Без чего невозможна жизнь на Земле? Многие скажут: без кислорода. Им дышат и растения, и животные, в том числе человек. Однако первые земные организмы прекрасно обходились без кислорода. Более того, когда фотосинтетики начали заполонять наш мир, кислород, поступающий в атмосферу, привел к глобальной катастрофе: многие биологические виды вымерли, а оставшиеся азотфиксирующие, нитрифицирующие, сероокисляющие и другие бактерии потеряли свой шанс к развитию в нечто большее. Кислород – весьма агрессивное, ядовитое и опасное вещество. Жизнь без кислорода вполне возможна, но мы действительно без него не можем.
Зачем нам кислород?
Кислород – очень активный окислитель. Множество веществ горит в кислороде, если их поджечь, а некоторые воспламеняются, даже если не поджигать. При горении выделяется энергия в виде тепла и света. Ее испокон веку широко использовали в самых прозаических целях: согреться пламенем костра, осветить ночь горящим маслом или воском... Используют и сейчас, изменилось только техническое оформление.
Животные и растения получают энергию для своей жизнедеятельности практически так же. Но окисление углеводов происходит не быстро, как в костре, а дробится на множество стадий, которые проводятся биологическими катализаторами – ферментами – при обычных условиях, без всякого поджигания. За счет энергии этой реакции синтезируются все вещества, необходимые организму, работают мышцы, функционирует мозг, а у теплокровных существ еще и поддерживается температура тела.
Сколько кислорода в воздухе?
Мы довольно чувствительны к содержанию кислорода. Немудрено, раз от этого зависит наше энергетическое обеспечение! Если кислород перестает поступать в кровь или его количество мало, развивается кислородное голодание, а затем приходит смерть. К счастью, недостаток кислорода мы начинаем ощущать задолго до этого: жалуемся на духоту, зеваем; потом наступает головная боль, головокружение, «мушки» в глазах – это уже серьезные симптомы. В первом случае пора на свежий воздух, во втором может понадобиться кислородная подушка.
Нормальное содержание кислорода в атмосфере 21 % по объему. То есть «кислород» и «воздух» – не синонимы, кислород составляет всего лишь одну пятую часть воздуха.
Есть простой опыт, который помогает в этом убедиться. На корковую пробку устанавливают свечу и пускают ее плавать в емкость с водой, затем поджигают и накрывают большим стаканом или широким цилиндром. Когда весь кислород под стаканом выгорит, свечка погаснет. После того как газы под стаканом остынут, можно заметить, что уровень воды внутри него поднялся как раз на 1/5 высоты стакана.
Когда кислорода мало – плохо, а когда его много – хорошо? Увы, тоже ничего хорошего. Здоровому человеку повышенное содержание кислорода в воздухе ни к чему, ведь все биохимические равновесия в нашем организме давно подогнаны эволюцией под 21%. Будет больше – они нарушатся, наступит кислородное отравление (гипероксия), сопровождаемое головной болью, головокружением, сонливостью, тошнотой, конвульсиями.
К тому же, чем больше кислорода, тем выше опасность пожаров и взрывов. Масла и жиры, вроде бы безобидные, в чистом кислороде воспламеняются, особенно под давлением; при открытии вентиля кислородного баллона в рукавицах, которые были испачканы маслом, возможен взрыв.
Какого цвета кислород?
Нам говорят, что кислород – бесцветный газ без запаха и вкуса. И мы верим, потому что и сами не видим и не чуем его. Но при –183 градусах Цельсия кислород перестает быть газом и превращается в жидкость, окрашенную в голубой цвет.
Если лить эту жидкость тонкой струей и поднести магнит, то она будет отклоняться в сторону магнита. В молекуле кислорода 2 неспаренных электрона, поэтому она взаимодействует с магнитным полем.
Ниже –219 градусов кислород образует синие кристаллы.
Растворим ли кислород?
Молекула кислорода двухатомна и симметрична, то есть неполярна (не является диполем).
А молекула воды, наоборот, полярна. Смешение полярных веществ с неполярными энергетически невыгодно, поэтому кислород плохо растворим в воде: в 1 л воды может раствориться всего 50 мл кислорода. Его можно было бы считать практически нерастворимым, однако роль растворенного кислорода для жизни на Земле столь велика, что совсем пренебречь его растворимостью не получается: ведь рыбы дышат кислородом, растворенным в воде.
Как получить кислород?
В промышленности кислород выделяют из воздуха, сжижая его и разгоняя на фракции по температурам кипения. Но для этого требуется сложное оборудование.
Довольно просто получить кислород из марганцовки. Для этого ее нужно всего лишь нагреть. Другой способ – разложение перекиси водорода под действием катализатора.
Разложение перекиси водорода (видео)
О выделении кислорода свидетельствует вспыхивание тлеющей лучинки: в присутствии кислорода процесс окисления ускоряется. Становится более интенсивным и горение других веществ.
Горение серы в кислороде (видео)
Если вам было интересно – ставьте плюсик. Пишите в комментариях, о чем еще рассказать.
Другие публикации:
про сахар
про соль
про воду
про соду
про газ
про иод
про крахмал
про ртуть
про алюминий