Tlen to niezbędny pierwiastek chemiczny. Jest kluczowy dla życia na Ziemi. Poznaj jego właściwości, występowanie i różnorodne zastosowania.
Czym jest tlen? Podstawowe informacje o pierwiastku
Tlen to pierwiastek chemiczny. Jego liczba atomowa wynosi 8. Symbol tlenu to O. Znajduje się w 16 grupie układu okresowego. Tlen ma sześć elektronów walencyjnych. Jego konfiguracja to s2p4. Tlen nie przyjmuje wartości wyższej od +2. Normalny stopień utlenienia tlenu to -2. Masa atomowa tlenu wynosi 15,9994 u. Gaz tlenowy jest bezbarwny i bezwonny. Nie ma też smaku. Tlen w stanie ciekłym i stałym jest bladoniebieski. Tlen jest niemetalem. Tlen jest paramagnetyczny. Oznacza to słabe przyciąganie do magnesu.
Historia odkrycia tlenu
Najprawdopodobniej pierwszym odkrywcą tlenu był Michał Sędziwój. Nazywał go pokarmem życia. Często przypisuje się odkrycie tlenu Josephowi Priestly. Dokonał tego w 1774 roku. Carl Wilhelm Scheele odkrył tlen w 1773 roku. Nazwę tlenu „oxygenium” nadał Antoine Lavoisier. W 1781 roku wykazano, że woda jest związkiem wodoru i tlenu. W 1808 roku udowodniono, że ziemie są związkami tlenu i metalu.
Występowanie tlenu w przyrodzie
Tlen jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków. Występuje we wszechświecie. Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na Ziemi. Stanowi około 49,4% masy jej skorupy. Zawartość tlenu w skorupie Ziemi wynosi 46,4%. W całej skorupie ziemskiej jest więcej atomów tlenu. Jest ich więcej niż atomów wszystkich innych pierwiastków razem wziętych. W całej litosferze atomy tlenu zajmują ponad 90% przestrzeni. W litosferze tlen występuje jako tlenki. Krzemionka, czyli piasek, zawiera około 53% tlenu. W atmosferze ziemskiej tlen stanowi 20,95% objętości. To 23,25% wagowych powietrza. W atmosferze tlen występuje w stanie wolnym. Tworzy cząsteczki dwuatomowe (O2) i trójatomowe (ozon, O3). W postaci związków tlen wchodzi w skład hydrosfery. Jego zawartość w wodach morskich wynosi około 89%. Tlen tworzy związki chemiczne. Łączy się z niemal wszystkimi pozostałymi pierwiastkami.
Obieg tlenu w przyrodzie
Obieg tlenu w przyrodzie to cykl biogeochemiczny. Opisuje cyrkulację tlenu i jego związków. Dotyczy głównie dwutlenku węgla w biosferze. Tlen jest pobierany z atmosfery. Pobierają go wszystkie organizmy tlenowe. Następnie jest wykorzystywany w procesie oddychania komórkowego. Produkiem ubocznym oddychania jest dwutlenek węgla. Jest on uwalniany z powrotem do atmosfery. Rośliny pobierają dwutlenek węgla z atmosfery. Zamieniają go na tlen w procesie fotosyntezy. Fotosynteza roślin napędza cykl tlenowy. Działanie bakterii i grzybów w glebie wpływa na obieg tlenu. Rozkład materii organicznej również wpływa na cykl. Obieg tlenu jest ściśle powiązany z obiegiem węgla.
Właściwości fizyczne i chemiczne tlenu
Tlen jest bezbarwnym i bezwonnym gazem. Jest jednym z najważniejszych pierwiastków. Tlen jest istotny dla wszelkich form życia na Ziemi. Tlen wykazuje słabą rozpuszczalność w wodzie. Jest gazem niepalnym. Jednak silnie podtrzymuje palenie. Tlen jest silnie reaktywny i toksyczny. Uszkadza różne związki chemiczne. Może powodować na przykład korozję. Tlen łączy się z wodorem. Tworzy wtedy wodę (H2O). Tlen tworzy tlenki z wieloma pierwiastkami. Łączy się z fluorem, chlorem, bromem, jodem. Tworzy tlenki z siarką, selenem, tellurem. Ozon (O3) jest trójatomową odmianą tlenu. Ozon jest najsilniejszym środkiem utleniającym. Ozon powstaje w naturalny sposób w atmosferze. Dzieje się to pod wpływem promieniowania nadfioletowego.
