Как устроено получение кислорода
Следуй по этапам установки. Подсвеченный участок показывает, где возникает газ и куда он перемещается.
Устройство показано схематично, без масштаба и технических деталей. Это объяснение этапов, а не инструкция для самостоятельной сборки.
Кислород в природе
Большой источник молекулярного кислорода на Земле — фотосинтез. Его осуществляют растения, водоросли и цианобактерии. Кислород расходуется при дыхании, горении и окислении, а благодаря природным процессам его запас постоянно обновляется.
Элемент кислород распространён значительно шире газообразного O₂: он входит в воду и множество горных пород. Поэтому нужно различать запас элемента в соединениях и количество свободного газа. Изменение одной части круговорота влияет на другие процессы живой и неживой природы.
Фотосинтез
Образуется O₂
Атмосфера и вода
Кислород переносится и растворяется
Дыхание и окисление
O₂ участвует в превращениях
Соединения
Атомы O входят в новые вещества
Кислород участвует в природном круговороте. Основная часть элемента на Земле связана в различных соединениях.
Дыхание и фотосинтез
При клеточном дыхании органические вещества окисляются, а кислород восстанавливается. В упрощённой суммарной записи C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O высвобождается энергия, используемая клеткой.
Фотосинтез связывает CO₂ и воду в органическое вещество с использованием энергии света. Суммарные записи выглядят противоположно, но реальные биологические пути многостадийны и не являются одним простым обратимым опытом.
Дыхание
Органическое вещество расходуется, энергия высвобождается.
Фотосинтез
Энергия света используется для образования органического вещества.
ОВР участвуют в обмене веществ и энергии живых систем. Суммарные уравнения не раскрывают все стадии биологических процессов.
Состав земной атмосферы
Состав воздуха показывает, почему его относят к смесям; в тексте используется округление 78 : 21 : 1.
Dbc334 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы кислорода O₂
Два атома O образуют молекулу простого вещества O₂.
Adam Rędzikowski · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Промышленный путь: разделение воздуха
Воздух предварительно очищают от примесей, включая влагу и углекислый газ, затем охлаждают до сжижения. Различие температур кипения его компонентов позволяет разделять жидкую смесь и получать кислород в больших количествах.
При таком процессе молекулы O₂ сохраняются: они переходят из смеси в отдельный поток. Это принципиально отличается от разложения воды или перманганата. Полученный кислород используют там, где нужен газ определённой чистоты, а хранение и подачу организуют в специальных установках. Разделение воздуха не создаёт кислород из других элементов: оно выделяет уже существующий компонент смеси. Электролиз воды, напротив, является химическим разложением.
Очистка
Удаление мешающих компонентов
Охлаждение
Получение жидкого воздуха
Разделение
Разные температуры кипения
Выделение
Поток кислорода требуемой чистоты
Промышленное разделение воздуха не создаёт кислород химической реакцией. Оно выделяет O₂ благодаря различиям физических свойств газов.
Получить кислород можно разными путями
В лаборатории кислород получают из веществ, способных выделять O₂ при разложении. В промышленности часто выделяют кислород из воздуха. В первом случае образуется новое вещество, во втором разделяют уже существующую смесь.
Выбор способа зависит от количества газа и задачи. Для небольшого лабораторного опыта важны удобство и управляемость реакции; для промышленности — масштаб и расход энергии. Слова «получение кислорода» поэтому могут обозначать и химический, и физический процесс.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Лаборатория | Разложение кислородсодержащего вещества | Химическое превращение |
| Промышленность | Разделение воздуха | Физический процесс |
| Общий результат | Выделенный газ O₂ | Разные пути к одному веществу |
Кислород получают химическим разложением или выделением из смеси. Эти способы различаются природой процесса.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 19. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 19. Кислород в природе.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах