Получение кислорода

Получение кислорода в промышленности

В промышленности кислород получают путем выделения его из воздуха.

Воздух – смесь газов, основные компоненты которой представлены в таблице.

Сущность этого способа заключается в глубоком охлаждении воздуха с превращением его в жидкость, что при нормальном атмосферном давлении может быть достигнуто при температуре около -192°С. Разделение жидкости на кислород и азот осуществляется путем использования разности температур их кипения, а именно: Ткип.

При постепенном испарении жидкости в газообразную фазу в первую очередь будет переходить азот, имеющий более низкую температуру кипения, и, по мере его выделения, жидкость будет обогащаться кислородом. Многократное повторение этого процесса позволяет получить кислород и азот требуемой чистоты. Такой способ разделения жидкостей на составные части называется ректификацией жидкого воздуха.

Итог статьи:

• В лаборатории кислород получают реакциями разложения
• Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые
• Кислород можно собрать методом вытеснения воздуха или методом вытеснения воды
• Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучину, она ярко вспыхивает в нем
• Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не расходующееся в ней

Польза такой воды

Вода, обогащенная кислородом, имеет ряд положительных сторон и приносит большую пользу организму:

• быстро восстанавливает дефицит кислорода в тканях организма;
• ускоряет обмен веществ и улучшает работу кровеносной системы;
• способствует правильной работе пищеварительной системы;
• благотворно влияет на иммунную систему организма в целом;
• снимает усталость, повышая работоспособность;
• прекрасно справляется с задачей ликвидации кислородного голодания;
• благодаря поступлению кислорода в большом объеме ускоряется поглощение и усвоение минералов, аминокислот и протеинов;
• способна поддержать уровень глюкозы на необходимом для нормального функционирования организма уровне;
• улучшает работу головного мозга, восстанавливает концентрацию внимания;
• благодаря регулярному употреблению такой воды кожа омолаживается.

В первую очередь приобретать и пить такую воду нужно тем, кто:

• живет в мегаполисах с плохой экологической ситуацией, в частности с грязным воздухом;
• много курит и часто употребляет алкогольные напитки;
• активно занимается спортом;
• работает на промышленных предприятиях с вредными условиями труда;
• перенес тяжелые травмы или болеет;
• восстанавливается после операций.

Особенно полезна вода, обогащенная кислородом, людям, страдающим болезнями легких и дыхательной системы в целом.

Оборудование

Чтобы изготовить такое лакомство самостоятельно, нужно приобрести специальное оборудование, чтобы превращать сок и газ в пену.

1. Источник кислорода. Наиболее распространенным вариантом является концентратор, который извлекает нужный газ из окружающего воздуха. Это обычный прибор бытового назначения, ему необходима сеть с напряжением 220 В. Также можно использовать кислородный баллон со специальным редуктором, объема которого хватит на длительный период. Но есть мобильный вариант, который удобно использовать даже в поездках – баллончик с кислородом, который продается в аптеках.
2. Аппараты для создания пены. Для коммерческих целей лучше купить специальный кислородный коктейлер. Сегодня есть компактные устройства, пригодные для использования дома. Аппарат имеет емкость для соковой основы, а также специальный носик, через который и разливается полезный напиток по емкостям. Еще один вариант – кислородный миксер, который по принципу работы напоминает традиционный, только в процессе вспенивания к массе подается кислород.

Правила использования кислородного баллона в медицинских целях

Кислород применяют для проведения дыхательных процедур и приготовления кислородных коктейлей. Он благоприятно влияет на состояние сердечно-сосудистой и нервной системы, органов дыхания, кожи, мозга.

Дополнительный источник кислорода может потребоваться для следующих целей:

• при лечении астмы;

• при сердечной недостаточности;

• при пневмонии;

• при стенокардии;

• при отравлении веществами с удушающим эффектом;

• при ослабленном дыхании;

• для гипокситерапии;

• в целях дегильминтизации.

Иногда кислород в баллонах используют и относительно здоровые люди, проживающие в неблагоприятных экологических условиях и испытывающие нехватку воздуха. Вещество применяют для общего оздоровления и укрепления организма детей в детских садах и санаториях, чаще всего для приготовления коктейлей.

Противопоказания к использованию кислорода в баллонах

По теме

773

«Век живи – век плати»? В сети рассказали, как грамотно пользоваться кредиткой

Кредитные карты давно и прочно заняли свою нишу в жизни большинства людей. Оно и понятно — кредитка имеет ряд неоспоримых преимуществ:

Применение кислорода в медицинских целях противопоказано при ОРВИ, эпилепсии, при нарушениях проходимости пазух носа и слуховых труб, при наличии полостей в легких. Использование ограничивается и при заболеваниях органов ЖКТ: язва, опухоли, воспалительные процессы.

