Факти За Кислорода

{h1}

Свойства и използване на елемента кислород.

Вдишай издишай. Ааа. Ура за кислород, елементът, който поддържа голяма част от живота на тананика на Земята.

Елемент № 8 в Периодичната таблица на елементите е безцветен газ, който съставлява 21 процента от земната атмосфера. Тъй като всичко е наоколо, кислородът е лесен за изхвърляне като тъп и инертен; всъщност това е най-реактивният от неметалните елементи.

Земята е била с кислород в продължение на около 2,3 милиарда до 2,4 милиарда години, а нивата са започнали да се увеличават най-малко преди 2,5 милиарда години, според проучване, финансирано от НАСА от 2007 г. Никой не знае съвсем защо този благоприятен белодробен газ изведнъж се превърна в значителна част от атмосферата, но е възможно геоложките промени на Земята да доведат до кислород, произведен от фотосинтезиращи организми, залепващи наоколо, вместо да се консумират в геоложки реакции, според изследователите на изследването,

Само фактите

  • Атомен брой (брой протони в ядрото): 8
  • Атомен символ (в периодичната таблица на елементите): O
  • Атомно тегло (средна маса на атома): 15.9994
  • Плътност: 0,001429 грама на кубичен сантиметър
  • Фаза при стайна температура: газ
  • Точка на топене: минус 361,82 градуса по Фаренхайт (минус 218,79 градуса по Целзий)
  • Точка на кипене: минус 297.31 градуса F (минус 182.95 градуса C)
  • Брой изотопи (атоми на един и същ елемент с различен брой неутрони): 11; три стабилни
  • Най-често срещани изотопи: O-16 (99,757 процента естествено изобилие)

Глътка живот

Кислородът е третият най-разпространен елемент във Вселената, според Националния инструмент за ускоряване на Томас Джеферсън. Реактивността му обаче го прави сравнително рядък в ранната земна атмосфера.

Цианобактериите, които са организми, които "дишат", използвайки фотосинтеза, поемат въглероден диоксид и издишват кислород, точно както съвременните растения. Цианобактериите вероятно са били отговорни за първия кислород на Земята, събитие, известно като Голямото окислително събитие.

Фотосинтезата от цианобактерии вероятно е продължила преди значителни нива на кислород, натрупани в земната атмосфера; проучване от март 2014 г., публикувано в списанието Nature Geoscience, установи, че 2,95 милиарда годишни скали, открити в Южна Африка, съдържат оксиди, които биха изисквали свободен кислород, за да се образуват. Първоначално тези скали са били в плитки морета, което предполага, че кислородът от фотосинтезата за пръв път започва да се натрупва в морски среди около половин милиард години, преди да започне да се натрупва в атмосферата преди около 2,5 милиарда години.

Днес животът зависи до голяма степен от кислорода, но първоначалното натрупване на този елемент в атмосферата не беше нищо друго освен бедствие. Новата атмосфера предизвика масово изчезване на анаероби, които са организми, които не се нуждаят от кислород. В този нов свят изчезнаха анаероби, които не успяха да се адаптират или оцелеят в присъствието на кислород. [Инфографика: Атмосферата на Земята отгоре отдолу]

Бързо напред - път напред. Първото тъпчене на хората е имало кислород като елемент е през 1608 г., когато холандският изобретател Корнелиус Дребел съобщава, че при нагряването на селитра (калиев нитрат) се отделя газ, според Кралското дружество на химията (RSC). Идентичността на този газ остава загадка до 1770-те, когато трима химици се сближават при откриването му повече или по-малко едновременно. Английският химик и свещенослужител Джоузеф Приест изолира кислорода, като блести слънчева светлина върху живачен оксид и събира газа от реакцията. Той отбеляза, че в този газ свещ гори по-ярко, според RSC, благодарение на ролята на кислорода в изгарянето.

Приест публикува своите открития през 1774 г., като победи швейцарския учен Карл Вилхелм Стийл, който всъщност изолира кислорода през 1771 г. и пише за него, но не публикува работата. Третият откривател на кислорода беше Антоан-Лоран дьо Лавоазие, френски химик, който даде на името елемента. Думата идва от гръцките „окси“ и „гени“, което означава „образуващи киселини“.

