Tlen

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: Tlen (komunikator internetowy) oraz Tlen – rosyjski film z 2009.
Tlen
azot ← tlen → fluor
Wygląd
bezbarwny w stanie gazowym
niebieski w stanie ciekłym
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 u[a][4]
Stan skupienia gazowy
Gęstość 1,429 kg/m³
Temperatura topnienia −218,79 °C[1]
Temperatura wrzenia −182,962 °C[1]
Numer CAS 7782-44-7
PubChem 977[5]
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.)[8]. Tlen jest około dwa razy lepiej rozpuszczalny w wodzie niż azot[9]. Rozpuszczalność powietrza w wodzie wynosi 23 mg/l (25 °C, 1 atm.)[10]; powietrze rozpuszczone w wodzie zawiera 35,6% tlenu[8].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Uznaje się, że tlen został odkryty przez Carla Sheelego przed 1773, ale odkrycie nie zostało opublikowane do 1777. W tym czasie za odkrywcę tlenu od dwóch lat uznawany był Joseph Priestley, który ogłosił jego odkrycie w Royal Society 23 marca 1775 roku[11]. Otrzymał on tlen 1 sierpnia 1774 roku, ogrzewając tlenek rtęci(II) i zbierając wydzielający się gaz[12].

Historyk alchemii Roman Bugaj wskazał, że tlen został odkryty już XVII wieku przez Michała Sędziwoja, który nazywał go, między innymi, „pokarmem żywota” (łac. cibus vitae) i „duchem świata” (łac. spiritus mundi)[13]. Sędziwój wiedział, że „pokarm żywota, ukryty w powietrzu” jest niezbędny do życia i że przedostaje się z powietrza do krwi. Otrzymał go w drodze rozkładu saletry potasowej, który zachodził podczas jej prażenia; swoje doświadczenie opisał w dziele Dwanaście traktatów o kamieniu filozofów (1604). Stwierdził, że saletra jest ciałem złożonym, zawierającym „duch świata” (tak nazwał tlen, uznając go za kamień filozoficzny), umożliwiającym życie ludzi i zwierząt[14].

Ciekły tlen po raz pierwszy otrzymali profesorowie Uniwersytetu Jagiellońskiego, Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski, 5 kwietnia 1883. Wcześniej, w 1877, mgłę skroplonego tlenu zaobserwowali niezależnie Szwed Raoul Pictet[15] i Francuz Louis-Paul Cailletet[16].

Łacińska nazwa tlenu oxygenium (z greckiego oksy, kwaśny, i gennao, rodzę), wprowadzona została przez Antoine’a Lavoisiera[17]. Jako pierwszy uznał on tlen za pierwiastek chemiczny[11].

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[18][19].

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 około 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 temperaturze powyżej 400 °C, ale nie większej niż 440 °C:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
  • poprzez termiczny rozkład chloranu potasu w temperaturze powyżej 550 °C:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
2HgO → 2Hg + O2
2H2O2 → 2H2O + O2
  • w wyniku reakcji nadmanganianu potasu z nadtlenkiem wodoru:
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 (na przykład 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, przykładowo białek i tłuszczy.

Oprócz anionów tlenkowych, ozonkowych, podtlenkowych, ponadtlenkowych i nadtlenkowych 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[20].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. Z uwagi na zmienność abundancji izotopów pierwiastka w naturze, podany został zakres wartości masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. W dostępnych komercyjnie produktach mogą występować znaczne odchylenia masy atomowej od podanej, z uwagi na zmianę składu izotopowego w rezultacie nieznanego bądź niezamierzonego frakcjonowania izotopowego.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-77, ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. a b Tlen (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2016-09-08].
  3. Tlen (nr 00476) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-09-08].
  4. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Juris Meija i inni, Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 88 (3), 2016, s. 265–291, DOI10.1515/pac-2015-0305.
  5. Tlen (CID: 977) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  6. 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. 
  7. a b Tlen (nr 00476) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2016-09-08].
  8. a b Oxygen Solubility in Fresh and Sea Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
  9. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 83. Boca Raton: CRC Press, 2003, s. 8-86 – 8-89.
  10. Air Solubility in Water. The Engineering ToolBox. [dostęp 2011-01-20].
  11. a b Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 120. OCLC 839118859.
  12. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 117. OCLC 839118859.
  13. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Roman Bugaj, „Saletra filozofów” a odkrycie tlenu, „Kwartalnik Historii Nauki i Techniki”, 31 (3–4), 1986, s. 749–780 [dostęp 2018-06-01].
  14. Maciej Iłowiecki: Dzieje nauki polskiej. Warszawa: Wydawnictwo „Interpress”, 1981, s. 55. ISBN 83-223-1876-6.
  15. Sloan, T. O’Connor (1920). Liquid Air and the Liquefaction of Gases. New York: Norman W. Henley. (ang.).
  16. Cailletet L. The liquefaction of oxygen. „Science”. NS-6 (128), s. 51–52, 2007. DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51. PMID: 17806947. 
  17. Pierre Chaunu, Cywilizacja wieku oświecenia, Warszawa: PIW, 1993, s. 409–410.
  18. Jan Oczapowski: Projekt do słownictwa chemicznego. Warszawa: 1853. Przedruk: Uwagi o tlenie (oxygenium). Ogłoszone przez Jana Oczapowskiego. (1853), „Chemik Polski”, 12, Rok X, 15 czerwca 1910, s. 264–269 [zarchiwizowane z adresu 2014-02-26].
  19. Władysław Leppert, Jan Oczapowski, „Chemik Polski”, Rok X (12), 1910, s. 269–272 [zarchiwizowane z adresu 2014-02-26].
  20. 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.