья: Соединения кислорода
Вода ( H
2O ) - наиболее известное кислородное соединение.

Степень окисления кислорода -2 почти во всех известных соединениях кислорода. Степень окисления -1 встречается у некоторых соединений, таких как пероксиды . [122] Соединения, содержащие кислород в других степенях окисления, встречаются очень редко: -1/2 ( супероксиды ), -1/3 ( озониды ), 0 ( элементарная , гипофтористая кислота ), +1/2 ( диоксигенил ), +1 ( диоксид кислорода). дифторид ) и +2 ( дифторид кислорода ). [123]

Оксиды и другие неорганические соединения

Вода ( H
2O ) - это оксид водорода и наиболее известное соединение кислорода. Атомы водорода ковалентно связаны с кислородом в молекуле воды, но также имеют дополнительное притяжение (около 23,3 кДж / моль на атом водорода) к соседнему атому кислорода в отдельной молекуле. [124] Эти водородные связи между молекулами воды удерживают их примерно на 15% ближе, чем можно было бы ожидать в простой жидкости только с силами Ван-дер-Ваальса . [125] [i]

Оксиды, такие как оксид железа или ржавчина , образуются, когда кислород соединяется с другими элементами.

Из-за своей электроотрицательности кислород образует химические связи почти со всеми другими элементами с образованием соответствующих оксидов . Поверхность большинства металлов, таких как алюминий и титан , окисляется в присутствии воздуха и покрывается тонкой пленкой оксида, которая пассивирует металл и замедляет дальнейшую коррозию . Многие оксиды переходных металлов представляют собой нестехиометрические соединения с немного меньшим содержанием металла, чем можно было бы показать по химической формуле . Например, минерал FeO ( вюстит ) записывается как , гдеx обычно составляет около 0,05. [126]

Кислород присутствует в атмосфере в следовых количествах в виде углекислого газа ( CO
2). В земной коры Земли порода состоит в значительной степени из оксидов кремния ( кремнезема SiO
2, содержащийся в граните и кварце ), алюминий ( оксид алюминия Al
2О
3, в боксите и корунде ), железо ( оксид железа (III) Fe
2О
3, в гематите и ржавчине ) и карбонат кальция (в известняке ). Остальная часть земной коры также состоит из кислородных соединений, в частности из различных сложных силикатов (в силикатных минералах ). Мантия Земли, имеющая гораздо большую массу, чем кора, в основном состоит из силикатов магния и железа.

Водо- растворимые силикаты в виде Na
4SiO
4, Na
2SiO
3, а Na
2Si
2О
5используются как моющие и клеящие средства . [127]

Кислород также действует как лиганд для переходных металлов, образуя дикислородные комплексы переходных металлов , в которых присутствует металл- O
2. Этот класс соединений включает гемовые белки гемоглобин и миоглобин . [128] Экзотическая и необычная реакция происходит с PtF6, который окисляет кислород с образованием O 2 + PtF 6 - , диоксигенилгексафтороплатината . [129]

Органические соединения

Ацетон - важный сырьевой материал в химической промышленности.
  Кислород
  Углерод
  Водород

К наиболее важным классам органических соединений, содержащих кислород, относятся (где «R» - органическая группа): спирты (R-OH); эфиры (ROR); кетоны (R-CO-R); альдегиды (R-CO-H); карбоновые кислоты (R-COOH); сложные эфиры (R-COO-R); ангидриды кислот (R-CO-O-CO-R); и амиды ( RC (O) -NR
2). Есть много важных органических растворителей , содержащих кислород, в том числе: ацетон , метанол , этанол , изопропанол , фуран , ТГФ , диэтиловый эфир , диоксан , этилацетат , ДМФА , ДМСО , уксусная кислота и муравьиная кислота . Ацетон ( (CH
3)
2CO ) и фенол ( C
6ЧАС
5OH ) используются в качестве питающих материалов при синтезе многих различных веществ. Другие важные органические соединения, содержащие кислород: глицерин , формальдегид , глутаральдегид , лимонная кислота , уксусный ангидрид и ацетамид . Эпоксиды - это простые эфиры, в которых атом кислорода является частью кольца из трех атомов. Этот элемент аналогичным образом содержится почти во всех биомолекулах , которые важны для жизни (или генерируются ею).

Кислород самопроизвольно реагирует со многими органическими соединениями при комнатной температуре или ниже в процессе, называемом автоокислением . [130] Большинство органических соединений , которые содержат кислород не сделаны путем прямого действия O
2. Органические соединения, важные для промышленности и торговли, которые получают прямым окислением предшественника, включают окись этилена и надуксусную кислоту . [127]

Безопасность и меры предосторожности

Стандарт NFPA 704 классифицирует сжатый газообразный кислород как неопасный для здоровья, негорючий и инертный, но окислитель. Охлажденный жидкий кислород (LOX) имеет рейтинг опасности для здоровья 3 (для повышенного риска гипероксии из-за конденсированных паров и для опасностей, общих для криогенных жидкостей, таких как обморожение), а все остальные оценки такие же, как и для сжатого газа. [131]

Токсичность

Основная статья: Кислородная токсичность
Основные симптомы кислородного отравления [132]

Кислородный газ ( O
2) может быть токсичным при повышенном парциальном давлении , приводя к судорогам и другим проблемам со здоровьем. [110] [J] [133] Кислород токсичность обычно начинает происходить при парциальном давлении более 50 кило паскаль  (кПа), равное примерно 50% состава кислорода при нормальном давлении или в 2,5 раза выше нормальной уровня моря O
2парциальное давление около 21 кПа. Это не проблема, за исключением пациентов на аппаратах ИВЛ , поскольку газ, подаваемый через кислородные маски в медицинских целях, обычно состоит только из 30–50% O.
2по объему (около 30 кПа при стандартном давлении). [9]

Одно время недоношенных детей помещали в инкубаторы, содержащие O
2-обогатый воздух, но эта практика была прекращена после того, как некоторые дети были ослеплены слишком высоким содержанием кислорода. [9]

Дыхание чистого O
2в космических приложениях, например, в некоторых современных скафандрах, или в ранних космических аппаратах, таких как Аполлон , не вызывает повреждений из-за низкого общего давления. [108] [134] В случае скафандров O
2парциальное давление в дыхательном газе, как правило, составляет около 30 кПа (в 1,4 раза больше нормального), и в результате получается O
2парциальное давление в артериальной крови космонавта лишь незначительно превышает нормальный уровень моря O
2частичное давление. [135]

Кислородное отравление для легких и центральной нервной системы также может возникать при глубоком подводном плавании с аквалангом и нырянии с поверхности . [9] [110] Продолжительные дыхание воздушной смеси с O
2парциальное давление более 60 кПа может в конечном итоге привести к необратимому фиброзу легких . [136] Воздействие на O
2парциальное давление выше 160 кПа (около 1,6 атм) может вызвать судороги (обычно со смертельным исходом для дайверов). Острая кислородная токсичность (вызывающая судороги - это наиболее опасный эффект для дайверов) может возникнуть при вдыхании воздушной смеси с 21% O
2на глубине 66 м (217 футов) или более; то же самое может произойти при дыхании 100% O
2всего 6 м (20 футов). [136] [137] [138] [139]

Возгорание и другие опасности

Интерьер командного модуля Apollo 1 . Чистый O
2при давлении выше нормы и искре привел к пожару и гибели экипажа Аполлона-1 .

Высококонцентрированные источники кислорода способствуют быстрому сгоранию. Опасность возгорания и взрыва возникает, когда концентрированные окислители и топливо находятся в непосредственной близости; событие воспламенения, такое как тепло или искра, необходимо, чтобы вызвать возгорание. [3] [140] Кислород является окислителем, а не топливом, но, тем не менее, источником большей части химической энергии, выделяющейся при сгорании. [3] [38]

Концентрированный O
2позволит горению протекать быстро и энергично. [140] Стальные трубы и резервуары для хранения, используемые для хранения и передачи как газообразного, так и жидкого кислорода, будут действовать как топливо; и поэтому дизайн и производство O
2системы требуют специальной подготовки, чтобы свести к минимуму источники возгорания. [140] Пожар, в результате которого погиб экипаж « Аполлона-1 » при испытании на стартовой площадке, распространился так быстро, потому что в капсуле было давление чистого кислорода
2но немного больше , чем атмосферное давление, вместо 1 / 3 нормального давления , которое будет использоваться в миссии. [k] [142]

Разливы жидкого кислорода, если они впитываются в органические вещества, такие как древесина , нефтехимия и асфальт, могут вызвать непредсказуемую детонацию этих материалов при последующем механическом ударе. [140]

Смотрите также

  • Геологическая история кислорода
  • Гипоксия (окружающая среда) для O
    2     истощение водной экологии
  • Деоксигенация океана
  • Гипоксия (лечебная) , недостаток кислорода
  • Ограничение концентрации кислорода
  • Кислородные соединения
  • Кислородный завод
  • Датчик кислорода

Примечания

  1. ^ Эти результаты в основном игнорировались до 1860 года. Частично это отклонение было связано с убеждением, что атомы одного элемента не будут иметь химического сродства к атомам того же элемента, а частично - из-за очевидных исключений из закона Авогадро, которые не были объяснены до позже с точки зрения диссоциации молекул.
  2. ^ Орбиталь - это концепция из квантовой механики, которая моделирует электрон как волнообразную частицу, которая имеет пространственное распределение вокруг атома или молекулы.
  3. ^ Парамагнетизм кислорода может быть использован аналитически в парамагнитных газоанализаторах кислорода, которые определяют чистоту газообразного кислорода. ( «Литература Компании Oxygen анализаторов (триплет)» . Servomex. Архивированы из оригинала 8 марта 2008 . Проверен декабрь 15, +2007 .)
  4. ^ Цифры приведены для значений на высоте до 80 км (50 миль) над поверхностью
  5. ^ Тилакоидные мембраны являются частью хлоропластов водорослей и растений, в то время как они просто являются одной из многих мембранных структур у цианобактерий. На самом деле считается, что хлоропласты произошли от цианобактерий , которые когда-то были симбиотическими партнерами с прародителями растений и водорослей.
  6. ^ Окисление воды катализируются марганец отработанного фермента комплекс известен как кислород развивающегося сложный (OEC) или расщепление воды комплекса обнаружилсвязанный с люменальной стороной тилакоидных мембран. Марганец является важным кофактором , атакже для протекания реакции необходимы кальций и хлорид . (Ворон 2005)
  7. ^ (1,8 г / мин на человека) × (60 мин / час) × (24 часа / день) × (365 дней в году) × (6,6 миллиарда человек) / 1000000 г / т = 6,24 миллиарда тонн
  8. ^ Причина заключаетсячто увеличение доли кислорода в дыхательной смеси при низком давлении действует для усиления вдохновенной O
    2     парциальное давление ближе к уровню моря.
  9. ^ Кроме того, поскольку кислород имеет более высокую электроотрицательность, чем водород, разница зарядов делает его полярной молекулой . Взаимодействия между различными диполями каждой молекулы вызывают общую силу притяжения.
  10. ^ Поскольку O
    2    парциальное давление - это доля O
    2    умноженное на общее давление, повышенные парциальные давления могут возникать либо из-за высокого O
    2     доля вдыхаемого газа или из-за высокого давления дыхательного газа, или их комбинация.
  11. ^ Ни один источник возгорания не был окончательно идентифицирован, хотя некоторые свидетельства указывают на дугу от электрической искры. [141]

