При різанні металу здійснюється високотемпературним газовим полум'ям, одержуваним при спалюванні пального газу або парів рідини в суміші з технічно чистим киснем.
Кисень є найпоширенішим елементом на землі, що зустрічається у вигляді хімічних сполукз різними речовинами: у землі - до 50% за масою, у поєднанні з воднем у воді - близько 86% за масою та у повітрі - до 21% за обсягом і 23% за масою.
Кисень при нормальних умовах(температура 20°С, тиск 0,1 МПа) - це безбарвний, негорючий газ, трохи важчий за повітря, що не має запаху, але активно підтримує горіння. При нормальному атмосферному тискуі температурі 0°С маса 1 м 3 кисню дорівнює 1,43 кг, а при температурі 20°З нормальному атмосферному тиску - 1,33 кг.
Кисень має високу хімічну активність , утворюючи з'єднання з усіма хімічними елементамикрім (аргону, гелію, ксенону, криптону і неону). Реакції сполуки з киснем протікають із виділенням великої кількостітеплоти, тобто носять екзотермічний характер.
При зіткненні стисненого газоподібного кисню з органічними речовинами, маслами, жирами, вугільним пилом, горючими пластмасами може статися їх самозаймання внаслідок виділення теплоти при швидкому стисканнікисню, терті та ударі твердих частинокпро метал, а також електростатичний іскровий розряд. Тому при використанні кисню необхідно ретельно стежити за тим, щоб він не знаходився в контакті з легкозаймистими та горючими речовинами.
Усю кисневу апаратуру, киснепроводи та балони необхідно ретельно знежирювати.здатний утворювати в широких межах вибухові суміші з горючими газами або парами рідких горючих, що також може призвести до вибухів за наявності відкритого вогнюабо навіть іскри.
Зазначені особливості кисню слід завжди мати на увазі при використанні його в процесах газополум'яної обробки.
Атмосферне повітря в основному є механічною сумішшю трьох газів при наступному їх об'ємному вмісті: азоту - 78,08%, кисню - 20,95%, аргону-0,94%, решта - вуглекислий газ, закис азоту та ін. Кисень одержують поділом повітряна кисень і методом глибокого охолодження (скраплення), попутно йде відділення аргону, застосування якого при безперервно зростає. Азот застосовують як захисний газ при зварюванні міді.
Кисень можна отримувати хімічним способом чи електролізом води. Хімічні методи малопродуктивні та неекономічні. При електролізі води постійним струмомкисень одержують як побічний продукт при виробництві чистого водню.
У промисловості кисень отримуютьз атмосферного повітряметодом глибокого охолодження та ректифікації. В установках для отримання кисню та азоту з повітря останній очищають від шкідливих домішок, стискають у компресорі до відповідного тиску холодильного циклу 0,6-20 МПа і охолоджують в теплообмінниках до температури зрідження, різниця в температурах зрідження кисню і азоту становить 13°С, що достатньо для повного поділу в рідкій фазі.
Рідкий чистий кисень накопичується в повітророзділювальному апараті, випаровується і збирається в газгольдері, звідки його компресором накачують у балони під тиском до 20 МПа.
Технічний кисень транспортують також трубопроводом. Тиск кисню, що транспортується трубопроводом, повинен бути узгоджений між виробником і споживачем. До місця кисень доставляється в кисневих балонах, і в рідкому вигляді – у спеціальних судинах із гарною теплоізоляцією.
Для перетворення рідкого киснюгаз використовують газифікатори або насоси з випарниками для рідкого кисню. При нормальному атмосферному тиску та температурі 20°С 1 дм 3 рідкого кисню при випаровуванні дає 860 дм 3 газоподібного. Тому доставляти кисень до місця зварювання доцільно в рідкому стані, так як при цьому в 10 разів зменшується маса тари, що дозволяє заощаджувати метал на виготовлення балонів, зменшувати витрати на транспортування та зберігання балонів.
