氧气和臭氧有什么异同?
氧气是空气的成分之一,无色、无嗅、无味。氧气比空气重,在标准条件下(0℃,大气压101325pa)密度为1.429g/L。它溶于水,但溶解度很小。
压力为101kPa时,氧气在-180摄氏度左右变成浅蓝色液体,在-218摄氏度左右变成雪状浅蓝色固体。
氧可以直接与许多元素结合形成氧化物。
氧气是动植物燃烧和呼吸所必需的。富氧空气用于医疗和高空飞行,纯氧用于炼钢、切割和焊接金属,液氧用作火箭发动机的氧化剂。
生产中使用的氧气是从液态空气中分馏出来的。氧气是由含氧盐(氯酸钾、高锰酸钾等)分解产生的。)通过在实验室加热。
物理属性:
①颜色、味道和状态:无色无味气体(标准状态)
②熔融沸点:
③密度:大于空气。
④水溶性:不溶于水。
⑤储存:天蓝色钢瓶
化学性质:
一、氧和金属的反应:
2 mg+O2 = = 2 MgO,剧烈燃烧发出耀眼的光,放出大量热量,生成白色固体。
3Fe+2O = = 2Fe3O4,烧红的铁丝剧烈燃烧,火花四射,放出大量热量,生成黑色固体。
2cu+O2 = = 2cuo,加热后亮红色铜线表面形成一层黑色物质。
第二,氧与非金属反应:
C+O2 = = CO2,剧烈燃烧,发出白光,放出热量,产生使石灰水浑浊的气体。
S+O2 = = SO2,出现明亮的蓝紫色火焰,放出热量,产生有刺激性气味的气体。
4p+5o2 = = 2p2o5,燃烧剧烈,发出亮光,放出热量,产生白烟。
第三,氧气与一些有机物反应,如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等,在氧气中燃烧可生成水和二氧化碳。
CH4+2O==2CO2+2H2O
2C2H2+5O2==4CO2+2H2O
氧
氧
一种化学元素。化学符号o,原子序数8,原子量15.9994,属于周期表中的ⅵ a族。
氧气的发现1774英国的J. priestley用大凸透镜聚焦太阳光,然后加热氧化汞产生纯氧,发现纯氧支持燃烧,帮助呼吸,被称为“脱磷空气”。瑞典的C.W .舍勒比普里斯特利早一年通过加热氧化汞和其他含氧酸盐制造氧气,但他的论文《关于空气和火的化学论文》直到1777年才发表,但他们确实独立制造了氧气。1774年,普里斯特利访问法国,告诉了A.-L .拉瓦锡制造氧气的方法。后者在1775中重复了这个实验,并将空气中的气体称为氧气,这个词来自希腊语中的氧,意思是“产酸者”。所以这三位学者都是后世公认的氧气发现者。
氧的稳定同位素有三种,即氧16、氧17和氧18,其中氧16的含量占99.759%。地壳中氧的含量为48.6%,居首位。氧气广泛分布在地球上,大气中占23%,海洋、河流、湖泊中到处都是氧化合物水,水中占88.8%。地球上有很多含氧酸盐,比如土壤中含有的硅铝酸盐,以及硅酸盐、氧化物、碳酸盐等矿物质。大气中的氧气不断用于动物的新陈代谢,人体中氧气占65%。植物的光合作用可以将二氧化碳转化为氧气,使氧气不断循环。地球上虽然充满了氧气,但主要是从空气中提取,有取之不尽的资源。
物理化学上,氧气是无色、无嗅、无味的气体,熔点为-218.4℃,沸点为-182.962℃,气体密度为1.429 g/cm3,液氧为淡蓝色。氧是一种化学活性元素。除惰性气体、卤素中的氯、溴、碘和一些不活泼金属(如金、铂)外,大部分非金属和金金属都可以直接与氧化结合,但氧可以通过间接的方法与惰性气体氙反应生成氧化物:
XeF6 + 3H2OXeO3 + 6HF
类似地,氧化氯也可以通过间接方法制备:
2cl 2+2g ohgo?氯化汞+氧化亚氯
在室温下,氧气也可以氧化其他化合物:
2NO+O22NO2
氧气可以氧化葡萄糖,这是构成生物体呼吸的主要反应:
C6H12O6+6O26CO2+6H2O
氧的氧化态是-2、-1和+2。氧的氧化作用仅次于氟,所以氧与氟反应时,以+2价出现,形成氧氟化物(F2O)。氧与金属元素形成的二元化合物是氧化物、过氧化物和超氧化物。氧分子可以失去一个电子,生成分子氧(),形成化合物如O2PtF6。
氧气的实验室制备方法有:①氯酸钾热分解:
(2)电解水:
③氧化物的热分解:
(4)用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢;
在飞船中,宇航员呼出的二氧化碳气体可以与过氧化钾发生反应,产生氧气供宇航员呼吸。
大规模生产和应用氧气的方法是分馏液态空气。先把空气压缩,然后冷冻成液态空气。因为稀有气体和氮气的沸点比氧气低,分馏后剩下的就是液氧,可以用高压钢瓶储存。所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧气,比如炼钢时去除硫、磷等杂质。氧气和乙炔的混合物燃烧时,温度高达3500℃,用于焊接和切割钢材。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧和碳氢化合物加工都需要氧气。液氧也被用作火箭燃料,比其他燃料便宜。在缺氧或缺氧环境下工作的人,如潜水员、宇航员等,氧气是维持生命不可或缺的。而氧的活性态,如OH、H2O2等,对生物组织的损伤比较严重,紫外线对皮肤和眼睛的损伤大多与这种效应有关。
臭氧
爱恨情仇谈臭氧
大气层中的臭氧层对地球上生命的保护作用现在已广为人知——它吸收了太阳释放的大部分紫外线,保护动物和植物免受这种射线的伤害。为了弥补日益稀薄的臭氧层甚至臭氧层空洞,人们想尽办法,比如推广使用无氟制冷剂,减少氟利昂等物质对臭氧的破坏。世界还设立了一个保护臭氧层的国际日。这给人们的印象是,保护的臭氧越多越好。事实上,并非如此。如果大气中,尤其是近地面大气中的臭氧积累过多,臭氧浓度过高对人类来说将是一场灾难。
臭氧是地球大气中的微量气体,是大气中的氧分子被太阳辐射分解成氧原子,然后氧原子与周围的氧分子结合形成的,含有三个氧原子。大气中90%以上的臭氧存在于大气层上部或平流层,距离地面10 ~ 50公里。这是需要人类保护的大气臭氧层。近地面仍有少量臭氧分子盘旋,对阻挡紫外线仍能起到一定作用。但近年来发现,近地面大气中的臭氧浓度有快速上升的趋势,这并不好。
臭氧是从哪里来的?和铅污染、硫化物一样,也来源于人类活动,汽车、燃料、石化是臭氧污染的重要来源。走在繁华的街道上,我们经常会看到空气略带浅棕色,有一股刺鼻的味道,这就是俗称的光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的主要成分。它不是直接发射的,而是转换的。比如汽车排放的氮氧化物,只要受到阳光照射,在适宜的气象条件下,就能产生臭氧。随着汽车和工业排放的增加,地面臭氧污染已成为欧洲、北美、日本和中国许多城市的普遍现象。根据专家目前掌握的数据,预计到2005年,近地表大气中的臭氧层将成为影响华北地区空气质量的主要污染物。
研究表明,当空气中的臭氧浓度处于0.012ppm的水平时,这也是许多城市的典型水平,它会导致人的皮肤瘙痒,眼睛,鼻咽和呼吸道受到刺激,肺功能会受到影响,引起咳嗽,气短和胸痛等症状。空气中臭氧水平上升至0.05ppm,住院人数平均上升7% ~ 10%。原因是,作为一种强氧化剂,臭氧几乎可以与任何生物组织发生反应。臭氧被吸入呼吸道后,会迅速与呼吸道内的细胞、液体和组织发生反应,导致肺功能减弱和组织损伤。对于患有哮喘、肺气肿、慢性支气管炎的人来说,臭氧的危害更为明显。
从臭氧的性质来说,它既能帮助人,也能危害人。它不仅是来自天堂和人类的保护伞,有时它像一种凶猛的毒药。目前,人们对臭氧的积极作用以及人类应该采取什么措施来保护臭氧层已经有了* * *的认识,并进行了大量的工作。然而,尽管人们已经知道臭氧层的负面影响,但除了大气监测和空气污染预测之外,并没有真正可行的方法来解决它。
臭氧消毒的原理可以认为是一种氧化反应。
(1)臭氧对细菌的灭活机理:
臭氧对细菌的灭活总是进行得很快。与其他杀菌剂不同的是,臭氧可以与细菌细胞壁的脂质双键发生反应,渗透到细菌内部,作用于蛋白质和脂多糖,改变细胞的通透性,导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞中的核物质,如核酸中的嘌呤和嘧啶,以破坏DNA。
(2)臭氧对病毒的灭活机理:
臭氧对病毒的作用首先是病毒衣壳蛋白的四条多肽链,RNA被破坏,尤其是形成它的蛋白质。噬菌体经臭氧氧化后,电镜观察其表皮破碎成许多碎片,从中释放出许多核糖核酸,干扰其对沉积物的吸附。
臭氧杀菌的彻底性毋庸置疑。
破坏臭氧层,危及我们每一个人。
紫外线在许多方面影响人体健康。人体会出现晒伤、眼疾、免疫系统变化、光线变化和皮肤病(包括皮肤癌)。皮肤癌是一种顽固的疾病,紫外线的增加会增加患这种疾病的风险。紫外光子有足够的能量打破双键。中短波紫外线能深入人体皮肤,引起人体皮肤炎症,破坏人体遗传物质DNA(脱氧核糖核酸),使正常生长的细胞转化为癌细胞,继续生长成一整块皮肤癌。也有人说阳光穿透皮肤表层。紫外线辐射轰击皮肤细胞核中的DNA基本单位,将许多单位融化成无用的片段。这些缺陷的修复过程可能会异常,从而导致癌症。流行病学证实,工厂中非黑色素瘤皮肤癌的发病率与日晒密切相关。所有类型皮肤的人都有可能患非黑色素瘤皮肤癌,但浅色皮肤的人发病率更高。动物实验发现,紫外线B波长区是致癌作用最强的波长区。
预计臭氧总量减少1%(即紫外线B增强2%),基础细胞癌变率增加4%左右。最近的研究发现,紫外线B可以改变免疫系统的功能。一些实验结果表明,感染性皮肤病也可能与臭氧减少引起的紫外线B增强有关。预计臭氧总量减少1%,皮肤癌发病率增加5%-7%,白内障患者增加0.2%-0.6%。从1983开始,加拿大的皮肤癌发病率上升了235%,1991年的皮肤病患者达到了47000人。美国环保局局长表示,未来50年美国死于皮肤癌的人数将比之前的预测增加20万人。澳大利亚人喜欢日光浴,把皮肤晒黑。尽管科学家一再警告说,更多的阳光照射会导致皮肤癌,但他们仍然喜欢深色皮肤。结果直到澳洲皮肤癌发病率比世界其他地方高1倍,人们才醒悟过来。世界上患皮肤癌的人已占癌症患者总数的1/3。
联合国环境规划署警告说,如果地球臭氧层继续以目前的速度减少和变薄,到2000年,全世界皮肤癌的比例将增加26%,达到30万人。如果下世纪初臭氧层减少10%,全球每年患白内障的人数可能达到1.6万-1.75万。
暴露在紫外线下也可能诱发麻疹、水痘、疟疾、疮痂、真菌病、肺结核、麻风病和淋巴瘤。
紫外线的增加还会导致海洋浮游生物、虾蟹幼体、贝类大量死亡,导致部分生物灭绝。紫外线辐射的结果是,成群的兔子会患近视,成千上万的羊会失明。
紫外线B减弱光平台功能根据非洲沿海地区的实验,推测在增强的紫外线B照射下,浮游生物的光合作用减弱了5%左右。增强的紫外线B还可以通过破坏水中的微生物来改变淡水生态系统,从而削弱水的自净能力。增强的紫外线B也能杀死幼鱼虾蟹。如果南极洋原有的浮游生物极度下降,海洋生物整体将发生巨大变化。然而,一些浮游生物对紫外线敏感,而另一些则不敏感。紫外线对不同生物DNA的损伤程度相差100倍。
严重阻碍了各种农作物和树木的正常生长。一些植物,如花生和小麦,对紫外线B有很好的抵抗力,而另一些植物,如生菜、西红柿、大豆和棉花,则非常敏感。美国马里兰大学农业生物技术中心的特伦莫拉用太阳能灯观察了6个大豆品种。结果表明,三个大豆品种对紫外线辐射极其敏感。具体来说,大豆叶片的光合强度下降,导致产量下降,同时大豆种植在蛋白质和含油量下降。大气臭氧层损失1%,大豆也将减产1%。
特雷莫拉还花了四年时间观察高剂量紫外线辐射对树木生长的影响。结果表明,木材积累量明显减少,根系生长也受到阻碍。
对全球气候的不利影响:平流层上部臭氧的大量减少以及平流层下部和对流层上部臭氧的相应增加可能对全球气候产生不利影响。臭氧的垂直再分布可能使低层大气变暖,加剧二氧化碳增加引起的温室效应。
光化学空气污染过量的紫外线使塑料等高分子材料容易老化分解,产生新的污染——光化学空气污染。
氧
....
:O::O:
臭氧
....
:O::O::O:
就是这样。
臭氧的电负性可以通过改变二氧化碳的电负性来获得:
....
:O::C::O:
但需要注意的是,臭氧和二氧化碳虽然电子相似,但分子结构不同。臭氧是线性的,二氧化碳是线性的。这个的解释需要大学无机化学的知识。
美国国家航空航天局科学家最近发现,地球南极上空的巨大臭氧洞在9月份发生了明显变化,从原来的漩涡形状变成了两头大中间小的“变形虫”形状。
虽然近两年臭氧空洞面积似乎在缩小,但科学家警告说,现在说臭氧层正在“修复和减少”还为时过早。包括纽曼在内的美国国家航空航天局臭氧专家表示,大气温度的上升导致了臭氧洞的缩小。2000年,南极臭氧洞面积一度达到280万平方公里,相当于三个美洲大陆的面积。在2002年9月初,美国国家航空航天局的科学家们估计这个空洞缩小到了654.38+50万平方公里。
澳大利亚一个臭氧研究小组曾向世界报告了一个好消息:由于多年来环保措施的有效实施,南极洲上空的臭氧空洞正在缩小,预计到2050年这个“臭名昭著”的巨大空洞将被完全“填满”。
据报道,南极洲上空的臭氧洞一直是困扰全世界环保人士的问题之一。在最严重的时候,臭氧洞曾经有三个澳大利亚那么大。科学家发现,“吞噬”臭氧的元凶是大气中的氯氟烃——一种含氯、氟、碳的有机化合物(俗称“氟利昂”)。
为了防止臭氧层空洞进一步加剧,保护生态环境和人类健康,1990国家制定了《蒙特利尔议定书》,对含氯氟烃的排放做出了严格的限制。现在,环保组织多年来的不懈努力终于有了回报:臭氧回来了!澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的大气研究专家保罗·弗雷舍(Paul Frescher)兴奋地说,“这是一个大新闻。我们期待这一天很久了!”他说,尽管仍有许多因素影响臭氧洞的缩小进程,如温室效应和气候变化,“我们得出的结论是,在综合考虑所有因素后,南极洲上空的臭氧洞将在不到50年的时间内完全消失。”
据悉,自20世纪50年代以来,随着冰箱和空调(含氯氟烃的主要来源)的广泛使用,大气中含氯氟烃的含量逐年增加,2000年达到峰值。后来由于新型无氟冰箱的诞生,含氯氟烃的含量开始明显减少。