Рекомендации

  1. ^ Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  2. ^ Аткинс, П .; Jones, L .; Лаверман, Л. (2016). Химические принципы , 7-е издание. Фримен. ISBN 978-1-4641-8395-9 
  3. ^ а б в г д Вайс, HM (2008). «Ценить кислород» . J. Chem. Educ . 85 (9): 1218–1219. Bibcode : 2008JChEd..85.1218W . DOI : 10.1021 / ed085p1218 .
  4. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2020). «Кислород высокоэнергетической Молекулы Powering комплекса многоклеточный: Основные поправки к традиционной биоэнергетике» ACS Omega 5 :. 2221-2233 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  5. ^ Джастроу, Джозеф (1936). История человеческой ошибки . Айер Паблишинг. п. 171. ISBN. 978-0-8369-0568-7.
  6. ^ а б в г д Кук и Лауэр 1968 , с. 499.
  7. ^ a b c Чисхолм, Хью, изд. (1911). «Мэйоу, Джон»  . Encyclopdia Britannica . 17 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 938–939.
  8. ^ a b Соавторы World of Chemistry (2005). «Джон Мэйоу» . Мир химии . Томсон Гейл. ISBN 978-0-669-32727-4. Проверено 16 декабря 2007 года .
  9. ^ Б с д е е Эмсли 2001 , p.299
  10. ^ Бест, Николас В. (2015). «Размышления Лавуазье о флогистоне I: против теории флогистона». Основы химии . 17 (2): 137–151. DOI : 10.1007 / s10698-015-9220-5 . S2CID 170422925 . 
  11. ^ Моррис, Ричард (2003). Последние колдуны: путь от алхимии к периодической таблице . Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри Пресс. ISBN 978-0-309-08905-0.
  12. ^ a b Марплс, Брат Джеймс А. «Майкл Сендивогий, розенкрейцер и отец исследований кислорода» (PDF) . Societas Rosicruciana в Civitatibus Foederatis, Небраска колледж. С. 3–4 . Проверено 25 мая 2018 года .
  13. ^ a b Бугай, Роман (1971). "Михал Сендзивой - Трактат о Каменю Филозофичном" . Biblioteka Problemów (на польском языке). 164 : 83–84. ISSN 0137-5032 . 
  14. ^ «Кислород» . RSC.org . Проверено 12 декабря 2016 года .
  15. ^ a b c d e f g h i Cook & Lauer 1968 , стр. 500
  16. ^ a b c d e f g h Эмсли 2001 , стр. 300
  17. ^ Пристли, Джозеф (1775). «Отчет о дальнейших открытиях в воздухе» . Философские труды . 65 : 384–94. DOI : 10,1098 / rstl.1775.0039 .
  18. ^ a b c Паркс, Г.Д .; Меллор, JW (1939). Современная неорганическая химия Меллора (6-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co.
  19. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 793. ISBN. 978-0-08-037941-8.
  20. ^ DeTurck, Деннис; Глэдни, Ларри; Пьетровито, Энтони (1997). "Принимаем ли мы атомы как должное?" . Интерактивный учебник PFP96 . Пенсильванский университет. Архивировано из оригинала на 17 января 2008 года . Проверено 28 января 2008 года .
  21. ^ Роско, Генри Энфилд; Шорлеммер, Карл (1883). Трактат по химии . Д. Эпплтон и Ко с. 38.
  22. ^ a b Дейнтит, Джон (1994). Биографическая энциклопедия ученых . CRC Press. п. 707. ISBN. 978-0-7503-0287-6.
  23. ^ Papanelopoulou, Faidra (2013). «Луи Поль Кайлетет: ожижение кислорода и появление низкотемпературных исследований» . Примечания и отчеты Лондонского королевского общества . 67 (4): 355–73. DOI : 10,1098 / rsnr.2013.0047 . PMC 3826198 . 
  24. ↑ a b Эмсли 2001 , с.303
  25. ^ a b c Участники проекта "Как создаются продукты" (2002). «Кислород» . Как производятся продукты . Группа Гейл, Инк . Проверено 16 декабря 2007 года .
  26. ^ "Годдард-1926" . НАСА. Архивировано из оригинала 8 ноября 2007 года . Проверено 18 ноября 2007 года .
  27. ^ Флекер, Ориэль Джойс (1924). Школьная химия . Библиотеки MIT. Оксфорд, Кларендон пресс. С.  30 .
  28. ^ Институт Скриппса. «Исследование атмосферного кислорода» .
  29. ^ Б Джек Барретт, 2002, «Атомная структура и периодичность (Основные понятия в химии, том 9 текстов химии учебника.), Кембридж, Великобритания:. Королевское химическое общество, стр 153, ISBN 0854046577 , см [1] Доступ 31 января 2015 года. 
  30. ^ «Факты о кислороде» . Дети науки. 6 февраля 2015 года . Проверено 14 ноября 2015 года .
  31. ^ Якубовский, Генри. «Глава 8: Окисление-фосфорилирование, химия двухкислорода» . Биохимия в Интернете . Университет Святого Иоанна . Проверено 28 января 2008 года .
  32. ^ «Демонстрация моста из жидкого кислорода, поддерживаемого собственным весом между полюсами мощного магнита» . Демонстрационная лаборатория химического факультета Университета Висконсин-Мэдисон. Архивировано из оригинала 17 декабря 2007 года . Проверено 15 декабря 2007 года .
  33. ^ Krieger-Liszkay, Anja (13 октября 2004). «Производство синглетного кислорода при фотосинтезе» . Журнал экспериментальной ботаники . 56 (411): 337–46. DOI : 10.1093 / JXB / erh237 . PMID 15310815 . 
  34. ^ Харрисон, Рой М. (1990). Загрязнение: причины, последствия и контроль (2-е изд.). Кембридж: Королевское химическое общество . ISBN 978-0-85186-283-5.
  35. ^ Вентворт, Пол; McDunn, JE; Вентворт, AD; Takeuchi, C .; Nieva, J .; Jones, T .; Bautista, C .; Ruedi, JM; и другие. (13 декабря 2002 г.). «Доказательства катализированного антителами образования озона при уничтожении бактерий и воспалении» . Наука . 298 (5601): 2195–219. Bibcode : 2002Sci ... 298.2195W . DOI : 10.1126 / science.1077642 . PMID 12434011 . S2CID 36537588 .  