Кислородът има осем общи електрона - два орбита ядрото във вътрешната обвивка на атома и шест орбита в най-външната обвивка. Най-външната обвивка може да побере общо осем електрона, което обяснява склонността на кислорода да реагира с други елементи: Външната му обвивка е непълна и електроните по този начин са свободни за приемане (и даване).

Кой знаеше?

  • Като газ, кислородът е бистър. Но като течност е бледо синьо.
  • Ако някога сте се чудили как би било да плувате в басейн с течен кислород, отговорът е: много, много студено, според Карл Зорн от Националния инструмент за ускоряване на Томас Джеферсън. Кислородът трябва да слезе до минус 297.3 F (минус 183.0 C), за да се втечни, така че измръзването ще бъде проблем.
  • Прекалено малко кислород е проблематично. Така е твърде много. Дишането на 80 процента кислород за повече от 12 часа дразни дихателните пътища и в крайна сметка може да причини смъртоносно натрупване на течности или оток, според Университета на Флорида и компанията Air Products.
  • Кислородът е една трудна бисквитка: Изследване от 2012 г., публикувано в списанието Physical Review Letters, открито, че молекулата на кислород (O2) може да преживее налягането 19 милиона пъти по-високо от атмосферното налягане.
  • Най-ниските нива на кислород, регистрирани някога в човешка кръв, са измерени близо до върха на Еверест през 2009 г. Алпинистите имат артериални нива на кислород средно 3,28 килопаскали. Сравнете това с нормалната стойност от 12 до 14 килопаскали, а алпинисткият термин „зона на смъртта“ има много смисъл. Резултатите са публикувани в New England Journal of Medicine.
  • Слава богу за атмосфера с 21 процента кислород. Преди около 300 милиона години, когато нивата на кислород достигнаха 35 процента, насекомите успяха да нараснат супер големи: помислете за кончета с размах на крилете на ястреби.

Текущи изследвания

Кислородът се образува в сърцата на звезди, със сливането на въглерод-12 ядро ​​и ядро ​​на хелий-4 (известно също като алфа-частица). Едва наскоро обаче учените успяха да надникнат в ядрото на кислорода и да разгадаят неговата структура.

През март 2014 г. физикът на държавния университет в Северна Каролина Дийн Лий и неговите колеги съобщиха, че са разбрали ядрената структура на кислорода-16, най-разпространения изотоп на кислорода, в неговото основно състояние (състоянието, в което всички електрони са в най-ниски възможни енергийни нива) и в първото си възбудено състояние (следващото енергийно ниво нагоре).

Защо такова нещо трябва да има значение? Е, за да разберем как се образуват ядра в звездите - от въглерод до кислород до по-тежки елементи - означава да разберем как самите градивни елементи на Вселената се прилепват заедно. Лий и неговият екип първоначално откриха, че ядрото на една молекула въглерод-12, с нейните шест протона и шест неутрона, всъщност е изградено от три частици, всеки с два протона и два неутрона. Ако въглерод-12 имаше три от тези т. Нар. Алфа клъстери, аргументите на изследователите, вероятно кислородът-16 ще има четири, като има предвид, че има осем протона и осем неутрона.

Използвайки суперкомпютърни симулации и числена решетка, изследователите успяха да видят как частиците в ядрото на кислород-16 ще се подредят. Те откриха, че в основното състояние на кислород-16 наистина има четири алфа клъстери, подредени спретнато в тетраедър.

"Тези алфа клъстери са нещо като малки размити сфери на тези четири частици или тези нуклони. Тези размити сфери обичат да се допират един до друг чрез някакво повърхностно взаимодействие", заяви Лий пред WordsSideKick.com. Конфигурацията на тетраедъра им позволява да станат приятни и плътни.

Но имаше още една квантова загадка, която чака да бъде разгадана. Основното състояние на кислород-16 и първото възбудено състояние споделят необичайна характеристика. И двете имат едно и също завъртане - стойност, показваща как се въртят частиците. И двамата имат положителен паритет, начин да посочат симетрия. Представете си как обърнете наляво и надясно в цялата вселена, но трябва да запазите субатомните частици в една и съща форма. Частиците с положителен паритет биха могли да погледнат в тази огледална вселена и да видят себе си такива, каквито са. Частиците с отрицателен паритет трябва да се обърнат, за да не се окажат назад като ред текст, прочетен в огледало.

