Tlen

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Inne znaczenia Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: Tlen (komunikator internetowy).
Tlen
azot ← tlen → fluor
Wygląd
bezbarwny w stanie gazowym
niebieski w stanie ciekłym
Ciekły tlen
Ciekły tlen
Widmo emisyjne tlenu
Widmo emisyjne tlenu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. tlen, O, 8
(łac. oxygenium)
Grupa, okres, blok 16, 2, p
Stopień utlenienia ±II, ±I
Właściwości metaliczne niemetal
Masa atomowa 15,99903–15,99977[a][3] 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[4]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Tlen (O, łac. oxygenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 8, 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. Stały tlen znany jest w sześciu odmianach alotropowych.

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

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.)[7]. Tlen jest około dwa razy lepiej rozpuszczalny w wodzie niż azot[8]. Rozpuszczalność powietrza w wodzie wynosi 23 mg/l (25 °C, 1 atm.)[9]; powietrze rozpuszczone w wodzie zawiera 35,6% tlenu[7].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Odkrywcą tlenu jest polski alchemik Michał Sędziwój[10], który nazwał go „pokarmem żywota” (łac. cibus vitae)[10]. Sędziwój wiedział, że „pokarm żywota, ukryty w powietrzu” jest niezbędny do życia (ludzi, zwierząt i roślin) i że przedostaje się on z powietrza do krwi[10]. Sędziwój otrzymał tlen w drodze doświadczalnego rozkładu saletry potasowej podczas jej prażenia; swoje doświadczenie opisał w dziele Dwanaście traktatów o kamieniu filozofów (1604). 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 1773, ale odkrycie nie zostało opublikowane do 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[11] i Francuz Louis-Paul Cailletet[12].

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[13][14].

W przyrodzie[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
  • poprzez termiczny rozkład azotanu potasu w temp. powyżej 400 °C, ale nie większej niż 440 °C:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
2KClO3 → 2KCl + 3O2
  • poprzez ogrzewanie tlenku rtęci(II):
2HgO → 2Hg + O2
2H2O2 → 2H2O + O2
2KMnO4 + 3H2O2 → 3O2 + 2KOH + 2MnO2 + 2H2O
2H2O → 2H2↑ + O2

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

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

Związki tlenu[edytuj | edytuj kod]

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.

Oprócz 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[15].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Uwagi

  1. Ze względu na naturalną zmienność zawartości izotopów, podany jest zakres wartości masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI: w bazie European chemical Substances Information System. Instytut Ochrony Zdrowia i Konsumenta. [dostęp 2011-10-01]. Z uwagi na wyłączenie bazy ESIS, klasyfikację i oznakowanie substancji można sprawdzić w bazie Classification and Labelling Inventory Europejskiej Agencji Chemikaliów.
  2. Tlen (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-01].
  3. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
  4. Tlen – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  5. Wartość dla ciała stałego wg: Singman, Charles N.. Atomic volume and allotropy of the elements. „Journal of Chemical Education”. 61 (2), s. 137–142, 1984. DOI: 10.1021/ed061p137. 
  6. Tlen (pol.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Polski. [dostęp 2011-10-01].
  7. 7,0 7,1 Oxygen Solubility in Fresh and Sea Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
  8. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 83. Boca Raton: CRC Press, 2003, s. 8-86 – 8-89.
  9. Air Solubility in Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
  10. 10,0 10,1 10,2 Maciej Iłowiecki: Dzieje nauki polskiej. Warszawa: Wydawnictwo „Interpress”, 1981, s. 55. ISBN 83-223-1876-6.
  11. Sloan, T. O'Connor (1920). Liquid Air and the Liquefaction of Gases. New York: Norman W. Henley. (ang.)
  12. Cailletet L. THE LIQUEFACTION OF OXYGEN.. „Science”. Jul 17;6. 128, s. 51-52, 2007. DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51. PMID: 17806947. 
  13. Jan Oczapowski: Projekt do słownictwa chemicznego. Warszawa: 1853. Przedruk: Uwagi o tlenie (oxygenium). Ogłoszone przez Jana Oczapowskiego. (1853).. „Chemik Polski”. Rok X (12), s. 264-269, 1910-06-15. 
  14. Władysław Leppert. Jan Oczapowski. „Chemik Polski”. Rok X (12), s. 269-272, 1910-06-15. 
  15. Zygmunt Gontarz: Związki tlenowe pierwiastków bloku sp. Wyd. 3. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2009. ISBN 978-83-7207-812-4.

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.