  36. ^ Хираяма, Осаму; Накамура, Киоко; Хамада, Сёко; Кобаяси, Йоко (1994). «Синглетная кислородная тушительная способность природных каротиноидов». Липиды . 29 (2): 149–50. DOI : 10.1007 / BF02537155 . PMID 8152349 . S2CID 3965039 .  
  37. ^ Чие, Чанг. «Связь длины и энергии» . Университет Ватерлоо. Архивировано из оригинального 14 декабря 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 года .
  38. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы сгорания всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O 2 » . J. Chem. Educ . 92 (12): 2094–2099. Bibcode : 2015JChEd..92.2094S . DOI : 10.1021 / acs.jchemed.5b00333 .
  39. ^ a b c Stwertka, Альберт (1998). Путеводитель по элементам (пересмотренная ред.). Издательство Оксфордского университета. С.  48–49 . ISBN 978-0-19-508083-4.
  40. ^ "Эрозия атомарного кислорода" . Архивировано из оригинального 13 июня 2007 года . Проверено 8 августа 2009 года .
  41. ^ a b Какаче, Фульвио; де Петрис, Джулия; Трояни, Анна (2001). «Экспериментальное обнаружение тетраоксигена». Angewandte Chemie International Edition . 40 (21): 4062–65. DOI : 10.1002 / 1521-3773 (20011105) 40:21 <4062 :: АИД-ANIE4062> 3.0.CO; 2-Х . PMID 12404493 . 
  42. ^ a b Болл, Филипп (16 сентября 2001 г.). «Найдена новая форма кислорода» . Новости природы . Проверено 9 января 2008 года .
  43. ^ Lundegaard, Lars F .; Век, Гуннар; МакМахон, Малкольм I .; Дегренье, Серж; и другие. (2006). "Наблюдение за O
    8    молекулярная решетка в фазе твердого кислорода». Nature . 443 (7108):. 201-04 Bibcode : 2006Natur.443..201L . DOI : 10.1038 / nature05174 . PMID  16971946 . S2CID  4384225 .
  44. ^ Desgreniers, S .; Vohra, YK; Руофф, А.Л. (1990). «Оптический отклик твердого кислорода очень высокой плотности до 132 ГПа». J. Phys. Chem . 94 (3): 1117–22. DOI : 10.1021 / j100366a020 .
  45. ^ Симидзу, К .; Сухара, К .; Икумо, М .; Eremets, MI ; и другие. (1998). «Сверхпроводимость в кислороде». Природа . 393 (6687): 767–69. Bibcode : 1998Natur.393..767S . DOI : 10.1038 / 31656 . S2CID 205001394 . 
  46. ^ «Растворимость воздуха в воде» . Инженерный инструментарий . Проверено 21 декабря 2007 года .
  47. ^ Эванс, Дэвид Хадсон; Клэйборн, Джеймс Б. (2005). Физиология рыб (3-е изд.). CRC Press. п. 88. ISBN 978-0-8493-2022-4.
  48. ^ Лиде, Дэвид Р. (2003). «Раздел 4, Свойства элементов и неорганических соединений; плавление, кипение и критические температуры элементов». Справочник по химии и физике CRC (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 978-0-8493-0595-5.
  49. ^ «Обзор криогенных систем разделения воздуха и ожижителей» . Универсальные промышленные газы, Inc . Проверено 15 декабря 2007 года .
  50. ^ a b «Паспорт безопасности жидкого кислородного материала» (PDF) . Мэтисон Три Газ. Архивировано из оригинального (PDF) 27 февраля 2008 года . Проверено 15 декабря 2007 года .
  51. ^ Крупени, Пол Х. (1972). «Спектр молекулярного кислорода» . Журнал физических и химических справочных данных . 1 (2): 423–534. Bibcode : 1972JPCRD ... 1..423K . DOI : 10.1063 / 1.3253101 . S2CID 96242703 . 
  52. ^ Гай П. Брассер; Сьюзан Соломон (15 января 2006 г.). Аэрономия средней атмосферы: химия и физика стратосферы и мезосферы . Springer Science & Business Media. С. 220–. ISBN 978-1-4020-3824-2.
  53. ^ Кирнс, Дэвид Р. (1971). «Физико-химические свойства синглетного молекулярного кислорода». Химические обзоры . 71 (4): 395–427. DOI : 10.1021 / cr60272a004 .
  54. ^ a b c d "Нуклиды / изотопы кислорода" . EnvironmentalChemistry.com . Проверено 17 декабря 2007 года .
  55. ^ a b c Мейер, BS (19–21 сентября 2005 г.). Нуклеосинтез и галактическая химическая эволюция изотопов кислорода (PDF) . Рабочая группа по кислороду в самой ранней солнечной системе . Труды программы НАСА по космохимии и Лунно-планетарного института . Гатлинбург, Теннесси. 9022 . Проверено 22 января 2007 года .
  56. ^ "NUDAT 13O" . Проверено 6 июля 2009 года .
  57. ^ "NUDAT 14O" . Проверено 6 июля 2009 года .
  58. ^ "NUDAT 15O" . Проверено 6 июля 2009 года .
  59. ^ Кросвелл, Кен (февраль 1996 г.). Алхимия Небес . Якорь. ISBN 978-0-385-47214-2.
  60. ^ Emsley 2001 , p.297
  61. ^ «Кислород» . Лос-Аламосская национальная лаборатория. Архивировано из оригинального 26 октября 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 года .
  62. ^ a b c d Эмсли 2001 , стр.298
  63. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 602. ISBN. 978-0-08-037941-8.
  64. ↑ Из «Химии и плодородия морских вод» HW Harvey, 1955, со ссылкой на CJJ Fox, «О коэффициентах поглощения атмосферных газов морской водой», Publ. Circ. Минусы. Explor. Мер, нет. 41, 1907. Харви отмечает, что, согласно более поздним статьям в Nature , значения кажутся примерно на 3% выше.
  65. ^ a b c d e f g h Эмсли 2001 , стр.301
