Сіверська гімназія №3

Тема:Оксиген. Кисень. Поширеність Оксигену і кисню у природі. Фізичні властивості кисню .

Мета:                закріпити поняття про елементи та прості речовини на прикладі Оксигену,  кисню  та озону; ознайомити учнів із характеристикою елемента Оксигену;дати  характеристику кисню як простої речовини, обговорити його фізичні властивості.

Хід уроку

1. Дати відповіді на питання.

Бесіда за питаннями

1) Що таке хімічний елемент?

2) На які групи умовно ділять всі хімічні елементи?

3) Де в Періодичній системі розташовуються металеві елементи?

4) Наведіть приклади металевих елементів.

5) Де в Періодичній системі розташовуються неметалеві елементи?

6) Наведіть приклади неметалевих елементів.

7) За яким принципом речовини відносять до простих?

8) На які дві групи поділяють прості речовини?

2. Опрацювати матеріал :«Оксиген. Кисень. Поширеність Оксигену і кисню у природі»

2.1.Характеристика хімічного елемента Оксигену

1.  Назва елемента - Оксиген;

2.  Символ елемента - О;

3.  Порядковий номер 8;

4.  Положення у ПС: 2 период, VI група;

5.  Відносна атомна маса Оксигену: Ar (O) ═16;

6.  Неметалевий елемент;

7.  Валентність в з'єднаннях - ІІ;

8.  Утворює три простих речовини: кисень, озон, тетраоксіген;

9.  Формули простих речовин: О₂, О₃, О₄;

10. Відносна молекулярна маса: Мr (О₂) = 32; Мr (О₃) = 48, Мr (О₄) = 64.

Слайд на екрані (учні переписують текст з екрану в зошиті):

1. 2. Поширеність Оксигену в природі

Елемент Оксиген займає 3-є місце після Гідрогену і Гелію за поширеністю у Всесвіті. Він – найпоширеніший елемент на Землі. За загальними підрахунками оболонки Землі (літосфера, гідросфера, атмосфера) в сумі майже наполовину складаються з Оксигену.

Оксиген — найпоширеніший на Землі елемент: вміст його в земній корі становить 47 % за масою (здебільшого у формі оксидів: найпоширенішими оксидами на Землі є гідроген оксид або вода Н₂О, силіцій (ІV) оксид SiO₂  (основна складова частина піску та граніту), алюміній оксид Аl₂O₃(входить до складу глини), ферум (ІII) оксид Fe₂O₃, (міститься у залізних рудах) та інші. Відомо біля 1400 мінералів, які містять Оксиген, головні з них – кварц, польові шпати, слюда, глинисті мінерали, карбонати), у повітрі (тропосфері) кисню (O₂) — 20,93 % за об'ємом, або 23 % за масою, у гідросфері - 85.7% маси (до складу води входить 88,8 %  за масою Оксигену, в морській воді — 85,7%. за масою). Понад 99.9 % Оксигену Землі знаходиться у зв’язаному стані. Вчені довели, що цей елемент входить до складу понад півтори тисячі з'єднань в земній корі. Він входить до складу більшості гірських порід, грунтів, а також клітин всіх рослинних і тваринних організмів. Кисень в цілому становить 30-85% маси тварин і рослинних тканин. Він входить до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів таке інше. У вільному стані кисень є в повітрі. У водах океану вміст кисню змінюється: влітку океан віддає кисень в атмосферу, взимку поглинає його. Полярні регіони збагачені киснем. Оксиген – головний чинник, який регулює розподіл елементів у планетарному масштабі. Вміст його з глибиною закономірно меншає.

2.3.Поява кисню на Землі

В атмосфері колись молодої Землі кисню практично не було. Основна маса первинної атмосфери припадала на карбон діоксид CO₂. Частину становили гази, які й зараз виділяються з надр при вулканічної діяльності. Головним чином це пари води (Н₂О), хлористий водень (HCl), монооксид вуглецю (СО), азот (N₂), сірководень (H₂S) та інші.

Основна маса кисню в атмосфері планети виникла тільки після появи на Землі перших фотосинтезуючих одноклітинних організмів – прокаріотів, відомих під назвою синьо-зелені водорості. Процес цей почався близько 2 млрд. років тому. Під дією сонячного світла (звідси назва – фотосинтез) прокаріоти засвоювали з вуглекислого газу вуглець і кисень. З води вони засвоювали тільки водень, одночасно виділяючи в атмосферу вільний кисень в якості побічного продукту життєдіяльності.

Прокаріоти не потребували у вільному кисні – такий тип безкисневого “дихання” називається анаеробним. Можливо, кисень потрібен був прокариотам і як засіб боротьби з анаеробними бактеріями-конкурентами. Кисень накопичувався в атмосфері і реагував з елементами та їх сполуками, що перебували на поверхні і в атмосфері молодої Землі. Таким чином, дуже цінний для нас з вами кисень, яким ми дихаємо і без якого не в змозі прожити й кількох хвилин, колись був забруднюючою речовиною в атмосфері.

Поступово кисню стало в атмосфері так багато, що анаеробні бактерії поступилися місцем іншим істотам – з аеробним (кисневим) типом дихання. Аеробні організми використовують для дихання участі не вуглекислого газу СО₂, а молекулярний Оксиген -кисень.

Аж до нашого часу триває геологічна епоха, коли величезні кількості кисню постійно витрачаються на дихання живих істот і горіння.

2.4.Історія відкриття кисню

У VIII ст. китайський вчений Мао Хоа встановив наявність у повітрі газу, який підтримує дихання і горіння. Однак в Європі кисень відкрили майже через 1000 років.

Цікаво те, що кисень вперше в Європі виділили зовсім не хіміки. Вчений, відкривший кисень і вуглець — це винахідник XVII століття К. Дреббель, який сконструював підводний човен. При зануренні на великі глибини в воду він використовував газ для дихання. Але його роботи були суворо засекречені, тому не зіграли ніякої ролі в розвитку хімічної науки.

Століття по тому кисень був відкритий ще двома хіміками, незалежно один від одного, — Джозефом Прістлі (англійським вченим) і Карлом Вільгельмом Шеєле (шведом). Карл Шеєле виділив кисень трохи раніше від Прістлі, але трактат шведа про відкриття вийшов пізніше, ніж повідомлення про грандіозне відкриття Прістлі.

У 1771 р. видатний шведський хімік К.В.Шеєле встановив, що повітря складається з кисню й азоту.

У 1774 році протестантський священник, глибоко зацікавлений хімією, Джозеф Прістлі проводив досліди з газами, збираючи їх над ртуттю. Він помітив, що при нагріванні ртуті на повітрі утворюється цегляно-червона «окалина» (меркурій (ІІ) оксид). Прістлі помістив окалину в пробірку та нагрівав її. Окалина при цьому знову перетворювалася на ртуть, у верхній частині пробірки з’являлися блискучі кульки металу. При розкладенні окалини виділявся газ із незвичайними властивостями. Речовини в цьому газі горіли швидше та яскравіше, ніж на повітрі. Тліюча скіпка в цьому газі спалахувала яскравим полум’ям.

Прістлі намагався пояснити це явище, використовуючи теорію Флогістону. У відкритому ним газі горіння відбувалося краще, ніж на повітрі і він вирішив, що цей газ зовсім немає флогістону. Прістлі назвав відкритий ним газ «дефлогістоване повітря». Через декілька років його перейменували в кисень; цією назвою ми користуємося і сьогодні.

К.В.Шеєле і Д.Прістлі відкрили новий газ - кисень, незважаючи на це до кінця своїх років залишались ревними захисниками теоріїфлогістону, яка тривалий час гальмувала розвиток науки.

Офіційно Оксиген як хімічний елемент був відкритий великим французьким хіміком Антуаном Лораном Лавуазьє. Про існування кисню Лавуазьє дізнався від Прістлі, через 2 місяці після відкриття англійця. Проводячи хімічні дослідження процесів горіння, він не знав, що їм сприяє не все повітря, а його частина — кисень. Два роки він вивчав хімічні процеси, записуючи всі вимірювання і відхилення.

Якось учений займався дослідами з  меркурій (ІІ) оксидом. З метою експерименту він скористався запаяною ретортою. Помістивши в неї ртуть, він запаяв реторту і нагрів. Спостерігаючи над тим, як утворюється червоний меркурій  (ІІ) оксид, Лавуазьє зауважив, що зменшується обсяг повітря і збільшується кількісна маса ртуті. В результаті експерименту вчений отримав 2,5 г ртуті та газ, який згодом був названий киснем. Тоді Лавуазьє назвав його «життєвим газом».

Ось така історія відкриття найважливішого елемента в хімії для живих організмів, що займає більшу частину маси земної кори.

2.5.Антуан Лоран Лавуазьє - не лише великий вчений, але й велика людина 

Лавуазьє  народився в 1743 році в багатій аристократичній родині. На вимогу рідних  закінчив юридичний факультет та пішов на державну службу, залишаючи для занять улюбленою наукою вільний час. Його внесок в хімічну науку один з істориків хімії оцінив так: “Хімія – французька наука, створена великим Лавуазьє”.

Під час французької буржуазної революції почалися масові страти аристократів. Лавуазьє знав про переслідування , він міг урятуватися, емігрувавши в іншу країну, але не став цього робити, тому що сподівався, що його наукові заслуги знайдуть визнання Конвенту.

Національним багатством, національною гордістю був для французів Лавуазьє. І все ж його було заарештовано та засуджено до страти. Друзі Лавуазьє, його колеги, видатні вчені того часу звернулися до прокурора з проханням про помилування, на що прокурор відповів історичною фразою: “Революції генії не потрібні”. І Лавуазьє було страчено. Смерть він зустрів мужньо, показавши, що був не лише великим вченим, але й великою людиною.

Але хоч вчені й смертні, та безсмертні їх відкриття. Ми пам’ятаємо, що  саме Лавуазьє довів, що кисень є складовою частиною повітря.

2.6.Кисень, склад його молекули.  Склад повітря

Хімічна формула кисня – О₂,

Молекула кисню О_2.складається з двох атомів Оксигену.

Відносна молекулярна маса кисню: М_r(О₂)=32.

Відносна молекулярна маса повітря: М_r(повітря)=29.

Повітря – природна суміш газів, до складу якої входять за об’ємом: азот (78 %), кисень (21 %), благородні гази (0,93 %) і карбон(ІV) оксид (0,03 %).

У повітрі є ще пил, водяна пара і домішки різних газів: сульфур (IV) оксиду SO₂, метану СН₄, амоніаку NНз, карбон (ІІ) оксиду СО тощо. Вони шкідливі для довкілля і здоров'я людини, забруднюють атмосферне повітря.

Організм дорослого чоловіка щодоби споживає приблизно 900 г кисню, а жінки – 600 г

2.7.Фізичні властивості кисню

Кисень — безбарвний газ без запаху і смаку, добре підтримує горіння, однак сам не горить.

Він трохи важчий за повітря: 1 л кисню при нормальних умовах важить 1,43 г, а 1 л повітря — 1,29 г. (нормальні умови – температура 0^оС і тиск 760 мм рт. ст. або 1 атм.). Кисень мало розчиняється у воді, при 20°С i атмосферному тиску в 100 об’ємах води розчиняється 3 об’єми O₂(в 100 г води - всього 3,1 см³ кисню). З підвищенням температури його розчинність, як і розчинність усіх газів, зменшується, а зі зниженням температури — збільшується (наприклад, при 0°С вона складає 5 об’ємів O₂ у 100 об’ємах води). Холодна вода містить більше розчиненого кисню. Розчинність кисню, як і всіх інших газів, збільшується з підвищенням тиску і, навпаки,   зменшується при зниженні тиску. Вона приблизно прямо пропорцій натиску Кисень можна штучним шляхом перевести в інші агрегатні стани. При температурі -183° С (температура кипіння) він перетворюється у рідину голубуватого кольору, яка має парамагнітні властивості (втягується в магнітне поле).

Твердий кисень (температура плавлення -218,79 °C) існує у вигляді синіх кристалів

3. Запишіть в зошит текст виділений текст.
4. Узагальнення та систематизація знань( виконати письмово в зошиті)

1)Прийом «Вірю – не вірю»

1. Оксиген - неметалевий елемент .

2. Хімічний елемент Оксиген утворює одне просте речовину.

3.  Хімічний елемент Оксиген утворює три простих речовини .

4.  Оксиген найпоширеніший елемент на Землі .

5.  Молекула кисня складається з трьох атомів кисню .

6.  Молекула кисня складається з двох атомів Оксигену.

7.  Кисень відкрили Д.Прістлі і  А.Лавуазьє.

8.  У атмосфері Землі кисень був завжди .

9.  Ціанобактерії є головною «фабрикою» по виробництву кисню .

10. Повітря - це природна суміш газів .

Наступне завдання, в якому відповідь треба пояснити:

2) Загадка     Адреса точний, якщо запитають: 32,16,8.

2) Задача. Визначте масову частку Оксигену в калій перманганаті KMnO₄.

3) Розставте коефіцієнти в рівнянні реакції:    КСlО₃ → КСl + О₂

VIII Домашнє завдання: опрацювати § 18,виконати завдання 131,134,135 на ст. 111