Tlen

Tlen
azot ← tlen → fluor
– ↑ O ↓ S 8 O
Wygląd
bezbarwny
ciekły tlen
Widmo emisyjne tlenu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	tlen, O, 8 (łac. oxygenium)
Grupa, okres, blok	16, 2, p
Stopień utlenienia	±2, ±1
Właściwości metaliczne	niemetal
Masa atomowa	15,9994 u
Stan skupienia	gazowy
Gęstość	1,429 kg/m³
Temperatura topnienia	−218,79 °C
Temperatura wrzenia	−182,97 °C
Numer CAS	7782-44-7
PubChem	977
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 60 (obl. 48) pm 73 pm 152 pm Konfiguracja elektronowa [He]2s22p4 Zapełnienie powłok 2, 6 Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 3,44 3,5 Potencjały jonizacyjne I 1313,9 kJ/mol II 3388,3 kJ/mol III 3388,3 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 3,4099 kJ/mol Ciepło topnienia 0,22259 kJ/mol Ciepło właściwe 920 J/(kg·K) Przewodność cieplna 0,02674 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny Prędkość dźwięku 317,5 m/s (293 K) Objętość molowa 17,36−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 15O {syn.} 122 s β+ 1,732 15N 16O 99,762% stabilny izotop z 8 neutronami 17O 0,038% stabilny izotop z 9 neutronami 18O 0,2% stabilny izotop z 10 neutronami
Niebezpieczeństwa MSDS Zewnętrzne dane MSDS Zagrożenia (GHS) wg Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI Niebezpieczeństwo Zwroty H H270 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P220 Zagrożenia (UE) wg Dyrektywy 67/548/EWG, zał. I Utleniający (O) Zwroty R R8 Zwroty S S2, S17 NFPA 704 0 0 0 OX
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło tlen w Wikisłowniku

Tlen (O, łac. oxygenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy tlenowców w układzie okresowym.

Stabilnymi izotopami tlenu są ¹⁶O (stanowi ponad 99% tlenu naturalnego), ¹⁷O oraz ¹⁸O.

Tlen w stanie wolnym występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych O₂ oraz trójatomowych – ozonu O₃ (głównie w ozonosferze). Szczególną jego odmianą jest odkryty w latach 90. XX w. „czerwony tlen” o wzorze O₄.

Tlen jest paramagnetykiem. Ciekły tlen ma barwę niebieską.

Występowanie

Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na Ziemi – zawartość tlenu w jej skorupie wynosi 46,4%. Stanowi też 20,95% objętości atmosfery ziemskiej (23,25% wagowych). W postaci związków z innymi pierwiastkami wchodzi w skład hydrosfery (gdzie jego zawartość wynosi około 89% – woda) i litosfery jako tlenki (np. krzemionka (piasek) zawiera ok. 53% tlenu). W przyrodzie obieg tlenu odbywa się w cyklu zamkniętym. Rozpuszczalność tlenu w wodzie słodkiej wynosi 8,3 mg/l, a w wodzie słonej (3,5% soli) 6,6 mg/l (25 °C, 1 atm.). Tlen jest ok. 2× lepiej rozpuszczalny w wodzie niż azot. Rozpuszczalność powietrza w wodzie wynosi 23 mg/l (25 °C, 1 atm.); powietrze rozpuszczone w wodzie zawiera 35,6% tlenu.

Historia

Pierwszym odkrywcą tlenu najprawdopodobniej był żyjący w XVI wieku na dworze Zygmunta III Wazy alchemik Michał Sędziwój. Otrzymywał tlen z rozkładu saletry potasowej podczas jej prażenia, które to doświadczenie opisał w swoim dziele z 1604 r. p.t. "Dwanaście traktatów o kamieniu filozofów". Stwierdzał, że saletra jest ciałem złożonym, zawierającym "ducha świata" (tak nazwał tlen, uznając go za kamień filozoficzny), umożliwiającym życie ludzi i zwierząt. Wiedział więc, że gaz jest składnikiem powietrza i jest niezbędny do życia.

