Tlen (Oxygenium)- symbol O; gęstość 1,43g/dm3; temperatura topnienia wynosi 218,8°C, zaś temperatura wrzenia ma wartość 183°C; liczba atomowa 8; masa atomowa 16; 2 okres i VI A grupa układu okresowego; należy do grupy tlenowców. Jest gazem pozbawionym smaku, barwy oraz zapachu. W skład jego atomu wchodzi: 8 elektronów, 8 protonów oraz 8 neutronów. W skład tlenu wchodzi mieszanina 3 trwałych izotopów: 17O, 16O, 18O Dotychczas odkryto 10 izotopów tlenu.
Tlen to pierwiastek najbardziej rozpowszechniony w przyrodzie. Jest obecny w wolnym stanie w atmosferze oraz w stanie związanym w wodzie. Jest składnikiem niemalże wszystkich minerałów oraz roślin i organizmów zwierzęcych.
Tlen otrzymujemy w trakcie destylacji frakcjonowanej ciekłego powietrza, ewentualnie w procesie elektrolizy wody.
Ulega skropleniu w zwiększonym ciśnieniu na ciecz o zabarwieniu jasnoniebieskim i gęstości niższej niż w przypadku zwykłego tlenu (1,13g/dm3).
Obok cząsteczki O2 występują w innych odmiany (czteroatomowy tlen-O4; jednoatomowy tlen-O, który jest bardzo reaktywny; ozon- O3)
Tlen występuje generalnie na –II stopniu utlenienia. Wchodzi w reakcje prawie z wszystkimi metalami, z łatwością utlenia związki organiczne oraz fosfor. W wysokiej temperaturze reaguje z wodorem oraz siarką. Są konieczne do spełnienia określone warunki, aby mógł reagować z fluorem oraz azotem. Może ulec absorpcji przez węgiel drzewny, platynową czerń, metale szlachetne.
Tworzy tlenki w reakcji warunkach innymi pierwiastkami.
Ozon (O3) obok O2 jest drugą odmianą alotropową tlenu. Ozon to silny utleniacz, który jest w stanie zmusić cząsteczkę tlenu, aby przyłączyła się do stabilnych jonów. Ozon jest zdolny do utleniania związków żelaza w wodnych roztworach, powoduje przejście siarczków w siarczany oraz ditlenki w trójtlenki itp. Ze względu na tę właściwość ozon jest używany jako środek odkażający i bielący.
Ozon to składnik powietrza, jest obecny w górnych częściach atmosfery. Chroni wszystkie organizmy żywe przed szkodliwym działaniem promieniowania UV. Ozon otrzymujemy w wyniku wyładowań elektrycznych w atmosferze.
Tlen możemy otrzymać w wyniku ogrzewania KClO3 z katalizatorem MnO2. Otrzymujemy KCl oraz tlen w bardzo dużych ilościach. Reakcja bez katalizatora nie zachodzi.
Tlen ma największe zastosowanie w przemyśle stalowym. Oczyszczony tlen jest wdmuchiwany w stopioną stal. Nadmiar ilości węgla jest przekształcany w CO2 oraz proces utlenienia innych domieszek, które są usuwane z żużlem. Poza tym jest stosowany w:
- gazownictwie;
- technologii chemicznej;
- medycynie;
- palnikach (acetylenowe);
- w statkach podwodnych.
Tlen pełni bardzo ważne funkcje w organizmie człowieka. Uczestniczy w przemianie materii. Jest pobierany przez płuca, a następnie zostaje związany przez hemoglobinę w krwinkach czerwonych. Później jest przetransportowany z naczyń włosowatych do tkanek.
Tlen wchodzi w skład skorupy ziemskiej. W ogóle podstawowe składniki skorupy ziemskiej to tlenki. (tlenek krzemu SiO2 stanowi 50%, 30% tlenek magnezu MgO, reszta to FeO.
Inne ważne tlenki to: CaO, Al2O3 oraz Fe2O3.
Wszystkie litowce z tlenem reagują gwałtownie w temperaturze pokojowej oraz pod ciśnieniem atmosferycznym.
Przykładowe reakcje:
4M + O2 → 2M2O
M- metal
Berylowce także chętnie reagują z tlenem, jednak proces nie zachodzi tak gwałtownie jak w przypadku litowców.
Przykładowa reakcja:
2M + O2 → 2MO
Tlenki mogą reagować z metalami ziem rzadkich tworząc lantanowce.
Reakcja ma przebieg:
4M + 3O2 ---> 2M2O3
Tlen może się także wiązać z prawie wszystkimi niemetalami i tworzyć tlenki:
- SO2 (dwutlenek siarki);
- CO2 (ditlenek węgla);
- N2O (podtlenek azotu).
Czas połowicznego rozpadu, zawartość procentowa w przyrodzie oraz rozpadu promieniotwórczego izotopów tlenu przedstawiono w tabeli.
|
Liczba masowa izotopu
|
Zawartość procentowa w przyrodzie
|
Czas połowicznego zaniku [s]
|
Rodzaj rozpadu
|
|
13
|
-
|
8,9
|
ß+, p
|
|
14
|
-
|
70,6
|
ß+
|
|
15
|
-
|
122
|
ß+
|
|
16
|
99,76
|
-
|
-
|
|
17
|
0,038
|
-
|
-
|
|
18
|
0,200
|
-
|
-
|
|
19
|
-
|
26,9
|
ß-
|
|
20
|
-
|
13,5
|
ß-
|
|
21
|
-
|
3,14
|
ß-
|