Кислородотерапия запрещена беременным женщинам в третьем триместре. Здоровым детям лучше употреблять кислород в виде коктейля с возраста 2-3 лет. Применение кислорода из баллона для детей возможно только по назначению врача.

Инструкция по применению

Дышать чистым кислородом нельзя, перед попаданием в легкие он обязательно должен смешиваться с воздухом, для этого используют различные приспособления и устройства. В аптеках кислород реализуют в смеси с азотом в кислородной подушке или миниатюрном баллончике.

Профилактическая доза 3-5 вдохов утром и вечером. При большем количестве вдохов делают перерывы по 5-10 минут между сеансами. Максимальное количество вдохов в сутки может достигать 50. Компактного аптечного баллончика, весом 200 гр. хватит в среднем на 100-150 вдохов.

Получать кислород из подушки и баллончика необходимо через специальную маску, она должна подходить человеку по возрасту и размеру.

Кислородные баллоны используются во многих сферах и значительно помогают человеку

Но при их применении важно помнить о том, что кислород сильный окислитель и поддерживает горение, поэтому рядом с источником газа не должно быть огня, жира и легковоспламеняющихся веществ. После работы с баллоном необходимо проветривать одежду в течение 30 минут

Адсорбционная технология

Принцип работы

В кислородных установках используется явление селективной гетерогенной адсорбции кислорода из воздуха твердым адсорбентом.
Установки отличаются высокой надежностью, простотой и высокими технико-экономическими характеристиками.

Схема работы адсорбционной кислородной установки

Влияние температуры и давления

Методы получения из воздуха газообразного кислорода с помощью технологии адсорбции на сегодняшний день доведены почти до совершенства. Работа современной адсорбционной кислородной установки основана на том, что поглощение газа адсорбентом сильно зависит от температуры и парциального давления компонента газа.

Таким образом, благодаря изменению давления и температуры можно регулировать процессы поглощения газа и регенерации адсорбента.

Технологии короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Процесс работы кислородной установки устроен таким образом, что легко адсорбируемые компоненты смеси газа поглощаются адсорбентом, тогда как слабо адсорбируемые и неадсорбируемые компоненты проходят через установку. На сегодняшний день получили распространение три метода организации циклического безнагревного процесса адсорбционного разделения воздуха: напорные (PSA), вакуумные (VSA) и смешанные (VPSA). Для напорных схем кислород извлекают при давлении выше атмосферного, а стадия регенерации адсорбента протекает при атмосферном давлении. В вакуумных схемах кислород получают при атмосферном давлении, регенерация проводится при отрицательном давлении. Работа смешанных схем сочетает изменение давления от положительного до отрицательного.

История открытия

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

2HgO →ot 2Hg+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2HgO\ {\xrightarrow {^{o}t}}\ 2Hg+O_{2}\uparrow }}}

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Пьера Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожжённых элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Примечания

Комментарии

1. Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Источники

1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 387. — 671 с. — 100 000 экз.
2. J. Priestley, Experiments and Observations on Different Kinds of Air, 1776.
3. W. Ramsay, The Gases of the Atmosphere (the History of Their Discovery), Macmillan and Co, London, 1896.
4. ↑ Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 387—389. — 671 с. — 100 000 экз.
5. Я. А. Угай. Общая и неорганическая химия. — Москва: Высшая школа, 1997. — С. 432—435. — 527 с.
6. Campbell, Neil A.; Reece, Jane B. Biology, 7th Edition. — San Francisco: Pearson – Benjamin Cummings, 2005. — С. 522–23. — ISBN 0-8053-7171-0.
7. Freeman, Scott. Biological Science, 2nd. — Upper Saddle River, NJ: Pearson – Prentice Hall, 2005. — P. 214, 586. — ISBN Biological Science, 2nd.
8. ↑
9. Радиационная химия // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 200. — ISBN 5-7155-0292-6.
10. Руководство для врачей скорой помощи / Михайлович В. А. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Медицина, 1990. — С. 28—33. — 544 с. — 120 000 экз. — ISBN 5-225-01503-4.
11. Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов V—VIII групп. Справочник. — Л., 1989. — С. 150—170

РК в искусственно созданных экосистемах

Важное значение хорошая аэрация имеет, например, в аквариумистике. Именно поэтому необходимо не только устанавливать специальные насосы, закачивающие воздух в воду и насыщающие его кислородом, но и, например, при необходимости высаживать на дне различные водоросли

Конечно, тем, кто имеет подобное хобби, в первую очередь интересна эстетика экосистемы, однако нельзя забывать о ее устойчивости и некой долговечности.