Otrzymywanie tlenu
Tlen można otrzymać różnymi metodami. Przemysłowo tlen otrzymuje się przez skroplenie powietrza. Powietrze skrapla się do cieczy o temperaturze około -192 °C. Następnie przeprowadza się destylację frakcyjną. Pozwala to oddzielić składniki powietrza. Czysty tlen można uzyskać przez elektrolizę wody. Inne metody laboratoryjne obejmują termiczny rozkład związków. Przykładem jest nadmanganian potasu (KMnO4). Można też rozkładać chloran potasowy (KClO3).
Izotopy tlenu
Tlen posiada kilka izotopów. Najbardziej rozpowszechnionym jest 16O. Stanowi on 99,762% naturalnego tlenu. Inne stabilne izotopy to 17O i 18O. 17O występuje w ilości 0,038%. 18O stanowi 0,200%.
Zastosowanie tlenu
Tlen ma szerokie zastosowanie. Jest niezbędny do oddychania organizmów tlenowych. Używa się go w procesach spalania. Czysty tlen jest używany do spawania. Stosuje się metodę spawania palnikami acetylenowo-tlenowymi. Tlen medyczny ma kluczowe znaczenie w lecznictwie.
Tlen medyczny a tlen zwykły – najważniejsze różnice
Tlen jest niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. W codziennym życiu oddychamy powietrzem atmosferycznym. Powietrze składa się w 79% z azotu. Zawiera około 21% tlenu. Tlen medyczny zawiera niemal 100% czystego tlenu. Jego stężenie i czystość to przynajmniej 99,5%. Tlen medyczny jest produkowany w kontrolowanych warunkach. Spełnia surowe normy farmaceutyczne. Tlen zwykły, techniczny, nie ma takiej czystości. Może zawierać zanieczyszczenia. Tlen medyczny jest lekiem. Podlega regulacjom prawnym. Tlen techniczny to produkt przemysłowy.
Zastosowanie tlenu medycznego
Tlen medyczny jest szeroko stosowany. Używa się go w szpitalach i klinikach. Jest w gabinetach lekarskich i ambulatoriach. Tlen medyczny jest stosowany w leczeniu niedotlenienia tkanek i krwi. Stosuje się go do podtrzymywania oddechu podczas operacji. Tlenoterapia jest skuteczna. Poprawia krążenie krwi. Jest korzystna dla pacjentów. Dotyczy pacjentów z prawidłowym zużyciem tlenu. Pomaga w leczeniu schorzeń. Przykłady to zapalenie płuc i niewydolność oddechowa. Stosuje się go przy astmie i POChP. Jest pomocny po zawale serca. Tlenoterapię stosuje się długoterminowo. Wykorzystuje się maski tlenowe i kaniule nosowe. Respirator dostarcza tlen pacjentom. Komory hiperbaryczne wykorzystują tlen pod zwiększonym ciśnieniem. Wspierają system odpornościowy. Terapia tlenowa może leczyć wiele dolegliwości. Pomaga w regeneracji tkanek. Osoby z niedoborem tlenu mogą doświadczać problemów. Występują poranne bóle głowy. Pojawia się zmęczenie i senność. Może wystąpić apatia. Koncentratory tlenu filtrują powietrze. Dostarczają tlen o stężeniu ponad 90%. Terapia tlenowa ma zastosowanie w kosmetyce. Wykorzystuje się ją w kuracjach odmładzających.