„Загадката беше защо най-ниските две състояния на кислород-16 имат нулев спин и положителен паритет“, каза Лий, като се има предвид, че състоянията са различни.

Симулациите дадоха отговор: В своето възбудено състояние кислород-16 пренарежда ядрото си, за да изглежда малко като основното състояние. Вместо тетраедрично подреждане, алфа частиците се подреждат в квадратна или близо квадратна равнина.

"Техните основни вътрешни структури бяха различни", каза Лий. Напълно различната конфигурация обяснява как спинът и паритетът могат да останат едни и същи - ядрата поемат различни пътища към един и същ резултат.

Все още има още квантови взаимодействия в ядрото кислород-16, за да се разделят, каза Лий и по-фино-зърнести детайли, които трябва да открием.

"Всъщност има доста интересни неща, които се случват вътре в малки неща като ядра", каза той. "И има истории, които се разказват за това как се правят, които сега започваме да можем да адресираме."

Работата на Лий гледа на раждането на кислорода в звездите; друга линия за изследване на кислорода се фокусира върху ролята на елемента в живота на Земята. Малко след Голямото окислително събитие преди около 2,4 милиарда години, нивата на кислород може да са достигнали или надвишавали днешните нива, преди да се сринат, заяви Даниел Милс, докторски кандидат в Северния център за развитие на Земята в Университета в Южна Дания. Животният живот не се проявява чак по-късно, като най-простите животни се появяват преди около 600 милиона години.

Въпреки теориите, че повишаването на кислорода проправи пътя за съществуването на животни, историята изглежда далеч по-сложна. Животните не се появяват по време на първия значителен удар в земните нива на кислород преди 2,4 милиарда години. А през февруари 2014 г. Милс и неговите колеги съобщават в списание PNAS, че съвременните гъби все още могат да дишат, да се хранят и дори да растат в нивата на кислород от 0,5 процента до 4 процента от това, което се намира в земната атмосфера днес. Гъбите са може би най-сходното животно с първите животни на Земята, каза Милс пред WordsSideKick.com.

Констатацията, че гъбите не се нуждаят от високо съдържание на кислород, за да подскаже, че нещо друго е допринесло за възхода на първия живот на животните - макар че нарастващият кислород може да е необходим, за да достигнем вида на многообразието и екосистемите, които виждаме днес, каза Милс. Дори в съвременната ера животни като нематодните червеи процъфтяват в районите с ниско съдържание на кислород в океана, добави той.

"Очевидно има повече от еволюцията на животните, отколкото от достатъчното снабдяване с кислород", каза Милс.

Допълнителни ресурси

  • Интерактивна графика, създадена от Медицинския институт Хауърд Хюз, също показва геоложката история на кислорода, започваща преди около 3,8 милиарда години.
  • Научете повече за това, което представлява атмосферата на Земята днес, всичко за въздушното налягане и обем и времето в този детски сайт от Националния център за атмосферни изследвания.

Следвайте науката на живо @wordssidekick, Facebook.


Видео Добавка: Какво би се случило ако кислородът изчезне за 5 секунди?.




Изследване


Чудовищното Цунами Може Да Е Създало Гигантските Пясъчни Дюни На Мадагаскар
Чудовищното Цунами Може Да Е Създало Гигантските Пясъчни Дюни На Мадагаскар

Замърсяването Обикаля Глобуса, Проучването Потвърждава
Замърсяването Обикаля Глобуса, Проучването Потвърждава

Наука Новини


Шимпанзетата Могат Да Играят Ножица Рок-Хартия На 4-Годишно Ниво
Шимпанзетата Могат Да Играят Ножица Рок-Хартия На 4-Годишно Ниво

Първо Кимване След Секс Може Да Оставите Партньора Си Да Иска
Първо Кимване След Секс Може Да Оставите Партньора Си Да Иска

7 Най-Лудите Начина На Засегнатото От Япония Земетресение
7 Най-Лудите Начина На Засегнатото От Япония Земетресение

Какво Направи Древните Хоминини Канибали? Хората Бяха Питателна И Лесна Плячка
Какво Направи Древните Хоминини Канибали? Хората Бяха Питателна И Лесна Плячка

Учените Искат Да Ви Помогнат Да Имате Луцидни Мечти
Учените Искат Да Ви Помогнат Да Имате Луцидни Мечти


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com