Если же речь идет о рыбных хозяйствах, производстве жемчуга и других специфических отраслях подобного типа, то помимо различных мер, направленных на сохранение достаточной концентрации растворенного кислорода в воде, необходимо регулярно проводить измерение этого показателя с помощью специальных проб

При их заборе крайне важно, чтобы не произошло контакта с воздухом, это может исказить результаты анализа

Преобразование газов (багоюз)

Основная статья: Преобразование газов.

Преобразователь газов

Газы преобразуются друг в друга в том случае, если пытаются одновременно заполнить одну и ту же клетку. Притом всегда «побеждает» тот газ, который в момент конфликта находился сверху. Системы, которые используют данный баг, обычно достаточно сложны для понимания, поэтому рассмотрению различных вариаций посвящена отдельная статья.

Можно преобразовывать излишки водорода при работе электролизёра. Можно превратить весь углекислый газ в кислород. Можно испарить воду и превратить в кислород даже пар (правда, он будет весьма горячим)! Всё зависит от желания игрока.

Инструкция

1
Перед началом опыта повторите технику безопасности. Строго соблюдайте правила работы с электроприборами

Кроме того, помните, что выделяемые газы горючи и взрывоопасны, поэтому требуют осторожного обращения с ними.
2
Повторите понятие электролиза. Вспомните, что на катоде (отрицательно заряженный электрод) будет проходить процесс электрохимического восстановления

Следовательно, там будет собираться водород. А на аноде (положительно заряженный электрод) — процесс электрохимического окисления. Там будут выделяться атомы кислорода. Запишите уравнение реакции: 2H2O -> 2H2+O2Катод: 2H + 2e = H2 |2Анод: 2O – 4e = O2 |1
3
Приготовьте два электрода. Вы можете их сделать из медных или железных пластин длиной не более 10 см и шириной около 2 см. Прикрепите к ним проводники электрического тока.
4
Потом в электролизер налейте воды и опустите туда электроды. В качестве сосуда для электролиза используйте глубокий кристаллизатор или толстостенный стакан, расширяющийся кверху.
5
Затем возьмите две чистые пробирки и налейте туда воды. Закройте их пробками. Позднее откроете эти сосуды под водой в эликтролизере и сразу же наденете на электроды. Делайте все это аккуратно, чтобы вода из пробирок не вылилась. Это необходимо для того, чтобы в них не скапливался воздух и в процессе электролиза получились чистые газы.
6
Подсоедините генератор постоянного тока. Включите его, когда будете уверены, что все подготовили правильно. Под действием электрического тока на электродах начнется выделение пузырьков газов

Постепенно кислород и водород будут заполнять пробирки, вытесняя из них воду.
Обратите внимание
Имейте в виду, что согласно уравнению реакции водорода будет собираться в два раза больше кислорода.
Полезный совет
В качестве электродов можете использовать толстые гвозди, подходящие по размеру к сосудам.
Обратите внимание
В качестве источника тока можно использовать автомобильный аккумулятор

Не забудьте, что при реакции образуется не только кислород, но и водород. Он при наличии загрязнителей становится взрывоопасным.

Полезный совет
Для этого эксперимента лучше брать дистиллированную воду. В крайнем случае, можно использовать кипяченую. Вода из-под крана не подойдет, поскольку чаще всего содержит хлор. Кроме этого, при использовании воды из-под крана на электродах может образоваться накипь.

О значении водорослей

Мало кто в обычной жизни задумывается, чем мы дышим и почему состав воздуха именно такой, какой он есть. Практически все знают, что большинство живых организмов, дышащих воздухом, приспособлено именно к такой смеси. Но если речь идет о наземно-воздушной среде, то вопросов не возникает. А откуда в воде кислород? Как и на земле, там много растений, которые с помощью процесса, который называют фотосинтезом, потребляя свет и углекислый газ, выделяют O₂.

Если же быть точнее, в последние десятилетия по тем или иным причинам человечество уничтожило огромную часть лесов. Но речи о глобальном кризисе пока нет, хотя население планеты постоянно растет, и потребление кислорода огромно. И огромное значение в этом вопросе имеют водоросли, которые обитают в Мировом океане, большей частью именно за их счет происходит насыщение воды кислородом. Некоторые их виды люди и морские обитатели употребляют в пищу, но их количество остается достаточным для эффективного фотосинтезирования. Вот откуда берется кислород в воде, а значит, благодаря газообмену с атмосферой, и в воздухе. Именно фотосинтез водорослей — его основной источник. Кстати, именно за счет процессов, происходящих в растениях, был накоплен первичный кислород в атмосфере, а сейчас происходит только поддержание ее неизменного состава.

Происхождение названия

Слово кислород (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке до какой-то степени 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.