  66. ^ а б Эмсли 2001 , с.304
  67. ↑ Рука, Эрик (13 марта 2008 г.). «Первое дыхание Солнечной системы». Природа . 452 (7185): 259. Bibcode : 2008Natur.452..259H . DOI : 10.1038 / 452259a . PMID 18354437 . S2CID 789382 .  
  68. ^ Миллер, младший; Berger, M .; Алонсо, Л .; Cerovic, Z .; и другие. Прогресс в разработке интегрированной модели флуоресценции купола . Симпозиум по геонаукам и дистанционному зондированию, 2003. ИГАРСС '03. Ход работы. 2003 IEEE International . CiteSeerX 10.1.1.473.9500 . DOI : 10.1109 / IGARSS.2003.1293855 . 
  69. ^ Fenical, Уильям (сентябрь 1983). «Морские растения: уникальный и неизведанный ресурс» . Растения: возможности для извлечения белка, лекарств и других полезных химикатов (материалы семинара) . Издательство ДИАНА. п. 147. ISBN. 978-1-4289-2397-3.
  70. ^ Уокер, JCG (1980). Кислородный цикл в природной среде и биогеохимические циклы . Берлин: Springer-Verlag.
  71. ^ Браун, Теодор Л .; LeMay, Burslen (2003). Химия: центральная наука . Prentice Hall / Pearson Education. п. 958. ISBN 978-0-13-048450-5.
  72. ^ а б Ворон 2005 , 115–27
  73. ^ Дановаро R; Dell'anno A; Pusceddu A; Гамби С; и другие. (Апрель 2010 г.). «Первые метазоа, постоянно живущие в бескислородных условиях» . BMC Biology . 8 (1): 30. DOI : 10.1186 / 1741-7007-8-30 . PMC 2907586 . PMID 20370908 .  
  74. ^ Уорд, Питер Д .; Браунли, Дональд (2000). Редкая земля: почему сложная жизнь необычна во Вселенной . Книги Коперника (Springer Verlag). п. 217. ISBN. 978-0-387-98701-9.
  75. ^ «Исследования НАСА указывают на наличие кислорода на Земле 2,5 миллиарда лет назад» (пресс-релиз). НАСА . 27 сентября 2007 . Проверено 13 марта 2008 года .
  76. Рианна Циммер, Карл (3 октября 2013 г.). «Кислород Земли: загадка, которую легко принять на веру» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 3 октября 2013 года .
  77. ^ «Ограничитель потока для измерения респираторных параметров» .
  78. ^ a b c d Получено из значений в мм рт. ст. с использованием 0,133322 кПа / мм рт.
  79. ^ a b Таблица нормального эталонного диапазона. Архивировано 25 декабря 2011 г. на Wayback Machine из Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе. Используется в интерактивном справочнике по изучению патологий болезни.
  80. ^ a b Отдел медицинского образования Brookside Associates -> ABG (газ артериальной крови) Получено 6 декабря 2009 г.
  81. ^ Чарльз Хенриксон (2005). Химия . Заметки о скалах. ISBN 978-0-7645-7419-1.
  82. ^ а б Кроу, С.А.; Døssing, LN; Бекес, штат Нью-Джерси; Bau, M .; Крюгер, SJ; Frei, R .; Кэнфилд, Делавэр (2013). «Оксигенация атмосферы три миллиарда лет назад». Природа . 501 (7468): 535–538. Bibcode : 2013Natur.501..535C . DOI : 10,1038 / природа12426 . PMID 24067713 . S2CID 4464710 .  
  83. ↑ Железо в первобытных морях, проржавевших бактериями , ScienceDaily, 23 апреля 2013 г.
  84. ^ Кэмпбелл, Нил А .; Рис, Джейн Б. (2005). Биология (7-е изд.). Сан-Франциско: Пирсон - Бенджамин Каммингс. С. 522–23. ISBN 978-0-8053-7171-0.
  85. ^ Фриман, Скотт (2005). Биологические науки, 2-е . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон - Прентис-Холл. С.  214, 586 . ISBN 978-0-13-140941-5.
  86. ^ a b Бернер, Роберт А. (1999). «Кислород атмосферы в фанерозое» . Труды Национальной академии наук США . 96 (20): 10955–57. Bibcode : 1999PNAS ... 9610955B . DOI : 10.1073 / pnas.96.20.10955 . PMC 34224 . PMID 10500106 .  
  87. Перейти ↑ Butterfield, NJ (2009). «Кислород, животные и океаническая вентиляция: альтернативный взгляд». Геобиология . 7 (1): 1–7. DOI : 10.1111 / j.1472-4669.2009.00188.x . PMID 19200141 . 
  88. Перейти ↑ Christopher J. Poulsen, Clay Tabor, Joseph D. White (2015). «Долгосрочное воздействие на климат концентрацией кислорода в атмосфере» . Наука . 348 (6240): 1238–1241. Bibcode : 2015Sci ... 348.1238P . DOI : 10.1126 / science.1260670 . PMID 26068848 . S2CID 206562386 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  89. Перейти ↑ Dole, Malcolm (1965). «Естественная история кислорода» . Журнал общей физиологии . 49 (1): 5–27. DOI : 10.1085 / jgp.49.1.5 . PMC 2195461 . PMID 5859927 .  
  90. ↑ Пол Скотт Андерсон (3 января 2019 г.). «Кислород и жизнь: поучительная история» . Проверено 29 декабря 2020 года .
  91. Перейти ↑ Luger R, Barnes R (февраль 2015 г.). «Экстремальная потеря воды и абиотическое накопление O2 на планетах во всех обитаемых зонах M-карликов» . Астробиология . 15 (2): 119–43. arXiv : 1411.7412 . Bibcode : 2015AsBio..15..119L . DOI : 10.1089 / ast.2014.1231 . PMC 4323125 . PMID 25629240 .  
  92. ^ Вордсворт, Робин; Пьерумберт, Раймон (1 апреля 2014 г.). «Абиотические атмосферы с преобладанием кислорода на планетах земной зоны обитания». Астрофизический журнал . 785 (2): L20. arXiv : 1403.2713 . Bibcode : 2014ApJ ... 785L..20W . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 785/2 / L20 . S2CID 17414970 . 