Tlen został odkryty ponownie przez Carla Sheele przed rokiem 1773, ale odkrycie nie zostało opublikowane do roku 1777. W tym czasie za odkrywcę tlenu od dwóch lat uznawany był Joseph Priestley, który otrzymał tlen ogrzewając tlenek rtęci(II) i zbierając wydzielający się gaz.

Ciekły tlen po raz pierwszy otrzymali profesorowie Uniwersytetu Jagiellońskiego, Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski, 5 kwietnia 1883 roku. Wcześniej, w 1877, mgłę skroplonego tlenu zaobserwowali niezależnie Szwed Raoul Pictet i Francuz Louis-Paul Cailletet.

Łacińska nazwa tlenu oxygenium (z gr. oksy – kwaśny, gennao – rodzę), wprowadzona została przez Antoine Lavoisiera.

Polską nazwą "tlen" (od słowa "tlić") zaproponował Jan Oczapowski przed rokiem 1851 i została ona zaakceptowana przez większość polskiego środowiska chemicznego w ciągu ok. 10 lat. Wcześniejsza polska nazwa "kwasoród" była dosłownym tłumaczeniem łacińskiej, a wprowadził ją Jędrzej Śniadecki.

W przyrodzie

Tlen jest pierwiastkiem biogennym.

Jest niezbędny organizmom tlenowym do przeprowadzenia fosforylacji oksydacyjnej będącej najważniejszym etapem oddychania. Niektóre organizmy beztlenowe giną w obecności niewielkich ilości wolnego tlenu. Organizm przeciętnego dorosłego człowieka zużywa w ciągu minuty ok. 200 ml (0,3 g) tlenu. Oddychanie czystym tlenem jest dość niebezpieczne, ponieważ podnosi on ciśnienie krwi i wywołuje kwasicę. Niedobór tlenu staje się niebezpieczny dla życia, gdy jego zawartość w powietrzu spada poniżej 10-12%.

Zwierzęta wykorzystują go w procesie oddychania tlenowego w celu otrzymania energii:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + ADP + H₃PO₄ → 6CO₂ + 7H₂O + ATP

Otrzymywanie w warunkach laboratoryjnych

• poprzez podgrzewanie nadmanganianu potasu w temp. pow. 230 °C:

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

• poprzez termiczny rozkład azotanu(V) potasu w temp. powyżej 400 °C, ale nie większej niż 440 °C:

2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂↑

• poprzez termiczny rozkład chloranu(V) potasu w temp. powyżej 550 °C:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑

• poprzez ogrzewanie tlenku rtęci(II):

2HgO → 2Hg + O₂↑

• poprzez rozkład wodnego roztworu nadtlenku wodoru (wody utlenionej lub perhydrolu) pod wpływem ciepła lub katalizatora, np. dwutlenku manganu:

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑

• w wyniku reakcji nadmanganianu potasu z nadtlenku wodoru:

2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 3O₂ + 2KOH + 2MnO₂ + 2H₂O

• w wyniku elektrolizy wody:

2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑

Zastosowanie

Tlen jest stosowany w medycynie, do sporządzania mieszanek oddechowych do nurkowania, w przemyśle jako utleniacz, np. w palnikach acetylenowo-tlenowych.

Związki tlenu

Tlen wchodzi w skład wielu związków chemicznych o dużym znaczeniu przemysłowym: tlenków (w szczególności wody oraz dwutlenku węgla), nadtlenków (w szczególności nadtlenku wodoru), kwasów tlenowych, zasad. Jest też składnikiem większości związków organicznych o znaczeniu biologicznym np. białka, tłuszcze.

Prócz anionów takich jak tlenki, ozonki, podtlenki, ponadtlenki i nadtlenki, znane są związki, w których tlen występuje w podsieci kationowej. Jest to kation oksygenylowy O+2 w związku O₂PtF₆ (heksafluoroplatynian oksygenylowy). Kation ten może być stabilizowany przeciwjonem anionowym o silniejszych właściwościach ox-bas od tlenu lub red-ac od kationu oksygenylowego.

Zobacz też

• tlen singletowy
• dziura ozonowa