Tlen

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: Tlen (komunikator internetowy).
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[3][a]
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]

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]

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]

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]

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]

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

Związki tlenu[edytuj]

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]

Uwagi

  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

  1. a b Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia (WE) nr 1272/2008, zał. VI, z uwzględnieniem Rozporządzeń ATP: Tlen w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2016-09-08].
  2. Tlen (nr 00476) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-09-08].
  3. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać JurisJ. Meija JurisJ., Tyler B.T.B. Coplen Tyler B.T.B., MichaelM. Berglund MichaelM., Willi A.W.A. Brand Willi A.W.A., Paul DeP.D. Bièvre Paul DeP.D., ManfredM. Gröning ManfredM., Norman E.N.E. Holden Norman E.N.E., JohannaJ. Irrgeher JohannaJ., Robert D.R.D. Loss Robert D.R.D., ThomasT. Walczyk ThomasT., ThomasT. Prohaska ThomasT. 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.
  4. Tlen (CID: 977) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  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. a b Tlen (nr 00476) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2016-09-08].
  7. a b 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. a b c 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.