Kiseonik – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
mNema sažetka izmjene |
mNema sažetka izmjene |
||
Red 149:
Za gasoviti kiseonik je pod određenim uslovima dozvoljena primjena ugljeničnih lako legiranih čelika i legura bakra i aluminijuma.
== Ozon u prirodi i njegovo dobivanje (stvaranje) ==
{{Glavni|Ozon}}
'''Ozon''' je plavkasti plin karakterističnog prodornog mirisa, koji je jako oksidacijsko sredstvo, zbog čega se pare alkohola zapale. Dobio je ime po grč. riječi ''ozein'', što znači; onaj koji miriše. Kisik se u prirodi, osim u obliku dvoatomne molekule, javlja i kao troatomna molekula O<sub>3</sub>. Kisik (O<sub>2</sub>) i ozon (O<sub>3</sub>) su alotropske modifikacije kisika.<br />
Ozon je alotropska modifikacija kisika čije se molekule sastoje od tri kisikova atoma. Obje veze između atoma kisika su jednako dugačke, što upućuje na to da u molekuli ozona ne postoji dvostruka veza, nego da jedan elektronski par istodobno okružuje jezgre sve tri jezgre. Prema tome, u molekuli ozona postoje delokalizirani elektroni.<br />
Rezonancijske strukture označavaju samo jednu vrstu molekula s delokaliziranim elektronima, a ne smjesu strukturno različitih molekula koje brzo prelaze jedna u drugu.
Kada ljeti, nakon olujnog pljuska s grmljavinom, osvane vedar i sunčan dan, osjeti se miris "svježeg zraka". To je miris ozona u vrlo malim koncentracijama. Miris ozona osjeti se u zraku već pri volumnom udjelu 1ppm.
Ozon u prirodi nastaje u nižim slojevima atmosfere (troposferi) i u višim slojevima atmosfere (stratosferi; gdje ga najviše i ima - na visini 20 - 25 km od tla). U stratosferi nastaje iz elementarnog kisika. On apsorbira ultraljubičasto zračenje koje dolazi sa [[Sunce|Sunca]] i čije je djelovanje štetno za žive organizme. Bez stratosferskog ozona, život na Zemlji ne bi bio moguć. Količina ozona u troposferi u prvih 5km inad tla stalno raste, što je posljedica povećanja prometa i industrije.
Razna tehnološka dostignuća (npr. mlazni zrakoplovi), kao i uporaba novih organskih tvari, uzrokovali su smanjenje koncentracije ozona. Posljedica toga je razrjeđivanje ozonskog sloja, odnosno, kako je to slikovito nazvano, stvaranje "ozonskih rupa". Prve rupe su otkrivene iznad [[Antarktika|Antarktike]] [[1985]] godine.
Ozon se općenito dobiva međusobnom rekacijom atomnog i molekulnog kisika. Za dobivanje atomnog kisika treba dovesti energiju najčešće u obliku UV-zračenja ili visokog izmeničnog napona. U laboratoriju se dobiva u ozonizatorima električnim izbijanjem u atmosferi kisika.<br />
Smjesa u cijevi ozonizatora se hladi, jer se dobiveni ozon brzo raspada. U smjesi dobivenoj u ozonizatoru je volumni udio ozona 15%. Čist ozon može se dobiti ukapljivanjem dobivene smjese tekućim zrakom i frakcijskom destilacijom.<br />
Osim u ozonizatoru (koji se pojnajčešće koristi za pročiščavanje rijeka), ozon se u laboratoriju može dobiti reakcijom [[kalij]]evog permanganata i koncentrirane [[Sumporna kiselina|sumporne kiseline]].
Međunarodni dan ozona se obilježava [[16. rujna]].
=== Uporaba ozona ===
Ozon je štetan za zdravlje jer nadražuje dišne organe, veće koncentracije izazivaju krvarenje iz nosa i glavobolju, a mogu izazivati i smrt. Poslije fluora je najjače oksidacijsko sredstvo, pa se na tom svojstvu osniva njegova uporaba. Služi za sterilizaciju vode, operacijskih, kino i sportskih dvorana (za ubijanje mikroorganizama), zatim u farmaceutskoj, kozmetičkoj, tiskarskoj industriji te u industriji papira, tekstila i umjetnih materijala.<br />
1987.g. donesen je Montrealski protokol - sporazum kojim se zemlje potpisnice obvezuju na smanjenje uporabe freona za 50%.
==Freon==
{{Glavni|Freon}}
[[Freon]]i su fluorirani i klorirani derivati jednostavnih ugljikovodika, koji oštećuju ozon. Kao sintetski spojevi dobiveni su još [[1928]]. godine. Lako se proizvode i nisu izravno štetni na ljudsko zdravlje, nisu korozivni, a vrlo su postojani. Imaju široku primjenu, npr. u rashladnim uređajima, hladnjacima, te kao potisni plinovi u sprejevima.
Pošto su nereaktivni i hlapljivi, godinama difundiraju u sve više slojeve atmosfere do stratosfere. Iz molekula freona, djelovanjem sunčeve svjetlosti, oslobađaju se atomi [[klor]]a. Atom klora reagira s molekulom ozona, pri čemu nastaju kisik i reaktivni klorov (II) oksid, nazvan i "dimeći pištolj". Njegovom reakcijom s atomom kisika, atom klora se ponovo oslobađa i niz reakcija se ponavlja. Tako samo jedan atom klora može razoriti nekoliko tisuća molekula ozona.
U navedenim reakcijama atom klora mogao bi se smatrati katalizatorom koji višestruko ubrzava raspad ozona.
Čak i kada bi se potpuno obustavila upotreba freona, bilo bi potrebno stotinjak godina da nestanu iz atmosfere.
== Voda ==
{{Glavni|Voda}}
Najrasprostranjeniji spoj kisika na zemlji je [[voda]].<br />
Voda je prisutna u svakom organizmu i nužna je za život svih živih bića. Voda je reaktant, ali i produkt u mnogim reakcijama. Reagira s nekim [[metal]]ima i nemetalima, kao i s njihovim oksidima.<br />
Iako je voda dobro [[otapalo]] za mnoge [[sol]]i, samo s nekima i reagira.
Voda ima osobinu da lako otapa mnoge tvari, pa tako, u svom kružnom toku u prirodi, voda otopi dio tvari sa kojima se susretne bez obzira na to da li su te tvari krute, tekuće ili plinovite. Voda koja ima male količine otopljenih tvari naziva se meka voda, a voda koja sadrži veće količine otopljenih minerala naziva se tvrda voda.
Dan voda se obilježava [[22. ožujka]].
== Laboratorijsko dobivanje i kemijska svojstva kisika ==
Kisik se u laboratoriju može dobiti iz spojeva bogatih kisikom koji ga relativno lako otpuštaju.
Zagrijavanjem kalijevog permanganata nastaje kisik (koji se dokazuje tinjajućom triješčicom). Kalijev permanganat se razlaže na kisik, manganov(IV) oksid i kalijev manganat (K<sub>2</sub>MnO<sub>4</sub>).
2 KMnO<sub>4</sub>(s) --> K<sub>2</sub>MnO<sub>4</sub>(s) + MnO<sub>2</sub>(s) + O<sub>2</sub>(g)
Osim iz kalijeva permanganata kisik možemo dobiti termičkihm raspadom i nekih drugih spojeva, primjerice kalijeva klorata (KClO<sub>3</sub>), kalijeva nitrata (KNO<sub>3</sub>), živina(II) oksida (HgO).
a) Zgrijavanjem kalijeva klorata razvija se kisik, čije se nastajanje ubrzava dodatkom katalizatora manganova(IV) oksida.
2KClO3(s) --->(MnO2)---> 2 KCl(s) + 2 O2(g)
b) Sumpor gori na zraku plavičastim plamenom, a u čistom kisiku intezivnim plavim plamenom.
S(s) + O2(g) ---> SO2(g)
Nastali sumporov(IV) oksid ima kisela svojstva, što dokazuje promjena boje indikatora.
c) Željezna vuna vrlo intezivno izgara u kisiku stvarajući mnogo iskrica.
3 Fe(s) + 2 <sub>O2</sub>(g) --> Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>(s)
Produkt gorenja je složeni željezov oksid FeO x Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.
U čistom kisiku procesi oksidacije i izgaranja napreduju brže i burnije nego s kisikom iz zraka.
Na sličan način se može objasniti i zašto ljudi ne mogu živjeti u čistom kisiku. Udisanjem zraka u kojem je O2 = 21%, reakcije oksidacije u organizmu odvajaju se sporije, što odgovara našem metabolizmu.
Osim gorenja i disanja, značajna reakcija s kisikom je korozija, osobito metala.
Kisik zbog velike reaktivnosti, osim s navedenim elementima, reagira i s većinom nemetala i metala.
S nemetalima većinom stvara kisele okside, a s metalima bazične okside, perokside ili superokside. Zbog iako pozitivnog redukcijskog elektrodnog potencijala, kisik je najvažnije oksidacijsko sredtvo, pa se upravo na tom svojstvu temelji njegova uporaba.
=== Industrijsko dobivanje kisika ===
Laboratorijski načini dobivanja kisika preskupi su za industrijske potrebe, pa se u tu svrhu kisik dobiva iz dviju vrlo pristupačnih i jeftinih sirovina - zraka i vode.
Iz zraka se dobiva kontinuiranom frakcijskom destilacijom tekućeg zraka, budući da su vrelišta dušika (N<sub>2</sub> = -196°C) i kisika različita.
Najprije se iz zraka uklone (zrak se očisti) prašina, [[ugljikov(IV) oksid]], vlaga i druge primjese, pa se zatim ukapljuje najčešće u Lindeovim postupkom kojim se mogu postići temperature niže od -200°C.<br />
U Lindeovu se uređaju zrak najprije komprimira. Pri tome se zagrije pa se hladi vodom. Prolaženjem kroz prigušeni ventil naglo se širi i još jače ohladi. Tako ohlađeni [[Ekspanzija|ekspandirani]] zrak vraća se u kompresor i usput u izmjenjivaču topline hladi zrak koji će se tek ekspandirati. Prije ponovnog ulaska u kompresor dovodi se potrebna količina novog zraka. Proces se ponavlja dok se zrak ne ohladi dovoljno da se ukaplji (-200°C).
Dobiveni tekući zrak dovodi se u kolonu za frakcijsku destilaciju, koja se grije odozdo, pa tekući zrak počinje isparavati. Kako je dušik hlapljiviji sastojak, pare tekućeg zraka koje se kreću prema vrhu kolone obogaćuju se dušikom, dok se tekući kisik kao teže hlapljiv sastojak spušta niz kolonu u pri dnu odvodi iz kolone.<br />
Ovim se postupkom ne dobiju odmah čisti kisik i dušik, jer dobivene frakcije uvijek sadrže plemenite plinove. Za dobivanje vrlo čistog kisika, kao i za dobivanje plemenitih plinova, svaku frakciju valja ponovo nekoliko puta frakcijski destilirati.<br />
Nešto skuplji (i zato rjeđi) način dobivanja kisika je '''[[elektroliza]] vode'''. Pritom se na anodi dobiva potpuno čist kisik. Primjenjuje se kad je uz kisik potreban i [[vodik]] ili tamo gdje ima dovoljno jeftine električne energije.
=== Distribucija ===
Najčešće se isporučuje u čeličnim sudovima - bocama, pod pritiskom od 150 bara. Boce su pojedinačne ili u baterijama - paletama sa zajedničkim ventilom za punjenje i pražnjenje, u baterijama sudova - boca trajno ugrađenim na transportno vozilo ili u tečnom agregatnom stanju specijalnim transportnim vozilima do rezervoara korisnika kiseonika.
Linija 158 ⟶ 246:
* Funkcija i karakteristike: koristi se u modifikovanoj atmosferi kod pakovanja kao sredstvo zaštite.
* Proizvodi: u gasu pakovano povrće<ref name="food" />
== Kružni tok kisika ==
Život na Zemlji rezultat je evolucije temeljene na Sunčevoj energiji, prisutnosti elementarnog kisika i njegovih spojeva ugljikova(IV) oksida i vode. Vjerojatno je sav elementarni kisik prisutan u atmosferi nastao fotosintezom. Iako se stalno troši za životne procese organizama koji dišu, za gorenje i idustrijske procese, njegov je volumni udio u zraku stalan. Dakle, uspostavljena je prirodna dinamička ravnoteža - njegov kružni tok.
Kružni tok kisika je složen, jer se kisik u prirodi osim elemenataran, javlja i u vrlo mnogo kemijskih spojeva. Pojednostavljeno ga možemo opisati kao proces u kojem sudjeluju biljke, životinje i čovjek sa svojim aktivnostima te Sunčeva energija.
Samo zračni omotač Zemlje s volumnim udjelom kisika od 21% sadrži nepredočive količine od oko 1 200 000 milijardi tona slobodnoga kisika (1,2 x 10<sup>14</sup> t).
== Vidite još ==
| |||