  93. ^ Холл, ДТ; Фельдман, PD; и другие. (1998). "Кислородное свечение Европы и Ганимеда в далеком ультрафиолетовом диапазоне". Астрофизический журнал . 499 (1): 475–481. Bibcode : 1998ApJ ... 499..475H . DOI : 10.1086 / 305604 .
  94. ^ "Некриогенные процессы разделения воздуха" . UIG Inc. 2003 . Проверено 16 декабря 2007 года .
  95. ^ a b Кук и Лауэр 1968 , стр.510
  96. ^ Sim MA; Дин П; Кинселла J; Черный R; и другие. (2008). «Работоспособность устройств доставки кислорода при моделировании дыхательной модели дыхательной недостаточности» . Анестезия . 63 (9): 938–40. DOI : 10.1111 / j.1365-2044.2008.05536.x . PMID 18540928 . S2CID 205248111 .  
  97. ^ Стивенсон RN; Маккензи I; Watt SJ; Росс Дж. А. (1996). «Измерение концентрации кислорода в системах доставки, используемых для гипербарической кислородной терапии» . Undersea Hyperb Med . 23 (3): 185–8. PMID 8931286 . Архивировано из оригинала на 11 августа 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 года . 
  98. ^ Подводное и гипербарическое медицинское общество . «Показания к гипербарической оксигенотерапии» . Архивировано из оригинального 12 сентября 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  99. ^ Подводное и гипербарическое медицинское общество. «Окись углерода» . Архивировано из оригинала 25 июля 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  100. ^ Piantadosi CA (2004). «Отравление угарным газом» . Undersea Hyperb Med . 31 (1): 167–77. PMID 15233173 . Архивировано из оригинала на 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 года . 
  101. ^ Харт ГБ; Штраус МБ (1990). «Газовая гангрена - клостридиальный мионекроз: обзор» . J. Hyperbaric Med . 5 (2): 125–144. Архивировано из оригинала на 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  102. ^ Замбони WA; Райзман JA; Кучан Дж.О. (1990). «Управление гангреной Фурнье и роль гипербарического кислорода» . J. Hyperbaric Med . 5 (3): 177–186. Архивировано из оригинала на 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  103. ^ Подводное и гипербарическое медицинское общество. «Декомпрессионная болезнь или болезнь и артериальная газовая эмболия» . Архивировано из оригинала 5 июля 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  104. ^ Acott, C. (1999). «Краткая история дайвинга и декомпрессионной болезни» . Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины . 29 (2). Архивировано из оригинального 5 сентября 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 года .
  105. ^ Longphre, JM; Denoble, PJ; Луна, RE; Vann, RD; Фрейбергер, Дж. Дж. (2007). «Нормобарический кислород для оказания первой помощи для лечения травм при любительском дайвинге» (PDF) . Подводная и гипербарическая медицина . 34 (1): 43–49. PMID 17393938 . S2CID 3236557 - через Rubicon Research Repository.   
  106. ^ «Аварийный кислород при травмах при подводном плавании с аквалангом» . Сеть оповещения дайверов . Проверено 1 октября 2018 года .
  107. ^ "Кислородная первая помощь при подводном плавании с аквалангом" . Сеть Divers Alert Network Europe . Проверено 1 октября 2018 года .
  108. ^ a b Morgenthaler GW; Фестер Д.А.; Кули CG (1994). «Как оценка давления среды обитания, фракции кислорода и конструкции костюма EVA для космических операций». Acta Astronautica . 32 (1): 39–49. Bibcode : 1994AcAau..32 ... 39M . DOI : 10.1016 / 0094-5765 (94) 90146-5 . PMID 11541018 . 
  109. ^ Webb JT; Олсон Р.М.; Krutz RW; Dixon G; Барникотт PT (1989). «Человеческая толерантность к 100% кислороду при давлении 9,5 фунтов на квадратный дюйм в течение пяти ежедневных имитированных 8-часовых воздействий EVA». Aviat Space Environ Med . 60 (5): 415–21. DOI : 10.4271 / 881071 . PMID 2730484 . 
  110. ^ a b c d Acott, C. (1999). «Кислородное отравление: краткая история использования кислорода в дайвинге» . Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины . 29 (3). Архивировано из оригинального 25 декабря 2010 года . Проверено 21 сентября 2008 года .
  111. ^ Longphre, JM; Denoble, PJ; Луна, RE; Vann, RD; и другие. (2007). «Нормобарический кислород для оказания первой помощи при лечении травм при любительском дайвинге» . Undersea Hyperb. Med . 34 (1): 43–49. PMID 17393938 . Архивировано из оригинального 13 июня 2008 года . Проверено 21 сентября 2008 года . 
  112. ^ a b Брен, Линда (ноябрь – декабрь 2002 г.). "Кислородные батончики: стоит ли глоток свежего воздуха?" . Журнал FDA Consumer . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 36 (6): 9–11. PMID 12523293 . Архивировано из оригинального 18 октября 2007 года . Проверено 23 декабря 2007 года . 
  113. ^ «Эргогенные средства» . Пиковая производительность в Интернете. Архивировано из оригинального 28 сентября 2007 года . Проверено 4 января 2008 года .
  114. ^ "Расширенная домашняя страница Джорджа Гобла (зеркало)" . Архивировано из оригинала на 11 февраля 2009 года . Проверено 14 марта 2008 года .
  115. ^ Гусейнова Е.А.; Аджамов, К. Ю.; Сафарова С.Р. (1 апреля 2020 г.). «Кинетические параметры образования кислородсодержащих соединений в процессе оксикрекинга вакуумного газойля». Кинетика, механизмы и катализ реакций . 129 (2): 925–939. DOI : 10.1007 / s11144-020-01725-8 . ISSN 1878-5204 . S2CID 211074899 .  
  116. ^ Хэвекер, Майкл; Врабец, Сабина; Крёнерт, Ютта; Чепеи, Ленард-Иштван; Науманн д'Алнонкур, Рауль; Коленько, Юрий В .; Girgsdies, Франк; Шлёгль, Роберт; Траншке, Аннетт (2012). «Химия поверхности фазово-чистого оксида M1 MoVTeNb при работе в режиме селективного окисления пропана до акриловой кислоты» . J. Catal . 285 : 48–60. DOI : 10.1016 / j.jcat.2011.09.012 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0012-1BEB-F .
  117. ^ Родиков, Юлий; Жижина, Елена (1 июня 2020 г.). «Каталитическое окисление 5-гидроксиметилфурфурола в 2,5-диформилфуран с использованием V-содержащих гетерополикислотных катализаторов». Кинетика, механизмы и катализ реакций . 130 (1): 403–415. DOI : 10.1007 / s11144-020-01782-Z . ISSN 1878-5204 . S2CID 218512746 .  
  118. ^ Amakawa, Кадзухико; Коленько, Юрий В .; Вилла, Альберто; Шустер, Манфред Э /; Чепеи, Ленард-Иштван; Вайнберг, Гизела; Врабец, Сабина; Науманн д'Алнонкур, Рауль; Girgsdies, Франк; Прати, Лаура; Шлёгль, Роберт; Траншке, Аннетт (2013). «Многофункциональность кристаллических оксидных катализаторов MoV (TeNb) M1 в селективном окислении пропана и бензилового спирта» . ACS Catal . 3 (6): 1103–1113. DOI : 10.1021 / cs400010q .
  119. ^ Элизальде-Мартинес, I .; Ramírez-López, R .; Медерос-Ньето, ФС; Монтеррубио-Бадильо, МС; Vázquez Medina, R .; Манрикес-Рамирес, Мэн (1 октября 2019 г.). «Оптимизация O2 / CH4 в оксид метана при 823 K с помощью платиновых катализаторов на оксиде алюминия и церия». Кинетика, механизмы и катализ реакций . 128 (1): 149–161. DOI : 10.1007 / s11144-019-01641-6 . ISSN 1878-5204 . 
  120. ^ Тодорова, Сильвия; Барбов, Борислав; Тодорова, Тотька; Колев, Христо; Иванова, Иванка; Шопская, Майя; Калвачев, Юрий (1 апреля 2020 г.). «Окисление CO над цеолитом X летучей золы, модифицированным Pt». Кинетика, механизмы и катализ реакций . 129 (2): 773–786. DOI : 10.1007 / s11144-020-01730-х . ISSN 1878-5204 . S2CID 210986130 .  
  121. ^ Cook & Лауэр 1968 , p.508
  122. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8., п. 28
  123. ^ ИЮПАК : Красная книга. п. 73 и 320.
  124. ^ Максютенко, П .; Риццо, TR; Бояркин, О.В. (2006). «Прямое измерение энергии диссоциации воды». J. Chem. Phys . 125 (18): 181101. Bibcode : 2006JChPh.125r1101M . DOI : 10.1063 / 1.2387163 . PMID 17115729 . 
  125. ↑ Чаплин, Мартин (4 января 2008 г.). «Водородная связь воды» . Проверено 6 января 2008 года .
  126. ^ Смарт, Лесли Э .; Мур, Элейн А. (2005). Химия твердого тела: Введение (3-е изд.). CRC Press. п. 214. ISBN 978-0-7487-7516-3.
  127. ^ a b Кук и Лауэр 1968 , стр.507
  128. Перейти ↑ Crabtree, R. (2001). Металлоорганическая химия переходных металлов (3-е изд.). Джон Вили и сыновья. п. 152. ISBN. 978-0-471-18423-2.
  129. ^ Cook & Лауэр 1968 , p.505
  130. ^ Cook & Лауэр 1968 , p.506
  131. ^ «NFPA 704 рейтинги и идентификационные номера для распространенных опасных материалов» (PDF) . Департамент гигиены окружающей среды округа Риверсайд . Проверено 22 августа 2017 года .
  132. ^ Дхармешкумар Н. Патель; Ашиш Гоэль; С.Б. Агарвал; Правеенкумар Гарг; и другие. (2003). «Кислородная токсичность» (PDF) . Индийская академия клинической медицины . 4 (3): 234.
  133. ^ Кук и Лауэр 1968 , стр.511
  134. ^ Уэйд, Марк (2007). «Космические костюмы» . Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинального 13 декабря 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 года .
  135. ^ Мартин, Лоуренс. «Четыре важнейших уравнения в клинической практике» . GlobalRPh . Дэвид Маколи . Проверено 19 июня 2013 года .
  136. ^ a b Wilmshurst P (1998). «Дайвинг и кислород» . BMJ . 317 (7164): 996–9. DOI : 10.1136 / bmj.317.7164.996 . PMC 1114047 . PMID 9765173 .  
  137. ^ Дональд, Кеннет (1992). Кислород и дайвер . Англия: SPA совместно с К. Дональдом. ISBN 978-1-85421-176-7.
  138. ^ Дональд KW (1947). «Кислородное отравление в человеке: Часть I» . Br , J Med . 1 (4506): 667–72. DOI : 10.1136 / bmj.1.4506.667 . PMC 2053251 . PMID 20248086 .  
  139. ^ Дональд KW (1947). «Кислородное отравление в человеке: Часть II» . Br , J Med . 1 (4507): 712–7. DOI : 10.1136 / bmj.1.4507.712 . PMC 2053400 . PMID 20248096 .  
  140. ^ a b c d Верли, Барри Л., изд. (1991). ASTM Техническая профессиональная подготовка . Опасности возгорания в кислородных системах . Филадельфия: Международный подкомитет ASTM G-4.05.
  141. ^ (Отчет Совета по обзору Аполлона 204 Историческая справочная коллекция НАСА, Управление истории НАСА, штаб-квартира НАСА, Вашингтон, округ Колумбия)
  142. Перейти ↑ Chiles, James R. (2001). Приглашение к катастрофе: уроки новейших технологий: взгляд изнутри на катастрофы и причины их возникновения . Нью-Йорк: ISBN HarperCollins Publishers Inc. 978-0-06-662082-4.

Общие ссылки

  • Кук, Герхард А .; Лауэр, Кэрол М. (1968). «Кислород» . В Клиффорде А. Хэмпеле (ред.). Энциклопедия химических элементов . Нью-Йорк: Reinhold Book Corporation. С.  499–512 . LCCN  68-29938 .
  • Эмсли, Джон (2001). «Кислород» . Природа Строительные блоки: AZ Руководство по элементам . Оксфорд, Англия: Издательство Оксфордского университета. С.  297–304 . ISBN 978-0-19-850340-8.
  • Рэйвен, Питер Х .; Эверт, Рэй Ф .; Эйххорн, Сьюзен Э. (2005). Биология растений (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company Publishers. С.  115–27 . ISBN 978-0-7167-1007-3.

внешняя ссылка

Послушайте эту статью ( 3 минуты )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 23 июня 2008 г. и не отражает последующих правок. ( 2008-06-23 )
( Аудио справка  · Больше устных статей )
  • Кислород (химический элемент) в Британской энциклопедии
  • Кислород в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
  • Окисляющие вещества> Кислород
  • Кислород (O 2 ) Свойства, использование, применение
  • Статья Роальда Хоффмана "История О"
  • WebElements.com - кислород
  • Кислород в наше время на BBC
  • Институт Скриппса: атмосферный кислород падает уже 20 лет