Для зварювання та різання-78 технічний кисень випускається трьох сортів:
- 1-й – чистотою не менше 99,7%
- 2-й – не менше 99,5%
- 3-й – не менше 99,2% за обсягом
Чистота кисню має велике значеннядля кисневого різання. Чим менше міститься в ньому газових домішок, тим вища швидкість різу, чистіше та менша витратакисню.
Для отримання кисню, будуть потрібні речовини, які їм багаті. Це пероксиди, селітри, хлорати. Ми будемо використовувати ті, що можна дістати без особливих зусиль.
Для отримання кисню в домашніх умовах є кілька способів, розберемо їх по порядку.
Найпростіший і найдоступніший спосіб отримання кисню – використовувати марганцівку (або правильнішу назву – перманганат калію). Всім відомо, що марганцівка - прекрасний антисептик, використовується як знезаражуюча речовина. Якщо її немає, можна придбати в аптеці.
Вчинимо так. У пробірку насипаємо трохи марганцівки, закриємо пробіркою з отвором, в отвір встановимо газовідвідну трубку (нею йтиме кисень). Інший кінець трубки помістимо в іншу пробірку (вона повинна розташовуватися вгору дном, так як кисень, що виділяється, легше повітря і буде підніматися вгору. Такою ж пробкою закриємо другу пробірку.
У результаті маємо вийти дві пробірки, з'єднані між собою газовідвідною трубкою через пробки. В одній (неперевернутій) пробірці – марганцівка. Нагріватимемо пробірку з марганцівкою. Темно-фіолетово-вишневий колір кристаликів марганцівки зникне і перетвориться на темно-зелені кристали манганату калію.
Реакція протікає так:
2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2
Так із 10 грам марганцівки можна отримати майже 1 літр кисню. Через кілька хвилин можна витягти колбу з марганцівкою з полум'я. Ми отримали кисень у перевернутій пробірці. Можемо його перевірити. Для цього акуратно від'єднаємо другу трубку (з киснем) від газовідвідної трубки, прикривши отвір пальцем. Тепер, якщо внести сірник, що слабо горить, в колбу з киснем, то вона яскраво спалахне!
Отримання киснюможливо також за допомогою натрієвої або калієвої селітри (відповідні солі натрію та калію азотної кислоти).
(Нітрати калію та натрію – вони ж – селітри, продаються на магазинах для добрив).
Отже, для отримання кисню з селітри візьмемо пробірку з тугоплавкого скла на штативі, помістимо туди селітровий порошок (5 грам буде достатньо). Потрібно під пробірку поставити керамічну чашечку з піском, як скло може розплавитися від температури і потекти. Отже, пальник треба буде тримати трохи збоку, а пробірку із селітрою – під нахилом.
При сильному нагріванні селітри вона починає плавитись, при цьому виділяється кисень. Реакція відбувається так:
2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2
Речовина, що утворюється, - нітрит калію (або натрію, дивлячись, яка селітра використана) - сіль азотистої кислоти.
Ще один спосіб отримання кисню- Використовувати перекис водню. Пероксид, гідроперит – все те саме речовина. Перекис водню продається у таблетках та у вигляді розчинів (3%, 5%, 10%), яке можна придбати в аптеці.
На відміну від попередніх речовин, селітр чи марганцівки, перекис водню – нестійка речовина. Вже за наявності світла вона починає розпадатися на кисень та воду. Тому в аптеках перекис продається у бульбашках із темного скла.
Крім того, швидкому розкладанню перекису водню на воду і кисень сприяють каталізатори, наприклад, оксид марганцю, активоване вугілля, сталевий порошок (дрібна стружка) і навіть слина. Тому перекис водню нагрівати не потрібно, достатньо каталізатора!
Кисень - це газ без смаку, запаху та кольору. За вмістом у атмосфері посідає друге місце після азоту. Кисень є сильним окислювачем та хімічно активним неметалом. Цей газ було відкрито одночасно кількома вченими у XVIII столітті. Першим видобути кисень вдалося шведському хімікуШееле у 1772 році. Дослідженням кисню займався французький хімік Лавуазьє, який дав йому назву «oxygene». Виявити кисень допомагає тліюча скіпка: при контакті з газом вона яскраво спалахує.
Значення кисню
Цей газ бере участь у процесах горіння. Кисень виробляють зелені рослини, у листі яких здійснюється процес фотосинтезу, який збагачує атмосферу цим життєво важливим газом.
Як отримати кисень? З повітря газ видобувають промисловим способом, повітря при цьому очищають та зріджують. Наша планета має величезні запаси води, що становить кисень. Це означає, що отримувати газ можна шляхом розкладання води. Зробити це можна у домашніх умовах.
Як видобути кисень із води
Для проведення експерименту знадобляться такі інструменти та матеріали:
Джерело живлення;
Пластмасові склянки (2 штуки);
електроди (2 штуки);
Гальванічна ванна.
Розглянемо процес. У гальванічну ванну більше ніж на половину об'єму наливаємо воду, потім додаємо 2 мл. їдкого натруабо розведеної сірчаної кислоти – це посилить електропровідність води.
Робимо отвори в дні пластмасових склянок, протягуємо через них електроди – вугільні пластини. Необхідно заізолювати повітряний прошарок між склянкою та пластиною. Поміщаємо склянки у ванну таким чином, щоб електроди були у воді, а склянки розташовувалися догори дном. Між поверхнею води та дном склянки має бути гранично мало повітря.
Припаюємо металевий провід до кожного електрода, підключаємо до джерела живлення. Під'єднаний до негативного полюса електрод називається катодом, підключений до позитивного полюса – анодом.
Через воду проходить електричний струм- здійснюється електроліз води.
Електроліз води
Відбувається хімічна реакція, під час якої утворюється два гази. Усередині склянки з катодом збирається водень, у склянці з анодом збирається кисень. Утворення газів у склянках з електродами визначаємо по бульбашках повітря, що піднімається з води. Через трубку виводимо кисень зі склянки до іншої ємності.
Правила безпеки
Проведення хімічного досвідуз отримання з води кисню можливе лише за дотримання правил техніки безпеки. Гази, отримані у процесі електролізу води, не можна змішувати. Отриманий водень вибухонебезпечний, тому він не повинен стикатися з повітрям. Про те, які досліди з газами безпечно проводити вдома, можна дізнатися.
Як видобути кисень лабораторним способом
Спосіб перший: насипаємо перманганат калію в пробірку, ставимо пробірку на вогонь. Марганцівка нагрівається, виділяється кисень. Уловлюємо газ пневматичною ванною. Підсумок: із 10 г перманганату калію виділяється 1 л кисню.
Пневматична ванна Стівена Хейлза
Спосіб другий: у пробірку насипаємо 5 г селітри, закриваємо пробірку вогнетривкою пробкою зі скляною трубкою. Закріплюємо пробірку на столі за допомогою штатива, ставимо під нею ванну з піском, щоб уникнути надмірного нагрівання. Включаємо газовий пальник і направляємо вогонь на пробірку із селітрою. Речовина розплавляється, відбувається виділення кисню. Збираємо газ через скляну трубку в одягнений на неї повітряна кулька.
Спосіб третій: у пробірку насипаємо хлорат калію і ставимо пробірку на вогонь газового пальника, попередньо закривши її вогнетривкою пробкою зі скляною трубкою. Бертолетова сіль у процесі нагрівання виділяє кисень. Збираємо газ через трубку, надівши на неї повітряну кульку.
Спосіб четвертий: Скляну пробірку закріплюємо на столі за допомогою штатива, наливаємо в пробірку пероксид водню. При контакті з повітрям нестійке з'єднання розкладається на кисень та воду. Щоб прискорити реакцію виділення кисню додаємо в пробірку активоване вугілля. Пробірку закриваємо вогнетривкою пробкою зі скляною трубкою, надягаємо на трубку повітряну кульку і збираємо кисень.
Здрастуйте.. Сьогодні я розповім Вам про кисень і про способи його отримання. Нагадую, якщо у Вас будуть запитання до мене, Ви можете писати їх у коментарях до статті. Якщо Вам знадобиться будь-яка допомога з хімії, . Радий Вам допомогти.
Кисень поширений у природі у вигляді ізотопів 16, 17, 18, які мають наступне процентний змістЗемлі – 99,76%, 0,048%, 0,192% відповідно.
У вільному стані кисень знаходиться в вигляді трьох алло-тропних модифікацій : атомарного кисню - Про, дикисню - Про 2 і озону - Про 3 . Причому атомарний кисень може бути отриманий наступним чином:
КClO 3 = KCl + 3O 0
KNO 3 = KNO 2 + O 0
Кисень входить до складу понад 1400 різних мінералів та органічних речовин, В атмосфері його зміст становить 21% за обсягом. А в людському тіліміститься до 65% кисню. Кисень газ без кольору та запаху, мало розчинний у воді (у 100 об'ємах води при 20 про С розчиняється 3 об'єми кисню).
У лабораторії кисень одержують помірним нагріванням деяких речовин:
1) При розкладанні сполук марганцю (+7) та (+4):
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
перманганат манганат
калію калію
2MnO 2 → 2MnO + O 2
2) При розкладанні перхлоратів:
2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
перхлорат
калію
3) При розкладанні бертолетової солі (хлорату калію).
При цьому утворюється атомарний кисень:
2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
хлорат
калію
4) При розкладанні на світлі солей хлорнуватистої кислоти- гіпохлоритів:
2NaClO → 2NaCl + O 2
Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2
5) При нагріванні нітратів.
У цьому утворюється атомарний кисень. Залежно від цього, яке становище у низці активності займає метал нітрату, утворюються різні продуктиреакції:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2
Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2
2AgNO 3 → 2 Ag + 2NO 2 + O 2
6) При розкладанні пероксидів:
2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2
7) При нагріванні оксидів неактивних металів:
2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2
Цей процес має актуальне значення у побуті. Справа в тому, що посуд, виготовлений із міді або срібла, маючи природний шар оксидної плівки, при нагріванні утворює активний кисеньщо є антибактеріальним ефектом. Розчинення солей неактивних металів, особливо нітратів, також призводить до утворення кисню. Наприклад, сумарний процес розчинення нітрату срібла можна представити за етапами:
AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3
2AgOH → Ag 2 O + O 2
2Ag 2 O → 4Ag + O 2
або у сумарному вигляді:
4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2
8) При нагріванні солей хрому вищого ступеняокислення:
4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
біхромат хромат
калію калію
У промисловості кисень одержують:
1) Електролітичним розкладанням води:
2Н 2 О → 2Н 2 + О 2
2) Взаємодіям вуглекислого газуз пероксидами:
СО 2 + К 2 О 2 →К 2 СО 3 + О 2
Даний спосіб є незамінним технічне рішенняпроблеми дихання в ізольованих системах: підводних човнах, шахти, космічні апарати.
3) При взаємодії озону із відновниками:
Про 3 + 2КJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2
Особливе значення одержання кисню має місце у процесі фотосинтезу, що відбувається у рослинах. Кардинально від цього процесу залежить все життя Землі. Фотосинтез – складний багатоступінчастий процес. Початок йому дає світло. Сам фотосинтез складається з двох фаз: світловий та темновий. У світлову фазупігмент хлорофіл, що міститься в листі рослин, утворює так званий «світлопоглинаючий» комплекс», який забирає електрони у води, і тим самим розщеплює її на іони водню та кисень:
2Н 2 О = 4е + 4Н + О 2
Протони, що накопичилися, сприяють синтезу АТФ:
АДФ + Ф = АТФ
У темнову фазу відбувається перетворення вуглекислого газу та води в глюкозу. І побічно виділяється кисень:
6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + О 2
blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
>> Отримання кисню
Отримання кисню
У цьому параграфі йдеться:
> про відкриття кисню;
> про отримання кисню у промисловості та лабораторії;
> про реакції розкладання.
Відкриття кисню.
Дж. Прістлі отримував цей газ із сполуки, назва якої - меркурій(II) оксид. Вчений використовував скляну лінзу, за допомогою якої фокусувало на речовині сонячне світло.
У сучасному виконанні цей досвід зображено на малюнку 54. При нагріванні меркурій(||) оксид (порошок) жовтого кольору) перетворюється на ртуть і кисень. Ртуть виділяється в газоподібному стані та конденсується на стінках пробірки у вигляді сріблястих крапель. Кисень збирається над водою у другій пробірці.
Зараз метод Прістлі не використовують, оскільки пари ртуті токсичні. Кисень одержують за допомогою інших реакцій, подібних до розглянутої. Вони зазвичай відбуваються при нагріванні.
Реакції, у яких з однієї речовини утворюються кілька інших, називають реакціями розкладання.
Для отримання кисню в лабораторії використовують такі оксигеновмісні сполуки:
Калій перманганат KMnO 4 (побутова назва марганцівка); речовинає поширеним дезінфікуючим засобом)
Калій хлорат KClO 3 (тривіальна назва - бертолетова сіль, на честь французького хімікакінця XVIII - початку XIXв. К-Л. Бертолі)
Невелика кількість каталізатора - манган (IV) оксиду MnO 2 - додають калій хлорату для того, щоб розкладання сполуки відбувалося з виділенням кисню 1 .
Отримання кисню розкладанням гідроген пероксиду H 2 O 2
Налийте в пробірку 2 мл розчину гідроген пероксиду ( традиційна назвацієї речовини - перекис водню). Запаліть довгу лучинку і погасіть її (як ви це робите зі сірником), щоб вона ледве тліла.
Насипте в пробірку з розчином оксиду гідроген трохи каталізатора - чорного порошку манган (IV) оксиду. Спостерігайте бурхливе виділення газу. За допомогою тліючої скіпки переконайтеся в тому, що цей газ - кисень.
Складіть рівняння реакції розкладання гідрогену пероксиду, яким продуктом реакції є вода.
У лабораторії кисень можна отримати розкладанням натрій нітрату NaNO 3 або калій нітрату KNO 3 2 . З'єднання при нагріванні спочатку плавляться, а потім розкладаються:
1 При нагріванні з'єднання без каталізатора відбувається інша реакція
2 Ці речовини використовують як добрива. Їх загальна назва- селітри.
Схема 7. Лабораторні методиотримання кисню
Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння.
Відомості про те, як отримують кисень у лабораторії, зібрані у схемі 7.
Кисень разом із воднем є продуктами розкладання води під дією електричного струму:
У природі кисень утворюється внаслідок фотосинтезу в зеленому листі рослин. Спрощена схема цього процесу така:
Висновки
Кисень був відкритий у кінці XVIIIв. декількома вченими .
Кисень одержують у промисловості з повітря, а в лабораторії - за допомогою реакцій розкладання деяких оксигенсодержащих сполук. Під час реакції розкладання з однієї речовини утворюються дві або більше речовин.
129. Як отримують кисень у промисловості? Чому для цього не використовують калій перманганат чи гідроген пероксид?
130. Які реакції називають реакціями розкладання?
131. Перетворіть на хімічні рівняння такі схеми реакцій:
132. Що таке каталізатор? Як він може впливати на перебіг хімічних реакцій? (Для відповіді використовуйте також матеріал § 15.)
133. На малюнку 55 зображено момент розкладання білого твердої речовинищо має формулу Cd(NO3)2. Уважно розгляньте малюнок та опишіть все, що відбувається під час реакції. Чому спалахує тліюча лучинка? Складіть відповідне хімічне рівняння.
134. Масова часткаОксигену залишку після нагрівання калій нітрату KNO 3 склала 40 %. Чи повністю розклалося це з'єднання?
Мал. 55. Розкладання речовини під час нагрівання
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. – К.: ВЦ «Академія», 2008. – 136 с.: іл.
Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технологіїакселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Додатки шпаргалки фішки для допитливих статті (МАН) література основна та додаткова словник термінів Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок у підручнику заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів календарні плани навчальні програмиметодичні рекомендації