Artículo de química "Por qué el oxígeno puede proporcionar respiración"
Al descubrir el oxígeno en 1774, el químico británico J. Priestley utilizó una gran lente convexa para enfocar la luz solar y luego calentó óxido de mercurio para producir oxígeno puro. Descubrió que el oxígeno puro favorece la combustión y ayuda a la respiración. que se llama "aire desfosforizado". C.W. Scheler de Suecia produjo oxígeno calentando óxido de mercurio y otras sales ácidas de oxígeno un año antes que Priestley, pero su artículo "Tratado sobre la química del aire y el fuego" no se publicó hasta 1777, pero de hecho se produjeron oxígeno de forma independiente. En 1774, Priestley visitó Francia y explicó el método de A.-L. Lavoisier para producir oxígeno. Este último repitió el experimento en 1775 y llamó oxígeno al gas del aire, de la palabra griega oxígeno, que significa "generador de ácido". Por lo tanto, las generaciones posteriores reconocen a estos tres eruditos como los descubridores del oxígeno.
Hay tres isótopos estables de oxígeno, a saber, oxígeno 16, oxígeno 17 y oxígeno 18, de los cuales el contenido de oxígeno 16 representa el 99,759. El contenido de oxígeno en la corteza terrestre es 48,6, ocupando el primer lugar. El oxígeno está ampliamente distribuido en la Tierra y representa 265.438 0 en la atmósfera. Los compuestos de oxígeno se encuentran en todas partes en los océanos, ríos y lagos y representan el 88,8% del agua. En la tierra hay muchas sales de ácido oxigenado, como los aluminosilicatos contenidos en el suelo, así como silicatos, óxidos, carbonatos y otros minerales. El oxígeno de la atmósfera se utiliza constantemente en el metabolismo de los animales y representa el 65% del oxígeno del cuerpo humano. La fotosíntesis de las plantas puede convertir el dióxido de carbono en oxígeno, permitiendo que el oxígeno circule continuamente. Aunque la tierra está llena de oxígeno, este se extrae principalmente del aire, y existen recursos inagotables.
Propiedades físicas y físicas: El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido con un punto de fusión de -218,4 ℃, un punto de ebullición de -182,962 ℃, una densidad del gas de 1,429 g/cm3 y oxígeno líquido. es azul claro.
El oxígeno es un elemento químicamente activo. A excepción de los gases inertes, el cloro, el bromo, el yodo en halógenos y algunos metales inactivos (como el oro y el platino), la mayoría de los no metales y los metales dorados se pueden combinar directamente mediante oxidación, pero el oxígeno se puede combinar con el gas inerte xenón mediante oxidación indirecta. La reacción produce el óxido:
XeF6 3H2O=XeO3 6HF
De manera similar, el óxido de cloro también se puede preparar mediante métodos indirectos:
2Cl2 2HgO=HgO. ? El cloruro de mercurio oxida el cloro
A temperatura ambiente, el oxígeno también puede oxidar otros compuestos:
2NO O2=2NO2
El oxígeno puede oxidar la glucosa, que es la composición del principales reacciones de la respiración biológica:
C6H12O6 6O2=6CO2 6H2O
Los estados de oxidación del oxígeno son -2, -1 y 2. El efecto de oxidación del oxígeno es superado solo por el flúor, por lo que cuando el oxígeno reacciona con el flúor, aparece con un valor divalente para formar oxifluoruro (F2O). Los compuestos binarios formados por oxígeno y elementos metálicos son óxidos, peróxidos y superóxidos. Una molécula de oxígeno puede perder un electrón para formar oxígeno molecular (), formando compuestos como el O2PtF6.
Los métodos de preparación de oxígeno en laboratorio son: ① Descomposición térmica del clorato de potasio:
(2) Electrólisis del agua:
③ Descomposición térmica de óxidos: < /p >
(4) Utilice dióxido de manganeso como catalizador para descomponer el peróxido de hidrógeno;
⑤Descomposición térmica del permanganato de potasio
En la nave espacial, el gas de dióxido de carbono exhalado por los astronautas Puede reaccionar con el peróxido de potasio para producir oxígeno para que respiren los astronautas.
El método para la producción y aplicación de oxígeno a gran escala consiste en fraccionar el aire líquido. El aire primero se comprime y luego se congela hasta convertirlo en aire líquido. Debido a que los gases raros y el nitrógeno tienen puntos de ebullición más bajos que el oxígeno, lo que queda después del fraccionamiento es oxígeno líquido, que puede almacenarse en cilindros de alta presión. Todas las reacciones de oxidación y procesos de combustión requieren oxígeno, como la eliminación de impurezas como el azufre y el fósforo durante la fabricación del acero. Una mezcla de oxígeno y acetileno arde a temperaturas de hasta 3500°C y se utiliza para soldar y cortar acero. La fabricación de vidrio, la producción de cemento, la tostación de minerales y el procesamiento de hidrocarburos requieren oxígeno. El oxígeno líquido también se utiliza como combustible para cohetes y es más barato que otros combustibles.
Para las personas que trabajan en ambientes hipóxicos o anóxicos, como buzos, astronautas, etc., el oxígeno es indispensable para mantener la vida. Los estados activos del oxígeno, como OH, H2O2, etc., provocan graves daños en los tejidos biológicos. La mayor parte de los daños en la piel y los ojos provocados por los rayos ultravioleta están relacionados con este efecto. Es uno de los componentes del aire y es incoloro, inodoro e insípido. La densidad del oxígeno es mayor que la del aire y es de 1,429 g/L en condiciones estándar (0°C, presión atmosférica 101325pa). Es soluble en agua, pero la solubilidad es muy pequeña. Se pueden disolver aproximadamente 30 ml de oxígeno en 1 litro de agua. Cuando la presión es de 101 kPa, el oxígeno se convierte en un líquido azul claro a aproximadamente -180 grados Celsius y se convierte en un sólido azul claro parecido a la nieve a aproximadamente -218 grados Celsius.
1. El oxígeno puede combinarse directamente con muchos elementos para formar óxidos.
2. El oxígeno es un gas necesario para que los animales y las plantas puedan quemarse y respirar. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza en medicina y en vuelos a gran altitud, el oxígeno puro se utiliza en la fabricación de acero, el corte y la soldadura de metales, y el oxígeno líquido se utiliza como oxidante en los motores de cohetes.
3. El oxígeno utilizado en la producción se fracciona del aire líquido. El oxígeno se produce por la descomposición de sales que contienen oxígeno (clorato de potasio, permanganato de potasio, etc.). ) mediante calentamiento en el laboratorio.
4. Una molécula de oxígeno está formada por dos átomos de oxígeno, con un radio atómico de 0,074 nanómetros.
Editar este apartado 2, Propiedades del oxígeno
1. Propiedades físicas:
①Color, sabor y estado: gas incoloro e inodoro (estado estándar)
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(2) Punto de fusión: -218,4 ℃ (se convierte en un sólido azul claro parecido a un copo de nieve) Punto de ebullición: -182,9 ℃ (se convierte en un líquido azul claro).
③Densidad: 1.429g/L (gas), 1.419g/cm3 (líquido), 1.426g/cm3 (sólido).
④Solubilidad en agua: Insoluble en agua. En condiciones estándar, 1 litro de agua puede disolver aproximadamente 30 ml de oxígeno.
⑤Almacenamiento: cilindro azul cielo
2. Propiedades químicas:
En general, las propiedades químicas del oxígeno son más activas.
(1), reacción de oxígeno y metal:
Monóxido de magnesio; 2 mg O2 → 2 MgO, arde violentamente, emite una luz deslumbrante, libera mucho calor y produce un color blanco. sólido.
Fe3O4; 3Fe 2O2 → Fe3O4, el alambre de hierro al rojo vivo arde violentamente, salen chispas, libera mucho calor y genera un sólido negro.
El monóxido de cobre; 2cu O2 → 2cuo, forma una capa de sustancia negra en la superficie del alambre de cobre rojo brillante después del calentamiento.
Dióxido de azufre; S O2→SO2, emite una llama azul-púrpura cuando se enciende, libera calor y produce un olor acre.
(2) Reacción entre oxígeno y no metales:
(carbono oxígeno → dióxido de carbono) C O2 → CO2, arde violentamente, emite luz blanca y calor, y produce gas que enturbia el agua de cal.
S O2 → SO2, produce una llama azul-violeta brillante, libera calor y produce gas con un olor acre.
4p 5o2 → 2p2o5, arde violentamente, emite luz fuerte, desprende calor y produce humo blanco.
(3) El oxígeno reacciona con algunas sustancias orgánicas, como metano, acetileno, alcohol, parafina, etc., y se quema en oxígeno para producir agua y dióxido de carbono.
CH4 2O2→2CO2 2H2O
2C2H2 5O2→4CO2 2H2O
Edita el tercer párrafo. Algunos usos y efectos negativos del oxígeno
El oxígeno es el “centro neurálgico” del corazón.
El oxígeno es una sustancia clave para el metabolismo humano y la primera necesidad para las actividades de la vida humana. El oxígeno respirado se convierte en oxígeno utilizable en el cuerpo, llamado oxígeno en sangre. La sangre transporta oxígeno en sangre y suministra energía a todo el cuerpo. El transporte de oxígeno en sangre está estrechamente relacionado con el estado de funcionamiento del corazón y el cerebro. Cuanto mayor sea la capacidad de bombeo del corazón, mayor será el contenido de oxígeno en la sangre, mayor será la capacidad de transfusión de sangre de las arterias coronarias, mayor será la concentración de oxígeno en la sangre entregada al corazón, el cerebro y todo el cuerpo, y mejor será el funcionamiento de los órganos vitales del cuerpo. .
Dos.
Fuente de oxígeno
A medida que aumenta la demanda de oxígeno fresco de la gente, se han establecido bares con fuentes de oxígeno en grandes ciudades como Los Ángeles. En la barra de la fuente de oxígeno, la gente sostiene botellas de oxígeno transparentes con exquisitos dispositivos de succión externos insertados en ellas. Con una succión suave, el oxígeno puro del tanque brota. Se puede administrar oxígeno con limón u otro aroma de forma continua durante 20 minutos. Además, en Estados Unidos también están surgiendo otros productos relacionados con el oxígeno, como aguas oxigenadas diversas, gaseosas oxigenadas, cápsulas oxigenadas, etc. El consumo emergente de oxígeno ha formado una nueva tendencia.
3. Aumentar la captación de oxígeno puede reducir la infección postoperatoria y detener los vómitos.
En junio y octubre de este año, el New England Journal of Medicine publicó un nuevo resultado de investigación. Anestesistas de Austria, Estados Unidos y Australia informan que el riesgo de infección posoperatoria se puede reducir a la mitad simplemente aumentando el oxígeno durante y después de la cirugía. Debido a que aumentar el oxígeno puede mejorar la inmunidad del sistema inmunológico, puede proporcionar más munición al "ejército inmunológico" del paciente para matar las bacterias de la herida.
El estudio se realizó en 500 pacientes en hospitales de Viena, Austria y Hamburgo, Alemania. El primer grupo de 250 pacientes fue anestesiado con oxígeno al 30% durante toda la operación y 2 horas después de la operación, y el otro grupo de 250 pacientes fue anestesiado con oxígeno al 80% al mismo tiempo. Como resultado, 28 personas del primer grupo tuvieron infecciones posoperatorias, mientras que sólo 13 personas del segundo grupo tuvieron infecciones posoperatorias.
Las náuseas o vómitos tras la anestesia son bastante comunes y provocan mucho malestar al paciente. Los anestesiólogos que realizaron el estudio dijeron que aumentar el oxígeno era más efectivo que todos los antieméticos utilizados actualmente, no era peligroso y era de bajo costo. El mecanismo por el cual el oxígeno previene la emesis puede ser prevenir la isquemia intestinal, impidiendo así la liberación de factores eméticos. Pero no es aconsejable reemplazar completamente el óxido nítrico con oxígeno porque puede despertar al paciente durante el procedimiento.
4. Sordera repentina uniforme con oxígeno hiperbárico
El director del Departamento de Oxígeno Hiperbárico del Hospital de la Amistad dijo que el oxígeno hiperbárico no solo puede mejorar el estado hipóxico de los órganos auditivos en el oído interno. , pero también mejora el flujo sanguíneo en el oído interno. La circulación, es decir, el metabolismo de los tejidos, favorece la recuperación de la función auditiva. Una vez que sufre de sordera repentina, debe acudir inmediatamente al departamento de oxígeno hiperbárico del hospital para recibir tratamiento, porque el efecto del oxígeno hiperbárico sobre la sordera repentina a menudo depende del tiempo de tratamiento inicial. Generalmente, el mejor efecto del tratamiento es dentro de los tres días (a más tardar). más de una semana) después del inicio de la enfermedad.
5. El oxígeno hiperbárico tiene un buen efecto sobre la enfermedad periodontal.
La enfermedad periodontal se refiere a la inflamación, deformación y atrofia de las encías, el ligamento periodontal y el hueso alveolar, lo que eventualmente conduce al aflojamiento y pérdida de los dientes. Con la enfermedad periodontal, se producirá congestión de las encías, enrojecimiento, sangrado y profundización del surco gingival, lo que provocará periodontitis, desbordamiento de las bolsas periodontales, mal aliento, dientes flojos y, a menudo, acompañado de recesión de las encías.
Los tratamientos convencionales para la enfermedad periodontal no son muy efectivos. En los últimos años, los trabajadores médicos han utilizado oxígeno hiperbárico para tratar la enfermedad periodontal y han logrado buenos resultados. La oxigenoterapia hiperbárica puede aumentar el contenido de oxígeno y la distancia de difusión del tejido periodontal, promover la reconstrucción de la circulación colateral y mejorar la circulación local. La vasoconstricción puede aliviar la hinchazón localizada. Además, el oxígeno hiperbárico puede inhibir eficazmente el crecimiento y la reproducción de bacterias, especialmente bacterias anaeróbicas, mejorar el suministro de sangre y oxígeno al tejido periodontal, promover el metabolismo, facilitar la reparación de los tejidos locales y lograr los objetivos de antiinflamación, hinchazón, hemostasia y desodorización.
6. Las personas de mediana edad y las personas mayores necesitan oxígeno suplementario.
La hipoxia generalmente se divide en dos tipos: una es la hipoxia externa, y la otra es la hipoxia interna:
Hipoxia externa: hipoxia causada principalmente por motivos externos. Personas que viven en ambientes hipóxicos, como clima poco nublado, áreas de meseta, áreas ambientalmente contaminadas, edificios de oficinas, centros comerciales, sótanos, etc. , propenso a la hipoxia fuera del cuerpo.
Hipoxia en el cuerpo: se refiere a la falta de inhalación de oxígeno provocada por el propio cuerpo humano, la cual está relacionada con algunas enfermedades geriátricas, ritmo de trabajo acelerado y otros motivos. Como enfermedades respiratorias (traqueítis, asma, enfisema, cor pulmonale, infección pulmonar, etc.) mala circulación sanguínea (diversas enfermedades cardíacas, isquemia cerebral, infarto cerebral, vasculitis, varices, etc.). En el cuerpo durante mucho tiempo, los tejidos humanos se ven privados de oxígeno, lo que acelera el fallo del cuerpo e incluso provoca accidentes como un derrame cerebral, que amenaza directamente la seguridad de la vida.
Síntomas de hipoxia en personas de mediana edad y ancianos
1) Hipoxia leve: bostezos frecuentes, manos y pies fríos, opresión en el pecho y dificultad para respirar, palpitaciones y dificultad para respirar en Grandes centros comerciales e instalaciones subterráneas.
2) Hipoxia moderada: opresión en el pecho, dificultad para respirar y dificultad para respirar al subir dos tramos de escaleras; mal aliento, hiperacidez, estreñimiento, piel seca, falta de sueño, ensoñaciones, despertares fáciles, y dificultad para concentrarse, tez pálida, aumento de la caspa después del estrés, sudoración, disminución de la visión, presión arterial alta, lípidos y azúcar en la sangre, resistencia debilitada y tendencia a resfriarse.
Siete. Los efectos negativos de la inhalación excesiva de oxígeno
Ya a mediados del siglo XIX, el científico británico Paul Burt descubrió por primera vez que si los animales respiran oxígeno puro, se producirá envenenamiento, y lo mismo ocurre con los humanos. Si una persona se expone a oxígeno puro con una concentración superior a 0,05 MPa (la mitad de la presión atmosférica), es tóxico para todas las células. Si se inhala durante demasiado tiempo, puede producirse una "intoxicación por oxígeno". La barrera capilar de los pulmones se destruye, lo que provoca edema pulmonar, congestión pulmonar y hemorragia, lo que afecta gravemente la función respiratoria, provoca hipoxia y daña varios dilatadores. En un ambiente de oxígeno puro de 0,1 MPa (1 atmósfera), una persona sólo puede sobrevivir durante 24 horas antes de que se produzca neumonía, que eventualmente provocará insuficiencia respiratoria y muerte por asfixia. Si una persona permanece en un ambiente de oxígeno puro a alta presión de 0,2 MPa (2 atmósferas) durante un máximo de 1,5 a 2 horas, puede causar intoxicación cerebral, alteración del ritmo de vida, trastornos mentales y pérdida de memoria. Si se añade oxígeno de 0,3 MPa (3 atmósferas) o más, las personas experimentarán degeneración y necrosis de las células cerebrales, convulsiones, coma y muerte en unos pocos minutos.
Además, la ingesta excesiva de oxígeno también favorecerá el envejecimiento de la vida. El oxígeno que ingresa al cuerpo humano reacciona con la oxidasa de las células para generar peróxido de hidrógeno, que luego se convierte en lipofuscina. Este tipo de lipofuscina es una sustancia nociva que acelera el envejecimiento celular. Se acumula en el miocardio, envejeciendo las células del miocardio y reduciendo la función cardíaca. Se acumula en las paredes de los vasos sanguíneos, lo que hace que los vasos sanguíneos envejezcan y se endurezcan. Se acumula en el hígado, debilitando la función hepática. Se acumula en el cerebro, provocando deterioro mental, pérdida de memoria y personas con demencia. , formando manchas de la edad.
Editar párrafo 4: Producción de oxígeno
El método general de producción de oxígeno en el laboratorio es: calentar permanganato de potasio, fórmula química: 2KMnO4=== (calentar)k2mno4 MnO2 O2 =
Otro método es utilizar el catalizador MnO2 para calentar clorato de potasio. La fórmula química es 2kClO3 = = (△, MnO2) 2kCl 3o2.
La otra es que el agua oxigenada (agua oxigenada) genera O2 y H2O en el catalizador MnO2 (o polvo de ladrillo rojo, patatas, cemento, etc.). ), la fórmula química es: 2h2o2 = = (MnO2) 2h2o O2 ↑.
Producción industrial de oxígeno: separación del aire líquido.
Síntomas de hipoxia en personas de mediana edad y ancianos
1) Hipoxia leve: bostezos frecuentes, manos y pies fríos, opresión en el pecho y dificultad para respirar, palpitaciones y dificultad para respirar en Grandes centros comerciales e instalaciones subterráneas.
2) Hipoxia moderada: opresión en el pecho, dificultad para respirar y dificultad para respirar al subir dos tramos de escaleras; mal aliento, hiperacidez, estreñimiento, piel seca, falta de sueño, ensoñaciones, despertares fáciles, y dificultad para concentrarse, tez pálida, aumento de la caspa después del estrés, sudoración, disminución de la visión, presión arterial alta, lípidos en sangre y azúcar en sangre, resistencia debilitada y tendencia a resfriarse.
Editar el párrafo 5 de este párrafo: El descubrimiento del oxígeno.
La primera persona que descubrió el oxígeno en el mundo fue el alquimista Kazuo Ma en la dinastía Tang de China. Después de observar cuidadosamente la combustión de varios combustibles como el carbón y el azufre en el aire, Ma He concluyó que la composición del aire es compleja, compuesta principalmente de yang (nitrógeno) y yin (oxígeno), con más yang que yin. se puede combinar con combustibles para eliminarlos del aire, mientras que Yang Can permanece de forma segura en el aire. Ma señaló además que existe en el sulfato (óxido) de cobre, el nitrato y otras sustancias. Si los calientas con fuego, se soltarán. También cree que hay mucho yin en el agua, pero que a menudo es difícil sacarlo. Los caballos fueron descubiertos 1.000 años antes que en Europa.
Ma He registró los resultados de su investigación de toda su vida en un libro llamado "Pinglong Shiji". El libro tiene 68 páginas y se publicó el 9 de marzo, el primer año de publicación de Zhide en la dinastía Tang (756). . Se extendió a la dinastía Qing y fue arrebatado por los invasores alemanes.