Министерство науки и высшего образования РФ

Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева

Институт химии и проблем устойчивого развития

Кафедра ЮНЕСКО «Зеленая химия для устойчивого развития»

Направление подготовки 05.03.06 Экология и природопользование

Курсовая работа

по дисциплине

«Основы природопользования»

КИСЛОРОД

Работу проверила
к.х.н., доц.	Додонова А.А.
Работу выполнил (а)
студент(ка)	Новикова П. М.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3

1. История открытия кислорода……………………………………………………5

2.Распространенность в природе…………………………………………………..7

3.Получение…………………………………………………………………………8

4.Свойства кислорода

4.1 Физические свойства………………………………………………………10

4.2 Химические свойства……………………………………………………...11

5.Озон……………………………………………………………………………....12

6.Применение кислорода…………………………………………………………14

7.Биологическая роль кислорода……………………………………………..….16

8.Токсичность кислорода…………………………………………………..…….17

9. Экологические проблемы…………………………………………………..…18

Заключение………………………………………………..……………………..20

Приложения……………………………………………………………………….21

Список литературы………………………………………………..………….......24

Введение

Кислород –  элемент 16-й группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8. (Рисунок 1)

Рис.1.Кислород в таблице Менделеева

Слово кислород (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке обязано М. В. Ломоносову, который ввёл в употребление, наряду с другими неологизмами, слово «кислота»; таким образом слово «кислород», в свою очередь, явилось калькой термина «оксиген» (фр. oxygène), предложенного А. Лавуазье (от др.-греч. ὀξύς — «кислый» и γεννάω — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим вещества, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.

Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов. Обозначается символом О (от лат. Oxygenium). Кислород – газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха.

Благодаря тому, что кислород является самым активным неметаллом после фтора и другим его свойствам, он является очень важным для всех живых существ веществом, а также одним из самых противоречивых элементов.

Кислород – эликсир жизни: человеческое тело устроено так, что кислород может поступать ко всем 15 миллионам миллионов клеток, если мы перестанем его вдыхать, то через несколько минут умрем. Но в то же время кислород – огнеопасное вещество и смертельный яд, который нас убивает. [1]

Кислород необходим для существования почти любых живых организмов, имеет лекарственные свойства и помогает выживать космонавтам в чужой атмосфере и дышать аквалангистам. Но необходимо обратить внимание на то, что почти все соединения, так или иначе послужившие возникновению экологических проблем в нашем мире, являются кислородосодержащими.

1. История открытия кислорода

История изучения и открытия этого элемента является спорной. Первенство в открытии кислорода приписывают английскому священнику и химику Джозефу Пристли, шведскому аптекарю Карлу Шееле или сборщику налогов и создателю современной химии Антуану Лавуазье.

Шееле был первым из трех, но шесть лет ждал, что опубликовать результаты. Пристли получил кислород в 1774, пропуская сфокусированный луч света через оксид ртути и написал на эту тему три трактата. Оба отметили, что в чистом кислороде горение происходит активнее (Шееле, например, назвал кислород «огненным воздухом»), однако и Шееле и Пристли изначально воспринимали горение неверно, полагая, что при горении не расходуется кислород, а выделяется невидимое вещество – «флогистон». Они воспринимали кислород, как чистый воздух без примеси флогистона. [см. Приложение 1]

Революционер в химии Лавуазье разрушил эту идею и «флогистонную теорию», тормозившую развитие химии, в целом. Лавуазье дал новому газу название «кислород» и окончательно доказал, что именно он является активным компонентом воздуха: он заявил, что горение является не чем иным, как реакций между кислородом и другими веществами. В своем эксперименте он доказал, что алмазы Священной Римской империи испаряются при нагревании в присутствии кислорода, но в бескислородной среде устойчивы к нагреванию. На этом в своих экспериментах Лавуазье не остановился и при помощи своих сверхчувствительных весов показал, что дыхание человека и горение – это по сути одни и тот же процесс: в обоих случаях происходит реакция между кислородом и веществами. [2]

Но намного более интересным является тот факт, что алхимики не только обнаружили кислород намного раньше, но и имели четкое представление о его значении. В 1604 году польский алхимик Михаил Сендивогий писал: «Человек возник на земле и живет на ней благодаря воздуху; в воздухе есть тайная пища для жизни». Он предположил, что эта «тайная пища для жизни» циркулирует между воздухом и землей в виде необычной соли – селитры: при температуре выше 336℃ селитра разлагается, высвобождая кислород, который алхимики называли воздушной селитрой. Сендивогий считал, что обнаружил Эликсир Жизни, «без которого ни один смертный не может жить и ничто в мире не растет и не производится». Так же возможно, что Сендивогий научился получать кислород из селитры. [3]

Дальше всех своих современников в исследованиях кислорода продвинулся член Лондонского королевского общества Джон Мейоу. Он показал, что красный цвет крови объясняется тем, что при дыхании в легкие попадает воздушная селитра(кислород). Он считал, что воздушная селитра является составляющей воздуха, из которой она «становится пищей для огня, а также попадает в кровь животных при дыхании». Так, несмотря на архаичность языка Мейоу, в его идеях еще 1674 года отразилось совершенно современное представление о кислороде. [4]

2. Распространенность природе

Из всех веществ в природе кислород наиболее распространен. В основном он содержится в связанном виде в земной коре в виде силикатов, карбонатов, сульфатов, оксидов железа, кварца и т.п. Всего примерно в полутора тысячах соединений. Самое важное соединение кислорода – оксид водорода. Вода составляет 50-99% массы любого живого существа.

Почти половина массы твердой земной коры — это кислород: земная кора до глубины 10-15 км на 50% ее веса состоит из кислорода. Песок содержит 53% кислорода, глина – 56%, человеческий организм в свою очередь – 65%.

В атмосфере Земли кислород находится в свободном состоянии: здесь его 21 % по объему (Рисунок 2) или 23 % по массе. Огромное количество кислорода (86 - 89 % по массе с учетом растворенных в воде солей) содержит гидросфера Земли – моря и океаны. Он содержится в каждой клетке живых организмов, в белках, углеводах, жирах; может составлять до 85% массы. Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %. [5]

Рис. 2 Объемные доли газов в атмосфере

Содержание кислорода в атмосфере пополняется за счет фотосинтеза, фитопланктона мирового океана и, в определенной степени, за счет лесов. [см. Приложение 2]

Все растения Земли в течение года создают около 300 млрд. т кислорода. В темновой фазе фотосинтеза из углекислого газа и воды происходит синтез глюкозы и кислорода (Уравнение 1):

6СО₂ + 6Н₂О + Q_света → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ (1)