Bezpieczeństwo stosowania tlenu medycznego
Tlen medyczny jest niezbędny do utrzymania życia. Zapewnia optymalne warunki dla pacjentów. Zaleca się podawanie tlenu. Powinno się to odbywać pod kontrolą personelu medycznego. Regularne sprawdzanie wyposażenia jest ważne. Dotyczy to butli tlenowych i koncentratorów. Monitorowanie stężenia tlenu we krwi pacjentów jest kluczowe. Zapobieganie zapłonowi w pobliżu tlenu medycznego jest konieczne. Tlen podtrzymuje palenie. Stwarza zagrożenie pożarowe. Oddychanie czystym tlenem jest dość niebezpieczne. Może podnosić ciśnienie krwi. Może wywoływać kwasicę.
Korzystanie z tlenu według własnego uznania może być szkodliwe.
Lepiej podwójnie zastanowić się. Dotyczy to komercyjnych barów tlenowych. Warto iść tam tylko ze wskazaniami medycznymi.
Przeciwwskazania do stosowania tlenu medycznego
Istnieją przeciwwskazania do tlenoterapii. Należy do nich zatorowość płucna. Szczególnie ta spowodowana powietrzem w krwi. Niedotlenienie spowodowane POChP wymaga ostrożności. Niewydolność oddechowa związana z zaburzeniami wentylacyjnymi jest przeciwwskazaniem. Nietolerancja na wysokie stężenia tlenu również stanowi przeciwwskazanie.
Czym jest tlenie?
Tlenie to spalanie bezpłomieniowe. Nazywa się je także żarzeniem. Tleniu nie towarzyszy płomień. Jest to często końcowy etap pożaru. Tlenie może też pojawić się. Może wystąpić w początkowym stadium pożaru. Temperatura tlenia zawiera się. Jest w granicach 600–700 °C. Czas zatlenia pyłu może wynosić do dwóch godzin. Tlenie opisują polskie normy. Są to PN-ISO-8421-1:1997 i PN-B-02840:1991. Zjawisko tlenia ma związek z reakcjami chemicznymi. Jest ważne w pożarnictwie.
Ciekawostki o tlenie
Tlen to cząsteczka życia. Inne pierwiastki również odgrywają znaczną rolę. Michał Sędziwój odkrył tlen. Nazywając go pokarmem życia. Tlen wcale nie jest głównym składnikiem powietrza. Azot stanowi około 78%. Tlen to około 21%. Czysty tlen jest silnie toksyczny. Uszkadza związki chemiczne. Woda utleniona ma silne działanie. Działa przeciwbakteryjnie. Efekt utleniający to powód. Sinice powodowały masowe wymieranie mikroorganizmów. Zwiększyły stężenie tlenu w atmosferze. Wzrost poziomu tlenu. Prowadził do gigantyzmu wielu organizmów. Gigantyzm był możliwym sposobem ochrony. Chronił przed toksycznością tlenu. Istnieją antyoksydanty. Działają pośrednio i bezpośrednio. Metabolizm wielu organizmów opiera się na spalaniu. Dotyczy to związków organicznych w mitochondriach. Około 2/3 masy ludzkiego ciała to tlen. Tlen jest najobficiej występującym pierwiastkiem. W skorupie ziemskiej stanowi około 47% masy. Tlen był wzorcem masy atomowej. Służył do tego dla innych pierwiastków. Trwało to do 1961 roku.
Mówi się, że tlen to cząsteczka życia.
Uszkadza różne związki, powodując na przykład korozję.
Gigantyzm był możliwym sposobem ochrony przed toksycznością tlenu.
Skąd się bierze tlen? Proste eksperymenty
Powietrze, a dokładnie tlen w nim zawarty, jest potrzebne. Potrzebujemy go do oddychania. Bez tlenu nie uzyskamy energii. Jest ona niezbędna dla życia. Bez tlenu nie pali się świeczka. Nie odbywa się też metabolizm w naszym ciele. Metabolizm to wydobywanie energii. Pochodzi ona ze zjedzonych pokarmów. Rośliny wytwarzają tlen w dzień. Z powietrza zabierają dwutlenek węgla.
Porozmawiajmy o tlenie. Zastanówmy się, skąd on się bierze.
Eksperyment 1 – Jaki jest tlen?
Ten eksperyment pokazuje, że tlen jest zużywany podczas spalania. Potrzebujesz trzech świeczek i talerza. Przygotuj wodę i barwnik (opcjonalnie). Przyda się szklanka lub kieliszek. Potrzebny będzie słoik.
- Umieść świeczki na talerzu.
- Nalej wodę na talerz. Dodaj barwnik dla lepszego efektu.
- Zapali świeczki.
- Przykryj jedną świeczkę szklanką. Przykryj drugą kieliszkiem. Przykryj trzecią słoikiem.
- Obserwuj, co się dzieje.
Świeczki pod naczyniami zgasną. Zgasną w różnym czasie. Woda podniesie się w naczyniach. Poziom wody będzie różny. Najwyżej podniesie się woda pod największym naczyniem. To dlatego, że spalanie zużywa tlen. Ciśnienie w naczyniu spada. Woda jest wpychana do środka.
Eksperyment 2 – Skąd się bierze tlen?
Ten eksperyment pokazuje, że rośliny wytwarzają tlen. Potrzebujesz świeżo zerwanego liścia. Przygotuj wodę. Przyda się słoik, szklanka lub kieliszek. Rozmiar naczynia zależy od liścia.
- Umieść liść w naczyniu z wodą.
- Postaw naczynie w słonecznym miejscu.
- Obserwuj liść po kilku godzinach.
Na powierzchni liścia pojawią się małe pęcherzyki. To tlen. Roślina wytworzyła go podczas fotosyntezy. Z powietrza pobrany został tlenek węgla(IV) i woda. Wydzielił się tlen.
Często zadawane pytania dotyczące tlenu
Czy można używać zwykłego tlenu do celów medycznych?
Nie, zwykły tlen techniczny zawiera zanieczyszczenia. Nie spełnia norm czystości. Tlen medyczny ma czystość minimum 99,5%. Jest lekiem i podlega rygorystycznym kontrolom.
Czy zwykły tlen zmniejsza senność?
Zwykły tlen nie jest przeznaczony do celów medycznych. Nie ma dowodów, że zmniejsza senność. Niedobór tlenu może powodować senność. Tlenoterapia medyczna leczy niedotlenienie. Może poprawić samopoczucie i zmniejszyć senność.
Jakie są skutki uboczne stosowania tlenu medycznego?
Stosowanie tlenu medycznego jest bezpieczne. Powinno odbywać się pod kontrolą lekarza. Możliwe skutki to podrażnienie dróg oddechowych. Długotrwałe stosowanie wysokich stężeń może być toksyczne. Może prowadzić do uszkodzenia płuc. Zatrucie tlenem objawia się utratą wzroku. Występuje kaszel, drżenie mięśni i drgawki.
Jakie są metody dostarczania tlenu medycznego pacjentom?
Tlen medyczny można dostarczać różnymi metodami. Używa się masek tlenowych. Stosuje się kaniule nosowe. Respirator jest używany w cięższych przypadkach. Koncentratory tlenu służą do tlenoterapii domowej.
Ile tlenu zużywa człowiek?
Organizm przeciętnego dorosłego człowieka zużywa tlen. W ciągu minuty zużywa około 200 ml (0,3 g).
Jaka zawartość tlenu w powietrzu jest niebezpieczna?
Niedobór tlenu staje się niebezpieczny dla życia. Dzieje się tak, gdy jego zawartość w powietrzu spada. Poziom poniżej 10-12% jest krytyczny.
Czy tlen jest pierwiastkiem biogennym?
Tak, tlen jest pierwiastkiem biogennym. Jest niezbędny organizmom tlenowym. Służy do przeprowadzenia fosforylacji oksydacyjnej. To najważniejszy etap oddychania.
Zobacz także: