Работа Ученика 8 в класса Осинина Александра

Нижегородская городская педагогическая гимназия НАУЧНОЕ ОБЩЕСТВО УЧАЩИХСЯ XIX научно-практическая конференция «Шаг в будущее» Кислород

• Работа

• Ученика 8 В класса

• Осинина Александра

• Учитель:Колпакова Оксана

• Александровна.

• 2010 год

Введение.

• В этом году я начал изучать химию. Из элементов меня заинтересовал кислород. Как его открыли, почему он важен для людей, каковы его свойства? Как получить это вещество? Токсичен ли он? Как собрать полученный кислород? Я решил узнать ответы на эти и другие вопросы.

Глава 1-история открытия кислорода. 1.1 Свойства кислорода.

• Кислоро́д — элемент главной подгруппы шестой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8. Обозначается символом . Кислород —неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов. Кислород - самый распространенный элемент на Земле. Он входит в состав жизненно важных органических и неорганических соединений : воды, белков, жиров ,костной ткани. На его долю приходится около 47,4% массы твердой земной коры. Элемент кислород входит в состав более 1500 соединений земной коры. Морские и пресные воды содержат 88,8%, а в атмосфере – 20,95%.

• Простое вещество кислород при нормальных условиях — газ без цвета, вкуса и запаха, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (формула O2), в связи, с чем его также называют дикислород. Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет.

• Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O3).

1.2 Кислородная теория горения Шталя.

• Немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер обратил внимание на изменение веса металлов и других веществ при прокаливании .В книге «Подземная физика» он высказал мысль, что все минеральные тела состоят из трех земель: стеклующейся, горючей, летучей.

• Теория флогистона в значительной степени основывалась на традиционных представлениях о составе веществ и об элементах как носителях определённых свойств.. Флогистонная теория горения была создана для описания процессов обжига металлов, изучение которых являлось одной из важнейших задач химии конца XVIII века. Основой для теории флогистона послужили традиционные представления о горении как о разложении тела. Суть теории флогистона можно изложить в следующих основных положениях:

• 1.  Существует материальная субстанция, содержащаяся во всех горючих телах – флогистон.

2.  Горение представляет собой разложение тела с выделением флогистона, который необратимо рассеивается в воздухе. Извлекать флогистон из воздуха способны лишь растения.

• 2.  Горение представляет собой разложение тела с выделением флогистона, который необратимо рассеивается в воздухе. Извлекать флогистон из воздуха способны лишь растения.

• 3.  Флогистон всегда находится в сочетании с другими веществами и не может быть выделен в чистом виде; наиболее богаты флогистоном вещества, сгорающие без остатка.

• 4.  Флогистон обладает отрицательной массой.

• Процесс обжига металла в рамках теории флогистона можно отобразить следующим подобием химического уравнения:

• Металл    =     Окалина   +   Флогистон

• Окалина   +   Тело, богатое флогистоном    =     Металл

• Гипотеза флогистона была первой теорией в химии и позволила обобщить множество реакций. Это было заметным шагом на пути становления химии как науки. В 70-x годах XVIII века теория флогистона была опровергнута трудами Антуана Лавуазье, благодаря которым ее сменила другая — кислородная теория горения

1.3 Открытия К. В. Шееле.

•  К.В.Шееле (1742—1786) получил многие органические и неорганические соединения — хлор и марганец, перманганат калия, этиловый эфир, глицерин, синильную кислоту, описал свойства азотной, соляной, уксусной кислот; доказал сложный состав воздуха. Почти все элементы, известные в XVIII в., были изучены Шееле. Кроме того, ему принадлежит неоспоримый приоритет открытия химических элементов хлора Cl, фтора F, бария Ba, молибдена Mo.

• В 1771 году знаменитый шведский химик К.Шееле исследовал состав воздуха. Сжигая в закрытом сосуде легко горючие вещества: фосфор, серу, винный спирт, он нашел, что при этом исчезает пятая часть воздуха. Наиболее значительный труд Карла Вильгельма Шееле - Химический трактат о воздухе и огне . Эта книга содержит результаты его многочисленных экспериментов 1768-1773 гг. по исследованию газов и процессов горения. При этом кислород был получен им многими способами: прокаливанием оксида ртути (как это сделали Пристли и Лавуазье), нагреванием карбоната ртути и карбоната серебра и т.д. Как это было? Проживая в Упсале, Шееле начал изучать природу огня, и ему скоро пришлось задуматься над тем, какое участие принимает в горении воздух. Он уже знал, что сто лет назад Роберт Бойль и другие учёные доказали, что свеча, уголь и всякое другое горючее тело могут гореть только там, где есть достаточно много воздуха.

.   Воздух тогда считали элементом - однородным веществом, которое никакими силами нельзя расщепить на еще более простые составные части. Шееле тоже сначала был такого мнения. Но скоро он должен был его изменить после того, как стал проводить опыты с различными химическими веществами в сосудах, плотно закрытых со всех сторон. Какие бы вещества ни пытался Шееле сжигать в закрытых сосудах, он всегда обнаруживал одно и то же любопытное явление: воздух, который находился в сосуде, обязательно уменьшался при горении на одну пятую часть, и по окончании опыта вода обязательно заполняла одну пятую часть объёма колбы .  Карл Шееле хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух - не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным» и воздухом «негодным».

