Tlen
azot ← tlen → fluor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
bezbarwny w stanie gazowym niebieski w stanie ciekłym | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Widmo emisyjne tlenu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa, symbol, l.a. |
tlen, O, 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Grupa, okres, blok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stopień utlenienia |
±II, ±I | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości metaliczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan skupienia |
gazowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gęstość |
1,429 kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia |
−218,79 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia |
−182,97 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem |
{{{nazwa}}}, [w:] PubChem, United States National Library of Medicine, CID: (ang.). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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
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.)[6]. Tlen jest około dwa razy lepiej rozpuszczalny w wodzie niż azot[7]. Rozpuszczalność powietrza w wodzie wynosi 23 mg/l (25 °C, 1 atm.)[8]; powietrze rozpuszczone w wodzie zawiera 35,6% tlenu[6].
Historia
Odkrywcą tlenu jest polski alchemik Michał Sędziwój[9], który nazwał go „pokarmem żywota” (łac. cibus vitae)[9]. 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[9]. 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[10] i Francuz Louis-Paul Cailletet[11].
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[12][13].
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:
Otrzymywanie w warunkach laboratoryjnych
- poprzez podgrzewanie nadmanganianu potasu w temp. pow. 230 °C:
- 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑
- poprzez termiczny rozkład azotanu potasu w temp. powyżej 400 °C, ale nie większej niż 440 °C:
- 2KNO3 → 2KNO2 + O2↑
- poprzez termiczny rozkład chloranu 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 nadtlenkiem 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.
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[14].
Zobacz też
Uwagi
Przypisy
- ↑ a b Tlen, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2016-09-08] (ang.).
- ↑ Tlen (nr 00476) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-09-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Szablon:IUPAC-SAW2013
- ↑ 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.
- ↑ a b Tlen (nr 00476) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2016-09-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ a b Oxygen Solubility in Fresh and Sea Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 83. Boca Raton: CRC Press, 2003, s. 8-86 – 8-89.
- ↑ Air Solubility in Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
- ↑ a b c Maciej Iłowiecki: Dzieje nauki polskiej. Warszawa: Wydawnictwo „Interpress”, 1981, s. 55. ISBN 83-223-1876-6.
- ↑ Sloan, T. O’Connor (1920). Liquid Air and the Liquefaction of Gases. New York: Norman W. Henley. (ang.).
- ↑ 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.
- ↑ Jan Oczapowski: Projekt do słownictwa chemicznego. Warszawa: 1853.Uwagi o tlenie (oxygenium). Ogłoszone przez Jana Oczapowskiego. (1853).. „Chemik Polski”. Rok X (12), s. 264–269, 1910-06-15. Przedruk:
- ↑ Władysław Leppert. Jan Oczapowski. „Chemik Polski”. Rok X (12), s. 269–272, 1910-06-15.
- ↑ Zygmunt Gontarz: Związki tlenowe pierwiastków bloku sp. Wyd. 3. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2009. ISBN 978-83-7207-812-4.
Układ okresowy pierwiastków | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3[i] | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | ✱ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
✱ | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs | ...[ii] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||