Tlen jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 8 i masie atomowej 15,9994u. Znajduje się w 16 grupie i 2 okresie układu okresowego. Został odkryty przez francuskiego chemika Antoine Laurent Lavoisier'a w roku 1778.

Konfiguracja elektronowa: 1s22s22p4.

Występowanie

Tlen jest bez wątpienia najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie pierwiastkiem chemicznym. Stanowi około 48% wagowych skorupy ziemskiej, w której występuje w stanie związanym głównie w postaci krzemianów i tlenku krzemu(IV) (SiO2). Stanowi również 89% wagowych wód tworzących zbiorniki wodne na Ziemi. W stanie wolnym występuje w powietrzu. Zawartość tlenu w atmosferze określa się na około 20,95% objętościowych. W przyrodzie zachodzi obieg zamknięty tlenu. Organizmy cudzożywne (przede wszystkim zwierzęta) pobierają go z powietrza, a w wyniku zachodzących w nich procesów przemiany materii do atmosfery uwalniany jest dwutlenek węgla. Rośliny zielone pobierają ten dwutlenek węgla, wykorzystując go w procesie fotosyntezy. Ubocznym produktem fotosyntezy jest tlen, który rośliny z powrotem wydzielają do otoczenia. Tlen jest pierwiastkiem niezbędnym do życia dla zdecydowanej większości organizmów. Rośliny i zwierzęta wodne pobierają zwykle potrzebne ilości tlenu bezpośrednio z wody, w której pierwiastek ten jest częściowo rozpuszczalny.

Tlen w stanie wolnym występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych O2. Znane są również inne odmiany alotropowe tego pierwiastka jak ozon (O3), czy tzw. tlen czerwony (O4).

Właściwości fizyczne

Tlen jest gazem bezbarwnym, baz zapachu i baz smaku, słabo rozpuszczalnym w wodzie. Nie jest gazem palnym ale podtrzymuje palenie. Temperatura topnienia Ttopnienia = -222,8 °C, temperatura wrzenia Twrzenia= -182,97 °C, gęstość d = 1,429 kg/m3.

Otrzymywanie i zastosowanie

Na skale przemysłową tlen otrzymuje się w wyniku destylacji frakcjonowanej ciekłego powietrza. Metoda pozwalającą na otrzymanie tlenu o wysokiej czystości jest elektroliza wody, jednak wysokie koszty związane z koniecznością wykorzystywania dużych ilości energii elektrycznej stanowią podstawowe ograniczenie tej metody. Podczas elektrolizy tlen wydziela się na anodzie zgodnie z równaniem:

4OH- - 4e- → 2H2O + O2

W warunkach laboratoryjnych tlen uzyskuje się najczęściej w wyniku termicznego rozkładu manganianu(VII) potasu (KMnO4) lub chloranu(V) potasu:

KClO3=KCl+3O2

Tlen znajduje bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle. Wykorzystywany jest w hutnictwie między innymi do świeżenia metali. Bardzo często stosuje się go do w palnikach acetylenowych do otrzymywania wysokich temperatur. Przemysł chemiczny wykorzystuje tlen w wielu procesach technologicznych. Spalanie (właściwie łączenie się z tlenem) różnego rodzaju paliw jest podstawowym i niezastąpionym źródłem energii cieplnej. Również medycyna wykorzystuje tlen jako środek ułatwiający oddychanie.

Trójatomowa odmiana alotropowa (ozon) wytwarzana jest podczas wyładowań elektrycznych w atmosferze powietrza (między innymi w czasie burzy). Również może powstawać podczas naświetlania promieniami UV. Ozon wykorzystywany jest głównie jako środek odkażający (wykazuje silne działanie bakteriobójcze).

Właściwości chemiczne

Tlen występuje w przyrodzie głównie w postaci związków chemicznych. Do najważniejszych z nich należą oczywiście tlenki. Tlen tworzy tlenki zarówno z metalami, jak i niemetalami. Tlenki metali są zwykle ciałami stałymi, charakteryzującymi się wysokimi temperaturami wrzenia oraz topnienia. Niektóre tlenki metali (szczególnie tych bardziej aktywnych chemicznie) reagują z wodą z utworzeniem wodorotlenków. Tlenki niemetali mogą być zarówno gazami (np. CO2, SO2) jak i cieczami (H20) i ciałami stałymi (np. SiO2). Tlen wchodzi również w skład wielu innych związków chemicznych. Wśród nich należy wymienić przede wszystkim wodorotlenki, kwasy tlenowe oraz ich sole, a także duża grupę związków organicznych.

Jak już wspomniano, tlen jest pierwiastkiem niezbędnym do życia prawie każdego żywego organizmu. Skutki niedoboru tlenu dla organizmu człowieka pojawiają się już po kilku minutach od chwili odcięcia jego dopływu. Pozbawione tlenu komórki (w pierwszej kolejności komórki mózgu) obumierają, powodując ciężkie uszkodzenia narządów a w dalszej kolejności śmierć.