• .   Воздух тогда считали элементом - однородным веществом, которое никакими силами нельзя расщепить на еще более простые составные части. Шееле тоже сначала был такого мнения. Но скоро он должен был его изменить после того, как стал проводить опыты с различными химическими веществами в сосудах, плотно закрытых со всех сторон. Какие бы вещества ни пытался Шееле сжигать в закрытых сосудах, он всегда обнаруживал одно и то же любопытное явление: воздух, который находился в сосуде, обязательно уменьшался при горении на одну пятую часть, и по окончании опыта вода обязательно заполняла одну пятую часть объёма колбы .  Карл Шееле хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух - не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным» и воздухом «негодным».

•   Но в действительности тайна огня и полученного им «огненного» воздуха так и осталась для него тайной. Карл Шееле тоже был сторонником теории флогистона, поэтому он объяснял, что «огненный воздух» имеет большое сродство к флогистону, поэтому и сгорает в нем так быстро, а «негодный» воздух не имеет влечения к флогистону, поэтому в нем и гаснет всякий огонь. Оставалась одна большая загадка, которая казалась совершенно необъяснимой. Куда уходил во время горения «огненный» воздух во время горения из закрытого сосуда? Наконец, он придумал такое объяснение. Когда сгорает какое-нибудь тело, говорил он, то выделяющийся из него флогистон соединяется с «огненным» воздухом и это невидимое соединение настолько летуче, что оно незаметно просачивается сквозь стекло, как вода сквозь сито.  

1.4 Открытия Дж. Пристли.

• Джозеф Пристли выделил кислород в 1774 г. нагреванием оксида ртути. Сначала он считал, что получил обыкновенный воздух, но какого же было его удивление, когда свеча в этом «воздухе» загорелась ярким пламенем. Мышь в этом воздухе прожила дольше, чем мышь в обычном воздухе. Он попробовал вдыхать этот воздух и нашел, что им дышится легко и приятно. Пристли считал, что полученный им газ представляет собой воздух, абсолютно лишённый флогистона, вследствие чего в этом "дефлогистированном воздухе" горение идёт лучше, чем в обычном. В октябре 1774 года он во время своего пребывания в Париже рассказал о своем открытии Лавуазье.

1.5 Новая кислородная теория горения.

• Значение сделанного Шееле и Пристли открытия смог правильно оценить французский химик Антуан Лоран Лавуазье. В 1774 г. Лавуазье опубликовал трактат "Небольшие работы по физике и химии«. После того, как Пристли в 1774 г. посетил Париж и рассказал Лавуазье об открытии "дефлогистированного воздуха", Лавуазье повторил его опыты. Он получил ртутную окалину и азот. Многочисленные эксперименты по сжиганию различных веществ, изучение обжига металлов и дыхания привели Лавуазье к убеждению, что для этих процессов необходим кислород .Лавуазье показал своими опытами сложность состава воздуха и впервые правильно истолковал явления горения и обжига как процесс соединения веществ с кислородом. Этого не смогли сделать ни Пристли , ни Шееле. В 1775 г. он опубликовал работу "О природе вещества, соединяющегося с металлами при их прокаливании и увеличивающего их вес". 

Наконец, в 1777 г. Лавуазье сформулировал основные положения кислородной теории горения:

• Наконец, в 1777 г. Лавуазье сформулировал основные положения кислородной теории горения:

• 1.  Тела горят только в "чистом воздухе".

• 2.  "Чистый воздух" поглощается при горении, и увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха.

• 3.  Металлы при прокаливании превращаются в "земли". Сера или фосфор, соединяясь с "чистым воздухом", превращаются в кислоты.

• Теория Лавуазье более проста, чем флогистонная,  не содержит в себе "противоестественных" предположений о наличии у тел отрицательной массы, и, главное, не основывалась на существовании субстанций, не выделенных экспериментально..

Глава 2.Получение кислорода. 2.1.Способы получения кислорода.

• 1.Лабораторные способы

• Нагревание перманганата калия –

• 2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

• Нагревание бертолетовой соли –

• 2KClO3 = 2KCl + 3O2

• Нагревание калиевой селитры –

• 2KNO3 = 2KNO2 + O2

• Катализация пероксида водорода –

• 2H2O2 = 2H2O + O2

• 2.Электролиз

• 2H2O = 2H2 + O2

2.2.Методы собирания кислорода.

• 1.Метод вытеснения воды.

• 2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

• Закрыть пробирку крышкой с газоотводной трубкой, пустую пробирку с отведенной в нее трубкой опустить в воду.

• 2.Метод вытеснения воздуха.

• Закрыть пробирку крышкой с газоотводной трубкой, надеть сверху пустую пробирку.

Вывод.

• Сейчас кислород используется во многих отраслях промышленности. Для его получения в больших количествах применяют электролиз, а для получения его в небольших количествах применяют лабораторные методы.

• История открытия кислорода основывается на двух теориях:

• 1.Ошибочная теория флогистона, ошибка которой заключалась в невозможных явлениях: наличие у тел отрицательной массы и существование невыделенных веществ.

• 2.Теория Лавуазье о кислороде, которую используют сейчас.